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枣渣中功效成分提取及综合利用研究进展

时间:2022年01月06日 分类:经济论文 次数:

摘要:红枣在我国广泛种植且含有重要的生理活性物质。红枣在生产加工过程中会产生大量废弃枣渣,其中仍含有部分功效物质。文章主要对枣渣中存在的主要功效成分膳食纤维、多糖、黄酮、脂肪酸的提取进行总结并对其后续在饲料、烘焙产品、乳制品中的综合利用研究进行了概

  摘要:红枣在我国广泛种植且含有重要的生理活性物质。红枣在生产加工过程中会产生大量废弃枣渣,其中仍含有部分功效物质。文章主要对枣渣中存在的主要功效成分膳食纤维、多糖、黄酮、脂肪酸的提取进行总结并对其后续在饲料、烘焙产品、乳制品中的综合利用研究进行了概述,以期实现对枣渣中功效物质的更好利用。

  关键词:枣渣;功效成分;多糖;膳食纤维;综合利用

农业论文

  大枣ZizyphusJujubaMill.)是鼠李科枣属植物,素有“一日吃三枣,一辈子不显老”之说[1],可见大枣的营养价值和保健作用为人们津津乐道。4000年前在中国首次种植,现在广泛分布在南亚、黎巴嫩、印度北部、中国中西部、韩国、朝鲜、美国等36个国家的亚热带和热带地区[2]。

  我国大枣产量位居全球榜首,在全世界大枣生产中我国约占90%以上。据国家统计局统计,2019年我国枣总产量达到746.40万,我国的大枣主产地主要在新疆维吾尔自治区、陕西、山西、河北、河南、山东[3]等。近年来,越来越多的人关注到枣的加工利用,枣的深加工发展越来越快,技术越来越成熟,新产品不断涌现,例如枣汁、枣酒、调味品等。但枣生产加工后会产生大量的废弃物——枣渣。

  约有80%的枣渣在生产过程中被废弃[4]。这部分枣渣中含有大量膳食纤维、多糖、黄酮等功效成分,其中膳食纤维约占14%[5]、总多糖含量约为15.25%[6]。枣渣具有较高的再利用价值,一方面可以减少废弃物排放、减少环境污染,另一方面还能废物利用,可以添加到饲料中、烘焙产品中、乳制品中,研制开发枣渣食品、饲料优势明显。现阶段,对废渣的检测、研发、开发、再利用的研究较少,仅限于葡萄皮渣上,有较大的发展空间。

  本文综述了枣渣中膳食纤维、多糖、黄酮、枣核油等主要功效成分提取及综合利用研究进展,以期为枣渣的主要功效成分的提取提供思路,充分挖掘枣渣资源的再利用、提高附加值,为枣渣中的主要功效成分开发与利用提供科学依据和生产实践意义。

  1枣渣中主要功效成分及其提取

  1.1膳食纤维及其提取

  膳食纤维(Dietaryfiber)最早是在1972年由Torwels等提出的,是指在植物性食物中不能被人体各种酶消化吸收的多糖类物质,被称为“第七大营养素”[7]。有研究表明,膳食纤维能控制血糖和胆固醇,将体内的胆固醇迅速排出,被称为糖尿病人的福音[8]。枣渣中既存在水溶性膳食纤维也含有非水溶性膳食纤维。张江宁等9]用超微粉碎法对枣渣进行处理,测定了枣渣的微观结构及其理化特性,发现枣渣中存在的可溶性膳食纤维的比例明显提高。孙静等[10]采用高温蒸煮与酶解法结合,改性枣渣中的膳食纤维。

  同时优化了改性条件,提高了得率至20.03%。李黎等[4]采用菌复合发酵法的方法。选用了保加利亚菌、嗜热链球菌、植物乳酸菌三种菌,优化提高了膳食纤维提取量。梁志宏等[11]采用四种方法提取膳食纤维,并对四种提取方法进行比较,得出最佳提取方式为超声辅助酶法。邢珂慧等[12]将超微粉碎法与酶法相结合,改性果渣中的膳食纤维,提高膳食纤维的含量。

  许锡凯等[13]比较了化学法、物理法、酶解法、发酵法、联合法五种方法提取膳食纤维,用多种方法相结合的方式提取率最高,效果最好。目前膳食纤维的提取方法很多,主要方法有五种,分别是:酶解法、酸碱法、发酵法、超微粉碎法、超声辅助法等。其中超微粉碎法最为常用,若采用多种方法复合,摸索出最适条件,将大幅度提高膳食纤维的提取率,减少实验中膳食纤维的损耗,可以更好的运用到生产中。多糖及其提取

