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黑果腺肋花楸活性成分及研究开发进展

2020-07-18王莹柳青陈月李靖元闻其龙

食品工业 2020年6期
关键词:腺肋花楸黑果

王莹,柳青*,陈月,李靖元,闻其龙

吉林省绿色食品工程研究院(长春 130022)

黑果腺肋花楸(Aronia melanocarpa),简称黑果,又名野樱莓、不老莓,属蔷薇科,腺肋花楸属灌木,最初种植于北美洲,已有近百年的栽培历史。自20世纪90年代起,我国先后从国外多地引进十余个品种,在辽宁、内蒙古、河北、山东等地均有栽培,现吉林省内已有多个种植地区,种植规模位居我国前列。黑果腺肋花楸果实呈紫黑色,含有丰富的多酚[1]、多糖[2]、有机酸[3]等多种活性成分,在护肝、抑制肿瘤生长[4-6]、保护胃黏膜[7]、调节免疫力水平[8]等方面可起到一定的作用,能够作为原料应用于食品、药品等领域的研究开发。国际上已有较长的黑果腺肋花楸加工历史,我国已于2018年将其列为新食品原料[9],可预见未来将其作为深加工原料制备不同类型产品开发潜力巨大。

1 黑果腺肋花楸的营养和功效成分

1.1 黑果腺肋花楸的营养成分

黑果腺肋花楸果实中含有大量的营养物质,包括:糖类、蛋白质、脂肪等主要营养物质;维生素B族、维生素C、维生素E等多种维生素;钙含量32.2 mg/100 g、镁含量16.2 mg/100 g、钾含量218 mg/100 g[10],矿物质元素的总量可达440~580 mg/100 g[11],并含有类胡萝卜素等其他抗氧化成分,此外,其果实中还含有微量卵磷脂、脑磷脂等[4]其他营养成分。

表1 黑果腺肋花楸果实中营养物质含量 mg/100 g

1.2 黑果腺肋花楸的功效成分

1.2.1 花青素

黑果腺肋花楸果实中的酚类物质主要由花色苷、类黄酮、原花青素构成,总含量为2.05~2.56 g/100 g,在目前植物果实中含量排名首位[12-15],其中,花青素在酚类物质总含量中占比25%[16],大量的花青素使其果实在抗炎、抗氧化、保护肝脏等方面具有一定功效。贾秀娟等[17]探究了新鲜黑果腺肋花楸果实、果梗及榨汁后果渣中花青素含量的差异,得出结论:新鲜果实中花青素含量最高,榨汁后的果渣中花青素残留量为21.8%。刘飞等[18]证实,当温度高于50 ℃时,其果实中花色苷保留率出现不同程度的下降,温度在50℃以下时,其稳定性较好。

1.2.2 有机酸类

经对黑果腺肋花楸果实成分测定分析可知,其鲜果中苹果酸占比1.31%,柠檬酸占比0.21%。此外,果实中还含其他种类有机酸,如绿原酸、香草酸、咖啡酸、莽草酸等,它们均具有较强的抗氧化能力。经对黑果腺肋花楸种子中有机酸类物质测定分析可知,其有机酸以亚油酸、油酸为主[3]。

1.2.3 多糖类

植物多糖是由植物细胞代谢产生的天然活性物质,具有来源广泛、安全无毒的特点,可起到抑制肿瘤、减缓衰老、免疫调节等多重功效[19]。姚利阳等[2]采用紫外-分光光度法测定黑果腺肋花楸、蓝靛果、蓝莓三种小浆果中多糖含量,结果表明:黑果腺肋花楸果实中多糖含量最高。周雪艳[20]以黑果腺肋花楸叶为原料,探究超声法提取果叶多糖,在最佳提取工艺条件下,其果叶多糖提取率为5.01%。

