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火棘研究开发进展



全 文 :基金项目:2009年度湘西自治州科技研发项目(编号:州科字[2009]
43号)
作者简介:李加兴(1969-),男,吉首大学教授,博士。
E-mail:jslijiaxing@sohu.com
收稿日期:2012-10-21
第28卷第6期
2 0 1 2年1 1月
Vol.28,No.6
Nov.2 0 1 2
10.3969/j.issn.1003-5788.2012.06.065
火棘研究开发进展
Progress in research and development of Pyracantha fortuneana
李加兴1
LI Jia-xing1
 
黄寿恩2,3
HUANG Shou-en2,3
 
梁先长4
LIANG Xian-chang4
(1.吉首大学食品科学研究所,湖南 吉首 416000;2.长沙理工大学,湖南 长沙 410004;
3.中南林业科技大学食品学院,湖南 长沙 410004;4.湖南省林产加工工程重点实验室,湖南 张家界 427000)
(1.Institute of Food Science,Jishou University,Jishou,Hunan416000,China;
2.Changsha University of Science &Technology,Changsha,Hunan410004,China;3.College of
Food Science &Engineering,Central South University of Forestry &Technology,Changsha,Hunan410004,China;
4.Key Laboratory of Hunan Forest Product and Chemical Industry Engineering,Zhangjiajie,Hunan427000,China)
摘要:火棘具有很高的食用价值和药用保健功效,具有广阔
的开发利用前景。文章对火棘的营养成分、保健功能和综合
加工利用的研究现状进行综述,并展望火棘产业化前景,为
火棘产业的发展提供参考。
关键词:火棘;营养成分;保健功能;研究进展
Abstract:The current situation of research on the nutritional compo-
sition,health care function,and comprehensive processing and utili-
zation of Pyracantha fortuneana were al-round stated,and above
mentioned progresses and trends were summarized in this paper.The
research results showed that Pyracantha fortuneana had a high nu-
tritional and healthful value,its comprehensive development and uti-
lization had significantly efficiency,and its industrialization had a
broad foreground.
Keywords:Pyracantha fortuneana;nutritional composition;health
care function;research advance
火棘 (Pyracantha fortuneana(maxim.)Li),别名救兵
粮、火把果、赤阳子等,为蔷薇科苹果亚科火棘属的常绿野生
灌木果树植物。世界上火棘属植物共有10种,中国发现
