板栗綜合利用研究進展

林云　晏紹良　方洪元　王泉　楊志斌　李軍章　王宵　李暉

摘 要： 板栗作為食藥兩用植物，富含蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、B族維生素、維生素C、胡蘿卜素等多種營養(yǎng)成分，其皮、葉、花、苞中含有黃酮、多酚、單寧等大量的活性成分。從板栗各部位的形貌結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、主要產(chǎn)品以及加工現(xiàn)狀進行綜述，并對板栗綜合利用研究提出了展望，以期完善板栗產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，為板栗高值化開發(fā)方向提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 板栗；副產(chǎn)物；綜合利用；食品加工；化學(xué)成分

中圖分類號：S664.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-3020（2023）01-0054-06

Research Progress on Comprehensive Utilization of Chestnut（Castanea mollissima）

Lin Yun（1） Yan Shaoliang（2） Fang Hongyuan（2） Wang Quan（1）

Yang Zhibin（3）Li Junzhang（3） Wang Xiao（3） Li Hui（1，3，4）

（ 1.Luotian Forestry Bureau Luotian 436600；

2.Luotian Forestry Characteristic Resources Research Center Luotian 436600；

3.Hubei Academy of Forestry Wuhan 430075；

4.Hubei Mufu Mountain Bamboo Forest Ecosystem Research Station Xianning 437100）

Abstract： As a food and drug dual-use plant，Chestnut （Castanea mollissima） is rich in protein，starch，fat，B vitamins，vitamin C，carotene and other nutrients.It contains a large number of active ingredients such as flavonoids，polyphenols，and tannins，and so on in its skin，leaves，flowers and buds.The morphology，structure，chemical composition，main products and processing status of chestnut were summarized in this paper.And the prospect of the comprehensive utilization of chestnut （C.mollissima）? was also put forward，so as to provide a reference frame for the high-value development direction and improve the processing industry chain of chestnut.

Key words： chestnut （Castanea mollissima）；processing by-products；complex utilization；food processing；chemical constituents

板栗Castanea mollissima原產(chǎn)自中國，乃中國馴化利用最早的果樹之一，為殼斗科堅果類喬木經(jīng)濟植物，廣泛分布于亞洲、美洲和歐洲。中國板栗已有3 000年多年的栽培歷史，其種植范圍廣泛，在全國共20多省、自治區(qū)、直轄市都有栽培歷史［1］，據(jù)中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒［2］記錄，中國板栗的主要生產(chǎn)地集中在湖北、河北、山東、云南和遼寧等地。

板栗素有“鐵桿莊稼”“木本糧食”之美譽，富含蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、胡蘿卜素、維生素B和C等多種營養(yǎng)成分，且還具有藥食同源的功能，其皮、葉、花、總苞等都可入藥［3，4］，目前，已有研究表明板栗的不同植物組織中含有的小分子多酚類物質(zhì)具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、降血糖和降血脂等生物活性［5-10］是一種可整體化利用的植株。

1 板栗仁

板栗仁呈金黃色，含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和氨基酸等可供人體吸收和利用的營養(yǎng)成分，研究顯示，板栗仁含42.5%～56.6%水，37.99%～48.83%淀粉、3.95%～9.11%蛋白質(zhì)、2.43%～8.73%脂肪、2.24%～3.67%纖維素；維生素C含量為26.3～46.7 mg·100 g-1，鈣含量為32.7～42.8 mg·100 g-1，鐵含量為40.0～53.7 mg·kg-1，不同品種板栗仁營養(yǎng)素含量差異較大［11-13］。通過油脂分析研究可知，板栗種仁中的飽和脂肪酸（SFA）占總脂肪酸的9.64%～29.22%，而不飽和脂肪酸（UFA）占70.78%～90.36%［14］。于修獨等對板栗油脂肪酸的組成進行了分析，結(jié)果分析出7種脂肪酸，含量分別為豆蔻酸0.123%、棕櫚酸13.933%、棕櫚油酸0.451%、硬脂酸0.77%、油酸43.691%、亞油酸33.988%、亞麻酸6.355%、未知酸總和0.683%［15］。從食品加工領(lǐng)域研究了解到，板栗種仁通過多種方式可提取的板栗蛋白和多糖，其中板栗多糖已被證實具有抗氧化活性［16］、酪氨酸酶抑制活性［17］，抗疲勞作用［18］和自由基清除活性的功能［19］。在醫(yī)藥行業(yè)內(nèi)，近年來隨著研究的深入，高慧媛、李紅燕等還從板栗仁中分離出了二萜類的糖苷和苷元及線性1，6-α-D-葡聚糖［20，21］。

