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微生物酵素的主要功能与研究难点

作者:原创论文网 时间:2018-06-13 15:28 加入收藏

本文摘要

  Abstract:The Microbial ferment refers to a micro ecosystem produced by fermenting fruit, vegetable or traditional Chinese medicine from bacteria, yeast strains and acetic acid. It contains a variety of enzymes, polyphenols, probiotics, prebiotics, vitamins, organic acids, minerals and other functional components. This article reviews the health function, cosmetic function and application in agriculture of microbial ferment. It also dwells on its existing problems and future directions in order to provide reference for its further research.

  Keyword:Microbial ferment; Function; Health care; Problem;

  近几年来, 酵素类产品因其在日本和我国台湾等地的风靡, 而受到我国大陆消费者的追捧。2016年中国酵素城概念规划的评审会在陕西渭南召开[1];2017年上海举办了第六届国际酵素产品展览会。越来越多的酵素概念被引入到农业、美容保健等领域, 例如现阶段市面上可见到酵素肥料、酵素减肥胶囊、酵素洁颜粉以及可以用来自制酵素的发酵桶。这些现象无不说明酵素产业在我国方兴未艾。然而, 新的事物发展往往伴随着质疑声, 有的学者认为, 各类酵素产品成分复杂, 作用机理尚不明确, 因此市场宣传是有意夸大其自身功效[2]。事实究竟是怎样的?笔者根据近年来有关酵素相关研究资料做出如下综述。

微生物酵素的主要功能与研究难点

  1、何为酵素

  酵素的旧称为“酶”, 但目前的酵素一词不只是酶, 它还包含产酶微生物和相互调节因子及其相互作用, 强调的是微生态整体[3]。酵素的发酵技术是以醋酸菌、酵母菌等多菌种复合发酵果品、蔬菜或中药, 在这样的复杂体系中使得原料发生变化而产生复杂的代谢产物。最终这个“整体”包含多种生物酶、多酚类、益生菌、益生元、维生素、有机酸、矿物质等功效成分[4]。

  2、酵素的功能

  2.1、保健功能

  2.1.1、解酒护肝作用

  植物酵素中的乙醇脱氢酶可以分解乙醇, 可明显降低谷草转氨酶、谷丙转氨酶活性, 从而具有一定的解酒护肝的作用[5]。酵素还可显着降低肝脏的丙二醛 (malondialdehyde, MDA) 水平, 提高谷胱甘肽 (glutathione, GSH) 、抗利尿激素 (antidiuretic hormone, ADH) 、乙醛脱氢酶 (aldehyde dehydrogenase, ALDH) 水平, 通过发挥抗氧化作用以及促进组织代谢来保护肝脏[6]。

  2.1.2、减脂作用

  酵素代谢产物中含有脂肪酶, 研究[6]发现酵素可以有效抑制大鼠体重的增长和脂肪的积累, 具有减肥的功效。戴凌燕等[7]对于糙米酵素的研究显示:糙米酵素对于食源性脂肪肝具有较好的预防作用。

  2.1.3、润肠通便作用

  在赵金凤等[8]的研究中, 酵素能够明显促进便秘小鼠的小肠推进运动, 缩短便秘小鼠首次排便时间, 并增加排粪重量和排便粒数, 因此酵素具有润肠通便的作用。李桃花等[9]通过对不同浓度的酵素喂养小鼠, 发现经酵素喂养的小鼠胃肠动力和肠道机械运动均有一定的提升。主要是由于植物酵素富含低聚糖、有机酸及植物性膳食纤维。当低聚糖进入人体内, 可以在肠道发酵产生短链脂肪酸, 增加肠道自发性蠕动, 刺激排便。膳食纤维可以促进肠道蠕动, 缩短食物通过肠道的时间, 使排便通畅。同时大肠内的纤维还能被肠内细菌分解与发酵, 可降低肠道内环境的p H, 刺激肠道粘膜, 加快排便速度。

  2.1.4、抗氧化作用

  人类的炎症、癌症、糖尿病等多种疾病的产生以及人自身的衰老都被证实与体内过量的自由基有关。抗氧化就是清除自由基的过程。蒋增良等[10]研究显示, 葡萄酵素在天然发酵过程中总酚含量逐渐增加, 并且还原力、1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼 (1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DP-PH) 自由基清除能力、超氧自由基清除能力、羟自由基清除能力和2’-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2, 2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) , ABTS]自由基清除能力与总酚含量具有显着的正相关性。Jayabalan等[11]研究红茶酵素的抗氧化活性在发酵过程中逐量增加, 最终显示了红茶酵素较强的抗氧化活性。董银卯等[12]通过研究火龙果酵素对超氧自由基和DPPH自由基的清除能力, 表明火龙果酵素具有抗氧化功效。郭爽等[6]研究表明酵素可以显着提高小鼠的还原型谷胱甘肽和超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase, SOD) 含量, 提高小鼠抗氧化能力。