7种,在四川、云南、贵州、陕西、甘肃、湖南、湖北等地均有大
量发现,野生资源极为丰富,且分布集中。
火棘果为梨果,呈扁圆球状,果皮呈鲜红色,少数品种呈
金黄色,挂果期从当年6月持续至次年初。火棘果实成熟时
香气浓郁、酸甜略涩,风味独特,可直接食用。近年来,中国
相关研究人员对火棘的营养成分、功效和加工应用等方面开
展了大量研究,发现火棘具有很高的食用价值和药用保健功
效,具有广阔的开发利用前景。
1 营养成分研究
火棘在中国具有十分悠久的食用历史,早在三国时期就
有了以火棘代粮的记录。自20世纪80年以来,中国科研工
作者开始尝试火棘果营养成分等方面的研究[1]。
王军宪等[2,3]从火棘叶中分离得到芦丁、芒甙、异槲皮甙
和槲皮素4种化合物,后又从野生火棘果实中分离得到β-谷
甾醇、北美圣草素、芦丁、芒甙、异槲皮甙和槲皮素6个化合
物。梅兴国等[4]对火棘果的化学成分进行了研究,从中分离
得到2个化合物,经鉴定为槲皮素-3-鼠李糖甙(quercetin-3-
rhamnoside)和反式-肉桂酸(trans-cinnamic acid)。邓如福
等[5]测定了四川省大巴山区不同海拔高度生长的成孰火棘
果实的营养成分。结果表明,火棘果中,可溶性糖高达
10%~13%,其中果糖、葡萄糖和蔗糖占90%以上;氨基酸种
类齐全且含量丰富,8种人体必氨基酸及2种婴幼儿必需氨
基酸含量相当高,可食部分必需氨基酸含量/氨基酸总量值
高达0.4以上;富含维生素B1、B2、PP、C、E以及 K、Na、Ca、
Mg等矿质元素。
刘世彪等[6]测定了产于湖南省湘西自治州吉首市、永顺
县和凤凰县的3个居群火棘果实的部分营养成分含量,结果
表明:可溶性糖含量和蛋白质含量以吉首产火棘最高,分别
为5.47%和7.13%;粗纤维含量以凤凰产火棘最高,为
5.86%;VC含量以永顺县产火棘最高,为43.49mg/100g;在
吉首产同一居群火棘果实的不同采收期,可溶性糖和蛋白质
含量随采摘期的延长而上升,粗纤维含量则下降。唐克华
等[7]对湘西北岩溶山区5个不同生长环境的火棘属植物的
062
籽含油率与油脂组分进行了测定,探讨了土壤养分与火棘籽
含油率及火棘籽油主要组分的关联性,研究发现土壤全磷与
籽油中的亚油酸呈正相关,其它土壤元素与籽油脂肪酸无关
联性,火棘籽油 VE浓度与土壤全钙、全镁呈显著正相关;湘
西北火棘籽最高含油率为5.9%,籽油中 VE平均浓度达
9.9g/kg,籽油中主要组分亚油酸、油酸和软脂酸的相对含
量分别为63.7%,20.8%,13.2%。
2 其它化学成分的研究
2.1 天然色素
火棘色素具有营养保健和药理作用,也是一种优良的食
品添加剂,为开发利用这一重要的天然色素资源,中国科技
工作者近年来对火棘色素的提取及其性质进行了一些研究。
蒋新龙等[8]探讨了微波法提取火棘红色素的最佳提取
条件。结果表明,用1∶6(m∶V)的70%乙醇水溶液、微波
功率684W、提取时间60s、提取3次,提取效率较好,该工艺
条件下色素的提取率为79.7%,产率为2.7%。与溶剂浸提
法相比,微波法提取时间由1h减小为60s,提取率从
67.4%增加到79.7%。
李安林等[9]优化了火棘果红色素的超声提取工艺,并对
其提取物的抗自由基性能进行研究。结果表明,其最佳工
艺:以95%乙醇为溶剂,pH 值为1,物料比1∶16(m∶V),
提取时间30min,提取级数为二级。该条件下火棘果色素产
率为26.9%,色价为6.13;色素的抗氧化能力:在色素浓度
为1.8g/L时,羟基自由基清除率大于60%,超氧阴离子自
由基的清除率大于27%。褚学英[10]对火棘红色素的提取和
精制工艺进行了研究。结果表明,火棘红色素最佳提取条件
为以pH 3.0的80%乙醇作浸提剂,提取温度50℃,提取时
间3h,固液比1∶40;用X-5大孔吸附树脂对色素进行精制,
以树脂柱径高比1∶15、流速3mL/min、pH 3.0、色素液浓
度1g/L为最佳吸附条件,色素的吸附量可达0.037 15g/