1.2.4 其他功效成分

韦庆翠等[21]研究发现黑果腺肋花楸果实中含有β-谷甾醇等成分,具有降低血清胆固醇的功效,且果实与幼苗中含有丰富的具有抗氧化作用的儿茶素。于明等[22]利用有机溶剂对黑果果实提取物进行洗脱分离,对分离所得到的8种化合物进行成分鉴定,其中熊果酸(4个)、齐墩果酸(1个)、苯甲醛(1个)6种化合物为首次检出,多种化合物的存在使黑果果实具有抗菌、防癌、降血压等功效。

2 黑果腺肋花楸的功能作用

2.1 抗氧化性

黑果腺肋花楸果实具有较强的抗氧化能力,主要与其富含的维生素C、维生素E、矿物质元素、多酚类等物质有关,其中多酚类物质通过清除自由基、络合金属离子、促进抗氧化酶活性等途径发挥主要抗氧化功效[23-24]。廖霞等[24]测定了大连市三个品种黑果腺肋花楸(尼罗、克蓝、维金)果实中活性物质含量,证实了不同品种果实均具有较强的清除自由基能力。高凝轩[10]通过测定黑果果实多酚精提物对自由基的清除能力,发现其具有极强的抗氧化功效,清除自由基的效果优于蓝莓、蓝靛果。郑丽娜等[25]测定了果实提取物中花青素含量,并探究其对黑腹果蝇抗衰老、存活能力、抗氧化酶活力的影响,结果表明:黑果果实水提物对机体内抗氧化酶的生成具有促进作用,能够清除自由基、减缓衰老速度。此外,Teleszko等[26]证实了黑果果叶提取物亦具有抗氧化活性。

2.2 免疫调节与抗炎

黑果腺肋花楸果实提取物主要通过抑制IL及NK以发挥其抗炎、免疫功效[27]。位路路[28]利用黑果腺肋花楸提取物对脂多糖诱导小鼠进行干预,通过氧化应激、炎症介质、细胞凋亡三个方面探究其抗炎作用,结果表明:提取物干预的细胞,其NO生成量降低60%,抗炎细胞因子IL-10有所升高,促炎细胞因子有所下降,可见其提取物能够一定程度地抑制脂多糖诱导型巨噬细胞发生炎症。Zapolska-Downar等[29]发现黑果果实提取物对人主动脉内皮细胞炎症的发生具有抑制效应。Ho等[8]研究发现,低聚体原花青素对经内毒素诱导的小鼠具有抑制巨噬细胞生成一氧化氮的作用,且不影响细胞的增殖。得出如下结论:黑果腺肋花楸的多酚提取物能够调节免疫水平,且起到抗炎功效。Badescu等[30]研究发现,黑果腺肋花楸多酚类成分对特异性和非特异性胰岛素缺乏症患者的免疫防御系统具有调节作用,能够减轻炎症状况并使机体系统达到稳定维持的状态。

2.3 调节血糖、血压

据报道,花青素在促进胰岛素分泌、辅助治疗糖尿病病症方面具有一定作用。Valcheva-Kuzmanova等[31]发现黑果腺肋花楸果汁能够显著降低糖尿病大鼠的血糖及血脂水平,加快糖尿病患者糖、脂代谢速率,以达到减少糖尿病及相关并发症出现的可能性。Braunlich等[32]研究发现,黑果腺肋花楸花青素提取物可通过抑制α-葡糖苷酶活性,实现预防和治疗糖尿病。同时,有研究表明黑果提取物可有效增加β-胰腺TC-3细胞的增殖、促进胰岛素的分泌[33]。此外,Hellstrom等[34]发现黑果腺肋花楸果汁能够降低自发性高血压大鼠舒张压和收缩压水平。

2.4 其他功效

张永祥等[35]探究了黑果果实花色苷对辐射的抑制功效,通过细胞活性检测(MTT法)、细胞活性氧含量测定(化学荧光法)等试验,证实了其花色苷成分可较好地减轻紫外辐射对人体皮肤造成的损害。苗妙等[36]对黑果腺肋花楸多酚提取物在细菌及真菌生长过程中的抑制效能及抑制稳定情况方面进行试验,数据显示:黑果果实多酚提取物能够较好地抑制试验用5种细菌的生长。此外,黑果腺肋花楸具有治疗感冒[37]、降低尿道感染发病率[38]、抗癌[39]、缓解消化系统疾病[27]、减肥[40]等功效。

