司 旭,陳芹芹,畢金峰,吳昕燁,李兆路
(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室,北京100193)
樹莓主要功能性成分研究進(jìn)展
司旭,陳芹芹,畢金峰*,吳昕燁,李兆路
(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室,北京100193)
樹莓被列為世界第三代水果,因其具有多種營養(yǎng)成分和醫(yī)藥療效,已成為食品與保健品研究的焦點。本文概述了樹莓花青素、鞣花酸、黃酮和樹莓酮四種重要成分的功能性、提取技術(shù)和加工貯藏特性研究現(xiàn)狀,并對樹莓產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了展望,將為樹莓功能性成分的研究和加工提供理論參考。
樹莓,功能性成分,提取,加工,貯藏
樹莓(Raspberry),又名懸鉤子、刺葫蘆、覆盆子,為聚合漿果,薔薇亞科懸鉤子屬。作為重要的經(jīng)濟(jì)水果作物,在世界范圍內(nèi)樹莓種植業(yè)發(fā)展迅速,30多個國家大量種植。俄羅斯、波蘭、塞爾維亞、美國、烏克蘭、墨西哥、英國、加拿大、西班牙、德國是世界上樹莓產(chǎn)量較高的國家。世界樹莓主產(chǎn)國的樹莓產(chǎn)量保持平穩(wěn)或逐年增加,據(jù)FAO數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2012年世界樹莓總產(chǎn)量約為105萬t,比2010年增長約13.1%。我國樹莓產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚,但發(fā)展迅速,種植省份主要有江西、浙江、安徽、江蘇、遼寧和黑龍江,2012年全國樹莓種植面積達(dá)18萬畝,總產(chǎn)量達(dá)3.6萬t[1],已成為現(xiàn)代樹莓分布中心之一。
樹莓是抗氧化成分(以花青素和鞣花酸為主[2])最豐富的來源之一,在人類飲食中越來越受歡迎。樹莓柔軟多汁,風(fēng)味獨(dú)特,富含維生素、礦物質(zhì),尤其是花青素、超氧化物歧化酶和鞣花酸等抗癌、抗衰老成分。許多學(xué)者通過動物和人類體內(nèi)外進(jìn)行樹莓功能性的研究,發(fā)現(xiàn)樹莓中的植物化學(xué)成分(黃酮、酚酸、鞣花酸等多酚物質(zhì))對癌癥、糖尿病、肥胖、心血管、黃斑變性、神經(jīng)變性、炎癥和氧化損傷等疾病有抑制作用[3-6],因此在英國有“生命果”之稱。
樹莓顯著的功能性已得到國內(nèi)外學(xué)者證實和消費(fèi)者認(rèn)可,樹莓主要功能性成分的高效提取和有效應(yīng)用將是加速樹莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效途徑之一。因此,本文對樹莓主要功能性成分研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述,闡述樹莓花青素、鞣花酸、黃酮和樹莓酮的功能性、提取技術(shù)和加工貯藏特性研究現(xiàn)狀,以期為日后樹莓功能性成分研究和加工提供理論參考。
1.1花青素
花青素是自然界一類廣泛存在于植物的花、果實、莖、葉、根等器官細(xì)胞液中的水溶性天然色素,是果蔬呈現(xiàn)由紅、紫紅到藍(lán)等不同顏色的物質(zhì)基礎(chǔ)。樹莓是天然花青素的良好來源,可用于藥物、保健營養(yǎng)品和添加劑的開發(fā)。
1.1.1樹莓花青素的功能性樹莓花青素的主要成分是花青素-3-葡萄糖苷,其次為花葵素-3-葡萄糖苷和花葵素-3-蕓香糖苷[7]。有研究報道,樹莓花青素具有抗氧化、抑制細(xì)胞毒素和抗血管生成(降低容易導(dǎo)致靜脈曲張和腫瘤形成的非必要血管生成的能力)等功能[8]。另外,花青素的含量與樹莓的抗氧化活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系[9]。Bowen-Forbes等[10]對3種野生黑莓和紅樹莓花青素的抗氧化、消炎和抗癌特性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:樹莓花青素具有較強(qiáng)的脂質(zhì)氧化抑制作用(抑制率>50%,濃度50μg/mL)和環(huán)氧化酶抑制作用(抑制率27.5%~33.1%,濃度100μg/mL);同時證明了樹莓花青素具有抑制食管癌、乳腺癌、肺癌和胃癌等腫瘤細(xì)胞增殖的能力;樹莓花青素的抗炎、抗癌的生物學(xué)特性也得到了Tulio等[11]的證實。
