蘋(píng)果渣中多酚類(lèi)物質(zhì)的提取和應(yīng)用研究進(jìn)展

王 博，王新現(xiàn)，呂春茂，孟憲軍，宋雨涵

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110866)

蘋(píng)果渣中多酚類(lèi)物質(zhì)的提取和應(yīng)用研究進(jìn)展

王 博，王新現(xiàn)，呂春茂*，孟憲軍，宋雨涵

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110866)

蘋(píng)果多酚是蘋(píng)果中多元酚類(lèi)物質(zhì)的總稱(chēng)，具有良好的保健和藥理功能。本文主要論述了蘋(píng)果渣中多酚類(lèi)物質(zhì)的組分、性質(zhì)、生物活性以及干蘋(píng)果渣中提取、純化多酚類(lèi)物質(zhì)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀。

蘋(píng)果渣，多酚，提取，生物活性

蘋(píng)果在中國(guó)已有2000多年的栽培史。我國(guó)是世界最大的蘋(píng)果生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，蘋(píng)果種植面積和產(chǎn)量均占世界總量的40%以上。經(jīng)過(guò)近十年的產(chǎn)業(yè)調(diào)整，中國(guó)已成為濃縮蘋(píng)果汁生產(chǎn)和出口的第一大國(guó)，2008年我國(guó)濃縮蘋(píng)果汁產(chǎn)量為121.3萬(wàn)t，約占全球產(chǎn)量的50%。中國(guó)生產(chǎn)的濃縮蘋(píng)果汁出口量占全球貿(mào)易量70%［1］。隨著蘋(píng)果果汁加工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，隨之而來(lái)必然產(chǎn)生越來(lái)越多的果渣。蘋(píng)果渣雖然是蘋(píng)果果汁加工中的廢料，但是含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如粗蛋白、脂肪、粗纖維和一些微量元素。日本、新西蘭等國(guó)早在上世紀(jì)初就開(kāi)展了利用蘋(píng)果渣生產(chǎn)特殊蘋(píng)果纖維素的研究［2］。我國(guó)對(duì)果渣的研究利用始于20世紀(jì)50年代，但是一直未取得突破性進(jìn)展，果品加工廢料的綜合利用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家。目前我國(guó)蘋(píng)果廢渣的綜合利用主要有以下幾種途徑:利用蘋(píng)果渣做飼料;利用蘋(píng)果渣的微生物發(fā)酵生產(chǎn)酒精等產(chǎn)品，如西北農(nóng)林科技大學(xué)馬艷萍、馬惠玲等通過(guò)對(duì)鮮蘋(píng)果渣中微生物的發(fā)酵研究，確定了蘋(píng)果渣發(fā)酵生產(chǎn)酒精的相關(guān)參數(shù)［3］。但所利用的蘋(píng)果渣僅占總量的一小部分，大多數(shù)蘋(píng)果渣還是作為垃圾處理，既浪費(fèi)資源，又污染環(huán)境。因此，如何充分利用果渣進(jìn)行深加工使之變廢為寶已經(jīng)成為了眼下較為關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1 蘋(píng)果多酚的分類(lèi)和分布

多酚類(lèi)物質(zhì)的化學(xué)研究始于18世紀(jì)末，但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)活潑，并且經(jīng)常以性質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)似的同系混合物的形式存在，因此對(duì)于多酚類(lèi)物質(zhì)的研究進(jìn)展比較緩慢。直到德國(guó)科學(xué)家Freudenferg在1920年才將多酚類(lèi)物質(zhì)分為水解單寧和縮合單寧兩大類(lèi)。到20世紀(jì)后期，隨著對(duì)多酚類(lèi)物質(zhì)研究的深入，將多酚類(lèi)物質(zhì)分為黃烷－3－醇類(lèi)、黃酮醇類(lèi)化合物、羥基苯丙烯酸類(lèi)、二氫查耳酮、花色素等五大類(lèi)［4］?？傮w上來(lái)說(shuō)，多酚類(lèi)物質(zhì)是帶有一個(gè)或多個(gè)羥基取代基的芳香環(huán)。

