杜仲叶发酵综合利用的研究进展

胡竞月， 岳 芽， 谭 欣， 徐 莺， 庄国庆， 时小东

（1.成都大学食品与生物工程学院农业农村部杂粮加工重点实验室，四川 成都 610106；2.四川大学生命科学学院，四川 成都 610064；3.四川省林业科学研究院，四川 成都 610081）

杜仲（Eucommia ulmoides）是杜仲科的单科单属植物，其适应性强，在我国分布广泛，在湖北、湖南、四川、江西、安徽、河南等27 个省、自治区、直辖市均有栽培（Li 等，2020b；Wu 等，2018）。 杜仲浑身是宝， 其干燥树皮和叶均被收载于《中国药典》，具有降血压、强筋骨、抑菌等作用（Yan 等，2022；Huang 等，2021；Lyu 等，2017）。 杜仲叶作为潜在的新食品和杜仲胶资源， 已经逐渐成为研究热点（Yan 等，2023；Li 等，2022a；郭姝等，2020）。微生物发酵是提高植物活性成分、改变功效、降低毒性的常用方法（Li 等，2020a）。 本文对杜仲叶发酵后营养物质、活性成分以及挥发性成分的变化，杜仲叶发酵在食品、 饲料方面应用的研究以及杜仲叶及其内生菌发酵产物的功效研究进行综述，以期为杜仲叶的开发和综合利用提供参考。

1 杜仲叶发酵的物质变化

1.1 非挥发性成分的变化 杜仲叶含有粗蛋白质、脂肪和氨基酸等营养成分，以及绿原酸、黄酮类、环烯醚萜类、多酚等活性成分，发酵过程中微生物的代谢活动使杜仲叶的非挥发成分含量发生变化（Li 等，2022b；Wu 等，2021）。 经过产朊假丝酵母和黑曲霉菌复合发酵的复配杜仲叶， 其粗蛋白质、 总氨基酸、 必需氨基酸的含量从发酵前的12.41%、9.76%和3.74%增加到25.23%、17.49%、6.34%（曹银娣等，2020）。 白腐真菌固态发酵能够促进木质素水解酶作用而释放出还原糖， 从而提高杜仲叶片中还原糖的产量（Qian 等，2020）。 燕飞等（2022）研究发现，杜仲叶制品发酵前期以脂肪代谢为主，后期则表现为戊糖、葡萄糖醛酸转换代谢、抗坏血酸和醛酸代谢丰度增加。发酵过程中微生物通过对外界物质的利用进行生长和代谢活动，导致其生存、增殖和副产物的合成（De Villa等，2021）。 杜仲叶中营养成分的变化与发酵时间呈相关性， 在其他植物叶发酵中也有相似结果（Wang 等，2022）。 同时， 外界微生物能够引起活性成分含量的变化以及新物质的形成（Adebo 等，2022；Qiao 等，2022）。 在杜仲叶发酵中，研究主要集中在绿原酸、黄酮、萜类等非挥发性活性成分的变化。刘梦培等（2018）研究发现，随着发酵时间的增加，杜仲叶中总黄酮、总酚、绿原酸的含量呈先增加后下降的趋势，发酵第4 天时相对较高。屠万倩等（2020）研究发现，渥堆发酵提高了杜仲叶中京尼平苷酸、 桃叶珊瑚苷和车叶草苷等环烯醚萜苷的含量，而黄酮类成分的含量变化相对较小。内生菌与植物的协同进化关系决定了某些内生菌具有产生与宿主植物相同或相似的生物活性物质的能力（魏宝阳等，2011）。 Shi 等（2012）从杜仲叶中筛选分离产松脂醇二葡萄糖苷（PDG）内生真菌，具有微生物发酵法工业化生产PDG 的潜力。