1.1.2樹莓花青素提取技術(shù)
1.1.2.1溶劑提取花青素是極性分子,其芳香環(huán)上含羥基、羧基、甲氧基和糖基鍵,常規(guī)提取溶劑是乙醇。
趙慧芳等[12]對比了水、乙醇和甲醇三種不同溶劑提取黑莓果實花青素的效果。采用1%HCl-水、1%HCl-乙醇和1%HCl-甲醇提取黑莓果實花青素,提取量分別為84.887、92.234、93.236mg/100g,結(jié)果表明,1%HCl-甲醇和1%HCl-乙醇作為溶劑,其提取效果無顯著性差異,但都極顯著好于水提。徐俐等[13]用10%~100%不同濃度的乙醇洗脫吸附在樹脂上的花青素,結(jié)果發(fā)現(xiàn)90%乙醇的洗脫效果最佳。溶劑提取過程中,提取溫度對花青素的提取效果有顯著的影響,30~100℃的3%鹽酸水溶液提取樹莓花青素,提取量隨著溫度的升高呈先升后降的趨勢,在60℃時提取量達(dá)到最大[14]。溶劑提取是通過擴(kuò)散作用,溶劑從細(xì)胞壁滲透到細(xì)胞內(nèi)部,溶解可溶解的物質(zhì)流出細(xì)胞后形成內(nèi)外濃度梯度,此擴(kuò)散過程不斷重復(fù)進(jìn)行直到達(dá)到濃度的動態(tài)平衡。這種提取方式毫無外力作用,完全依靠提取劑的自動擴(kuò)散,因此提取速度慢,耗時長,效率低。
1.1.2.2超聲波輔助提取超聲波輔助提取是利用原料細(xì)胞壁在超聲波的空化作用下易于破碎的原理,促進(jìn)提取物溶出,提高提取物的得率。超聲波輔助提取可以減少提取時間,降低提取溫度,對熱敏性、易水解或易氧化的有效成分具有保護(hù)作用。
Sun等[15]對超聲輔助提取紅樹莓花青素進(jìn)行了研究:提取溶劑與物料比為4∶1(mL/g),提取時間為12min,超聲功率為366W的條件下,100g鮮果可提取43.42mg花青素(用矢車菊-3-葡萄糖苷表示),為總紅色素含量的98.33%。王海明[16]研究探討了超聲波功率和超聲波時間對樹莓花青素提取效果的影響,實驗中發(fā)現(xiàn)隨著超聲時間的增加,花青素的色價呈先增后減的趨勢,處理時間為30min時色價達(dá)到最大值;功率為120~270W時,花青素的色價隨著功率的增加而先升后降,在超聲波功率為210W時色價達(dá)到最大值。由于超聲波的空化效應(yīng)對樹莓組織具有強(qiáng)烈的破壞作用,與常規(guī)溶劑提取對比,超聲輔助提取樹莓花青素更高效,但超聲波功率和處理時間不宜過長,否則易導(dǎo)致溶液局部過熱而破壞花青素的結(jié)構(gòu),提取率下降。
1.1.2.3高壓和脈沖電場提取脈沖電場可使植物細(xì)胞膜發(fā)生可逆性分解,產(chǎn)生電穿孔或電滲透,使細(xì)胞膜破裂,從而加速胞內(nèi)物質(zhì)向外的傳質(zhì)過程,有助于植物功能性成分的提取。作為一種非熱力提取技術(shù),高壓和脈沖電場輔助提取具有短時、低溫、節(jié)能、無污染等優(yōu)點。
高壓和脈沖電場可顯著提高樹莓花青素的提取率,花青素提取率隨著脈沖個數(shù)的增加而提高[17]。50MPa、3min的高壓輔助提取使樹莓花青素的提取量增加2倍,2kV/cm(2kJ/kg)的脈沖電場處理使樹莓花青素的提取量增加1.9倍[18]。此外有研究證明高壓脈沖電場處理0.018~0.090s后,在0~180min提取時間內(nèi),樹莓中花青素和離子物質(zhì)的傳質(zhì)均符合二次指數(shù)動力學(xué)模型(R2>0.970);提取過程中花青素在組織內(nèi)和介質(zhì)中的傳質(zhì)速率相等,隨著處理時間的延長,花青素和離子物質(zhì)的傳質(zhì)速率均呈增大趨勢,且離子物質(zhì)的傳質(zhì)速率總大于花青素的傳質(zhì)速率[19]。