蘋(píng)果多酚的組分分布、含量與蘋(píng)果的品種、種植條件、成熟度等表現(xiàn)出較大的差異性［5－6］。唐傳核、彭志英等對(duì)不同成熟度的蘋(píng)果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)成熟蘋(píng)果的多酚類(lèi)主要為綠原酸、兒茶素和原花青素等，而未成熟的蘋(píng)果中則含有較多的二氫查耳酮、槲皮酮等化合物［7］。

2 蘋(píng)果多酚的理化性質(zhì)

蘋(píng)果多酚粉末呈黃褐色或淡褐色，其水溶液呈黃褐色，有微弱的苦味和澀味。多酚類(lèi)物質(zhì)易溶于乙醇、甲醇、丙酮等有機(jī)溶劑。蘋(píng)果多酚同時(shí)還具有優(yōu)良的耐熱性和耐酸性［8－9］，在 pH2～10、溫度 100℃下，蘋(píng)果多酚的分解率很低，易于保存。T.Shoji等對(duì)蘋(píng)果多酚提取物進(jìn)行了毒理性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:誘變實(shí)驗(yàn)中高濃度蘋(píng)果多酚有輕微的誘導(dǎo)突變效應(yīng);急性毒理實(shí)驗(yàn)和慢性毒理實(shí)驗(yàn)均無(wú)病理學(xué)異常和不良反應(yīng)出現(xiàn)［10］。

3 蘋(píng)果多酚的生理功能

3.1 抗氧化作用

大量的研究資料顯示，多酚類(lèi)物質(zhì)普遍具有較強(qiáng)的抗氧化能力，其抗氧化作用的機(jī)理現(xiàn)在還沒(méi)有具體定論，但是普遍認(rèn)為有以下幾個(gè)方面。

3.1.1 對(duì)自由基的清除 人體老化引起的癌癥、心血管疾病等，很大程度上是由于自由基的作用造成的。在正常狀態(tài)下，人體內(nèi)產(chǎn)生自由基的量和清除自由基的量是平衡的。但是隨著年齡的增長(zhǎng)，人體對(duì)自由基的清除能力逐漸下降，過(guò)剩的自由基會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生很大威脅，它們會(huì)和細(xì)胞內(nèi)的生物分子發(fā)生反應(yīng)，從而改變了生物分子的性質(zhì)，有些甚至可以與DNA的堿基位置形成共價(jià)結(jié)合，誘導(dǎo)基因發(fā)生突變和癌變［11］。多酚類(lèi)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中由于苯環(huán)的存在使羥基部分容易離子化，是良好的氫供體，可以與自由基集合，且結(jié)合后由于苯環(huán)上的共軛雙鍵使分子具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，多酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)自由基的清除作用，正是來(lái)源于此。戚向陽(yáng)等利用D－脫氧核糖法測(cè)定不同蘋(píng)果提取物對(duì)·OH的清除作用，結(jié)果表明，蘋(píng)果多酚清除·OH的效果高于茶多酚［12］。

3.1.2 抗脂質(zhì)過(guò)氧化作用 人體內(nèi)細(xì)胞脂質(zhì)中含有不飽和脂肪酸，它們?cè)谧杂苫淖饔孟聲?huì)發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)，脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物為丙二醛，丙二醛與大分子交聯(lián)會(huì)形成高聚物即褐質(zhì)素，褐質(zhì)素難溶于水，不易被排除，會(huì)在細(xì)胞內(nèi)沉積，加速細(xì)胞機(jī)能衰退［13］。多酚類(lèi)物質(zhì)不僅可清除反應(yīng)起始階段的自由基，也可以對(duì)反應(yīng)的中間產(chǎn)物進(jìn)行還原，阻礙過(guò)氧化反應(yīng)的進(jìn)行，延緩人體衰老的進(jìn)程。Ying Lu研究了蘋(píng)果多酚的抗氧化能力和清除自由基的能力。結(jié)果表明，蘋(píng)果多酚清除自由基的能力是VC或VE的2～3倍，蘋(píng)果多酚的抗過(guò)氧化力是VC或VE的10倍以上［14］。