mL湿树脂体积;而以95%乙醇做洗脱液,在pH 2.0、流速
5mL/min 3倍于柱床体积的洗脱液条件下解吸效果最佳。
程超等[11]研究了火棘色素在不同环境下的稳定性,结
果表明:天然火棘色素颜色鲜亮,在溶液酸度为pH 3左右时
对光较稳定,在温度低于90℃火棘色素基本上是稳定的,此
外大多数的金属离子对其无影响,但是对Cu2+、Fe3+ 较敏
感。此外防腐剂对火棘色素的稳定性影响不显著,而碳水化
合物可以增强火棘色素的稳定性。
高向阳等[12]以郑州产火棘果为原料,对其果实红色素
的提取及理化特性进行了研究。结果表明,以pH 4.0的
70% (V/V)乙醇作为浸提剂效果较好;该条件下制备的色
素在酸介质中对光、热、常用食品添加剂都比较稳定,是一种
价廉易得、安全可靠、开发方便的天然植物色素。
2.2 多糖
多糖是一类重要的生物活性物质,广泛存在于生命有机
体中。多糖具有多种生物活性,在生物体内起着重要作用,
现已成为许多学科研究的热点[13]。
张海生等[14]对火棘水溶性多糖提取工艺、分离纯化以
及纯度鉴定作了研究。结果表明:在提取温度90℃、提取时
间9h、料液比为1∶10(m∶V)的最佳提取工艺条件下,火
棘多糖的提取率约为3.5%;通过分级沉淀、DE-52柱层析分
离,得到PP-A2、PP-A3、PP-A4和PP-B1、PP-B2、PP-B3 6种
组分;经Sephadex G-200柱层析鉴定,PP-A2、PP-A3、PP-B2
为均一多糖。
黄永春等[15,16]对火棘水溶性多糖的PP-A2组分和PP-
A3组分的理化性质进行了研究,结果表明:PP-A2的相对分
子质量约为30kDa,其单糖组分主要是由阿拉伯糖和鼠李糖
以及保留时间为3.46min的未知组分(可能是糖醛酸)组成
的杂多糖,还含有少量的果糖、半乳糖和甘露糖;PP-A2中各
糖残基物质的量的比为(阿拉伯糖+鼠李糖)∶果糖∶半乳
糖∶甘露糖=9.56∶3.37∶1.88∶1;PP-A3的分子量约为
2.1×105 U,主要由阿拉伯糖组成,还含有少量的葡萄糖和
果糖,阿拉伯糖∶葡萄糖∶果糖=1.62∶1∶1.59,此外含氨
基酸总量约为0.5%。
周蓉蓉等[17]研究发现鄂产全缘火棘多糖类成分具有抗
疲劳作用,符合多糖所具有的生物活性[13]。
2.3 其它成分
唐克华等[18-20]研究发现火棘籽油的脂肪酸组成与其它
物质的某些天然特殊植物油较接近,并提出可将火棘籽油作
为天然VE的制备材料。
李玉洁等[21]以天然野生植物火棘果为原料分离提取精
氨酸,在20℃、pH值7~8的条件下,选用D001型大孔阳离
子交换树脂静态吸附,40min即达到饱和;以3mol/L氨水
为洗脱液,流速控制在40mL/h,精氨酸的洗脱率达到90%
以上;采用711型阴离子树脂进行脱色,D001型大孔阳离子
交换树脂动态精制,精氨酸的提取率达到95.83%。
李伟等[22]以不同产地和不同采收期的火棘果实为原料
提取黄酮和原花色素,最佳提取工艺为溶剂为90%乙醇,料
液比1∶35(m∶V),提取温度80℃,浸提3h,黄酮和原花
色素最高得率为3.47%和4.63%;多酚类物质的浸提采用
100%乙醇作溶剂、料液比为1∶25(m∶V)、浸提温度70
℃、浸提3h的最佳工艺条件,得率为3.86%;通过聚类分析
表明,除了果实的成熟度影响多酚、黄酮和原花色素含量外,
地理位置的不同对其成分的影响也很大。
此外,中国国内还有从火棘中提取油[23-25]、果胶[25]等方
面的研究报道。
3 保健功能研究
在中国民间,火棘果、根和叶具有的“生津止渴,活血止
血,清热凉血和清热解毒”等功效已被广大民众所熟知,还可
以用于防治多种疾病。现代科学研究也发现了火棘在防病
治病方面的神奇功效。
薛慧等[26]研究发现火棘能降低高脂饮食大鼠的全血比
162
研究进展   2012年第6期
黏度、血浆比黏度、纤维蛋白原比黏度及红细胞聚集指数,表