上述常見的花青素提取方法中后兩種為輔助提取方法,借助外力促使細(xì)胞膜破裂,加速花青素的溶出?;ㄇ嗨氐姆€(wěn)定性較差,不同的提取工藝對花青素的質(zhì)與量有影響。有研究[20]對比了熱溶劑、微波、超聲波和高壓脈沖電場輔助工藝提取樹莓花青素的品質(zhì)。在實驗中,測定不同工藝提取樹莓花青素的總單花青素、色澤和抗氧化活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn):高壓脈沖電場輔助提取的總單花青素含量最高,約是其他三種提取方法提取量的1.4倍;高壓脈沖電場輔助提取花青素的鐵還原能力最強(qiáng),超聲波提取最差,熱溶劑提取物的自由基清除能力最強(qiáng);高壓脈沖電場輔助提取和超聲波提取花青素的褐變指數(shù)最低,褐變程度小,顏色好。綜合分析表明高壓脈沖電場輔助提取工藝在提取質(zhì)量上更具優(yōu)勢。
1.2鞣花酸
鞣花酸是沒食子酸的二聚衍生物,是一種多酚二內(nèi)酯,廣泛存在于石榴、黑莓、紅樹莓、草莓、核桃和杏仁等水果及堅果中。紅樹莓是天然鞣花酸含量最高的水果,其含量可達(dá)230mg/kg[21]。
1.2.1樹莓鞣花酸功能性成熟樹莓鞣花酸對抗氧化活性的貢獻(xiàn)率高達(dá)60%;濃度為3mg/mL的樹莓鞣花酸提取物對·OH的清除作用可達(dá)74.8%,對DPPH·的清除作用可達(dá)57.82%[22-23]。樹莓鞣花酸對化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)的癌變具有明顯的抑制作用,特別是對結(jié)腸癌、食管癌、肝癌、肺癌及皮膚腫瘤等有很好的抑制效果。Ross等[24]研究證明樹莓鞣花酸具有抑制人體宮頸癌細(xì)胞增殖能力。鞣花酸的抗惡性細(xì)胞增生和誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的功效在Landete等[25]的研究中已得到證實。此外,鞣花酸是血管內(nèi)皮生長因子和血小板源生長因子受體的天然抑制劑[26],血管內(nèi)皮生長因子和血小板源生長因子受體對血管生成起到重要的互補(bǔ)作用,這兩種受體受到抑制可有效地抑制體內(nèi)腫瘤組織的生長,達(dá)到預(yù)防和治療癌癥的效果。Aiyer等[27]連續(xù)三個星期給6只雌鼠喂養(yǎng)鞣花酸含量為1500ppm的樹莓脫水制品(5%,w/w),結(jié)果發(fā)現(xiàn)DNA氧化損傷抑制力高達(dá)59%(p<0.001),說明紅樹莓鞣花酸對降低內(nèi)生DNA加合物具有顯著作用;而且紅樹莓鞣花酸能夠提高DNA修復(fù)基因的表達(dá)水平3~8倍。樹莓鞣花酸顯著的功能性已成為醫(yī)藥和食品領(lǐng)域?qū)<覍W(xué)者研究的熱點,若應(yīng)用于醫(yī)藥和保健品中并發(fā)揮其特效,既有利于人類疾病的預(yù)防又能推動樹莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
1.2.2樹莓鞣花酸提取技術(shù)目前樹莓鞣花酸的提取方式研究較少,以溶劑提取和超聲輔助提取為主。李小萍等[28]對比了70%丙酮、60%甲醇、無水乙醇、1.2mol/L鹽酸提取紅樹莓果實中鞣花酸的效果,確定丙酮為較好的提取溶劑;考察丙酮濃度、料液比、提取溫度、提取時間4個因素對鞣花酸提取率的影響,得出最佳提取工藝為:85%丙酮、料液比1∶12、提取時間90min、提取溫度80℃,采用此條件進(jìn)行提取,可得到紅樹莓鞣花酸含量為322μg/g。Daniel等[29]采用丙酮/水和乙醇索氏提取兩種方法對樹莓鞣花酸進(jìn)行提取和分析。結(jié)果表明這兩種方法的提取量無顯著差別;經(jīng)高效液相色譜法測定,樹莓鞣花酸含量為1500μg/g(干重),樹莓籽和樹莓果肉中的鞣花酸含量分別為87.8%和12.2%。此外,在Komorsky[30]和Antonio[31]的樹莓鞣花酸分析測定實驗中,采用了超聲波輔助法提取樹莓鞣花酸。
