葡萄多酚研究進(jìn)展及其開發(fā)利用

朱美蓉，房玉林，2*（.西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 7200；2.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 7200）

葡萄多酚研究進(jìn)展及其開發(fā)利用

朱美蓉1，房玉林1，2*
（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100）

葡萄多酚類作為葡萄重要的次生代謝產(chǎn)物，是葡萄中所有酚類的總稱，目前已從葡萄中分離十余種酚類物質(zhì)，具有較強(qiáng)的抗氧化性，在醫(yī)療保健、日化化工以及食品加工上應(yīng)用廣泛。隨著農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和葡萄酒產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)提出，近年來葡萄園農(nóng)

業(yè)廢棄物和葡萄工業(yè)廢棄物成為研究重點(diǎn)，葡萄廢棄物多酚的開發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文綜述了葡萄多酚及其作用、多酚的提取方法、葡萄多酚的開發(fā)利用現(xiàn)狀，并對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望。

葡萄多酚；抗氧化；提取；研究進(jìn)展

分子里含有多個(gè)羥基酚類的植物成分均可稱為多酚，多酚是這類成分的總稱。從結(jié)構(gòu)上劃分它主要包括黃酮類和非黃酮類［1］。葡萄皮、葡萄籽是葡萄多酚類物質(zhì)的主要所在地，葡萄的紙條、葉片以及卷須中也有葡萄多酚類物質(zhì)，葡萄多酚類物質(zhì)是葡萄次生代謝產(chǎn)物中的重要組成部分［2］。隨著農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和葡萄酒產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)提出，近年來從葡萄園農(nóng)業(yè)廢棄物和葡萄工業(yè)廢棄物中提取葡萄多酚成為研究重點(diǎn)，而葡萄多酚作為一種天然抗氧化劑，已廣泛應(yīng)用在醫(yī)療保健、食品加工等領(lǐng)域，開發(fā)利用葡萄多酚具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　葡萄多酚

多酚屬于植物的次生代謝產(chǎn)物，是植物在長(zhǎng)期進(jìn)化中對(duì)生態(tài)環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果，酚類化合物普遍地存在于自然界植物中。在植物的每一個(gè)部位中幾乎都能發(fā)現(xiàn)多酚（如在果樹的根、皮、葉和果肉中），含量?jī)H次于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素［3］。多酚類物質(zhì)的代謝產(chǎn)物的生物學(xué)功能種類繁多且作用復(fù)雜，可提高植物種間的競(jìng)爭(zhēng)能力、對(duì)其周圍物理環(huán)境的適應(yīng)能力，還可增強(qiáng)植物自身的抗性，抵制天敵的侵襲等［4］。

葡萄多酚是葡萄次生代謝產(chǎn)物的重要組成部分，是葡萄中所有酚類物質(zhì)的總稱。目前，包括黃銅醇、原花素、花色素、花色苷、白藜蘆醇、兒茶素類以及黃烷酮醇類等在內(nèi)的十幾種多酚類物質(zhì)已經(jīng)從葡萄中成功分離鑒定出來［5］。研究表明，花色苷是一種具有較強(qiáng)的抗氧化作用的活性成分，它可以清除體內(nèi)自由基從而具有保健功能［6］。黃酮醇類主要在紅葡萄和葡萄酒中，白葡萄酒中含量較少［7］。兒茶素類化合物是一類具有多種生理活性的多酚類抗氧化劑，因其活性部位酚羥基不僅抗氧化能力強(qiáng)而且具有較高安全性，是一種優(yōu)良的天然抗氧化劑［8］。白藜蘆醇存在于植物體內(nèi)的形式主要有反式白藜蘆醇苷、順式白藜蘆醇苷、反式白藜蘆醇、順式白藜蘆醇四種，能提高植物的抗病性，具有有益人類健康的生理活性和藥理作用［9］。

2　多酚提取

當(dāng)前已有多種方式可以提取多酚，常見的有溶劑萃取法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、生物酶解提取法、超臨界流體存取法、膜技術(shù)提取法、離子沉淀法等［10］。

溶劑提取法分為有機(jī)溶劑提取和水溶劑提取。NAWAZ H等［11］利用溶劑提取法研究出葡萄葉片多酚最佳提取工藝條件是70℃，50%醇含量，5倍體積比提取60 min。有研究表明，利用有機(jī)溶劑從葡萄皮渣中提取多酚的量是水溶劑提取量的2倍多［12］。有機(jī)溶劑提取法具有操作簡(jiǎn)單、提取率高的優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)槠錃埩羧軇┯卸緦?duì)人體有危害，于是針對(duì)這一問題，通過超濾方法對(duì)溶劑進(jìn)行濃縮，優(yōu)化有機(jī)溶劑提取法，有效地解決了該弊端［13］。