1.2 挥发性成分的变化 发酵可以引起挥发性物质发生变化进而导致风味的改变， 能够有效解决不良气味等问题（Li 等，2023；Kim 等，2021）。基于气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）联用技术对食用菌株杜仲叶发酵产物中挥发性物质进行分析，共鉴定出68 种化合物，包括醇、醛、酮、酸、酯等（Wang 等，2020）。 利用植物乳杆菌、德式乳杆菌、嗜酸乳杆菌和嗜热链球菌对杜仲叶水提液进行发酵， 无论哪种乳酸菌发酵后挥发性成分的种类和含量均增加， 能够降低杜仲叶青叶味而产生具有花香味的二氢-α-紫罗兰酮（刘梦培等，2021）。 曾桥等（2022） 运用茯砖茶生产工艺对杜仲叶茶发酵， 也证实微生物发酵能够降低杜仲叶本身不良气味挥发性成分而提升呈香挥发性物质。 微生物发酵对杜仲叶挥发性成分的影响是个复杂的过程，与菌株和工艺等密切相关，其将作为杜仲叶产品改善和品质提升的重要手段。

2 杜仲叶发酵产物的功效研究

2.1 抗氧化及抑菌作用 杜仲叶中的绿原酸、芦丁、异槲皮苷和紫云英苷等活性成分与其抗氧化活性相关（屠万倩等，2022）。 发酵能够对杜仲叶的抗氧化能力产生影响。 刘梦培等（2018）研究表明，杜仲叶发酵产品的DPPH 自由基清除能力、铁还原力与发酵时间及其活性成分的变化趋势一致。通过巴氏醋酸杆菌As141 发酵杜仲叶，DPPH、羟基自由基清除活性和还原力的IC50值分别达到2.62、27.21 μg/mL 和1.72 mg/mL，表明通过发酵杜仲叶，发酵产物的抗氧化活性得到提高（Jia 等，2019）。在动物试验中也证实发酵后杜仲叶复合物能显著提高总超氧化物歧化酶（T-SOD）活性和总抗氧化能力（TAOC）（曹银娣等，2021）。 在抑菌方面，Jia 等（2020）研究了杜仲叶发酵醋对不同微生物的抑制效果，发现对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、酵母等均有一定的抑制作用，抑菌活性明显优于对照组。

2.2 生长性能及免疫力作用 杜仲叶及其提取物具有改善动物生长性能和提高机体免疫力的作用（陈玉敏等，2015；Zhou 等，2009）。 添加0.3%发酵杜仲叶日粮能够提高生长育肥猪的平均末重、平均日增重和屠宰率，且料重比显著降低，说明发酵杜仲叶粉的添加提高了猪的生长性能（段明房等，2018）。 适量杜仲叶复合发酵产物能够对肉仔鸡十二指肠绒毛高度、 空肠绒毛高度及隐窝深度均产生影响，进而增强肠道消化吸收能力，促进肉鸡的生长性能（曹银娣等，2020）。将杜仲叶发酵和提取作为饲料添加剂饲喂幼龄鸡， 发酵组鸡的平均体重显著高于提取物组与对照组， 同时增加了血清球蛋白含量， 表明杜仲叶发酵物较提取物不仅可以促进鸡的生长发育， 而且能提高机体免疫力（李卓妮等，2022）。彭密军等（2019）在断奶仔猪饲粮中添加杜仲叶提取物、 发酵杜仲叶和杜仲叶干粉， 结果表明杜仲叶提取物在促进断奶仔猪生长性能和提高免疫能力等方面优于发酵杜仲叶和杜仲叶干粉， 但未对其差异性形成原因进行深入研究。而在罗非鱼中，添加杜仲叶提取物未对其生长性能产生显著影响，但能够通过激活Nrf2 信号通路提高肠道抗氧化能力和抑制TLR2-MyD88-NF-κB 信号通路实现增强免疫应答能力（Huang等，2022）。 而发酵杜仲叶通过何种方式和信号通路调控动物免疫力尚有待深入研究。