板栗仁具有獨特的香氣、甜糯口感，深受廣大消費者喜愛，因此板栗仁往往作為食品、菜品進行應(yīng)季銷售，或經(jīng)過簡單蒸煮加工作為罐頭食品進入市場。然而，由于板栗采收期較短，果實內(nèi)部含有大量水分，仍然存在板栗生果在貯藏和加工過程中發(fā)生褐變、霉變、腐爛的現(xiàn)象。雖然有學(xué)者通過降低儲存環(huán)境溫度等來減緩該現(xiàn)象，卻會帶來板栗因快速失水發(fā)生鈣化而導(dǎo)致口感、品質(zhì)下降這種不可逆的問題，造成經(jīng)濟損失和資源浪費。為緩解儲存、保鮮壓力，打破板栗仁僅為低附加值初級產(chǎn)品的現(xiàn)狀，不少營養(yǎng)學(xué)家、食品研發(fā)人員對板栗仁產(chǎn)品的研發(fā)工作投入了大量精力。目前板栗仁的加工主要集中于以下幾個方面：

1.1 板栗粉食品研究

近年來，營養(yǎng)學(xué)家通過對板栗粉的營養(yǎng)成分研究可知，板栗粉以淀粉和糖為主，還含有少量蛋白質(zhì)，膳食纖維和脂肪，其中淀粉約占42.4%～57.1%（直鏈淀粉約14.5%～35.1%）、糖占20%～32%、蛋白質(zhì)占5.30%～7.96%（必需氨基酸約4%～7%）、膳食纖維占4%～10%、脂肪占2%～4%，其中飽和脂肪酸占比低，單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸占比高［22］，以上營養(yǎng)成分被廣泛應(yīng)用于淀粉類食品的加工制造中，例如在面包、餅干、粉條等淀粉類食品的加工制作時適量加入板栗粉能賦予產(chǎn)品更加濃郁的香氣，使食用者獲得更多的膳食纖維及礦物質(zhì)元素，達到提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低產(chǎn)品熱量的效果［23，24］。

學(xué)者在對板栗粉品質(zhì)特性和微觀結(jié)構(gòu)的研究中發(fā)現(xiàn)，板栗淀粉還具有獨特的物化特性，根據(jù)產(chǎn)地及品種的不同其淀粉特性區(qū)別也較為顯著，以湖北地區(qū)的‘烏殼栗與‘金優(yōu)2號為例，兩者的板栗淀粉在膨脹度、凍融析水率上差異較小，在直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、結(jié)晶度以及糊化溫度上差異顯著。此外，熟化及干燥處理過程對板栗粉品質(zhì)也有顯著的影響［25］。因此，在板栗粉食品加工制作時，要結(jié)合板栗物化特性、準(zhǔn)確把握自然風(fēng)干、熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、微波干燥和微波真空干燥等加工方式的優(yōu)勢與弊端，選擇適宜的品種及加工工序?qū)Π謇跞矢稍?、粉碎，讓科研成果真正?yīng)用到生產(chǎn)實際中，實現(xiàn)延長板栗的貯藏期，拓寬了板栗的應(yīng)用范圍［26］。

