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        樹莓籽與樹莓葉副產(chǎn)物的開發(fā)進展

        2018-01-22 08:19:08,,*,,,,,
        食品工業(yè)科技 2017年24期
        關(guān)鍵詞:副產(chǎn)物籽油樹莓

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        (1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,吉林長春 130118; 2.北京電子科技職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院,北京 100029)

        樹莓(RubusidaeusL.)是薔薇科(Rosaceae)懸鉤子屬(RubusL.)多年生落葉小灌木植物,分類學(xué)上樹莓包括樹莓和黑莓,樹莓屬于空心莓亞屬,黑莓屬于實心莓亞屬[1-2]。根據(jù)國外園藝栽培生產(chǎn)的樹莓品種,將其分為三大種群,分別是露莓種群(Dewberry)、黑刺莓種群(Blackberry)和樹莓種群(Raspberry)。根據(jù)成熟果實的顏色,可分為紅樹莓、黃樹莓、黑樹莓和紫樹莓[3]。

        樹莓果實為聚合漿果,柔嫩多汁、口感酸甜爽口、香氣濃郁獨特、色澤艷麗誘人,樹莓果肉含有豐富的樹莓酮、鞣花酸、花青素等功能因子,對癌癥、糖尿病、炎癥和組織氧化損傷等疾病有抑制作用,是第三代水果的代表,在英國享有“生命果”的美譽[4-5]。

        樹莓中的功能因子豐富,保健作用顯著,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。本文對樹莓葉和樹莓籽中主要功能性成分及研究進展進行闡述,為日后樹莓葉、樹莓籽的高效利用和加工提供理論依據(jù)。

        1 國內(nèi)研究進展

        基于CNKI(中國知網(wǎng)),SIPO(國家知識產(chǎn)權(quán)局)數(shù)據(jù)庫,檢索發(fā)現(xiàn)關(guān)于樹莓籽與樹莓葉的相關(guān)研究較少。由圖1可見,近十年來,樹莓籽相關(guān)論文研究總計12篇,樹莓葉相關(guān)論文總計32篇,自2010年起,對樹莓籽的相關(guān)研究才剛剛起步,由此可見,樹莓副產(chǎn)物的基礎(chǔ)研究較少。近十年關(guān)于樹莓籽與樹莓葉提取物的產(chǎn)品專利共計8項,隨著樹莓的大量栽培,樹莓副產(chǎn)物加工產(chǎn)品開發(fā)緩慢,為填補國內(nèi)理論研究和市場開發(fā)的空白,樹莓副產(chǎn)物的開發(fā)與利用成為新的研究方向。

        圖1 國內(nèi)近十年樹莓副產(chǎn)物相關(guān)論文數(shù)量Fig.1 The numbers of domestic raspberry-products paper

        2 樹莓籽

        樹莓籽油中含有豐富的脂肪酸,在樹莓籽的利用上多以樹莓籽油為主要研究對象,其保健效果明顯,具有積極的生理功效作用。

        2.1 樹莓籽油功效成分

        目前,國內(nèi)外對樹莓籽油的研究重點在于提取方法、化學(xué)成分以及抗氧化性能等方面。

        同是懸鉤子屬的黑樹莓與紅樹莓籽油在成分上有顯著差異,以環(huán)己烷為溶劑提取樹莓籽油,發(fā)現(xiàn)黑樹莓籽油呈深棕色,紅樹莓籽油呈深黃色,主要是由于籽油中葉綠素與類胡蘿卜素所決定的,黑樹莓中總?cè)~綠素含量3 mg/g,高于紅樹莓0.2 mg/g,而總類胡蘿卜素含量33 mg/kg,低于紅樹莓40 mg/kg[6]。

        樹莓籽油的含量約占10.7%(DW),其中C18∶2n-6(54.5%)亞油酸、C18∶3n-3(29.1%)亞麻酸、C18∶1n-9(12.0%)油酸、C16∶0(2.7%)棕櫚酸。此外還檢測出類胡蘿卜素含量23 mg/100 g,α-生育酚71 mg/100 g,γ-生育酚272 mg/100 g,δ-生育酚 17.4 mg/100 g,相當(dāng)于總維生素E 97 mg/100 g[7]。

