桑葚酒生物活性成分及香氣品質研究進展

李乳姝，侯力天，李若晗，陳晶瑜

（中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083）

桑葚（Fructus mori）是?？粕僦参锏某墒旃麑?，主要種植于全球溫帶和亞熱帶地區[1]。研究表明，桑葚富含氨基酸、維生素、礦物質等營養成分和花色苷、多糖、黃酮等活性物質，具有抗氧化、降血糖、提高免疫力、改善睡眠等多種功效，被稱作“民間圣果”，具有極高的營養和藥用價值[2-6]。桑葚酒是桑葚果實經破碎壓榨后發酵制成的低度酒飲（酒精度7% vol～15% vol），可以有效保留桑葚果實中的營養物質，呈現出的抗氧化活性顯著高于葡萄酒[7]，符合現代消費者對于健康養生的需求，是一種極具發展潛力的果酒品類。香氣是評價桑葚酒品質最重要的指標之一[8]，香氣的濃郁程度、協調性及典型性等均會直接影響到消費者的購買行為。

目前圍繞桑葚酒的研究主要集中在香氣化合物組成、釀造工藝和抗氧化性評價上，如通過篩選釀酒酵母和非釀酒酵母，以獲得適合桑葚酒發酵的優質菌種[9]；通過響應面試驗優化發酵溫度、發酵時間、初始含糖量等參數以獲得桑葚酒的最佳工藝條件[10]；通過鑒定發酵過程中香氣成分變化，以揭示桑葚酒的風味組成和變化規律[11]等。本文從生物活性成分的角度闡述了桑葚酒的功能特性，總結了桑葚酒的香氣物質組成并探討了影響桑葚酒香氣品質的關鍵因素，旨在為桑葚酒的品質調控和產品研發提供科學依據及理論參考。

1 桑葚酒生物活性成分

研究表明桑葚酒的白藜蘆醇含量、抗氧化活性等顯著高于紅葡萄酒[12]，因此桑葚酒被視為絕佳的健康飲品?，F將桑葚酒中主要生物活性成分歸納于表1。

表1 桑葚酒中主要生物活性成分Table 1 Main bioactive components in mulberry wine

1.1 類黃酮及其衍生物

類黃酮是廣泛存在于植物中的一種酚類化合物，以1 個吡喃環連接2 個芳香環為骨架特征，由于取代基不同可被分為花色苷類、原花青素類、黃烷醇類、黃酮醇類、黃酮類、查爾酮類[13]。其中，桑葚酒、葡萄酒等果酒中的主要類黃酮類化合物是花色苷類、黃酮醇類和黃烷醇類[14]。

花青素是一種水溶性類黃酮化合物，在植物體內起協同呈色、抗紫外線、抗氧化和抗真菌作用。桑葚酒中的花青素多以糖基化形式的單體花色苷存在，主要是矢車菊素-3-O-葡萄糖苷（C3G）和矢車菊素-3-O-蕓香糖苷（C3R）兩種花色苷，二者對桑葚酒的抗氧化性貢獻極大[14]。在桑葚酒發酵過程中，上述2 種單體花色苷含量一般呈現先上升后下降的變化趨勢[15]，特別是發酵后矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的含量低于發酵前，這可能是發酵菌種將矢車菊素-3-O-葡萄糖苷轉變為吡喃花色苷和聚合花色苷[16]，或是間接代謝形成原兒茶素，Gao 等[17]提供的原兒茶素代謝途徑印證了這一解釋。

除花色苷外，桑葚酒中還檢出槲皮素、二氫槲皮素、蘆丁等黃酮醇物質，總含量高于發酵前，表明發酵過程中黃酮醇物質不斷溶出，且溶出速率高于其分解速率[35]。其中，蘆?。ㄓ置伴纹に?3-O-蕓香糖苷”）是桑葚酒中一種重要的黃酮醇，通過抑制脂肪酶活性來降低血糖，還有抗氧化、抗高脂血癥等功效[36]。