1.2 板栗仁發(fā)酵類食品研究

板栗仁發(fā)酵類食品主要包括板栗酒和板栗醋兩大類，主要利用板栗中富含淀粉這一特點，通過發(fā)酵工藝首先將淀粉糖化，在酵母作用下促使糖分轉(zhuǎn)化為乙醇，繼續(xù)發(fā)酵，乙醇將會進一步轉(zhuǎn)化成醋酸得到果醋類產(chǎn)品。板栗酒可分為蒸餾酒和釀造酒兩種，由于前者在板栗資源利用價值和營養(yǎng)價值上遜于后者，因此，市場上所銷售的板栗酒品多為板栗釀造酒。隨著釀造工藝的提升，傳統(tǒng)做法中采用高度酒浸泡板栗的制酒方法已逐步被添加糖化劑、發(fā)酵乙醇的方法所替代，且板栗的添加量對大米清酒的口感、色澤以及香氣都有積極的影響作用［27］。研究表明，在釀造過程中加入不同的酵母及酒曲對板栗果酒品質(zhì)的影響差異明顯，酒曲比酵母更能使板栗中淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)分解完全，從而達到更加優(yōu)質(zhì)的在理化特性和感官特性［28］。此外，有學(xué)者研究表明，以板栗作為原始材料經(jīng)純化處理所得到的益生元異麥芽低聚糖對于乳酸菌具有良好的增值作用，可作為未來板栗仁高值化加工利用的一個嶄新方向［29］。

2 板栗種皮

板栗種皮為板栗果皮和栗仁之間的褐色薄層，表面呈絨狀，含有黃酮類、多酚類、甾類、脂肪酸等化學(xué)成分，其中黃酮類色素在化學(xué)品、藥品以及食品加工領(lǐng)域多有應(yīng)用。另有研究表明，板栗種皮中總酚的含量高達11.48%，采用不同的條件萃取板栗種皮中的多酚類物質(zhì)，總單寧和黃酮的含量分別為228.13～244.63 mg·g-1和139.85～166.28 mg·g-1［30，31］。盧川等對板栗種皮進行乙醇回流提取，并從75%的乙醇提取物中分離出濱蒿內(nèi)酯、東莨菪內(nèi)酯、對羥基苯甲酸、原兒茶酸、沒食子酸、香草酸等20種化合物［32，33］。板栗種皮中所含有的黃酮類化合物對食物中的淀粉消化具有促進作用，可利用這一特性制作出具有調(diào)節(jié)淀粉消化或者抑制餐后血糖上升功能的醫(yī)藥、保健類產(chǎn)品；種皮中所提取的多酚類物質(zhì)具有抗氧化性，對于抗衰老、抗癌等有一定的效果具有日化產(chǎn)品及功能性保健品開發(fā)潛力。此外，板栗種皮還具有凈化吸附作用，目前學(xué)者已探明板栗種皮內(nèi)參與反應(yīng)的主要基團為-C≡C-，C=O與C-H等，并獲知板栗種皮在pH值為4.6和5.0，吸附時間5.3 h和4.5 h，吸附溫度53.80 ℃和43.09 ℃時分別對水溶液中的鉻離子和鉛離子這兩種重金屬具有良好的吸附特性，這一研究結(jié)果對于酸性工業(yè)廢水的凈化與利用提供了一條新的路徑［34］。

3 板栗殼

板栗殼呈棕褐色，較脆、較硬，主要含有蒽醌類萜類及其衍生物、皂苷類化合物、黃酮類化合物、甾醇類化合物、酚酸、有機酸及其衍生物類化合物，以及內(nèi)酯、多糖、香豆素、原花青素、木質(zhì)素和鞣質(zhì)等多種化學(xué)成分，其中含量較高的化學(xué)成分為有機酸和酚酸類。板栗殼中黃酮含量約占6%左右［35］是目前提取和應(yīng)用最廣泛的成分，具有抗氧化、抗病毒、抗炎、抗血管舒張等活性，目前主要被應(yīng)用于胰脂肪酶抑制劑的研制方面［36］。另外，板栗殼中所含有的原花青素可有效清除體內(nèi)自由基，具有抗氧化、抗輻射、抗癌、預(yù)防心腦血管疾病等多種生理活性［37］。最新研究表明，從板栗殼中還可提取出芹黃素、樺木酸、烏蘇酸、斜皮黃酮等10余種化合物用于醫(yī)藥產(chǎn)品開發(fā)。板栗殼中還含有豐富的纖維素和木質(zhì)素，可作為提取栲膠的原料，從其中提取的天然色素不僅可以作為食品色素添加劑，還可以作為天然織物的染色劑，經(jīng)測試，采用板栗殼色素染色后的亞麻織物具有良好的色牢度和后媒染效果［3］。此外，在對板栗殼的營養(yǎng)成分研究中發(fā)現(xiàn)，板栗殼中還含有蛋白質(zhì)和C、O、N和Si等微量元素，其中蛋白質(zhì)含量可達到5.95%，蛋白質(zhì)可以給微生物的生長提供氮源，可以作為食品菌培養(yǎng)基的原料使用［38，39］。