        在生物體中,脂肪酸會影響細胞中脂肪分解酶和氧化合成酶的活性和代謝速度,在體內(nèi)產(chǎn)生多重影響[8]。尤其是月桂酸、肉豆蔻酸,能夠增加低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)組分和總膽固醇(total cholesterol,TC)水平,促進血液凝固,SFA的過量攝入會增加冠狀動脈粥樣硬化性心臟病等心血管病風(fēng)險[9]。醫(yī)學(xué)上常用多不飽和脂肪脂肪酸/飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid/saturated fatty acid,PUFA/SFA)比率來評價高膽固醇血癥的效果[10]。

        Banning等人研究發(fā)現(xiàn),n-3和n-6不飽和脂肪酸具有顯著的生理作用,其中n-3脂肪酸與血液中的甘油三酯(Triglyceride,TG)作用,降低血漿TC水平并起到血壓調(diào)節(jié)作用[11]。Patterson 通過實驗表明n-6不飽和脂肪酸對降低TC和LDL總濃度有顯著效果,對擴張血管和抗血栓有積極作用[12]。在補充單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)后,血液中的LDL水平和TC含量降低[13]。

        Hyelin等人以樹莓籽油為原料,對高脂白鼠進行喂養(yǎng)實驗,通過對凝血因子7、12,5-羥色胺,血栓素B2,活化全血凝固時間的監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)樹莓籽油降低血漿TG和TC含量的效果顯著,能夠抑制血管過度凝血作用,并提高血液的流動性[14]。

        2.2 樹莓籽油的穩(wěn)定性

        Micí D M等人通過差示掃描量熱法(differential scanning calorimetry,DSC)和熱重分析(thermogravimetric analysis,TG)技術(shù)對樹莓籽油分析,當(dāng)溫度高于210 ℃時,籽油開始熱氧化分解,黑樹莓與紅樹莓籽油分別在低于-57.02 ℃和-60.56 ℃時開始產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì),加工前保藏最佳溫度分別為-24.02 ℃和-26.44 ℃,樹莓籽油較高的穩(wěn)定性使其在功能食品與化妝品領(lǐng)域有極高的商業(yè)價值[18]。

        2.3 樹莓籽提取物

        樹莓種子中不僅脂溶性的籽油具有活性,水溶性提取物也同樣具有很高的生理功能。

        人體中血漿銅藍蛋白(ceruloplasmin,CP)是一種鐵氧化酶,能夠準確地評價肝臟、腎臟、肺部的健康程度[19]。Gryszczyńska等人通過實驗表明,樹莓籽水溶性提取物含有大量的多酚物質(zhì),能夠促進CP的活性,降低血漿中游離的鐵離子的濃度,進而減輕下肢慢性動脈硬化的癥狀。通過進一步實驗也驗證了這一點,并發(fā)現(xiàn)樹莓籽提取物(raspberry seed extract,RSE)含量與CP有一定的劑量關(guān)系[20-21]。

        此外,樹莓種子不經(jīng)溶劑提取,也有一定的保健作用,通過喂養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn),樹莓種子是很好的腸道發(fā)酵底物,能夠促進大鼠盲腸發(fā)酵過程,并產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸(short chain fatty acids,SCFA)和丁酸,降低血清致動脈粥樣硬化指數(shù)(atherogenic index,AI)[22]。

        2.4 樹莓籽油的產(chǎn)品開發(fā)

        近年來,國內(nèi)以樹莓籽油為原料開發(fā)的產(chǎn)品及申請的專利較少,由于樹莓籽油具有很好的穩(wěn)定性和抗氧化性,又是天然原料,具備很高的經(jīng)濟價值,在國外化妝品及藥品領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。