為了提高葡萄多酚的提取率，利用超聲波輔助提取法和微波輔助提取法效果顯著［14］。目前采用超聲波輔助提取葡萄多酚的研究很多，超聲波提取葡萄多酚的方法經(jīng)過對(duì)提取劑、料液比、浸提溫度、提取時(shí)間等因素進(jìn)行考察和對(duì)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化后［15］，能夠明顯縮短提取的時(shí)間，并且在最佳條件下提取葡萄皮中多酚和葡萄籽種的原花青素的過程中，多酚提取率比利用有機(jī)溶劑法提取率高，且對(duì)多酚的結(jié)構(gòu)沒有任何破壞，同時(shí)測(cè)定提取葡萄皮中的花青素，與浸漬提取相比，提取效率顯著增大，提取時(shí)間從5 h縮短至5 min［16］。

超臨界流體萃取在植物多酚提取中應(yīng)用較廣泛，主要通過溫度和壓力的調(diào)試來改變物質(zhì)的超臨界密度，從而達(dá)到溶解不同物質(zhì)并選擇性提取各類型物質(zhì)的目的。GHAFOOR K等［17］通過從葡萄皮渣中提取多酚物質(zhì)的研究，表明超臨界流體萃取法可以省略利用有機(jī)溶劑法提取集液器中樣本和氣化等實(shí)驗(yàn)步驟。

生物酶輔助解提取法在葡萄多酚提取上的應(yīng)用研究較少，有研究表明通過優(yōu)化酶輔助提取法在提取葡萄皮渣色素時(shí)可以得到很高的提取量，因此主要用于中試車間來提高經(jīng)濟(jì)效益［18］。

離子沉淀法中的鹽離子提取法可以高效而低成本地提取高純度茶多酚［19］，因此該方法多應(yīng)用于茶多酚的提取。但是在提取葡萄多酚時(shí)，在沉淀過程中容易產(chǎn)生泡沫并且難以控制沉淀劑的量，導(dǎo)致離子沉淀法不夠?qū)嵱?。而相比而言，有機(jī)溶劑提取法在提取葡萄多酚時(shí)操作簡(jiǎn)單并且容易控制［20］，即便后者溶劑消耗大且安全性較差。

3　葡萄多酚的作用

3.1在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用

植物多酚因?yàn)榫哂锌馆椛?、抗老化、抗氧化等功能，而被廣泛運(yùn)用于醫(yī)療保健領(lǐng)域［21］。目前研究表明，葡多酚是所有植物多酚中清除自由基和抗氧化能力最強(qiáng)的，其中原花青素的抗氧化能力達(dá)到維生素E（vitamin E，VE）的20倍、維生素C（vitamin C，VC）的50倍［22-23］。呂禹澤等［24］研究表明，葡萄多酚可以作為一種天然植物抗氧化劑，在清除羥基自由基、超氧陰離子自由基、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-dipheny1-2-picry1hydrazy1，DPPH）等方面具有較高活性。另外，在流行病方面研究表明多酚物質(zhì)有降血脂、預(yù)防心臟病、高血壓、抗過敏、抗菌、護(hù)肝解毒、美容養(yǎng)顏和皮膚保健等功效［25-27］。不僅如此，多酚物質(zhì)還具有較好的抗癌作用，對(duì)于乳腺癌、食道癌、肺癌、結(jié)腸癌等癌癥的具有較好預(yù)防作用［28］。白藜蘆醇具有很強(qiáng)的自由基清除能力和抗氧化能力［29］，并且隨著使用濃度增加，抗氧化能力增強(qiáng)，其對(duì)胃組織具有很好的保護(hù)作用［30］。

3.2在日化化工領(lǐng)域的應(yīng)用

植物多酚普遍應(yīng)用于日化化工領(lǐng)域，比較常見的是日化生產(chǎn)和皮革工業(yè)［31］。植物多酚中的單寧經(jīng)常用于皮革工業(yè)、印染、日化、墨水制作等領(lǐng)域，是重要的化工工業(yè)原料和加工助劑［32］。而目前已經(jīng)有研究表明，縮合單寧可以從葡萄廢棄物中高產(chǎn)量地提取，并且因?yàn)榫哂休^好的粘合力而用作木質(zhì)粘合劑［33］。另外，葡萄多酚處于200～300 nm，能有效吸收紫外線，對(duì)破壞力大的、能量高的遠(yuǎn)紫外區(qū)射線愛你的吸收能力尤其顯著，因此經(jīng)常用于抗老化、抑制皮膚黑色素生成等方面［34］。