3 杜仲叶发酵在生产中的应用

3.1 杜仲叶发酵在食品方面的应用 杜仲叶具有食用习惯，可用于炒菜、煮粥、饮茶或榨汁加入面团等。 毒理学试验也证实了杜仲叶的食用安全性，其在食品方面得到了应用开发（龚频等，2022）。 通过发酵工艺杜仲叶制品能够更符合消费者的期望，以发酵饮品类为主。 张丽华等（2019b）采用冠突散囊菌发酵杜仲叶，在最佳工艺条件下，即接种量20%、含水量35%、渥堆温度45 ℃、渥堆时间3 h、发酵时间为8 d，制得香味浓郁的杜仲茶，其绿原酸含量为0.478 mg/g。徐青梅等（2021）以杜仲叶与新鲜茶叶为主要原料，优化发酵条件等工艺，研制出滋味醇和、风味俱佳的杜仲叶复合工夫红茶。在其他饮品方面，张丽华等（2019a）利用植物乳杆菌对杜仲鲜叶进行发酵， 以低聚木糖为糖源使其具有更优的活菌数， 为杜仲叶活菌型发酵饮料的开发提供参考。 同时，添加适量杜仲叶制备的发酵醋具有良好的风味（Jia 等，2019；周琳娜等，2012）。目前，陕西、湖南、广西、江西、河北等省份已经开展杜仲叶即是食品又是中药材的试点工作。

3.2 杜仲叶发酵在饲料方面的应用 发酵是饲粮生产中常用的生产工艺， 通过微生物发酵可有效降低饲料中的抗营养因子，生成大量有机酸、小肽、氨基酸、酶以及各种代谢产物，改善饲料适口性， 促进动物对营养成分的消化吸收 （赵莹等，2022）。在动物饲料添加一定量的杜仲叶粉经微贮后制备出发酵饲料， 能够有效提高饲料的品质和营养价值， 提升动物饲料养分消化率和利用价值（表1）。 谭世图等（2020）在玉米秸秆发酵饲料中添加杜仲粉， 表明适宜量的杜仲粉可以有效提高饲料中非蛋白氮（PA）含量，降低结合蛋白（PC）含量，进而提高饲料的消化利用率。在花生秧和红薯秧微贮饲料中结果一致， 表明发酵过程中杜仲粉能够有效提高饲料蛋白品质， 并能够起到改善饲料质地和气味的作用（杨乐赟等，2022；平伟梦等，2021）。 同时，饲粮中添加杜仲发酵产物能够改善肉品质，在一定程度上改善氨基酸和脂肪酸含量，并对肌肉pH、滴水损失、蒸煮损失和剪切力产生影响，进而改善肉色、嫩度、多汁性及风味（曹银娣等，2021；彭密军等，2019；段明房等，2018）。 近年来，随着绿色饲料添加剂及其产业发展迅速，发酵杜仲叶饲料具有广阔的市场前景。

表1 发酵杜仲叶在动物饲料中的应用

4 总结与展望

目前， 生物发酵技术的研究已经受到广泛关注（王聪聪等，2022）。 发酵杜仲叶的成分、功效和用途等方面发生了不同程度的变化（图1）。 杜仲叶经过发酵后， 其粗蛋白质和氨基酸含量均呈现不同程度的提高，而黄酮、绿原酸、多酚等活性物质也随着发酵产生不同程度的变化。 同时， 发酵能够改善杜仲叶中呈香味挥发性物质， 从而提高产品品质。发酵杜仲叶中各组分物质含量与菌株、发酵时间、工艺等密切相关。作为我国重要的木本药用植物， 杜仲叶含有的活性成分可能会对发酵菌株生长产生影响， 造成发酵难度的增加和工艺的复杂性。因此，对于杜仲叶发酵专用菌株仍需开展深入研究，尤其是杜仲内生菌的鉴定和筛选。杜仲叶和发酵杜仲叶及提取物作为饲料添加剂已经得到应用， 但其通过何种调控机制提高动物抗氧化性和免疫性等尚有待深入研究。此外，杜仲叶即是食品又是中药材的试点工作已经在多个省份开展，杜仲叶迎来了快速发展机遇。发酵杜仲叶在食品中应用还是过于单一， 加工过程中有效成分的变化规律及其影响因素还不明确， 其安全性还有待全面深入研究。 杜仲叶发酵使其挥发性和非挥发性成分发生变化，目前尚未标准化，可根据实际生产需求建立杜仲叶发酵生产技术规程， 促进杜仲叶发酵相关产业高质量发展。

图1 杜仲发酵叶研究进展及应用