  2.1.5、促进代谢作用

  人体的各类物质在体内的稳定代谢, 保证了人体内环境的平衡, 当这种平衡被打破时, 即可引起疾病。随着外环境各种因素的干扰愈来愈重 (例如饮食、作息等的改变) , 代谢紊乱所引起的健康问题逐渐凸显。酵素所参与的功能就是扫清障碍, 维持平衡。酵素中含有的多种酶类可以有助于食物的分解、消化, 进而利于机体的吸收, 并且能为细胞带来活力, 加快死细胞的清除, 促进正常以及受损细胞的再生[13]。此外, 酵素可以降低血清中甘油三酯和总胆固醇含量, 对脂类代谢病发挥一定的效果[14]。

  2.1.6、提高免疫力作用

  郭爽等[15]研究显示, 酵素能增加小鼠血清溶血素滴度水平, 从而对小鼠的免疫力具有正向调节作用。李波清等[16]研究红茶酵素能显着提高IL-1和IL-2的活性, 增强巨噬细胞的吞噬功能以及NK细胞的杀伤活性, 因而可提高小鼠的免疫力。此外, 糙米酵素也被证实具有增强机体免疫力的功效[7]。

  2.2、美容功能

  当今, 生活的压力、环境的污染以及年龄的增长, 使得皮肤问题逐渐显现。利用现代化妆品制备技术将酵素加入到产品中用来改善皮肤状况, 已成为酵素研究的重点内容。

  2.2.1、美白

  田中清隆等[17]的研究发现, 李子酵素分解物Clairju能够有效抑制角化细胞的吞噬作用, 人体试验显示使用了含有Clairju成分的产品, 能够显着降低黑素指数。任清等[18]研究发现, 无论是膏状酵素还是粉状酵素, 都对酪氨酸酶有抑制作用, 显示酵素具有良好的美白效果。

  2.2.2、抗衰老

  酵素中的含硫氨基酸—牛磺酸, 是人体条件性必须营养素, 可以促进脑神经的生长发育并且可以延缓衰老。通过补充牛磺酸可增加神经细胞中SOD的活性而利于体内自由基的清除, 还可以通过拮抗过氧化物来保护神经细胞膜, 减少细胞死亡来延缓衰老[4]。

  2.2.3、去角质

  微生物酵素中含有蛋白酶, 可以有效去除皮肤表面的污垢以及老化的角质, 使皮肤光滑细腻, 可添加于洁面及洗浴产品中[13]。仇明等[19]研究发现, 酵素与果酸在去角质方面有类似之处, 而酵素用量更少、副作用更小, 但效果较慢。

  2.2.4、祛痘

  董银卯等[20]研究显示, 酵素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌有一定的抑制作用, 对痤疮病原菌的抑制作用更为显着。武庆[21]研究显示, 酵素中的溶菌酶可以破坏细胞壁, 使细胞破裂内容物释出, 从而使得细菌溶解。因此, 酵素作为化妆品的添加成分可以起到祛痘防痘的效果。

  2.2.5、防晒

  近年来, 臭氧层不断被破坏, 皮肤衰老加速, 皮肤癌病人增加。因此, 防晒产品日益受到化妆品行业甚至是医学领域的重视。目前围绕酵素防晒霜的研究逐渐增多, 如酵素美白防晒霜[22]、中药酵素酶防晒霜[23], 以及生物酶防晒乳[24]的制备方法的研究。利用酵素产生的多种微量元素以及生物活性物质, 提高皮肤的新陈代谢, 增强细胞损伤后的修复能力。

  2.3、农业领域应用

  2.3.1、畜牧业

  近几年流行加酶饲料, 用含酶的饲料喂养的家禽家畜生长茁壮, 疾病减少, 饲养效率提高成本降低, 从而取得客观的经济效益。张秀峰等[25]研究显示, 在给予酵素后, 能够显着提高肉仔鸡的免疫功能。黄建军[26]将复合酵素应用于猪场生产中, 结果显示复合酵素可有效提高生猪的生长性能, 减少病患, 降低粪便臭味, 从而显着提高经济效益。