1.3黃酮
黃酮類化合物是普遍存在于果蔬中的多酚物質(zhì)。天然黃酮類化合物主要以苷類形式存在,并且由于糖的種類、數(shù)量、連接位置及連接方式不同可以組成各種各樣黃酮苷類。黃酮被認(rèn)為是可促進(jìn)人體健康、預(yù)防疾病的膳食補(bǔ)充劑,越來越成為當(dāng)今營養(yǎng)與醫(yī)療領(lǐng)域關(guān)注的焦點。
1.3.1樹莓黃酮功能性樹莓黃酮是樹莓代謝過程中產(chǎn)生的一種重要的有機(jī)物,它能夠預(yù)防心腦血管疾病,且對更年期婦女的心血管具有保護(hù)作用,而且有抑制癌細(xì)胞和提高記憶力的功效[32]。樹莓中黃酮類化合物可與O2-·及ROO·反應(yīng),阻斷自由基引發(fā)的連鎖反應(yīng)及脂質(zhì)過氧化進(jìn)程等[33],從而起到抗氧化作用。此外,樹莓黃酮可使蛋白質(zhì)凝結(jié)變性,具有抑菌和殺菌作用;對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌均有較強(qiáng)的抑制效果[34-35]。
樹莓黃酮可作為天然食物防腐保鮮劑,也可用于醫(yī)藥和保健產(chǎn)品的研究與開發(fā),具有可拓展的應(yīng)用價值。
1.3.2樹莓黃酮提取技術(shù)
1.3.2.1有機(jī)溶劑提取甲醇和乙醇是最常用的黃酮類化合物提取溶劑。白立敏等[36]對比了水、70%乙醇和甲醇三種不同提取液的紅樹莓總黃酮提取率,提取率分別為5.9%、7.5%和10.4%,甲醇用作提取劑時黃酮得率最高,其次是乙醇,水提得率最低。Xu等[37]研究了溫度、時間、物料比、乙醇溶液濃度等因素對紅樹莓黃酮提取量的影響:95%乙醇,物料與溶劑比為1∶10時,85℃提取3h,紅樹莓黃酮提取量達(dá)到最大值。
1.3.2.2超聲波輔助提取孫金旭等[38]研究了超聲功率、處理時間、處理溫度三個因素對樹莓黃酮提取率的影響。樹莓黃酮溶出量隨超聲波功率的增大呈先增后降的趨勢;提取率隨超聲作用時間增加,達(dá)到極限值后減?。怀暅囟葘μ崛÷实挠绊懪c功率和時間相同,先增后降。通過DPS設(shè)計的二元旋轉(zhuǎn)組合實驗得出超聲波提取樹莓黃酮的最佳工藝為:超聲波功率500W,40℃的提取溫度下處理50min,提取樹莓黃酮量為0.3120mg/mL。
超聲提取黃酮的過程中,隨著超聲強(qiáng)度的增加產(chǎn)生的熱量也越多,溫度對傳質(zhì)效應(yīng)和黃酮的穩(wěn)定性均有影響,因此利用超聲輔助提取的強(qiáng)度應(yīng)適當(dāng),以期獲得最大提取率。
1.3.2.3微波輔助提取微波萃取法提取黃酮類化合物,主要是通過微波輻射浸沒在待提取液中的樣品,破壞其超微結(jié)構(gòu),使物料中的有效成分能快速有效的溶解出來。朱小霞等[39]在微波提取樹莓葉黃酮的實驗中,確定了最佳微波提取條件:提取時間30min,鮮果與水比例1∶40,乙醇濃度50%,微波功率250W,此時黃酮提取率為5.81%。
1.3.2.4酶法提取酶法提取是利用酶破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),加快有效成分的溶出。常用的酶有纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶。酶法提取對比傳統(tǒng)提取方法具有提取率高、成本低、節(jié)能環(huán)保和工藝簡單的特點。陳曉慧和徐雅琴[40]采用纖維素酶酶解與醇溶液浸提結(jié)合的方法提取樹莓葉中的黃酮,探討了酶濃度、介質(zhì)pH、酶解溫度和時間4個因素對提取率的影響。結(jié)果表明,隨著各因素值的增加,黃酮提取率均呈先升后降的趨勢,其中pH對提取效果影響最大,其次為酶濃度。最后通過正交實驗確定了樹莓葉黃酮提取的最佳工藝:酶濃度0.35mg/mL,酶解時間150min,酶解溫度50℃,介質(zhì)pH為4.0。酶法提取在其他功能性成分提取中也有應(yīng)用,與超聲波、微波或高壓脈沖聯(lián)合發(fā)揮協(xié)同作用,將大大提高提取效率和質(zhì)量。
