桑葚活性物质及其加工利用研究进展

崔琛，张宸瑞，李莎，杨文

（云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，云南 蒙自 661101）

桑葚是桑科桑属落叶乔木植物的成熟果实，形状为长椭圆形，大多以紫黑色为主，有少量桑葚为玉白色[1]。桑葚被我国列为药食同源产品近30年，因其口感酸甜，营养价值和生物活性物质丰富，因此人们对这种天然健康产品的需求日益增长。天然产品富含丰富的生物活性物质，食用后会降低患慢性疾病的风险，因此引起多数研究人员关注[2-3]。全世界目前已有近10种桑葚作为药用产品，桑葚中含有许多活性物质，对糖尿病、炎症、肿瘤、肝脏损伤、免疫调节、高血压、神经损伤和慢性疾病有直接或间接的影响，为日后预防治疗这类疾病，开发相关药物和产品奠定了一定基础[4-5]。本文就桑葚主要活性生理成分、活性物质作用、桑葚加工应用三方面进行综述，总结前人研究结果，为日后桑葚产品的开发利用提供参考。

1 桑葚主要活性物质

1.1 黄酮类

桑葚提取物（mulberry fruit extract，MFE）中黄酮类物质含量丰富，主要是芦丁类、槲皮素、儿茶酸、花旗松素等。Raman等[6]研究发现，桑葚中黄酮类化合物总含量为187.23 mg/g，MFE抗氧化作用比维生素C（vitamins C，VC）强，使H2O2诱导的小鼠红细胞溶血状况受到抑制，MFE呈剂量和时间依赖性的清除活性；李慧等[7]研究发现，在低温和常、中、高温条件下桑葚黄酮稳定性较好；抗坏血酸对桑葚黄酮有保护作用，而柠檬酸对其存在一定破坏作用，苯甲酸钠对桑葚黄酮无影响。研究发现，黄酮类物质中芦丁、山奈酚抗氧化、抗炎、抗肿瘤活性作用强；槲皮素可有效降低高血压；杨梅酮抗菌、抗肿瘤效果强；花旗松素、表没食子儿茶素没食子酸酯抗肿瘤效果强；桑葚中黄酮类化合物开发应用前景广阔，后续研究有必要明确桑葚中黄酮类物质的作用机制[8-12]。

1.2 花青素

桑葚花青素（Mulberries anthocyanin）属于酚酸类，是一种天然成分，大多数以花色苷形式存在。王晗等[13]研究发现，桑葚提取物中总花青素含量为314.30μg/mg，主要有3种花青素：矢车菊素、已矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、矢车菊素-3-O-芸香糖苷；Huang等[14]研究发现，黑桑花青素3-O-葡萄糖苷（cyanidin 3-O-glucoside，Cy）和天竺葵素3-O-葡萄糖苷（pelargonium 3-O-glucoside，Pg）含量较高，而白桑只有低含量的Cy；栾琳琳等[15]采用低共熔溶剂微波辅助提取果渣中的花青素并优化提取工艺，在最优提取条件下花青素含量为35.97 mg/g。花青素作为天然可食性色素，具有优良的营养和药用价值，开发价值较高，但目前在花青素的提取与纯化方面仍存在不足，如提取率低、纯度不高、甲醇残留等。

1.3 多糖

桑葚多糖（mulberry fruit polysaccharide，MFP）为功能性多糖，可以通过调节血糖水平，促进胰岛素的分泌进而控制糖尿病。Chen等[16]从桑葚中分离出一种新型多糖，主要由21.51%阿拉伯糖、25.98%鼠李糖、23.10%半乳糖、16.35%半乳糖醛酸和13.60%葡萄糖组成，具有良好的抗氧化活性。陈春等[17]发现，桑葚总糖含量占14%～15%，因气候环境、地理位置、品种的不同，桑葚总糖含量也不同。谭西[18]用低浓度乙醇对MFP进行分离纯化，建立其小鼠急性肝脏损伤模型，通过理化分析、分子修饰、结构表征等相关研究发现，MFP及其代谢物质MFPA1、MFPB1、S-MFPA1及S-MFPB1具有良好的体外乙醇脱氢酶活性，MFP是潜在预防和治疗酒精性肝损伤的重要活性物质。

