劉曉松,李 森,薛紅梅,劉玉美,班 金,林有志
陜西省糧油科學研究設計院 健康糧油食品研究所 (西安 710082)
我國油料作物品種豐富,除大豆、花生、菜籽、棉籽和向日葵籽等常見的大宗油料作物以外,還有諸多特種植物油料,如油橄欖、椰子、烏桕籽、可可豆、扁桃仁、油桐籽、杏仁、橡膠籽、核桃仁、元寶楓籽、米糠、小麥胚、玉米胚、蓖麻籽、亞麻籽、紅花籽、葡萄籽、月見草籽、紫蘇籽等[1]。
特種植物油料由于其品種、生長環(huán)境和遺傳特性等因素導致其脂質(zhì)、糖類、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等成分的組成及含量都有很大的差異,其功能特性也就天差地別。特種油料的綜合開發(fā)利用早已有之,各種特種油脂,如玉米胚芽油、小麥胚芽油、亞麻籽油、紫蘇籽油、核桃油等在大型超市屢見不鮮,逐步進入千家萬戶[2]。本文對4種特種植物油料的開發(fā)、利用進行闡述,以期為特種植物油料的應用和開發(fā)提供一定的參考。
元寶楓又名元寶槭、華北五角楓、元寶樹,是槭樹科槭屬植物,為我國特有樹種。在我國分布較廣,東起吉林以南,西至甘肅南部,南至安徽南部,北至內(nèi)蒙古科爾沁沙地皆有分布。20世紀70年代以來,我國對元寶楓種子的化學成分進行了系統(tǒng)的分析研究和開發(fā)利用,實踐證明,元寶楓是一種優(yōu)質(zhì)木本油料和食品蛋白新資源[3,4]。2011年3月,衛(wèi)生部把元寶楓油列為新資源食品;2014年12月份,國務院辦公廳把元寶楓列為重點推廣和發(fā)展的油料樹木之一。
1.1.1神經(jīng)酸的化學性質(zhì)
神經(jīng)酸學名為順-15-二十四碳烯酸,是一種ω-9型的長鏈單不飽和脂肪酸。其分子式為C24H46O2,相對分子質(zhì)量為366.6。神經(jīng)酸的純品在常溫下為白色的針狀晶體,能溶于醇,不溶于水,熔點在39 ℃~40 ℃之間[7]。
1.1.2神經(jīng)酸的生理作用
神經(jīng)酸是大腦發(fā)育、維持的基礎營養(yǎng)物質(zhì),并且對促進腦神經(jīng)的活躍、預防腦神經(jīng)衰弱有很重要的作用。大腦的思維活動、記憶存儲、發(fā)號命令等都離不開信息傳遞和加工,而這些活動都是通過腦細胞膜上的離子通道和受體來完成傳遞的,而神經(jīng)酸是腦細胞膜的非常重要的組成成分,對信息傳遞起著重要的調(diào)節(jié)作用??茖W實驗已經(jīng)證明,神經(jīng)酸是一種腦神經(jīng)細胞的營養(yǎng)因子,對腦神經(jīng)系統(tǒng)的生長發(fā)育和細胞連接的形成均有顯著的作用。利用神經(jīng)酸可以調(diào)節(jié)細胞間的傳遞,促進鈣離子的作用,從而增強大腦記憶功能。大量醫(yī)學研究表明:神經(jīng)酸具有修復神經(jīng)末梢活性功能,神經(jīng)酸還可預防、降低腦細胞內(nèi)脂褐素的產(chǎn)生和積累,進而發(fā)揮延緩腦神經(jīng)細胞衰老的作用。另外神經(jīng)酸對人體心血管和自身免疫缺乏性疾病有相當好的治療作用[8]。
1.1.3神經(jīng)酸的提取
馬柏林等[9]對自然界的植物果實種子進行了篩選,發(fā)現(xiàn)31種植物果實中含有神經(jīng)酸。2005年王性炎教授[10]從元寶楓籽中提取出神經(jīng)酸。元寶楓在我國有豐富的資源,且種子結(jié)實量大,是目前主要的提取神經(jīng)酸的植物資源。從元寶楓籽中提取神經(jīng)酸的工藝主要有:金屬鹽沉淀法、重結(jié)晶法、CO2超臨界萃取法、尿素包埋法、分子蒸餾法等。金屬鹽沉淀法得到的神經(jīng)酸純度較高,但是溶劑容易殘留;重結(jié)晶法得到的神經(jīng)酸純度不高;分子蒸餾得到的純度并不高,還需要將神經(jīng)酸進行乙酯化,并且容易造成產(chǎn)品酸價過高;CO2超臨界萃取法得到的純度較高,但是工藝復雜。目前多采用幾種方法的結(jié)合對神經(jīng)酸進行提純。劉翔易等[11]利用元寶楓原油提取神經(jīng)酸濃縮產(chǎn)品,采用分子蒸餾后利用重結(jié)晶技術(shù)得到42%以上純度的神經(jīng)酸產(chǎn)品。韓文毅[12]等從元寶楓籽油中提取神經(jīng)酸采用先皂化和尿素包埋技術(shù),再利用低溫冷凍分步結(jié)晶、脂肪酸甲酯化與選擇性弱吸附的純化過程,得到神經(jīng)酸的純度達99%以上。