3.3在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用

在食品加工領(lǐng)域，葡萄多酚因其含有多種抗氧化活性成分，葡萄皮渣已經(jīng)被研究利用制成葡萄果醋飲料［35］。另外，葡萄多酚往往被應(yīng)用于食品添加劑的制作，葡萄皮渣內(nèi)含有單寧、白藜蘆醇、花青素等抗氧化成分，可以有效推遲食品氧化，尤其在食用油脂和肉制品中，葡萄多酚被視為一種理想的天然抗氧化劑［36］。有研究表明，葡萄多酚可作為一種天然抗氧化可應(yīng)用在食用油中，解決油脂氧化與食品安全方面的問題［37］。

4　葡萄多酚的開發(fā)現(xiàn)狀

隨著我國葡萄與葡萄酒產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，葡萄園農(nóng)業(yè)廢棄物和葡萄工業(yè)廢棄物逐漸成為研究重點(diǎn)對(duì)象。

4.1葡萄園農(nóng)業(yè)廢棄物

目前我們面臨的主要環(huán)境威脅是全球變暖和臭氧層的消耗。這些威脅在很大程度上源自于工業(yè)化消費(fèi)和生產(chǎn)模式以及經(jīng)濟(jì)全球化。而在葡萄園管理過程中，每年都有大量的夏冬季節(jié)修剪的枝條、新稍、葉片以及秋冬落葉產(chǎn)生，加上目前全球葡萄業(yè)的蓬勃發(fā)展，葡萄種植面積逐年增加，葡萄園固體廢棄物的處理已經(jīng)成了一個(gè)不容忽視的問題。農(nóng)業(yè)廢棄物是一種價(jià)值較高的植物化學(xué)物質(zhì)，也是具有較高附加值的工業(yè)產(chǎn)品，但是在很大程度上被人們所忽視。而當(dāng)前人們對(duì)于農(nóng)業(yè)廢棄物的處理方式十分簡(jiǎn)單粗暴，基本談不上價(jià)值利用，這些葡萄枝條、葉片等大多被當(dāng)作垃圾就地焚燒處理或者當(dāng)作燃料使用［38］。焚燒所產(chǎn)生的有害氣體和污染顆粒對(duì)全球大氣污染造成了不容忽視的影響，已經(jīng)引起全世界關(guān)注。其中，首要的污染泄露是一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔镆约鞍殡S著少量一氧化氮（NO）和硫（S）的懸浮顆粒。此外，還有一些揮發(fā)性的有機(jī)混合物和多環(huán)芳烴，它們中多含有對(duì)人體致癌的物質(zhì)。如何回收利用農(nóng)業(yè)廢棄物，減少污染并且合理利用其潛在價(jià)值，已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問題，并已經(jīng)促成了一個(gè)重要研究領(lǐng)域的形成。如果研究成熟，找到合理回收利用的辦法，這些低成本的葡萄園廢棄物物可以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.2葡萄工業(yè)廢棄物

有數(shù)據(jù)顯示，葡萄酒在全世界和中國的產(chǎn)量都在日益猛增。國際葡萄與葡萄酒組織（internationa1 vine and wine organization，OIV）2008年的數(shù)據(jù)表明，2007年全世界葡萄酒產(chǎn)量為2700多萬t，而中國釀酒工業(yè)協(xié)會(huì)公布我國2008年葡萄酒近70萬t。葡萄酒工業(yè)產(chǎn)量如此之大，由此而產(chǎn)生的廢棄物，俗稱葡萄皮渣每年大約有數(shù)萬噸。其中葡萄籽、皮、梗等葡萄工業(yè)廢棄物約為鮮果總量的20%～30%，其中葡萄籽的占比約為7%～10%［39］，一般企業(yè)的做法是將這些廢棄物作為飼料或者農(nóng)業(yè)肥料，而處理這些工業(yè)垃圾的成本歷年來均較高，近年隨著環(huán)保觀念的不斷深入，葡萄酒工業(yè)垃圾的處置費(fèi)、處置不當(dāng)?shù)牧P款費(fèi)用逐年增加。這不僅大大增加了葡萄酒企業(yè)的成本，也對(duì)環(huán)境造成了污染。

經(jīng)研究表明，葡萄全身都是寶，釀酒廢棄物如果得到合理利用，也具有很高的生物利用價(jià)值。在法國、西班牙、意大利等很多西方葡萄酒大國，對(duì)超過70%的釀酒副產(chǎn)品都進(jìn)行了合理利用。

研究和解決釀酒葡萄廢棄物綜合利用問題，具有十分重要的意義。它既可避免環(huán)境污染，又能生產(chǎn)出附加值較高的產(chǎn)品，變廢為寶，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4.3葡萄廢棄物開發(fā)利用現(xiàn)狀