1.4樹莓酮
樹莓酮[4-(4-hydroxyphenyl)butan-2-one;Raspberry ketone]是烷基酚類化合物的衍生物,其結(jié)構(gòu)與辣椒素和脫氧腎上腺素相似,是存在于樹莓果實中的一種重要的芳香成分。
目前已有許多研究證明樹莓酮具有減肥作用。Morimotoa等[41]的小鼠喂養(yǎng)實驗結(jié)果表明:樹莓酮能夠改變類脂代謝作用,降腎上腺素誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞發(fā)生脂解作用,從而達(dá)到減肥效果。另有報道[42]稱樹莓酮的減肥作用比辣椒素大三倍之多,且具有雄激素受體拮抗作用。國內(nèi)孟憲軍等[43]的研究表明樹莓酮可以通過調(diào)節(jié)高脂飲食喂養(yǎng)的單純性肥胖大鼠體內(nèi)的糖脂代謝紊亂,形成瘦素抵抗和胰島素抵抗,起到減肥作用。樹莓酮可激活感覺神經(jīng)元,從而增加皮膚彈性,通過增加真皮胰島素生長因子-Ⅰ的生成促進(jìn)毛發(fā)生長[44]。此外,樹莓酮的抗氧化[45]、抗癌[46]和抑菌[47]作用也得到了證實。
目前樹莓酮因其良好的風(fēng)味已應(yīng)用于化妝品的香味中,也作為增味劑添加到食品當(dāng)中[48]。
花青素、鞣花酸、黃酮和樹莓酮是目前研究較多的樹莓功能性成分,是使樹莓具有抗氧化和抗癌等功能作用的主要物質(zhì)。超聲波和微波輔助下的有機(jī)溶劑提取因其操作簡單和效果明顯成為樹莓功能性成分工業(yè)提取的主要方式,但高壓和脈沖電場、酶法萃取、超臨界流體萃取等高新提取技術(shù)在樹莓功能性成分的研究與應(yīng)用中較少。目前國內(nèi)關(guān)于樹莓功能性成分提取技術(shù)的研究尚處于實驗室水平,沒有實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)提取與純化。
天然樹莓容易腐敗,難以貯藏,為保證樹莓長期供應(yīng)市場,樹莓需要進(jìn)行凍藏或加工成飲料、果醬、凍干果等,此過程中可能使功能性成分的結(jié)構(gòu)改變或降解,影響其活性。因此樹莓功能性成分的穩(wěn)定性是研究的一個重要方向,掌握其變化規(guī)律,有利于功能性成分更好的保留與利用。
2.1貯藏對功能性成分的影響
樹莓由于水分含量高、柔軟多汁、采收期短和采收季高溫等特點,易發(fā)生腐敗變質(zhì),工業(yè)上樹莓的貯藏方式主要是速凍后凍藏,速凍和凍藏過程中樹莓的品質(zhì)會受溫度和時間的影響。
樹莓鮮果在常溫下的貯藏期不足5d,在4℃下可達(dá)10~12d[49]。Dai等[50]對不同貯藏條件下黑莓花青素的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,其主要花青素(矢車菊素葡萄糖苷)在-80℃貯藏90d含量沒有顯著變化,而升高貯藏溫度到4℃和25℃貯藏45d后,矢車菊素葡萄糖苷含量下降了約30%;在-20℃貯藏9個月的紅樹莓鞣花酸含量降低了40%[51]。樹莓果汁花色苷在貯藏過程中對pH和熱不穩(wěn)定,經(jīng)研究表明[52]隨著pH和溫度的上升,樹莓花色苷的熱降解活化能和半衰期顯著下降。除了溫度,光照和pH也是影響花青素的另外兩個因素。有研究表明[53]:室內(nèi)避光和室內(nèi)自然光照對樹莓花色苷的副作用無顯著性差異,都顯著好于室外自然光照,貯藏至25d,花色苷的保留率分別為68.41%、66.25%和6.86%。Ancos等[54]對新鮮、剛剛凍結(jié)和-20℃凍藏12個月的4個品種(Zeva,Autumn Bliss,Rubi,Heritage)樹莓的鞣花酸含量進(jìn)行了測試:經(jīng)過12個月凍藏的樹莓,其鞣花酸含量變化顯著,降低了14%~21%;冷凍過程中樹莓自由基清除能力(AE值)降低,Zeva降低26%,Rubi降低12%;而早期品種Autumn Bliss和Heritage的AE值變化較小,分別降低9%和4%;凍藏12個月的樹莓AE值保持在冷凍后的水平。Morales等[55]研究表明,樹莓酮在-80℃低溫環(huán)境下貯藏21d后,損失率大于80%。