4 板栗苞

板栗苞即板栗堅果殼外面密被針刺的球形總苞，又名栗毛球、栗刺殼、栗毛殼、栗蓬、栗蒲殼或殼斗，帶刺且不易腐爛［40］。板栗苞富含生物活性成分，通過化學(xué)提取可從苞殼中提取有機酸、黃酮類、多酚類化合物等各類物質(zhì)，其中主要為沒食子酸。金秀梅、張琳等通過萃取等方法從板栗苞中分離出了槲皮素、山奈酚、大黃素、烏索酸等多種化合物，并測得板栗苞中多酚含量高達52.23%［13］。

目前絕大多數(shù)板栗苞被用作有機肥料，其主要利用方式有兩種，一是在收獲后采用堆積腐熟的方式加速其分解，以實現(xiàn)降解其中粗纖維的目的；二是在食用菌和中藥材培育產(chǎn)業(yè)中板栗苞殼作為基質(zhì)或菌材代料使用。此外，板栗苞是可再生的富碳資源，且具有較高的燃燒值，經(jīng)過制炭工藝后，可將栗苞中的纖維素、木質(zhì)素壓制成型，炭化得到固型炭產(chǎn)品，其提供的熱量效果絲毫不遜色于闊葉一級木炭。

在化學(xué)提取物利用方面［41］，板栗苞中的黃酮及酚酸類化合物含量遠遠高于板栗仁中的含量，采用聚砜膜的截留或大孔樹脂吸附更是可以獲得質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于62%的單寧，這些活性物質(zhì)具有顯著的抗炎、抗氧化、鎮(zhèn)痛及免疫調(diào)節(jié)作用；研究表明在大豆蛋白膜中加入一定量的板栗苞提取物可有效增強其抗氧化能力，并對紫外線和氧氣屏障起到保護作用。可見，板栗苞殼提取物在食品加工、果蔬加工、貯藏、醫(yī)藥、水處理和化妝品生產(chǎn)等方面都有廣泛的應(yīng)用價值。

5 板栗花

板栗花為殼斗科Fagceae栗屬Castanea Mill.植物栗屬落葉雌雄異花同株的植物，板栗樹的雄花遠多于雌花，因此通常所說的板栗花都是指其雄花序，其花香氣怡人、柔和、開闊，形狀為圓柱狀［42］。經(jīng)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，板栗花提取物成分主要有長鏈烷、酯、醇，黃酮及其苷類化合物，木脂苷、三萜苷等苷類化合物，且其黃酮提取物對金黃色葡萄球菌和傷寒沙門氏菌均具有較強的抑制作用和抗氧化功能，還能夠起到抑制黑色素形成、顯著降低細胞中酪氨酸酶活性及其蛋白表達水平的作用［43-45］。經(jīng)報道，板栗花粉中黃酮類物質(zhì)含量為9.08 g·100 g-1，雌二醇為144.40 pg·g-1，蛋白質(zhì)含量為17.64%、11%的脂肪含量、氨基酸和礦物質(zhì)的種類也多達數(shù)十種、多種酶及其他營養(yǎng)物質(zhì)總量多達數(shù)百種。