  1.2多糖,又称多聚糖,是红枣中重要的功效成分,是一种醛糖或酮糖组成的化合物[14]。多糖具有抗氧化、抗肿瘤、保护肝脏、降血糖、改善胃肠道等多种活性作用[1516]。刘佳乐等[17]比较了热水浸提法、超声提取法、酶解提取法三种不同提取方法对红枣多糖提取率的影响。研究结果表明,超声提取法>酶解提取法>热水浸提法的多糖提取率。马宝珠等[18]通过优化醇提工艺将枣渣中多糖及低聚糖含量提高了18.06%。Lin等[19]通过碱提法提取枣渣中的酸性多糖。曹泽虹等[20]优化了水提法提取枣中多糖的条件,使和田骏枣的提取率达到45.86%。

  林夕梦[21]通过碱提法提取枣渣中的多糖,测得粗多糖的得率为3.3%,水提多糖含量一般在~10%左右。冀晓龙等[22]研究表明酶法、微波提取法和超声提取法提取多糖的得率都高,但微波提取法和超声法生产成本较高。微波法、超高压法和亚临界法提取时间短,效率高。红枣多糖的提取工艺较为完善,但红枣多糖提取过程仍有一定的问题丞待解决,如在多糖提取过程中粗多糖与蛋白质、色素等杂质共存,在去除杂质的同时会损失部分多糖等[23]。目前红枣多糖的研究较多,方法成熟,但对枣渣多糖提取工艺研究的报道较少,其后续的分离、纯化、结构鉴定等更是寥寥无几,因此有待进行深入研究。

  1.3黄酮及其提取

  黄酮类物质是天然存在于植物中的一类有机化合物,由两个中央三碳链相互连接的一系列C6C3C6化合物,有研究表明黄酮类物质有预防心脑血管疾病、降低胆固醇、抗氧化、清除自由基等作用[15]。黄酮类物质在枣渣中大量存在,枣渣中总黄酮含量在297.2~764.6mg/100之间[24]。

  黄酮的提取方法中较为常见的主要有五种,分别为超声辅助法、醇提法、酶提法、有机溶剂法、微波提取法等。何新益等[25]采用超声辅助法和乙醇法相结合的方法提高黄酮的提取率。陈兰等[26]研究了超声法提取枣中的黄酮,用正交试验优化了枣核中总黄酮的提取率,确定了条件参数:提取温度65℃,超声时间30min,固液比1:20,乙醇浓度70%。朱新鹏等[27]研究发现了超声法提取黄酮的最佳提取条件。周晓凤等[28]采用乙醇超声辅助法提取10种枣的总黄酮含量,结果表明灰枣优株中的总黄酮含量最高。与其采用相同提取方法的李蕊蕊[29]则是提取了60种枣的黄酮,并测定了黄酮的含量,研究结果显示,临猗辣椒枣黄酮含量最高,为后续研究提供了参考。

  薛晓芳等[30]用NaNOAl(NONaOH比色法比较了类种质个品种的个不同器官的总黄酮含量,其中酸枣的黄酮含量最高,不同部位中种仁的黄酮含量最高,最高可达到14.39mg/g。目前,超声辅助法提取黄酮最常用,提取所耗时间短、提取方法简单、设备使用简便,在工厂中的应用最广泛。两种或多种提取方法相结合,如醇提法与超声辅助法相结合的也较为常见,比单一的使用某一种提取方法提取率更高。

  1.4枣核油及其制备

  李时珍编撰的《本草纲目》中有对枣核的记载,枣核可以直接燃烧,磨成粉,可作为良药,可见其医用价值[31]。枣核可提取制备枣核油提高其使用价值,且其中含有较多的黄酮类物质、多酚类物质,具有保护血管、预防心脑血管疾病、降低胆固醇、抗氧化、抗肿瘤、安神等作用[31],具有较高的研究价值。Zhang等[32]研究了21种枣的脂肪酸含量,研究结果发现ω与ω脂肪酸含量较为平衡,说明枣具有较高的营养价值。

  兰蓉等[33]对比了超声波提取、溶剂浸提法、索氏抽提法三种不同的方法对沙枣籽油的提取,结果表明超声提取法的不饱和脂肪酸含量最高,索氏提取法的提油率最高。张仁堂等[34]采用溶剂浸提法提取了种枣的枣核油,采用GCMS测定了各自的脂肪酸组成及其含量,结果表明秤砣枣种不饱和脂肪酸含量高至84.55%,滩枣、鸡心枣、北樱枣核油的含量在8.39%以上。

  刘文涛等[35]采用索氏抽提法提取枣核油,并研究了冬枣核油中的脂肪酸组成及抗氧化能力,研究结果测定冬枣核含油量为6.7%,且油中共有脂肪酸11种、不皂化物14种、生育酚种和生育三烯酚种。虽然枣核较其他油类作物油含量较少,但其含有丰富的的不饱和脂肪酸,可与其他植物油进行复合,作为功能性食品使用。索氏提取法是最常用的油脂提取方法,索氏提取法提取率较高、设备简单但提取时间较长,可用于提取率研究的实验中;超声波提取法提取的不饱和脂肪酸含量最高,提取方法简便,现阶段较为常用;超临界CO萃取法适用于植物油脂的提取,提取率高,可用于企业批量生产。