速凍和凍藏會使樹莓花青素和鞣花酸等功能性成分含量降低,為減少營養(yǎng)物質(zhì)的損失樹莓運(yùn)輸需要低溫條件,貯藏過程中則需要保持溫度的穩(wěn)定。樹莓加工產(chǎn)品在貯藏過程中受溫度、pH或光照影響會發(fā)生顏色劣化或營養(yǎng)降低,掌握主要營養(yǎng)成分適宜的貯藏條件對延長產(chǎn)品的保質(zhì)期尤為重要。
2.2加工對功能性成分的影響
目前樹莓產(chǎn)品主要有樹莓汁、樹莓果醬和樹莓凍干果等幾個種類。不同的加工處理會對樹莓功能性成分的穩(wěn)定性造成影響,影響因素以溫度、pH、壓力和共存物為主。
果醬加工過程中,造成營養(yǎng)物質(zhì)損失的主要影響因素是溫度、pH和糖濃度。樹莓果醬制備過程中,雖然蒸煮時高溫處理會加速花青素的降解,但果醬的低pH(2.95~3.20)環(huán)境會減少花青素在高溫處理過程中的損失,損失率僅為11%[56]。另外,果醬制備的熱處理使總鞣花酸含量下降,但游離鞣花酸含量卻增加了2.5倍,原因可能是細(xì)胞降解導(dǎo)致鞣花單寧釋放,生成更易提取的鞣花酸;槲皮苷和山奈黃酮醇分別損失6%和20%[57]。Hager等[58]研究了糖液罐裝、水罐裝、打漿和榨汁(澄清和渾濁汁)對黑莓單體花青素含量的影響:熱處理使單體花青素的總含量顯著降低,樹莓果泥花青素?fù)p失37%,渾濁汁花青素?fù)p失69%,澄清汁花青素?fù)p失73%;-25℃貯藏的樹莓經(jīng)糖液罐裝單體花青素的損失率為49%,澄清汁體花青素的損失率為75%。Suthanthangjai等[59]的高靜水壓對樹莓花青素影響的研究中,200MPa處理過的樹莓在4℃貯藏9d后矢車菊素-3-葡萄糖苷損失不顯著(<20%),而400MPa和600MPa高靜水壓處理后的樹莓貯藏4d,矢車菊素-3-葡萄糖苷損失量已達(dá)到25%,高靜水壓強(qiáng)度越大,矢車菊素-3-葡萄糖苷損失越嚴(yán)重。樹莓凍干果也占據(jù)著樹莓產(chǎn)品的主要市場,真空冷凍干燥因其低溫?zé)o氧的干燥特點被公認(rèn)為營養(yǎng)損失最小的干燥方式。真空冷凍干燥不僅提高了樹莓植物化學(xué)物質(zhì)的保留率,甚至可增加熱敏性成分如花青素、多酚的濃度,提高抗氧化活性[60]。在釀酒過程中,樹莓功能性成分受釀酒過程中pH和共存物的影響而變化:主發(fā)酵和陳釀時期花青素和總酚含量呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢,鞣花酸在主發(fā)酵期間呈先升后降的趨勢,在陳釀期間變化較小[61]。
加工過程中的熱處理和機(jī)械作用對樹莓營養(yǎng)物質(zhì)影響嚴(yán)重,且加工環(huán)節(jié)越多,處理強(qiáng)度越高,營養(yǎng)損失越嚴(yán)重。樹莓此類具有高營養(yǎng)價值的漿果,適合真空冷凍干燥等營養(yǎng)成分破壞小的加工方式,以期最大限度保留其功能性。
樹莓主要功能性成分,如花青素、鞣花酸和黃酮等的功能保健作用方面的研究已經(jīng)十分廣泛和深入,其抗氧化、抗癌、抗炎等作用越來越被人們熟知,樹莓酮因其具有明顯的減肥作用被加工成膠囊作為保健產(chǎn)品銷售。目前樹莓功能性成分的提取技術(shù)主要是溶劑提取,常以超聲或微波作為輔助提取方式加速提取效率。隨著人們保健意識的提升,樹莓及其保健產(chǎn)品將越來越受廣大人們的歡迎,樹莓營養(yǎng)功能性成分保健作用、提取技術(shù)、加工技術(shù)方面的研究也將備受關(guān)注。但我國樹莓功能性成分研究和開發(fā)利用仍存在以下問題:
a.已有大量研究證明樹莓對癌癥、糖尿病、肥胖、心血管疾病、神經(jīng)變性、炎癥和氧化損傷等疾病有預(yù)防和抑制作用,但其功能成分及其作用機(jī)理尚不明確;
b.樹莓功能性成分常規(guī)提取方法有溶劑提取、超聲波和微波輔助提取,而高壓脈沖電場提取及超臨界CO2萃取等高新提取技術(shù)雖然已有研究,但其應(yīng)用較少;