3.1.3 絡(luò)合金屬離子作用 金屬離子是許多自由基產(chǎn)生和反應(yīng)的催化劑。尤其是Fe2+，F(xiàn)e2+在脂質(zhì)的過(guò)氧化反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。多酚類(lèi)物質(zhì)所具有的鄰苯二酚結(jié)構(gòu)可以與Fe2+絡(luò)合，使其成為無(wú)活性的復(fù)合物，進(jìn)而影響整個(gè)氧化反應(yīng)的進(jìn)程［15］。

3.2 抑菌作用

蘋(píng)果多酚具有廣譜的抑菌效果［16］。對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒等微生物均有不同程度的抑制作用。尤其對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、霍亂菌、枯草桿菌、釀酒酵母等菌種的抑制作用效果顯著。對(duì)變形桿菌、痢疾桿菌、沙門(mén)氏菌等也有明顯的抗菌作用［17］。在抗毒方面，對(duì)腺病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒等具有很強(qiáng)的抑制作用。多酚對(duì)微生物的抑制作用受環(huán)境影響較小。

4 蘋(píng)果多酚的提取技術(shù)

4.1 有機(jī)溶劑提取法

多酚類(lèi)物質(zhì)在乙醇、甲醇、丙酮等有機(jī)溶劑中都有較高的溶解度，因此最常用的方法是用水或乙醇作為溶劑浸提。有機(jī)溶劑法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，故常在工業(yè)化生產(chǎn)中被選用。但此法與其他方法相比有提取時(shí)間長(zhǎng)、提取率低等缺點(diǎn)。有機(jī)溶劑法提取的影響因素主要有溶劑種類(lèi)、提取溫度、溶劑濃度、溶劑 pH、提取時(shí)間等［18］。金瑩、孫愛(ài)東等對(duì)蘋(píng)果多酚的有機(jī)溶劑提取法各影響因素的影響次序做了研究，結(jié)果表明:溶劑選擇>溫度>料液比>濃度。并確定了蘋(píng)果多酚的最佳提取工藝為:乙醇濃度60%，提取時(shí)間為120min，溫度為 60℃，料液比 1∶6，提取一次［19］。

4.2 超聲波輔助萃取法

超聲波輔助萃取的原理是利用超聲波輻射產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化效應(yīng)、擾動(dòng)效應(yīng)、機(jī)械振動(dòng)等多種作用，增加物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的頻率和速度以及溶劑的穿透力，從而加速目標(biāo)成分進(jìn)入溶液。欒晏等比較了超聲波輔助提取和有機(jī)溶劑提取，發(fā)現(xiàn)在相同條件下超聲波輔助提取與有機(jī)溶劑直接提取相比，提高了提取效率，節(jié)約溶劑［20］。任文霞、李建科等以乙醇為溶劑利用超聲波輔助提取蘋(píng)果中多酚類(lèi)物質(zhì)，并確立了最佳工藝參數(shù):在乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%，料液質(zhì)量體積比為1g∶20mL，提取溫度為60℃，超聲波功率為800W，提取時(shí)間為24min的條件下，蘋(píng)果多酚的提取率最大，其提取率為 3.80mg/g［21］。

