◎ 程 浩，陳 沖，黃 靜，馬曉娟,2，劉 巍，游佳欣，倪彩新，熊艷霞,2，謝有發(fā),2

（1.江中藥業(yè)股份有限公司，江西 南昌 330004；2.中藥矯味（掩味）和感官評價關鍵技術重點實驗室，江西 南昌 330004）

葛根為豆科植物野葛[Pueraria lobata（Willd.）Ohwi]的干燥根，是一種常用的傳統(tǒng)中藥，具有解肌退熱、透疹、生津止渴和升陽止瀉的功效。葛根中含有黃酮類、香豆素類、三萜類、三萜皂苷類等成分[1]。其中異黃酮類為主要藥理活性成分，如葛根素、大豆苷和大豆苷元等，具有改善心腦血管功能、預防和改善骨質疏松、解酒護肝、調節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)及調節(jié)免疫等功能[2-6]。

中草藥的有效藥用成分十分復雜，主要包括生物堿、皂苷類、揮發(fā)油、黃酮類、多糖類、有機酸、礦物元素以及維生素等，這些活性成分能增強機體免疫、抗應激和抗菌。通過微生物發(fā)酵可以釋放更多的活性物質或代謝得到更高活性的物質[7]。本文對葛根藥理作用及部分活性成分的微生物轉化和葛根發(fā)酵食品進行綜述，為葛根發(fā)酵食品開發(fā)提供思路。

1 葛根藥理作用

1.1 改善心腦血管功能

葛根異黃酮類成分在改善心腦血管疾病方面具有良好作用，包括防治動脈粥樣硬化、保護心肌、降血脂等。JI等[8]使用動脈粥樣硬化兔模型發(fā)現(xiàn)葛根素能夠通過抑制炎癥反應減少NF-κB通路的活性來改善動脈粥樣硬化。ZHENG等[9]的研究表明，大豆苷元能夠通過抑制線粒體凋亡途徑來減輕壓力過大引起的心臟重構。BUHLMANN等[10]發(fā)現(xiàn)大豆苷元和染料木素可劑量依賴性地誘導棕色脂肪細胞活性，而葛根水提液中的多種異黃酮糖苷在代謝后可能釋放大豆苷元，從而達到激活棕色脂肪的效果。大豆苷元通過調節(jié)成脂基因的表達來降低3T3-L1前脂肪細胞的增殖和肥胖[11]。同時，葛根水提液還能夠改善部分疾病的并發(fā)癥。例如，ZHOU等[12]發(fā)現(xiàn)葛根水提液能夠改善自發(fā)性高血壓大鼠逼尿肌的過度活動。

1.2 預防和改善骨質疏松

葛根在預防和改善骨質疏松方面也有較好的功效。GUO等[13]研究發(fā)現(xiàn)葛根素能夠通過HDAC1/HDAC3信號抑制炎癥反應和細胞凋亡，從而緩解鏈脲佐菌素（STZ）誘導大鼠的骨質疏松癥。同時，有研究表明葛根素抗骨質疏松活性可能與其對破骨細胞形成和成骨細胞中NF-κB配體的受體激活體骨保護素的表達有關[3]。

1.3 解酒護肝

有大量研究表明葛根具有解酒護肝作用。當大量攝入酒精時，會導致肝臟乙醇脫氫酶、谷胱甘肽巰基轉移酶、谷胱甘肽、谷胱甘肽過氧化物酶的含量顯著降低，從而對肝臟產(chǎn)生直接損傷[14]。張國哲等[15]研究發(fā)現(xiàn)葛根、葛花的解酒功效主要來自總黃酮，且葛根能夠降低血清總膽固醇和高、低密度脂蛋白膽固醇水平。LIU等[16]使用微波提取得到葛根黃酮類化合物和葛根素對斑馬魚肝損傷模型進行處理，發(fā)現(xiàn)兩者均可通過調控與酒精和脂肪代謝密切相關的AMPKα-ACC信號通路來緩解酒精誘導的肝臟脂肪變性。

1.4 改善神經(jīng)系統(tǒng)

葛根對神經(jīng)系統(tǒng)的保護作用也有報道。葛根醇提物和葛根素能夠促進神經(jīng)元細胞結構和突觸功能，因此有作為治療腦部疾病的預防性治療方案的潛在價值[17]。葛根素通過調節(jié)p38絲裂原激活蛋白激酶和 c-Jun N-末端激酶信號通路，減少高糖培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)元的凋亡[5]。大豆苷元的主要代謝產(chǎn)物三羥基異黃酮能通過膽堿能系統(tǒng)和p-CREB BDNF信號通路改善小鼠的學習和記憶能力[18-19]。