1.2 酚酸及其衍生物

桑葚酒中的酚酸按其碳骨架結構分為對羥基苯甲酸衍生物和對羥基肉桂酸衍生物兩大類，主要以糖苷和酯的共軛形式存在[37]。苯甲酸型以沒食子酸、原兒茶酸和香草酸為主，其中原兒茶酸被證實有積極的抗炎活性，可通過調節體內的巨噬細胞來減輕高膽固醇飲食誘導小鼠的動脈粥樣硬化[24]，還可增強多種抗氧化酶活性并直接捕捉自由基以降低機體氧化損傷[25]；肉桂酸型包括咖啡酸、p-香豆素、阿魏酸、綠原酸等[38]，在抗炎、抗菌、抗癌、抗氧化等健康效益的貢獻不容忽視[17]。在桑葚酒發酵過程中，總酚酸含量始終維持在60～75 mg/L 的水平，兩類酚酸化合物在酵母生長及代謝產物的影響下相互轉化，其中綠原酸被大量降解，直至發酵結束時，羥基苯甲酸衍生物的含量為羥基肉桂酸衍生物的兩倍以上[37]。

1.3 其他健康功能成分

桑葚多糖是一類功能性多糖，主要由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖等單糖脫水縮合而成，其含量和種類因桑葚品種不同具有一定差異性。鄭若欣等[39]通過醇沉-苯酚硫酸法測得桑葚酒中多糖含量為127.58 mg/L。研究表明桑葚多糖通過抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B 表達，激活PI3K-Akt 通路，減輕由高脂肪和鏈脲佐菌素誘導的二型糖尿病大鼠肝臟中的氧化應激，有效地調節葡萄糖代謝并使胰島素信號傳導正?；痆31]。此外，桑葚多糖還有降低炎癥因子表達、改善胰腺功能等作用[40]。

經過發酵的桑葚酒可以溶解釋放果實中50%以上的白藜蘆醇[41]。白藜蘆醇是一種抗菌性含芪類結構的多酚化合物，近年來被證實在抗心血管疾病、抗炎癥和抗氧化等領域具有發展潛力[28]。Cheuk 等[33]研究發現白藜蘆醇的使用可顯著提高乳腺癌細胞增殖抑制率，同時降低腫瘤微環境中促炎細胞因子白細胞介素-6 水平，提高乳腺癌細胞對順鉑藥物的敏感度。

研究還發現桑葚酒中富含褪黑素，即N-乙酰-5-甲氧基色胺[34]。褪黑素是一種通過色氨酸途徑合成的色胺類激素，具有調節晝夜節律、延緩衰老、清除自由基、增強免疫等功能[30]。Wang 等[42]發現在桑葚鮮果和桑葚酒發酵過程中均檢出較高水平的褪黑素，并且褪黑素含量變化與乙醇產率顯著相關，說明褪黑色素可能參與了發酵過程中釀酒酵母的生理調節。

2 桑葚酒香氣品質

2.1 桑葚酒香氣物質組成

香氣化合物是桑葚酒產品典型性的重要表征，影響著桑葚酒產品的可接受度和受歡迎度。桑葚酒的香氣物質主要來源于桑葚果實、發酵和陳釀過程，Chen 等[43]指出桑葚果實中約有55%～65%的風味物質以無味的結合態糖苷形式存在，酒精發酵有助于結合態化合物轉化為游離態，充分釋放桑葚果實的香氣潛力，同時通過微生物代謝生成新的香氣物質，從而獲得更豐富的風味表現。此前的研究證實了這一觀點[44]——桑葚鮮果可被檢出的揮發性風味化合物約有30～40 種，而桑葚酒的香氣成分大大增加，約有120～130 種，大致可分為酯類、醇類、酸類、酚類、醛酮類和萜烯類等，如圖1 所示。通常在桑葚酒中酯類化合物種類最豐富，約占總香氣成分的40%～60%，其次是醇類化合物，約占5%～20%，酸類化合物約占1%～3%，醛酮類化合物約占1%～20%；酚類和萜烯類化合物含量較少，約占1%[45-47]。

圖1 桑葚酒的揮發性香氣化合物組成[45-47]Fig.1 Volatile aroma compounds composition of mulberry wine[45-47]