4.3 微波輔助提取法

微波輔助萃取是利用微波來(lái)提高萃取效率的一種新技術(shù)。微波在傳送過(guò)程中遇到不同的物料會(huì)根據(jù)物料性質(zhì)的不同而產(chǎn)生反射、穿透、吸收等不同現(xiàn)象。在快速振動(dòng)的微波電磁場(chǎng)中，被輻射的極性物質(zhì)分子吸收電磁能，產(chǎn)生大量熱能。而在微波輔助提取的過(guò)程中，微波會(huì)對(duì)樣品和溶劑同時(shí)均勻的加熱，使萃取物在短時(shí)間內(nèi)從母體進(jìn)入到溶液中，從而縮短了提取時(shí)間［22］。王麗、李化等對(duì)乙醇溶劑的微波輔助提取的影響因子做了研究，結(jié)果表明乙醇濃度的影響最大，微波功率的影響次之，微波時(shí)間的影響再次，料液比的影響最小。各因子的最優(yōu)組合為:乙醇濃度70%、微波功率 30% 、微波時(shí)間 25s，料液比 1∶5［23］。

4.4 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取技術(shù)是利用萃取成分在超臨界流體狀態(tài)下的溶解度變化，來(lái)進(jìn)行分離萃取的。先在超臨界狀態(tài)下，將蘋(píng)果渣中多酚成分萃取出來(lái)，再進(jìn)入常溫常壓下，溶解在流體中的多酚成分就會(huì)很快析出，以此來(lái)達(dá)到萃取的目的。超臨界流體萃取具有如下優(yōu)點(diǎn):所得產(chǎn)物純度高，有機(jī)溶劑用量少，安全性好，污染少，得率高，殘留溶劑可被徹底清除。缺點(diǎn)是工藝中必須確保系統(tǒng)處于超臨界狀態(tài)下才能有好的萃取分離效果，對(duì)設(shè)備要求很高，成本也較高，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)難度較大。魏福祥用超臨界CO2技術(shù)萃取蘋(píng)果渣中的多酚物質(zhì)，得率達(dá)到0.1%［24］。

5 蘋(píng)果多酚的分離純化

在蘋(píng)果多酚的分離純化方面，傳統(tǒng)方法是采用液－液萃取技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多酚類(lèi)物質(zhì)的初步純化，且具有操作容易，設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著純度不足的問(wèn)題。在越來(lái)越注重產(chǎn)品純度的今天，蘋(píng)果多酚的分離純化更多采用大孔樹(shù)脂的柱層析技術(shù)。大孔樹(shù)脂具有比表面積大、選擇性好、理化性質(zhì)穩(wěn)定、不溶于酸堿及有機(jī)溶劑，再生處理方便等優(yōu)點(diǎn)，適合用于多酚類(lèi)物質(zhì)的分離純化。郝少莉、陳小蒙等運(yùn)用靜態(tài)吸附與解吸實(shí)驗(yàn)對(duì)大孔樹(shù)脂進(jìn)行篩選，篩選出最好的樹(shù)脂對(duì)蘋(píng)果渣中多酚類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)D4020對(duì)蘋(píng)果多酚表現(xiàn)出良好的吸附性能與最好的解吸效果［25］。張澤生等用AB－8樹(shù)脂吸附蘋(píng)果多酚，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)條件:上柱濃度為 1.1528mg/mL，pH為 4.8，吸附流速為1.0mL/min［26］。艾志錄等選用 NKA－9 大孔樹(shù)脂對(duì)蘋(píng)果渣中多酚物質(zhì)進(jìn)行純化，結(jié)果表明使用60%乙醇溶液作為洗脫液時(shí)，解吸率可達(dá)到70%以上，洗脫速度為1.0mL/min，蘋(píng)果渣中多酚物質(zhì)的動(dòng)態(tài)吸附回收率可達(dá) 66.34%［27］。