1.5 抗糖尿病

葛根具有緩解糖尿病和預防相關并發(fā)癥的作用。葛根素能夠促進胰島素誘導的前脂肪細胞分化，上調PPARγ mRNA的表達，從而調節(jié)前脂肪細胞分化、胰島素敏感性和炎癥相關基因的表達[20]。葛根提取物具有抗糖基化作用，能夠預防糖基化相關的糖尿病視網(wǎng)膜病變[21]。

1.6 其他

葛根中的葛根素和大豆苷等異黃酮類化合物已被證實具有極強的抗人體氧化反應的活性[22]。葛根素可有效降低血液黏度，抑制血小板凝集；同時其作為一種對醛糖酶類有抑制作用的物質，可抑制蛋白非酶糖基化，具有消除炎癥的效果[23]。其中三萜類化合物具有護肝、抗炎抗癌等功效[24]。

2 葛根功效成分的微生物轉化

葛根具有多種藥理活性成分，而微生物轉化具有促進吸收、增強功效、降低副作用等作用，葛根部分化學成分的微生物轉化也已有部分報道，其中主要包括葛根素、大豆苷元。

2.1 大豆苷元的微生物轉化

雌馬酚是大豆苷元在人體內代謝的最終產(chǎn)物，其典型的生物活性為雌激素樣作用和抗氧化作用。雌馬酚與雌激素受體蛋白的親和力高于大豆苷元[25]，抗氧化性也強于雌馬酚的前體大豆苷元[26]。早期研究通過將大豆苷加入人體糞便樣本后厭氧培養(yǎng)，可檢測到S-雌 馬酚，說明腸道菌群能將大豆苷轉化為S-雌馬酚[27]。有大量報道表明腸道中部分微生物能將大豆苷轉化為雙氫大豆苷，如大腸桿菌HGH21、革蘭陽性梭狀菌株HGH6[28]、糞芽孢菌TM-40[29]、乳酸桿菌Niu-O16[30]，再通過其他微生物將雙氫大豆苷轉化為S-雌馬酚，如Eggerthella hongkongenis Julong732[31]。同時，也有研究表明，部分微生物能夠將大豆苷元直接轉化為S-雌馬酚，如Lactococcus garvieae20-92[32]、Slackia equolifacienssp. DZE[33]、Eggerthella hongkongensisYY7918[34]等，其中Lactococcus garvieae20-92是首次報道的能夠將大豆苷元轉化為S-雌馬酚的乳酸菌，能夠用于食品開發(fā)。

8-羥基大豆苷元相比大豆苷元具有更多新的活性，如抗氧化能力、酪氨酸抑制酶活性提高等。大豆苷元的微生物轉化是8-羥基大豆苷元外源性來源的主要途徑。有效微生物包括Aspergillus屬的部分菌種、Streptomycessp. OH-1049、Nocardia farcinicaIFM10152 和Pseudomonassp.。這些菌株主要作為食品發(fā)酵菌株，也有部分用于轉基因研究[35]。

2.2 葛根素的微生物轉化

葛根素具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、降膽固醇、保肝、神經(jīng)保護、緩解細胞凋亡、促進細胞增殖分化及預防或減輕細胞損傷等作用[36]。大量研究表明，使用冠突散囊菌對葛根或葛根渣進行雙向固態(tài)發(fā)酵，葛根素含量能夠顯著增加[37-38]。而使用紅曲霉發(fā)酵葛根也能夠明顯提高產(chǎn)物中異黃酮的含量，抗氧化活性也隨之增加[39]。冠突散囊菌和紅曲霉菌均為可食用菌種，可用于葛根相關食品的開發(fā)。

3’-羥基葛根素能促進胰島素抵抗脂肪細胞葡萄糖利用、抑制游離脂肪酸產(chǎn)生，從而改善胰島素抵抗[40]。楊莉萍等[41]篩選出一株能夠將葛根素轉化為3’-羥基葛根素的粘帚霉菌NT-01，可用于提高葛根素的生物利用度。蔣潔蓉等[42]篩選出一株氧化微桿菌Microbacterium oxydansCGMCC 1788能夠將葛根素轉化為葛根素-7-O-葡萄糖苷，顯著提高葛根素的水溶解度，相比葛根素具有更長的半衰期及平均滯留時間，舒張血管作用略優(yōu)于天然葛根素。