板栗花作為板栗生產(chǎn)過程中的過剩產(chǎn)物其產(chǎn)量極其可觀，然而卻因為研發(fā)利用思路未完全打開而長期存在資源浪費的現(xiàn)象。目前對于板栗花的加工利用研究相對有限，重點研究方向集中于板栗花在淀粉、多糖、氨基酸、黃酮、精油等方面，主要產(chǎn)品包括板栗花精油、花露、飲料、空氣清新劑等，有研究表明板栗花提取物中具有較強的金黃色葡萄球菌、黑曲霉菌的抑制作用，因此在驅(qū)蚊、殺菌效果上要優(yōu)于六神花露水、舒膚佳沐浴液等主導(dǎo)品牌。此外，近年來有學(xué)者針對板栗花浸提液進行啤酒釀造，通過各項測試與分析表明，板栗花啤酒完全符合國標(biāo)啤酒理化指標(biāo)要求，具有較佳的飲用品質(zhì)具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ?6-47］。

6 板栗葉

板栗葉主要含多糖、綠原酸、鞣花酸、黃酮等多種化合物，柏宏偉等研究發(fā)現(xiàn)板栗葉中含有含量為1.669 mg·g-1的游離鞣花酸［48］，采用高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用從歐洲板栗葉萃取物中獲得五環(huán)三萜派生物和齊墩果烯類以及苯酚類化合物共計94種，此外，板栗葉中還含有多酚類天然色素。

研究發(fā)現(xiàn)板栗葉的細胞保護功能，可在一定程度上保護因被紫外線照射而產(chǎn)生損傷的角質(zhì)層細胞，且其提取物黃酮類物質(zhì)具有顯著的抗菌性，因此可用做研制日化用品的原料［49］。而多酚類的天然色素憑借穩(wěn)定的染色性質(zhì)已成功應(yīng)用于多種天然纖維的染色工藝［50］。

7 展望

板栗作為食藥兩用植物，目前的主流加工產(chǎn)品包括板栗仁為原料的板栗甘仁，速凍鮮果、板栗罐頭等粗加工產(chǎn)品，而稍有精深加工技術(shù)融入的板栗保健飲料、板栗粉、板栗酒、板栗脆片、板栗面包等產(chǎn)品總量小，且在市場上占有率低，未獲得市場的認可，亟需加大板栗食品研發(fā)力度和做好市場營銷，從“硬實力”和“軟包裝”兩方面著手共同促進板栗系列化食品發(fā)展。其次，作為板栗加工副產(chǎn)品的花、葉、皮、殼、苞中都含有種類豐富的活性成分，可應(yīng)用于保健食品、醫(yī)藥產(chǎn)品、功能飲料、日化用品的開發(fā)，該方向的精深加工產(chǎn)物經(jīng)濟價值高，對拉動市場終端發(fā)揮著不可替代的作用，但從研發(fā)到真正投入市場的過程任重而道遠，仍需在研發(fā)、應(yīng)用、推廣各個環(huán)節(jié)加大投入人力物力。

總之，板栗作為我國的特產(chǎn)資源是經(jīng)濟效益和生態(tài)效益俱佳的干果類樹種，在農(nóng)林生產(chǎn)方式日漸趨向集約化轉(zhuǎn)變的背景下，板栗加工經(jīng)營也必須摒棄傳統(tǒng)思路，將單一模式的初級林產(chǎn)品加工轉(zhuǎn)變到整體化、高值化利用方向上來。借助科學(xué)技術(shù)、市場營銷、政策保障等多領(lǐng)域的合力作用，打破現(xiàn)階段小規(guī)模產(chǎn)業(yè)集群經(jīng)營模式，逐步建立起具有一定長度的板栗精深加工產(chǎn)業(yè)鏈條，使板栗產(chǎn)業(yè)成為真正助力鄉(xiāng)村振興的綠色富農(nóng)產(chǎn)業(yè)。

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（編校：鄭京津）

收稿日期：2022-08-30

作者簡介：林云（1973～），男，工程師，從事板栗產(chǎn)業(yè)發(fā)展工作。

李暉為通訊作者。