1.4 生物碱

桑葚中生物碱主要是吡咯生物碱和多羟基生物碱和吡咯生物碱，代表化合物为1-脱氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin，DNJ）。DNJ在桑枝、桑叶、桑葚中都存在，是桑属植物种中独有的生物碱。Ramappa等[19]研究发现，DNJ具有抗肥胖、抗炎症、抗病毒、降血糖血脂的药理作用。Wang等[20]对DNJ生物碱生物合成的桑葚赖氨酸脱羧酶基因（mulberrylysinedecarboxylase，MaLDC）进行克隆、表达和功能验证，结果发现MaLDC可以编码参与桑属DNJ生物碱生物合成的功能蛋白。

1.5 其他活性物质

除上述活性物质外，桑葚还含有酚酸类化合物、芪类化合物，临床发现这两种化合物有抑制肿瘤的作用；含有8种人体必需氨基酸，可以维持机体的正常免疫与生理代谢；含有矿物质与维生素，矿物质以Fe和Ca含量最高，维生素中VC含量极高；桑葚营养价值高，因此有民间圣果的美誉[21-22]。桑葚活性物质研究潜力大，系统探究桑葚活性物质作用机制有助于营养健康食品开发。桑葚提取物中主要活性物质见表1。

表1 桑葚提取物中主要活性物质Table 1 Main active substances in mulberry extract

2 桑葚活性物质作用

2.1 抗氧化作用

VC是一种强抗氧化剂，VC黑桑葚提取物抗氧化活性半抑制浓度为146.7 mg/L[23]。Lee等[24]研究，通过在大鼠饲料中补充桑葚提取物4周，可明显降低血清、肝脏胆固醇、血清低密度脂蛋白胆固醇和粪便胆汁酸水平，对体重和食物摄入量无明显影响（p＜0.05）。Li等[25]通过对比黑桑葚提取物与白桑葚提取物，发现黑桑葚提取物中酚类成分含量丰富，抗氧化性强，更有效抑制活性氧的生成、线粒体功能障碍等。因此，系统研究桑葚抗氧化活性作用，可使其在提高人体免疫力方面发挥更大作用。

2.2 预防糖尿病

桑葚中酚类化合物有明显抗糖尿病活性，在我国食用桑葚治疗糖尿病已有千年的历史，Yan等[26]发现，桑葚花青素提取物（mulberry anthocyanin extract，MAE）对高糖和棕榈酸诱导的HepG2细胞的胰岛素有抑制作用，体内实验表明，补充MAE明显降低了小鼠的空腹血糖、血清胰岛素、瘦素、甘油三酯和胆固醇水平；Chen等[27]通过体外降糖实验发现，MFP可以提高细胞对胰岛素的敏感性、促进胰腺分泌胰岛素，口服MFP可以明显降低链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠血糖水平、增加小鼠的体重；MFP可以抑制细胞凋亡，改善糖尿病大鼠胰岛素分泌靶向，调节葡萄糖代谢。

2.3 预防阿尔茨海默病

阿尔兹海默病（Aizheimer’s disease，AD）是一种慢性神经退行性疾病，会随着时间的推移而恶化，病患表现出现认知障碍、记忆退化、思维和行为异常等问题[28]。目前，全球每3秒会有1例痴呆患者，AD占痴呆总数的一半，医学上治疗此病存在难度，随着老龄化社会的加剧，我国AD发病率逐年上升[29-30]。桑葚有改善记忆，保护神经、健脑益智的功效，桑葚提取物和花色苷可以通过保护或增强神经营养因子介导的神经元功能来改善记忆。张会平等[31]通过对阿尔茨海默病模型Wistar大鼠喂养桑葚首乌补脑颗粒，发现喂食桑葚首乌补脑颗粒Wistar大鼠学习记忆功能有一定程度的恢复，且超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）升高、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量降低。桑葚可能成为治疗AD的潜在天然药物之一，继续探索其中的主要活性物质作用机制，有利于开发具有抗AD的药物或保健产品。