種類多且含量高的酯類和醇類化合物賦予了桑葚酒濃郁的花香和果香。桑葚酒中常被檢出的乳酸乙酯具有鳳梨香、己酸乙酯具有菠蘿香、乙酸異戊酯具有香蕉香、辛酸乙酯具有杏子香、癸酸乙酯具有葡萄香，異戊醇呈淡淡的青草香、苯乙醇呈紫羅蘭香[48]。適量的酸類物質會給桑葚酒帶來入口時的清爽特性并保持酒體平衡，桑葚酒中檢測到的酸類化合物以乙酸、辛酸、己酸為主[46]。在其他酒類研究中，醛酮類化合物被認為對果酒香氣起到不可忽視的協調作用[49]。桑葚酒中存在的醛酮類物質有苯甲醛（堅果香）、癸醛（柑橘香）、2,3-丁二酮（乳香）等[47]。萜烯類物質主要由桑葚果實中存在的香氣前體物經酵母代謝或水解作用轉化而成，往往感官閾值較低，因而會對桑葚酒風味作出重要貢獻。桑葚酒中常見的萜烯類化合物有4-萜品醇、里那醇、香茅醇等，會賦予桑葚酒更多的甜香、清香[45]。

近期關于桑葚酒的香氣研究除了借助氣質聯用手段定性并定量桑葚酒的香氣化合物組成外，還會通過主成分分析（PCA）、氣味活性值（OAV）、香氣貢獻率（ROC）等揭示各香氣物質對桑葚酒主體香氣的貢獻程度。如孫佳勰等[50]通過主成分分析鑒定出桑葚酒關鍵香氣物質為苯乙醇、十六酸乙酯、辛酸、癸酸乙酯、苯甲酸乙酯、辛酸乙酯、壬醛。Chen 等[51]以OAV 值大于1 為指標篩選桑葚酒中的主要呈香成分，結果表明2,3-丁二醇、大馬士酮、3-甲基-1-丁醇、壬酸乙酯、乙偶姻等構成了桑葚酒的特征香氣。需要指出的是，不同的研究中對于桑葚酒關鍵香氣成分的確定存在較大差別，目前尚沒有對桑葚酒的整體香氣特征形成統一的描述，這可能與香氣萃取方法、檢測手段不同等因素有關，因此未來應考慮繼續開展桑葚酒特征香氣物質及典型性風味研究。

2.2 影響桑葚酒香氣品質的關鍵因素

2.2.1 發酵菌種 發酵菌種作為釀造過程中最活躍的影響因素[52]，通過各種代謝途徑影響發酵進程和發酵產物，對于桑葚酒的香氣塑造至關重要。

自然環境來源的酵母是優質發酵菌種的潛在資源。曹倩雯等[53]從桑葚自然發酵汁中多級篩選得到1 株發酵性能良好的釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），用該菌發酵的桑葚酒中辛酸乙酯、β-大馬士酮、乙醛二乙縮醛含量遠高于閾值，花果香濃郁，所有香氣物質的總OAV 值高于其他試驗菌株。劉宜睿等[54]從桑葚鮮果表皮中篩選到庫德畢赤酵母（Pichia kudriavzevii）和有孢漢遜酵母（Hanseniaspora uvarum），在發酵桑葚酒產香方面性能差異顯著。邊名鴻等[55]利用從桑園土壤中篩選得到的1 株異常威克酵母（Wickerhamomyces）與商業釀酒酵母混合發酵可以提升桑葚酒中的總酯含量（3.21 g/L）。此外也可考慮從其他發酵食品中篩選適應桑葚酒發酵的菌種。譚霄等[56]用從四川泡菜中分離得到的一株產γ-氨基丁酸釀酒酵母釀制桑葚酒，產生的揮發性物質種類明顯優于商業活性干酵母，其中己酸甲酯（菠蘿香）、甲酸異戊酯（甜水果香）為該酵母釀造桑葚酒所獨有。由此可見，深入挖掘并篩選野生酵母是培育桑葚酒專用酵母、構建優良菌種庫的必要手段。

對比評價目前市售的商業酵母是另一種菌株篩選途徑。商業酵母純度高、活性好，適應大多數果酒的發酵環境，通常能迅速生長成為主導發酵過程的優勢菌群，在果酒發酵的穩定性、安全性和高效性方面表現較好[57]。不同商業酵母對桑葚酒香氣品質有不同貢獻?？籽嗟萚58]發現來自法國LAFFORT 的釀酒酵母F15 發酵桑葚酒中揮發酸含量低于國標限量（0.45 g/L），感官綜合評分較高。Ouyang 等[59]發現意大利Enartis 系列商業酵母RV 增強了桑葚酒的果香。