        Mark等人以倉鼠為實驗對象,發(fā)現(xiàn)精制的樹莓籽油使血漿中TG含量降低了46%,高于精制菜籽油的29%,這與籽油中富含大量的α-亞麻酸相關(guān),能夠替代魚油作為降脂的補充劑[23]。

        Oomah等人通過實驗表明,樹莓籽油在UV-B區(qū)和UV-C區(qū)內(nèi)有很強的光譜吸收能力,可以作為紫外線防護劑。Niculae等人通過實驗表明,樹莓籽油的防曬系數(shù)(SPF)為13,紅斑紫外線防護系數(shù)(euva-pf)為34.9,并與米糠油復(fù)配后以10.5%的總量添加到防曬霜中,形成以脂質(zhì)納米為載體的球狀復(fù)合物,并在-25.5~-32.4 mV區(qū)間內(nèi)物理穩(wěn)定性好,分別反射91%和93%的UV-A區(qū)和UV-B區(qū)射線,是一種新型納米級別的抗氧化產(chǎn)品[6,24]。

        表1 樹莓葉中的功效成分Table 1 Functional compositions of raspberry leaves

        向多泡乳液中添加0.5%~1%(W/W)的紅樹莓籽油,能夠?qū)Ω纳坪妥o理皮膚起到一定作用,而向潤膚劑添加7%的紅樹莓種子油能夠減少眼睛周圍的浮腫,滋養(yǎng)皮膚,減少眼睛周邊的皺紋/裂紋,通過低溫高壓榨油機制備的樹莓種子油,黑/紅樹莓種子油復(fù)合占比36%添加到外用類固醇噴霧劑,可以代替吡啶硫酮鋅、十一烯酸等,起到治療皮膚炎癥的作用[25-27]。

        3 樹莓葉

        3.1 樹莓葉功效成分

        樹莓葉中主要的功效成分是多酚類和黃酮類物質(zhì)。Aleksandra等人對塞爾維亞的樹莓葉進行檢測,發(fā)現(xiàn)有很高的總酚含量84.64~144.20 mg/g(DW),通過超高效液相質(zhì)譜聯(lián)用儀(UPLC-MS),檢測出鞣花酸、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、蘆丁、阿魏酸、綠原酸、對羥基苯甲酸、咖啡酸、秦皮甲素等,其中鞣花酸含量較高1.57~2.88 mg/g(DW)[28]。此外,Gevrenova等人以保加利亞樹莓葉為材料,還檢測到對香豆酸、阿魏酸、金絲桃苷、山奈酚香豆酰基葡萄吡喃糖甙、異槲皮苷等多種酚酸[29]。

        通過結(jié)構(gòu)鑒定,發(fā)現(xiàn)樹莓葉中含有部分二萜和三萜類化合物,二萜及其苷多以貝殼杉烷為母核,三萜及其苷化合物是以齊墩果烷和烏蘇烷為母核,以下是已檢測到的部分功效成分,見表1,其結(jié)構(gòu)式見圖2。

        由圖2可見,樹莓葉功效成分結(jié)構(gòu)中都有大量的羥基,具有很高的生理活性。Aleksandra等人發(fā)現(xiàn)樹莓葉提取物有較好的自由基清除能力(38.05%~83.77%)和足夠的FRAP(59.74~92.80 umol/L),良好的超氧陰離子自由基清除活性(28.43%~39.87%),較低的金屬螯合能力(1.55%~8.86%),總酚酸含量與ORAC呈線性關(guān)系[35-36]。

        3.2 樹莓葉提取物

        樹莓葉中含有大量的鞣花酸,能激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng),減小肝臟的氧化損傷,調(diào)節(jié)脂肪的代謝紊亂[37]。Vera等人以甲醇為溶劑,通過層析和分離得到樹莓葉提取物,含有的olean-18-ene-1β,2α,3α-triol三萜類化合物能夠舒張豬平滑肌活性[38]。Costea等人通過對Hep G2肝癌細胞體外實驗表明,樹莓葉提取物能夠增強氧化應(yīng)激,保護肝臟[39]。