MONAGAS M等［40］對(duì)葡萄廢棄物化學(xué)成分的研究在葡萄的葉片中發(fā)現(xiàn)了花青素和非花青素化合物等多種酚類物質(zhì)。DANI C等［41］測(cè)出在有機(jī)葡萄葉片中和常規(guī)葡萄葉片中酚類化合物含量，并比較得出有機(jī)葉片中的多酚提取物含量要比常規(guī)葉片多酚提取物含量高出10倍，不僅如此，他還通過體外實(shí)驗(yàn)找到了多酚類物質(zhì)水平與蛋白質(zhì)、脂肪的損失呈負(fù)相關(guān)的規(guī)律。多酚物質(zhì)因其具有抗氧化、抗菌等活性，具有良好的藥理效果，它是天然的抗氧化劑，廣受市場(chǎng)歡迎。目前葡萄多酚可以實(shí)現(xiàn)利用葡萄葉、根、枝條等部位進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，制成各種藥物、口服液、日化用品、食品添加劑等，具有多種保健功能，市場(chǎng)開發(fā)利用多酚類化合物情況目前也已達(dá)到了一定的深度和廣度。萬力等［42］的研究表明，中國野生刺葡萄枝條具有較高的酚類物質(zhì)含量和抗氧化性能，同時(shí)其中還原力與總酚、總黃酮、原花色素含量有較高的相關(guān)性。

5　結(jié)語與展望

葡萄多酚作為安全、天然的抗氧化性，在人類營(yíng)養(yǎng)保健和健康等方面將發(fā)揮著重要作用。隨著我國葡萄與葡萄酒的持續(xù)發(fā)展，充分利用葡萄皮渣、葡萄籽、葡萄園廢棄新梢（枝條）與葉片的回收利用，尤其是葡萄廢棄物中多酚類物質(zhì)的研究很有必要。這將會(huì)使廢棄物中有價(jià)值的成分得到充分的開發(fā)利用，主要是指價(jià)值較高的生物活性物質(zhì)，通過對(duì)這些活性物質(zhì)進(jìn)行提取利用，可以促進(jìn)葡萄園固體廢棄物的回收利用，變廢為寶，將會(huì)帶來極高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)葡萄園產(chǎn)業(yè)模式，為推動(dòng)中國的葡萄酒產(chǎn)業(yè)更深入、更科技、更合理的發(fā)展影響深遠(yuǎn)。

目前，隨著我國野生葡萄資源不斷豐富，其中刺葡萄（Vitis davidii Foe¨x）對(duì)多種病害的抗性極強(qiáng)［43-45］，如白腐病炭疽病、霜霉病、黑痘病等。刺葡萄是一種野生種質(zhì)資源，屬于葡萄科葡萄屬東亞種群，常用作育種材料或砧木增強(qiáng)抗性［46］。刺葡萄果實(shí)品質(zhì)好，營(yíng)養(yǎng)豐富，果汁抗氧化性強(qiáng)，可以鮮食、榨汁和釀酒，刺葡萄含有豐富的果皮色素，還可以作為重要的天然色素用作提取化妝品和食品的添加劑［47］，刺葡萄種子小（平均單粒質(zhì)量0.03 g），但籽油含量高（15.6%）、質(zhì)量好［48］?？傊?，刺葡萄具有較大的開發(fā)價(jià)值［49］。目前刺葡萄的種植面積已達(dá)6 800 hm2［50］，因此刺葡萄多酚將會(huì)成為以后的研究方向。

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Research progress and app1ication of grape po1ypheno1

ZHU Meirong1，F(xiàn)ANG Yu1in1，2*
（1.Co11ege of Eno1ogy，Northwest A&F University，Yang1ing 712100，China；
2.Shaanxi Engineering Research Center for Viti-vinicu1ture，Yang1ing 712100，China）

Grape po1ypheno1 is the genetic terms of a11 the pheno1s in grapes.It is the important secondary metabo1ites of grapes.Nowadays，more than ten kinds of pheno1s were iso1ated from grapes and the strong oxidation resistance of the pheno1s was app1icated wide1y on the hea1th care，dai1y chemica1 and food processing.With the raised opinion of agricu1tura1 circu1ar economy and the sustainab1e deve1opment of wine industry，agricu1tura1 wastes and the vineyards wastes were studied in recent years.And the app1ication of the grape pheno1s was important.In this paper，the function，extraction method and the research app1ication of the grape pheno1s were introduced and the future research direction was a1so discussed.

grape po1ypheno1；antioxidation；extraction；research progress

TS210.9

A

0254-5071（2015）12-0001-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.12.001

2015-10-28

農(nóng)業(yè)部948項(xiàng)目（2014K30902140）

朱美蓉（1989-），女，碩士研究生，主要從事刺葡萄研究工作。

房玉林（1973-），男，教授，博士，主要從事葡萄生理、葡萄根際微域環(huán)境研究工作。