  2枣渣综合利用研究进展

  2.1枣渣在饲料中的应用

  目前,栆粉添加至饲料中研究较多,而枣渣在饲料中的应用较少。童鑫等[36]充分运用具有产酸作用的嗜酸乳杆菌与具有发酵作用的酵母菌两者结合,提高了枣渣中的营养物质含量。李会菊等[37]测定了葡萄渣中的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物、氨基酸等组分的含量,总结了其添加至饲料中饲喂的优势。温旭杰等[38]研究了枣渣添加至饲料中喂养肉牛的情况,结果表明枣渣添加量占日粮干物质的6%时效果最好。张菊等[5]研究表明,饲喂猪、牛、羊等肉用畜禽饲料枣渣添加量为5%~10%为宜。枣渣以何种形态何种方式添加、添加的比例、添加后的作用、添加后的影响等方面研究尚少,可参考栆粉在饲料中的应用进行研究。

  2.2枣渣在面制品中的应用

  石聚领等[39]研究发现馒头制作过程中添加12.5%的枣渣,再经过65min的发酵、醒发效果最好。张江宁等[40]将枣渣磨成粉后,按一定比例添加其他物质后制成有独特风味、口感的面条。刘紫韫等[41]将灵武长枣枣渣添加至面粉中制成吐司面包,试验结果表明枣渣添加量在15%时吐司面包品质最好。试验还对发酵过程的工艺条件进行了优化,在酵母添加量1.4%、揉面时间15min、发酵时间105min时发酵效果最好。

  张苹苹等在面粉中添加灵武长枣渣粉,制成膳食纤维含量为9.21%且感官品质较高的饼干,研究结果表明在枣渣添加量为20%时饼干感官品质最佳。枣渣中的膳食纤维可添加至烘焙产品中来增加膳食纤维总量,膳食纤维吸水性较强,可降低面团的持水性能,合理添加可有效改变面团质地,提高产品品质。枣渣中的多糖可改善烘焙产品的风味、色泽,提高其口感。枣渣中不含面筋蛋白,在制作过程中的添加量要适宜。

  2.3枣渣在乳制品中的应用

  枣渣可以应用在乳制品中,枣渣具有独特的香味且其中的膳食纤维、多糖含量高,利于发酵。崔国庭等[43]研究结果表明在酸奶制作过程中,添加适量的红枣多糖,不仅能够调节其酸度、口感还能在一定程度上提高其储存期限。用枣渣多糖代替红枣多糖有待进一步研究开发。枣渣在乳制品中的应用可参考葡萄渣,樊柳[44]活化葡萄渣中的膳食纤维,提高水溶性膳食纤维含量,添加至酸奶制品中,提高酸奶风味。

  李凤英等[45]用酸法提取葡萄皮中的膳食纤维并将其添加至饮料中制成饮品。通过不同的方法提取枣渣中的功效物质,将其应用在食品中,可大幅度改善食品的质地、色泽、风味,兼顾安全与营养,减少了资源浪费;其应用于饲料中,提高了饲料的营养,保证了安全性。

  3存在问题及展望

  枣渣含有大量的功效物质且具有广泛的研究应用价值。目前在研究中存在的问题主要有以下几点:一是现阶段对枣渣的开发研究利用较少,对企业的再利用可供参考较少,不能物尽其用;二是不同加工过程中产生的枣渣中存在其他杂质;三是枣渣中存在的功效物质较多,不同组分的制备工艺繁琐。因此,加深对枣渣的研究开发、提高其应用率、减少浪费仍是今后研究的重点。随着枣渣中功效成分的提取及综合利用的深入研究,将更大程度的实现红枣资源利用开发,拉动红枣产业链条,增加其附加值,促进红枣产业健康快速发展,助力乡村振兴。

  参考文献:

  [1]张云亮范洪臣窦博鑫等红枣相关产品的研究进展[J].保鲜与加工,2021,21(4):146150.DOI:10.3969/j.issn.10096221.2021.04.023.

  [2]ZHANGRT,SUNX,VIDYARTHISK,etal.CharacteristicsoffattyacidsintheChinesejujubefruitsZiZiphusjujubaMill.)[J].JournalofAgricultureandFoodResearch,2021,4,100129.DOI:10.1016/J.JAFR.2021.100129.

  [3]王蓉珍赵子青林勤保等大枣功效成分检测的研究进展[J].食品工业科技,2012,33(4):423426.DOI:10.13386/j.issn10020306.2012.04.075.

  [4]李黎邢达杰王宇辉响应面法优化酶辅助提取枣渣中水不溶性膳食纤维工艺[J].现代食品,2020(22):136139.DOI:10.16736/j.cnki.cn411434/ts.2020.22.039.

  [5]张菊徐相亭肖发沂红枣作为饲料在动物生产中应用的研究现状[J].饲料研究,2020,43(5):146149.DOI:10.13557/j.cnki.issn10022813.2020.05.040.

  作者:沈柯辰,吴现华,刘静,张仁堂1*