1.2.1原花青素的化學性質(zhì)
原花青素呈白色粉末狀,溶于水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等溶劑,不溶于氯仿、乙醚、苯等,有澀味。在紫外線280 nm處有最大吸收峰。原花青素在葡萄籽中的含量為3.05%,占葡萄籽總酚量的62.9%。研究人員從葡萄籽、皮中分離鑒定出23種原花青素,在葡萄籽原花青素提取物(GSPE)中含有80%~85%的原花青素[15]。
1.2.2原花青素的生理作用
研究人員通過大量的動物實驗研究原花青素的毒理性,結(jié)果表明:原花青素不具有任何急/慢性毒性,不致畸,不致癌,不會引發(fā)過敏和突變,是一種十分安全且生物活性高的物質(zhì)。GSPE中提取物在人體內(nèi)有85%的生物利用率,人體在服用GSPE 20 min后,其血液里就會有原花青素,且能持續(xù)長達72 h[16]。
很多研究表明,GSPE在人體內(nèi)、體外均具抗輻射、抗氧化、清除自由基、預防白內(nèi)障、防治高血糖、調(diào)節(jié)抗氧化酶系統(tǒng)、增強胰島素敏感性、防治高甘油三酯血癥等生物活性,所以,GSPE可通過清除自由基發(fā)揮美容的作用;還可預防動脈粥樣硬化和心血管疾?。涣硗?,GSPE還促使皮膚中膠原蛋白交聯(lián),抑制彈性蛋白酶的產(chǎn)生進而預防其降解彈性蛋白導致的皮膚松弛老化。原花青素還可以抑制皮膚由于紫外線照射引起的過氧化物的產(chǎn)生,可以抑制酪氨酸酶的活性,進而抑制黑色素的產(chǎn)生;也可以抑制美拉德反應,抑制老年斑和脂褐素的產(chǎn)生;所以原花青素具有美白皮膚,淡化黑斑,防止皮膚老化的作用[17,18]。
1.2.3原花青素提取純化工藝
葡萄籽中提取花青素已有研究報道。利用花青素溶于水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等溶劑的特性,使用有機溶劑提取花青素的實驗室研究表明,以上方法并不適合工業(yè)化生產(chǎn)和食品中的應用。李春陽[19]通過優(yōu)化香草醛-鹽酸法進行花青素的提取。孫永斌等[20]利用蒸餾水和30%~50%乙醇作為提取液提取葡萄籽中的原花青素,得到95%以上純度的原花青素產(chǎn)品。
沙棘,又叫醋柳、酸刺、黑刺、沙棗,為胡頹子科沙棘屬植物,是一種落葉性灌木。主要分布于歐洲,高加索,小亞細亞和中亞,西伯利亞,中國。在西歐,沙棘主要生長在沙灘、沙丘和山坡上;在中亞地區(qū),主要生長在干燥和沙質(zhì)的地區(qū)。根據(jù)研究報道,沙棘油富含不飽和脂肪酸、維生素、三萜、甾體類化合物及微量元素等 206 種對人體有益的活性物質(zhì),具有抗疲勞、增強機體活力及抗癌等特殊藥理性能,并有促進傷口愈合、緩解冠心病和心絞痛等保健功能。市場銷售的沙棘油主要有 3 種:沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油,由于提取部位的不同其生物學功能可能存在差異[21]。
1.3.1沙棘油的化學特征
1.3.2沙棘籽的生理作用
長期研究認為[23],沙棘油具有以下營養(yǎng)學、醫(yī)藥學功效,沙棘黃酮對心臟功能有加強作用,可增加冠狀動脈血流量,降低心肌耗氧量,抑制血小板凝聚,改善冠心病心絞痛、缺血性心臟病;沙棘油具有明顯的抗炎鎮(zhèn)痛、化腐生肌和扶正固本作用,對于放射性皮炎、黏膜炎,以及燒傷、燙傷、褥瘡、皮膚潰瘍、子宮糜爛等非放射性炎癥均有顯著療效;沙棘籽油具有良好的保肝護肝、促進胃潰瘍和十二指腸潰瘍愈合作用;沙棘油中富含維生素E、總黃酮、花青素、兒茶素等,具有明顯的抗氧化作用和清除細胞膜自由基作用,能顯著提高紅細胞膜活性。
1.3.3沙棘油的提取方法
研究發(fā)現(xiàn),不同加工部位來源的沙棘油主要脂肪酸組成及脂質(zhì)伴隨物如植物甾醇、生育酚、類胡蘿卜素含量上存在明顯差異[24]。目前沙棘油主要包括沙棘籽油、沙棘果肉油和沙棘全果油,提取工藝包括有機溶劑提取法、超臨界CO2萃取法、水代法和水酶法、超聲波輔助法和微波輔助法等,工業(yè)生產(chǎn)中使用最多的是溶劑法[25]。