2.4 抗癌作用

桑葚提取物在体外可以通过活性氧（reactive oxy gen species，ROS）依赖的线粒体通路来诱导神经胶质瘤细胞死亡，桑葚花青素已被证明可以预防动脉粥样硬化和抑制黑色素瘤转移，桑葚花色苷提取物通过p38/p53和p38/c-jun信号通道诱导胃癌异种内在和外在细胞凋亡，对于常规化疗无效的病人，可以阻止人胃腺癌细胞（human gastric adenocarcinoma cell line，AGS）的细胞增殖[32]。Zhao等[33]研究发现，桑葚花青素通过靶向PI3K/AKT/survivin途径增强Bcl-2/Bax和caspase依赖性细胞凋亡途径，导致结肠直肠癌（colorectal cancer，CRC）生长受损，从而起到预防和抑制结肠癌的作用；Lin等[34]总结了桑葚花青素抗癌活性及其潜在分子机制的最新进展，通过调节信号转导通路抑制增殖、诱导细胞周期停滞、刺激癌细胞凋亡，逆转癌细胞的耐药性并增加其对化疗的敏感性。

2.5 抗炎抗菌作用

炎症指传染性微生物如细菌、真菌、病毒等侵入人体，停留在血液或细胞组织中，会导致呼吸道感染、细胞死亡、癌变等疾病。Kim等[35]研究评估乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）生物转化桑葚提取物对鼠伤寒沙门氏菌的抗菌和抗炎活性，结果发现生物转化的MFE以剂量依赖性方式明显抑制鼠伤寒沙门氏菌在人肠上皮细胞中分泌白细胞介素。Yu等[36]研究了白桑葚（Morus alba）对脂多糖刺激的RAW 264.7巨噬细胞的保护作用，发现白桑葚的乙醇提取物及其衍生物中酚类成分含量高，体外抗氧化活性强。目前，市面上大多消炎药以抗生素为主，可利用桑葚的活性物质作为天然的抗氧化剂和抗炎药，其营养价值和药用潜力大。

2.6 其他活性作用

桑葚提取物还有预防动脉粥样硬化、调节免疫能力、抗肥胖、保护肝脏、改善睡眠等功效[37-40]，桑葚提取物其他活性作用见表2。目前市面上批准销售的药物50%含有天然活性物质，寻找相关药物的天然产品仍是一个难题，桑葚中仍有许多活性作用未被发现，有必要进一步研究桑葚的活性物质，为开发相关药物的天然替代品与功能性食品奠定基础。

表2 桑葚提取物其他活性作用及作用机理Table 2 Main pharmacological activities of mulberry extract

3 桑葚加工应用研究进展

桑葚是一种季节性水果，含水率高达85%，易腐烂、不易贮存。每年2月～5月是桑葚的成熟期，从始熟期到全部成熟一般需要30 d～40 d，货架期短[41]。连续阴雨天会导致桑葚滋生毛霉，为了克服桑葚贮存保鲜的难题，桑葚经干制、酿造、活性成分提取的加工制造产品应运而生，因其活性物质丰富，营养价值高，因此具有十分广阔的开发应用前景。

3.1 桑葚果干果脯类制品

桑葚干，果脯类风味独特，口感良好，可延长贮藏期，深受消费者欢迎。研究发现，不同干燥方式对桑葚活性物质影响差异较大，刘启玲等[42]通过中短波红外干燥桑葚发现，桑葚抗氧化活性明显增强，干制效率高，能耗低，品质高；李勋兰等[43]通过对不同桑葚品种进行真空冷冻干燥、热风干燥，发现真空冷冻干燥更有利于保留桑葚原有品质，桑葚干较鲜果含糖量提高，风味更佳。

3.2 桑葚发酵制品

3.2.1 桑葚发酵果酱

申光辉等[44]优化了乳酸菌发酵低糖桑葚复合果酱工艺条件，并分析发酵对其风味物质的影响，发现乳酸菌发酵可明显增加桑葚复合果酱中的有机酸和香气成分。高媛等[45]优化出植物乳杆菌桑葚枸杞发酵果酱的最佳工艺为桑葚和枸杞复合比为0.6、白砂糖的添加量为40%、乳酸菌的接种量为6%、发酵时间为20 h。