c.樹莓貯藏保鮮方面的研究較少,其鮮果保質(zhì)期短的問題沒有解決;
d.樹莓加工過程中功能性成分的含量變化已有探討,但少有人研究其動態(tài)變化過程及原因;
e.樹莓果實、籽和葉中的功能性成分沒有得到充分利用,在保健產(chǎn)品、醫(yī)藥或化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用更是少見;
f.樹莓深加工環(huán)節(jié)薄弱,市場上僅有樹莓汁、樹莓酒和樹莓凍干產(chǎn)品等幾個種類。
總之,樹莓是多種功能性成分天然來源,在食品和醫(yī)藥業(yè)均有很好的開發(fā)前景。我國目前關(guān)于樹莓的研究還不夠深入,深加工產(chǎn)業(yè)還有待發(fā)展。今后,樹莓功能性成分的研究利用和具有一定營養(yǎng)功能的深加工產(chǎn)品的開發(fā)將是樹莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。
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Research progress in main functional compounds in raspberry
SI Xu,CHEN Qin-qin,BI Jin-feng*,WU Xin-ye,LI Zhao-lu
(Institute of Agro-products Processing Science and Technology,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Key Laboratory of Agro-products Processing,Ministry of Agriculture,Beijing 100193,China)
Raspberry,listed as one of the world’s third-generation fruits,has become the research focus in food and health area due to its various biological compounds and pharmaceutical efficacy.This review gave an overview on biological functions,extraction technologies,processing and storage characteristics of anthocyanins,ellagic acids,flavonoids and ketones in raspberry.At last,the raspberry industry was prospected,and theoretical references were provided to guide the research and processing of functional compounds in raspberry.
raspberry;functional compounds;extraction;processing;storage
TS255.2
A
1002-0306(2015)04-0376-06
10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.073
2014-06-03
司旭(1989-),女,碩士研究生,主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏方面的研究。
畢金峰(1970-),男,博士,研究員,研究方向:果蔬精深加工與副產(chǎn)物綜合利用技術(shù)。
公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項經(jīng)費(fèi)資助(201303073);新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技支疆計劃(2013AB020)資助。