3 葛根發(fā)酵食品應用

3.1 葛根醋

葛根除含有異黃酮類化合物等活性成分外，還含有大量淀粉等成分，能夠經(jīng)過糊化、酶解糖化，酵母菌和醋酸菌發(fā)酵后制備得到葛根醋。李歷等[43]通過液態(tài)法釀造的葛根醋酸味柔和，具有醋香味和葛根的清香。邵金華等[44]通過優(yōu)化液化及糖化工藝，得到葛根糖化率55.1%、總黃酮含量達到2.31 g·L-1的葛根醋制備工藝。趙紅年等[45]將葛根與山西老陳醋工藝結合，制備出葛根素含量達到75.5 mg·dL-1的山西老陳醋，顯著提高其保健功效。

3.2 葛根酒

葛根酒的研發(fā)多以葛根與糯米等其他原料混合后制備葛根黃酒。史路路等[46]使用生料法釀造工藝制得了香味清幽、口感醇和、色澤深黃、富有光澤的葛根黃酒。李蓉等[47]則使用傳統(tǒng)的蒸煮工藝對糯米進行處理，通過優(yōu)化得到酒精度、黃酮含量和感官評價均較優(yōu)的葛根黃酒發(fā)酵工藝。也有研究人員使用單一葛根原料制備葛根酒。張麗杰等[48]利用響應面法對α-淀粉酶、糖化酶、酵母添加量3個因素進行了優(yōu)化，得到了酒精體積分數(shù)為6.37%、總黃酮溶出量為28.66 mg·mL-1的葛根酒。孫術國等[49]采用微波進行葛根糊化處理，研究α-淀粉酶、糖化酶、酵母添加量以及發(fā)酵時間對酒精度、葛根素含量和感官品質的影響，以響應面法確定制備工藝，獲得酒精體積分數(shù)為7.47%、葛根素含量為30.45 mg/100 g的葛根酒。

3.3 葛根酸奶

酸奶是日常生活中的健康飲品，將葛根和酸奶結合既能提高酸奶的功效性，又可增加葛根的使用場景。賴盈盈[50]以葛根粉、全脂奶粉以及白砂糖為原材料，以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌1∶1發(fā)酵劑接種發(fā)酵，制得感官評分較高的符合國家標準的酸奶，同時其DPPH自由基和羥自由基清除能力也強于原味酸奶。而李明等[51]則以豆奶、葛根汁、白砂糖為主要原料，豆奶以豆?jié){∶純牛奶=8∶2配制，最終確定白砂糖7.86%、葛根汁18.0%、菌種0.35%發(fā)酵葛根酸豆奶的感官評分達到最高。

3.4 葛根發(fā)酵飲料

發(fā)酵葛根飲料多用于解酒護肝相關功能產(chǎn)品的開發(fā)。主要檢測指標包括黃酮、多酚、抗氧化活性、蛋白酶活性、脂肪酶活性和感官評分等。朱德艷等[52]使用酵母菌對葛根酶解液進行發(fā)酵，在發(fā)酵液初始pH 4.5、接種量2.5%、28 ℃下發(fā)酵72 h，所得葛根酵素的黃酮含量可達81.667 μg·mL-1。王振斌等[53]使用乳酸菌和酵母共同發(fā)酵葛根汁，結果表明，發(fā)酵葛根汁總黃酮含量、γ-氨基丁酸質量濃度、必需氨基酸總量相較于葛根汁有顯著增加。同時，發(fā)酵葛根飲料中的辛酸、苯乙醇、乙醇、酯類等風味成分種類及含量有所增加。

4 結語

葛根為我國重要的中藥資源之一，其療效確切，具有悠久的藥食兩用歷史。主要成分包括黃酮類、香豆素類、三萜類等。盡管我國是葛根的主產(chǎn)地之一，但國內葛根深加工的高值化利用方式較少，本文綜述了葛根在預防患心腦血管疾病、骨質疏松及解酒護肝、改善神經(jīng)系統(tǒng)、抗糖尿病等方面的作用，同時整理了葛根主要功效成分葛根素和大豆苷元的微生物轉化相關研究以及葛根發(fā)酵食品的開發(fā)情況。從目前的研究進展看，僅有少數(shù)可使用菌種能應用于葛根活性成分的轉化中，且多數(shù)發(fā)酵食品中的應用主要對總黃酮含量、葛根素含量和感官評分等指標進行評價，未來可針對性篩選能夠轉化葛根素和大豆苷元等葛根活性成分的可食用菌種，開發(fā)含有更高生物利用度活性成分的葛根產(chǎn)品，為葛根的高值化利用提供研究思路。