明火棘能改善高脂饮食大鼠的血流状态。
侯建军等[27-29]研究发现火棘能降低高脂饮食大鼠血
脂,改善脂蛋白代谢和高脂饮食大鼠的血流状态,保护心肌,
对大鼠心血管有一定的预防保健作用;火棘有一定的抗氧化
作用,并能延缓由D-半乳糖所致衰老小鼠的衰老过程;火棘
果实提取物可抑制正常大鼠小肠对水分的吸收,促进大鼠胆
汁分泌,使胆汁中固体物含量增加,并促进大鼠胃液的分泌,
提高胃蛋白酶的活性,具有较强的消食健脾功能。
4 产品开发
火棘含有丰富的碳水化合物、维生素、氨基酸和矿物质
等营养成分,具有较高的开发利用价值,可以用来加工开发
火棘系列产品。
4.1 酒类
丁筑红等[30]将原料按火棘汁∶金樱子果汁=2∶1的比
例调整后再发酵,所得的火棘金樱子复合发酵酒感观品质良
好,酒精度在11%左右;赵晓明等[31]将火棘果打浆或榨汁
后,加糖调糖度为15%,接入安琪酵母活化液5%~15%,于
20~25℃发酵30~37d,结束后发酵,分离出上层清酒,转入
陈酿期,调配糖、酸及酒精含量,经过滤得火棘果保健酒;杨
胜敖等[32]将火棘鲜果压榨后,经成分调整,接种酵母为
25mg/L,在25℃下发酵10d,制得酒度为12%的火棘酒。
王宪伟等[33]用生麦曲发酵制得的糯米黄酒,与火棘汁
进行调配组合,开发出酒精度为11%~13%,营养全面且功
效独特的火棘黄酒。
周文斌等[34]研究了火棘果酒生产工艺,结果表明,最佳
工艺为初糖度18%,初始pH 值6,发酵温度28℃,接种量
0.6%,发酵时间约3d;以明胶和单宁按1∶1比例混合作为
澄清剂,添加量80mg/kg;陈酿温度控制在15℃左右,时间
2~3个月;灌装后于68℃杀菌30min。按该工艺酿制出的
火棘果酒,较好地保留了火棘原有的风味和营养成分,香气
浓郁,口味柔和纯正。
4.2 饮料类
李新社等[35]以火棘汁为原料,经过酒精发酵和醋酸发
酵生产醋饮料。研究确定酒精发酵的工艺条件为酵母驯化
种接种量10%,加糖量3%,发酵温度28℃,发酵时间5d;
醋酸发酵的工艺条件为醋酸菌接种量10%,初始酒精度
6%,发酵温度33℃,发酵时间7d。
周文斌等[36]对火棘果醋的生产工艺进行研究,结果表
明:在初始糖度18%、初始pH 6、温度28℃、接种量0.6%进
行酒精发酵,发酵时间3d;在初始酒精度7%、初始pH 7、温
度32℃、接种量12%的工艺条件下进行醋酸发酵,火棘果醋
醋酸含量达6.026g/100mL。
为实现火棘果汁饮料生产中的安全质量控制,陈瑛
等[37]通过对原汁提取、果汁饮料生产工艺、生产过程的
HACCP质量控制体系研究以及对各工艺环节进行危害分析
与评估,确定了关键控制点、控制范围和监测校正方法,提出
了火棘果汁饮料的生产工艺以及初步的 HACCP质量控制
体系,确保产品符合产品质量标准。此外,蔡金腾等[38,39]曾
对火棘果汁与刺梨、魔芋的复合饮料配方和制备工艺进行研
究,成功开发出刺梨、火棘混合果汁及火棘、魔芋复合果汁颗
粒饮料。
5 展望
目前对火棘开发利用方面的研究较多,已经开发出了火
棘果饮、火棘果醋、火棘保健酒等系列产品,但生产规模与市
场规模普遍较小。尽管火棘籽油的营养价值很高[23],但火
棘出油率较低,今后可通过育种和优质化栽培以提高火棘籽
出油率。另外,目前对火棘根和叶的研究还远远不够,离综
合开发利用尚有较大差距。另外,对其相关的毒理、药理及
临床研究甚少,有必要深入研究相关成分所对应的功效影响
及作用机理,并在此基础上开发相应的保健品。
综上所述,目前中国国内对火棘的精深加工研究较少,
总体技术含量较低,火棘资源未被充分开发。为此,应将诸
如酶促反应工程技术、超临界萃取技术、纳米技术、微胶囊造
粒技术等食品工程高新技术及其手段广泛应用于火棘产品
的开发,使火棘的营养、药用、保健价值得到充分利用,以产
生更大的经济效益和社会效益。
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