3.2.2 桑葚酵素

桑葚酵素是以多种益生菌与桑葚汁复合发酵而成的一种富含多种营养物质的功能性发酵产品。王瑾等[46]使用紫外可见分光光度计和高效液相色谱仪测定出桑葚酵素原花青素、多酚浓度分别为5.344、1 615 mg/mL。研究发现，当桑葚酵素SOD为240 U/mL时口感风味最好，对比其他水果酵素清除自由基能力最强。张莉等[47]使用不同发酵剂对桑葚蓝莓酵素进行抗氧化活性测定，结果发现，混菌种发酵可以明显提高酵素中的抗氧化能力、总酚含量。

3.2.3 桑葚酒

随着生活水平的提高，人们的饮酒习惯正在逐步改变，并开始追求健康因子、低酒度、时尚、个性化等元素，果酒很好地满足了人们对时尚酒精饮料的认同和追求[48]。桑葚酒很大程度可以保持桑葚的天然成分，通过酿酒酵母发酵后的次级代谢产物又能提升果酒的营养价值。在国内桑葚酿酒应用研究比较多，徐佳等[49]发现在酿制桑葚酒中敲除酿酒酵母中BAT2基因可降低高级醇的含量，改善酒的风味。孔燕等[50]采用5株商业酿酒酵母发酵桑葚酒，通过对比考察酒精度、总糖、总酚、清除自由基能力等指标发现，随着陈酿时间的延长，桑葚的抗氧化能力逐渐减弱；F15、71B两种菌株发酵的桑葚酒抗氧化能力优于其他3种。王俊伟等[51]以新鲜桑葚、枸杞为原料，通过混合发酵加入柠檬酸和蜂蜜调配，极大提升了传统桑葚酒的口感与风味，并延长了货架期。目前对桑葚酒的研究大多集中在初级加工阶段，对桑葚酒的保健功效作用机理研究较少。未来开发口感香醇、营养丰富的复合型桑葚酒会更受欢迎。

3.2.4 桑葚醋

桑葚醋是由桑葚或加工剩下的下脚料通过酒精、醋酸发酵而成，其保留了桑葚原有的营养价值，改善了醋的口感风味，氨基酸成分丰富，酸甜可口如果汁，已作为时兴保健饮品。马永昆等[52]综述了前人对桑葚醋的研究，着重介绍了桑葚醋的保健功效，桑葚醋具有安神促眠、抗疲劳、降脂、减肥、解酒、抗氧化性等功效。

3.3 桑葚在其他领域应用

桑葚因其具有独特的营养成分与活性物质，除食品领域外，在医疗保健、化妆品、纺织和包装材料等领域也有应用。何丽君等[53]以桑葚红酒和蚕蛹多肽为主要原料，发明了一种啫喱面膜，抗氧化性强，美白效果明显，可使毛孔收缩，对肌肤无刺激性，适用性广，可用于日常肌肤护理。周铁成[54]通过临床研究发现，摄入桑葚羹的放疗患者比摄入安慰剂的患者明显减轻口腔干燥症状，食欲、睡眠状况得到改善，生活质量提高。桑葚红色素是一种天然色素，何志勇等[55]发现在中性条件下用大豆蛋白酶水解产物与桑葚红色素混匀，可使热降解率得到抑制，提高桑葚红色素方法成本低；李琳娜等[56]发现，当桑葚作为植物染料时，可自然降解，对人体无害，有防紫外辐射的作用，在纺织产品中应用也比较广泛。

4 展望

人们越来越注重健康问题，食品营养健康的突破将成为食品行业发展的新引擎，膳食健康将会受到越来越多人的关注。从食品加工制造与食品营养健康方面来看，桑葚具有非常广阔的开发利用前景，可以创造更多的价值；但因其原材料保鲜期短，易损伤，营养成分极易损失，大多局限于进行产地初级加工。此外，利用桑葚活性物质抗癌、抗炎、抗氧化等特性开发针对老年群体功能性产品，可有效减轻目前我国老龄化人口加剧所带来的部分负面效应。综上，为了实现桑葚资源产业化，增加利用价值与经济效益，突破关键高值加工创新技术、开发高附加值产品是科研工作者未来的主要研究方向。