另外，目前已有研究者通過基因編輯技術對釀酒酵母進行分子改造，在保留高效發酵能力的同時改善產香代謝能力[60]。徐佳等[61]對自然發酵桑汁中篩選的釀酒酵母進行BAT2等位基因敲除，該基因編碼釀酒酵母高級醇代謝途徑中氨基酸轉氨酶的表達，最終獲得的重組釀酒酵母有效降低了桑葚酒的高級醇含量。但是，基因編輯菌株目前還沒有被列入國家新食品原料目錄，其市場化應用也處在技術累積階段。

2.2.2 接種方式 傳統的自然發酵由于受制于環境微生物，發酵常常面臨著質量波動大、發酵進程難以預估的風險。接種單一菌種發酵雖然穩定度高，但會導致酒體缺乏風格，風味寡淡[62]。因此隨著對發酵菌種的研究不斷深入，多菌種混合接種成為最常見的發酵方式。

采用釀酒酵母和非釀酒酵母混合發酵能極大改善酒體風味缺陷，增強桑葚酒的香氣復雜性[63]。葉片等[64]使用釀酒酵母、貝型酵母（Saccharomyces bayanus）與戴爾有孢圓酵母（Torulaspora delbrueckii）共發酵，發現花果香調顯著提升且香氣化合物種類增多。許強等[65]的研究也表現出相似的結果，使用異常威克漢遜酵母與釀酒酵母進行共發酵后，桑葚酒的揮發性組分增加了6 種并賦予其更多的堅果和水果風味。

2.2.3 發酵溫度 發酵溫度顯著影響酵母的生長代謝，直接影響到果酒的口感和品質。若溫度過高，酵母的生長活力受到抑制，因而會過早地衰亡導致發酵結束[66]。低溫發酵可以有效控制高級醇[67]、揮發酸[68]的產生，且能夠影響菌種代謝通路產生復雜的香氣化合物，是大多數果酒提升香氣的最佳發酵方式，如釀酒酵母和庫爾德酵母混合在12 ℃下能通過除Ehrlich 途徑以外的其他補償途徑（如磷酸戊糖途徑）應對寒冷脅迫并產生豐富的風味酯類化合物[69]；此外，溫度還影響發酵微生物種群結構并調節菌群演替進程，對果酒風味的塑造產生重要作用[70]。因此，低溫發酵是目前果酒釀造中普遍采用的一種策略。但過低的溫度條件會降低酵母的生長能力，不利于酒精的積累[66]?，F有研究表明桑葚酒在22～28 ℃這一溫度區間內進行發酵時香氣品質最佳[71-74]。

2.2.4 外源添加物 在發酵過程中添加合適的輔料同樣對提升桑葚酒香氣品質發揮著作用。酵母可同化氮是酵母菌可以直接利用的氮源，包括氨基酸、銨離子、小分子肽等，當環境中氮源不足時添加氮源有利于酵母菌的生長繁殖。謝克英等[75]研究發現在桑葚酒發酵體系中加入150 mg N/kg 的硫酸銨可以降低異戊醇、苯乙醇等高級醇的生成量。高級醇是桑葚酒中常見的一類香氣化合物，可以與酸類物質生成酯，但果酒中高級醇含量一般不超過400 mg/L，含量過高則會造成辛辣刺激的口感，因此高級醇對于桑葚酒風味的塑造具有顯著影響[67]。此外，在桑葚酒發酵起始階段添加單一氨基酸會顯著提高桑葚酒中揮發性化合物的總含量，并且不同氨基酸的增香效果也有差異，如添加苯丙氨酸會增加酒中苯乙醇、乙酸苯乙酯的含量，這兩種物質呈玫瑰花香，而添加纈氨酸會增加酒中乙酸異丁酯（花果香）的含量[76]。因此，在桑葚酒發酵階段適量添加輔料也是提升桑葚酒香氣品質的重要手段。

3 總結與展望

近年來我國果酒產業呈現多樣化的發展態勢，加上“健康經濟”、“顏值經濟”的興起，香氣濃郁、營養豐富的桑葚酒正受到越來越多的關注。在未來桑葚酒開發領域，仍需加強以下幾方面的研究：a.深入探究桑葚酒對人體健康和生理功能的作用機制；b.進一步完善桑葚酒香氣分析方法，在明確桑葚酒香氣物質組成的基礎上進行香氣重組和缺失驗證實驗；c.篩選并馴化性能相兼容的產地野生菌種實現產業規模的混菌發酵，以期釀造出具有各產地風土特色的優質桑葚酒；d.建立桑葚酒品質評價體系，推動桑葚酒的標準化生產。