  2.3.2、种植业

  酵素肥不仅可以有效地解决农业生产中农药公害、环境污染等问题, 还可以使农作物产量显着提高, 增加经济效益。自20世纪90年代以来, 我国种植业开始引进国外酵素肥来进行肥料生产与应用。赵英等[27]通过新型玉米酵素专用肥对玉米生长发育影响的研究发现, 施用酵素肥的玉米根系发达、毛细根系数量增加, 玉米植株生长发育良好, 产量显着提高, 从而可以提高经济效益。

  3、存在的几点问题

  3.1、蛋白类活性成分如何发挥功效的问题

  酵素产品中含有多种酶类, 而绝大多数酶的化学本质是蛋白质。很多学者认为, 蛋白质经食入后, 要通过胃肠道的消化变为氨基酸才能被吸收利用。因此, 酵素中的酶是无法正常发挥功效的[28]。但是也有学者持其它观点:多数蛋白质物质是以短肽的形式被吸收, 其吸收速度甚至超过了氨基酸[29];有少数物质会以蛋白质或多肽的形式被完整吸收[30]。像这样被吸收的短肽、多肽和蛋白质是可以发挥其生物功效的。在日常生活中也可见到蛋白被完整吸收的案例:如母乳将免疫球蛋白传递给婴儿;某些蛋白类食物可以引起过敏症状等。若蛋白只能分解成为氨基酸才能被吸收, 那上述现象均不会出现。而且, 很多成分不一定要被机体吸收才起作用, 例如食欲控制肽、胆固醇结合肽、纤维素等, 它们均可以在胃肠道发挥生物活性[30]。

  3.2、体外试验能否反映人体复杂消化循环过程

  目前, 对于保健类食品的研究所沿用的是建立致病动物模型的方法, 然而保健食品不等同于药物。很多研究通过模型试验、动物试验等体外试验来验证酵素产品是否有相关功效, 以此推测酵素产品对人体具有相同的功效。但由于酵素产品成分多样, 人体的消化吸收环境也极其复杂, 这些复杂的成分在人体中经历的过程而激发的疗效, 体外试验是不能完全还原的。

  3.3、能否用单一成分的作用来反映功效

  酵素是以多种原料加入多种菌种发酵而成, 产物成分非常复杂, 作用也是多方面的, 因此不能用酵素中含有的单一成分来反映该酵素产品的功效。从产品的名称要求来看, 可使用原料名称、产地名称、企业名称, 尽量避免有具体功效指向性的名称来命名。

  3.4、质量监测体系不健全

  我国大陆地区酵素产品渊源较早, 例如神曲、豆豉等, 但发展不如日本、我国台湾等地迅速。目前国家未出台关于酵素产品相应的质量标准并且管理相对滞后, 市场上多数为三无产品, 夸大疗效。更有不法商家利用网络进行推销、传销式销售, 因此质量标准和市场环境亟待监管[4]。

  酵素作为多原料多菌种的发酵产物, 其成分复杂, 不易检测;而且在生产过程中影响因素较多, 不同批次的产品质量会有所产别。这些因素都不利于形成规范的质量标准体系。

  4、展望

  在酵素行业的发展过程中也要重视质疑的声音。很多报道认为酶类无法在消化道中抵御胃酸以及消化酶的“攻势”而被吸收发挥功效。而众多研究表明, 蛋白质在体内更多是以短肽的形式被吸收进入循环系统发挥作用, 少量以更大的蛋白质片段形式在胃肠道等环境发挥作用[31]。因此, 以后微生物酵素研究可以侧重于功能性短肽、多肽的功效探究, 及其在胃肠道中作用机制的研究。

  针对体外试验的不足, 微生物酵素功能研究应侧重临床试验, 并加大力度探索和建立适用于保健类食品功效研究的实验模型。

  保健食品往往没有针对人群, 例如该酵素可以提高免疫力, 就会被包装成包治百病来大肆宣传, 然而免疫是一把双刃剑, 有很多疾病也是免疫应答过高而造成的[30], 因而将酵素食品从保健食品向专用食品转变, 也是将来规范的方向。

  为使酵素产业蓬勃且稳定的发展, 需要相关部门加大市场监管力度, 规范市场流通的酵素产品。尽早出台相应质量检测标准, 让酵素产品的生产有规可循有法可依。其中最困难的是微生物酵素产品原料及功效物质的检测[3], 不可能把每一种物质全部检测, 可以给出检测范围, 例如一定比例的原料可以检出, 主要的功效物质符合含量规定。

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