        Jouad等人研究證明,樹莓葉水提物可以顯著降低正常和糖尿病模型動物的血糖濃度,LD50>8.1 g/kg[40]。Han Na等人以70%乙醇為溶劑對樹莓葉的提取物進行體內(nèi)和體外抗血栓活性實驗,結(jié)果表明樹莓葉中含有的山奈酚、槲皮素和椴樹苷能夠明顯延遲血漿復(fù)鈣時間,減緩血栓形成[41]。

        Jan等人通過HPLC-MS對樹莓葉提取物進行檢測,多酚含量達到12.24%(w/w),其中槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸含量7.55%,而1 umol/L能有效減少活性氧(reactive oxygen species,ROS)的過量生成并逆轉(zhuǎn)線粒體膜電位下降,可以下調(diào)IKKβ與NF-κB的磷酸化水平,降低IL-6和TNF-α的蛋白合成,從而抑制內(nèi)皮炎性反應(yīng)的發(fā)生[42]。

        3.3 樹莓葉的產(chǎn)品開發(fā)

        利用樹莓葉泡茶來對孕婦進行助產(chǎn)已有幾十年的傳統(tǒng),研究表明,3.2 mg/mL時,可降低催產(chǎn)素,誘導(dǎo)子宮收縮,隨著飲用樹莓葉茶劑量的增長,胎兒體重逐漸升高,但研究表明使用過程中并不是無害的。在今后研究中,應(yīng)加大樹莓葉的安全性評價和毒理學(xué)評價[43-45]。

        Pradeepa等人通過硝酸銀溶液與樹莓葉水提取物的反應(yīng)制備銀納米材料,電鏡觀察顆粒均小于100 nm,銀納米粒子附著在細胞膜上,干擾細胞的滲透性,抑制呼吸作用,導(dǎo)致細胞死亡,75 uL提取物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有很好的抑制性,可以作為一種有效的抗菌傷口愈合劑[46]。

        圖2 樹莓葉中功效成分化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.2 Structures of function components in Rubus idaeus

        4 結(jié)論與展望

        目前,國內(nèi)對樹莓果實的研究十分廣泛,但缺乏樹莓副產(chǎn)物的開發(fā)利用,還屬于起步階段,大多停留在檢測及粗提物的功能性評價方面,但隨著食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國外專利技術(shù)的應(yīng)用,樹莓副產(chǎn)物的天然活性物質(zhì)的提取會有突破性的進展,在國外樹莓副產(chǎn)物的研究與產(chǎn)品開發(fā)多樣化,已經(jīng)開發(fā)出具有防紫外線的乳液、減肥效果的提取物膠囊等深加工產(chǎn)品。

        通過多年對樹莓的種植,美國學(xué)者發(fā)現(xiàn)采用有機模式種植的樹莓具有較高的抗氧化能力和黃酮含量。此外,有機樹莓提取的精油能夠有效地提高抗氧化酶的活性,檢測發(fā)現(xiàn)有機樹莓精油中含有的紫蘇醛、茴香腦、香芹酚和肉桂醛對提高其抗氧化能力有積極作用,因此天然有機的樹莓產(chǎn)品更具開發(fā)價值[47]。

        綜上所述,天然產(chǎn)物的開發(fā)利用已成為各領(lǐng)域的研究重點,隨著提取技術(shù)和加工行業(yè)的不斷進步,是開發(fā)新功能產(chǎn)品的良好機遇。我國樹莓資源豐富,不斷深化研究樹莓副產(chǎn)物加工利用的新技術(shù)、新方法、新工藝,有利于生產(chǎn)出具有特殊功能的產(chǎn)品,完善天然副產(chǎn)物產(chǎn)品體系。因此樹莓副產(chǎn)物的開發(fā)前景廣闊,作為具有天然保健功能的安全原料,可廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域,潛力巨大,樹莓副產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢在必行。

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