美藤果 (Plukenetia volubilis L),又名南美油藤、星油藤、印加果、 印加花生、 印奇果, 是大戟科(Euphorbiaceae) 的一種木質(zhì)藤本植物,原生長在南美洲,印加語稱Sacha Inchi或 Inca Inchi,已被南美印第安土著居民食用了3 000 多年[26]。美藤果中蛋白質(zhì)含量達30%,脂肪含量達45%,是一種優(yōu)良的油料作物和蛋白質(zhì)資源。2013年美藤果油經(jīng)衛(wèi)生部批準為新食品原料。目前美藤果主要栽培于云南的普洱、西雙版納、紅河等地區(qū)。衛(wèi)生部2013年第1號公告《關(guān)于批準茶樹花等7種新資源食品的公告》正式將美藤果油列為新資源食品,美藤果逐漸成為一種重要的木本油料資源[27]。
1.4.1美藤果油的特征指標
1.4.2美藤果油的生理功能
亞麻酸和亞油酸含量豐富的美藤果油具有輔助降低膽固醇和降血脂的作用;美藤果油還有含量豐富的VE、多酚、黃酮和甾醇等生物活性物質(zhì),對降低血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇,降低收縮血壓和舒張血壓,提高高密度脂蛋白水平的作用顯著;多食用美藤果油具有預防和治療心腦血管疾病的作用;多酚類物質(zhì)具有較強的抗氧化、抗菌性能,可以提高人體免疫力,減緩肥胖,以及治療糖尿病和癌癥都有一定的積極作用;動物實驗表明美藤果油還有輔助改善記憶;此外,美藤果油能提高免疫和抑菌作用[28]。
1.4.3美藤果油的提取
美藤果提油一般采用低溫壓榨和溶劑萃取相結(jié)合的工藝,也有采用超臨界CO2萃取的相關(guān)研究。3種方法制取的美藤果油的皂化值、碘值及脂肪酸組成和含量之間并無明顯的差異,均含有較高的不飽和脂肪酸,以亞麻酸和亞油酸為主,超臨界CO2萃取美藤果油中生育酚含量較高,且以γ-、δ-生育酚為主[29]。
人們的生活水平越來越高,生活條件越好,人們對美好生活的向往程度越來越高,在飲食方面已經(jīng)從過去的追求吃飽吃好到現(xiàn)在追求吃的更健康。功能性的食品資源開發(fā)越來越受大家的關(guān)注,特種植物油料除含有油脂和蛋白等基礎資源外還含有較多的生理活性物質(zhì),此類活性物質(zhì)在食品、醫(yī)藥、化工等領域都有較為廣泛的應用,本文對四種特種植物油料的開發(fā)和利用進行闡述,為期在特醫(yī)食品、保健食品、醫(yī)藥方面的應用提供一定參考。
(1)我國對元寶楓籽開發(fā)與利用研究歷史悠久,但由于其比較特殊、價格較高、且原料來源有限,導致其實際開發(fā)應用的產(chǎn)品種類不多,但隨著科學技術(shù)的發(fā)展、研究的深入、種植面積的增加等,元寶楓籽的相關(guān)產(chǎn)品的應用將會更為廣泛。
(2)國內(nèi)外對葡萄籽的開發(fā)利用研究相對較多,但由于葡萄籽是釀酒產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物,某些規(guī)模較小的酒廠將其丟棄或發(fā)酵后作為廢料,并未得到實際的應用,造成一定的資源浪費,但隨著國內(nèi)釀酒業(yè)的集約化發(fā)、規(guī)?;l(fā)展,葡萄籽及其相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)與應用將會更進一步。
(3)我國對沙棘的研究起步較早,但種植技術(shù)、采摘技術(shù),加工技術(shù)的發(fā)展相對較為緩慢,優(yōu)質(zhì)沙棘果原料的供應相對不足,導致目前市場上沙棘相關(guān)產(chǎn)品種類不多,質(zhì)量參差不齊,但隨著種植、采摘、儲存,加工等諸多問題的解決,沙棘果及其相關(guān)產(chǎn)品必將大放異彩。
(4)美藤果是外來物種,目前在國內(nèi)的種植面積有限,果實產(chǎn)量不大,對其研究也起步相對較晚,但隨著種植面積的增加、研究的深入等,美藤果的的開發(fā)利用將會得到進一步發(fā)展。