6 蘋(píng)果多酚類(lèi)物質(zhì)的測(cè)定方法

測(cè)定多酚類(lèi)物質(zhì)的方法有多種，如高錳酸鉀法、酒石酸亞鐵分光光度法、原子吸收法等。由于多酚類(lèi)物質(zhì)本身就是多種物質(zhì)的混合物，包括范圍很廣，所以沒(méi)有一種方法可以測(cè)定全部對(duì)象，都有一定的局限性。Folin－Ciocalteu法，是目前檢測(cè)總多酚含量的通用方法，采用Folin法測(cè)定蘋(píng)果中多酚類(lèi)物質(zhì)的含量時(shí)，以沒(méi)食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)品，多酚含量在5～30μg范圍內(nèi)與吸光值呈良好的線性關(guān)系，有較好的準(zhǔn)確度和精密度，具有重復(fù)性好、所用試劑簡(jiǎn)單、操作過(guò)程方便、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。但它不能確定產(chǎn)品的組分，一個(gè)高含量單體的產(chǎn)品或一個(gè)低含量單體但高含量多酚類(lèi)型的產(chǎn)品有可能產(chǎn)生相同的結(jié)果［28］。

7 蘋(píng)果多酚產(chǎn)品的應(yīng)用

7.1 在食品中的應(yīng)用

蘋(píng)果多酚可用于功能性食品的開(kāi)發(fā)。國(guó)外生產(chǎn)的多酚類(lèi)保健食品已像維生素一樣，成為人們經(jīng)常服用的保健食品。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了大量的多酚保健食品的研制開(kāi)發(fā)。蘋(píng)果多酚在食品領(lǐng)域還可用作營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑和食品防腐劑。油脂的主要成分為多種高級(jí)脂肪酸和甘油脂，容易發(fā)生氧化反應(yīng)。人工合成的抗氧化劑如BHT(二叔丁基羥基甲苯)等雖然具有較好的抗氧化性，但是其安全性受到懷疑。多酚作為安全高效的抗氧化劑成為防止油脂氧化的熱點(diǎn)添加劑［29］。由于蘋(píng)果多酚自身特有的抗氧化性和抑菌性，在水產(chǎn)品和肉產(chǎn)品加工中可用來(lái)除腥臭保鮮，使用多酚的產(chǎn)品保鮮性明顯強(qiáng)于未使用多酚的產(chǎn)品［30］。

7.2 在醫(yī)藥中的應(yīng)用

早在上世紀(jì)60年代歐洲就有人將多酚用于治療枯草熱和過(guò)敏癥，并取得不錯(cuò)的療效。隨著研究的逐漸深入，多酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)心血管疾病和癌癥的治療價(jià)值已經(jīng)得到全世界的公認(rèn)，多酚可以抑制LDL(低密度脂蛋白)膽固醇氧化，還可以延長(zhǎng)人體內(nèi)其他抗氧化劑如VC與VE的作用時(shí)間，并可以促進(jìn)血管舒張，降低炎癥反應(yīng)和減少血凝塊的形成。

7.3 在化妝品中的應(yīng)用

蘋(píng)果多酚是一類(lèi)具有獨(dú)特生理活性和化學(xué)活性的天然產(chǎn)物，具有很好的收斂性和附著力，它能維護(hù)膠原的合成、抑制彈性蛋白酶、協(xié)助機(jī)體保護(hù)膠原蛋白和改善皮膚彈性，從而避免或減少皺紋的產(chǎn)生。通常作為活性成分添加在化妝品、浴液、染發(fā)劑、牙膏、祛臭劑中，起到抗氧化、抗衰老、抗輻射、增白和保濕等多重作用。

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Extraction and application of apple polyphenol from apple pomace

WANG Bo，WANG Xin－xian，LV Chun－mao*，MENG Xian－jun，SONG Yu－h(huán)an
(College of Food Science and Technology，Shenyang Agriculture University，Shenyang 110866，China)

Apple polyphenol is a general term of substances in apple＇s pomace.It has good health care and pharmacological functions.The research of component，nature，biological activity，purification and the application of apple polyphenols was mainly discussed in this paper.

apple pomace;polyphenols;extraction;biological activity

TS255.1

A

1002－0306(2011)06－0421－04

2010－05－24 *通訊聯(lián)系人

王博(1984－)，男，碩士研究生，研究方向:食品生物技術(shù)。

沈陽(yáng)市大型儀器共享項(xiàng)目資助(4130199－1102－01083909001)。