3 黑果腺肋花楸的开发现状

目前,俄罗斯、美国、德国、韩国、日本等多个国家已有较长的黑果腺肋花楸栽培、加工、开发历史,全球各地已有多种形式的系列产品出现,我国市场上相关产品主要以鲜果、果干、果汁、果粉、果酒类为主,但加工规模以小企业居多,品牌效应尚未形成。刘建等[41]将大米和黑果腺肋花楸果实结合,优化酒醪发酵工艺,经8 d后可酿造出具有酒醪醇香和水果芳香的酒醪,降低了果实的酸涩感,一定程度地实现了果实原料的深加工。郭红月等[42]选取黑果腺肋花楸果实,通过酒精及醋酸发酵酿造果醋饮料,单因素及正交试验优化发酵工艺,从而调配出醋香及果香为一体的最佳口感样品,发酵过程中产生的醋酸可在一定程度上起到掩盖果实涩味的作用。黄海等[43]向黑果腺肋花楸果浆中接种植物乳杆菌,经低温恒温发酵1年后可获得口感较佳的水果酵素。此外,有将其果实作为原料,研究开发制备果酱[44]、含片[45]、雪糕[46]的发明专利。

4 黑果腺肋花楸的研究展望

黑果腺肋花楸是集多重价值于一体的树种,我国的种植面积正逐年增长,对其加工研究正逐步深入,2018年,中国知网相关论文数量为57篇,已有将其果实应用于果汁、果酱、果脯等产品的报道,但目前我国仍处于粗加工阶段,市场上大都用作一般食品或食品原料,产品商业化水平有待提高,未来在食品、保健食品、特医食品及药品等领域的深度开发是其产业发展的趋势。

4.1 食品

目前已有以黑果腺肋花楸果实为原料,开发饮料、果茶、酵素、泡腾颗粒、果酱、果酒等食品的研究,但产业化水平仍处于起步阶段,商业化产品较少,且其果实中大量存在的单宁使其具有一定的酸涩味,食用口感不易被消费者接受,使其开发应用受到一定限制,因此其果实酸涩口感的改善、原料的精细加工及产品形式的创新将成为未来的研究重点。

4.2 保健食品

黑果腺肋花楸果实具有护眼、抗氧化、提高免疫力、延缓衰老、保护心血管系统等功效,可作为原料应用于保健食品的研究和开发。可开发具有缓解用眼疲劳、提高免疫力功效的儿童、青少年保健食品;也可以白领为目标人群,开发具有抗氧化、美容养颜等保健功能的食品;也可为老年人研制有助于延缓衰老、保护心血管系统及功能的保健食品,开发前景广阔。

4.3 特医食品

特殊医学用途配方食品(简称“特医食品”)是为了满足特定疾病状态人群营养、膳食需求而专门加工的配方食品。自2015年起,国际上特医食品呈现快速发展的趋势,但我国仍处于初步发展阶段。黑果腺肋花楸果实中富含的绿原酸、黄酮类物质、原花青素类物质使其具有多种功效作用,提取其活性成分,可针对消化不良、肠胃炎人群开发促进肠道蠕动、改善胃肠道菌群环境的片剂、粉剂特医食品;针对术后康复人群,可开发满足膳食需要、提高免疫力水平的营养补充剂;果实中花青素等功效成分的提取深加工可用于开发糖尿病患者的营养补充剂,具有较好的发展前景。

4.4 药品

黑果腺肋花楸果实中大量存在的花色苷、黄酮类物质等功效成分使其具有抑制肿瘤生长、抗炎等功效,可作为天然原料用于新型抗炎、抗癌、抗肿瘤等药品的研制,开发潜力巨大。

4.5 其它领域

除食品、保健食品、特医食品及药品外,黑果腺肋花楸种子、幼苗及茎叶中有机酸、多糖等活性成分的提取利用可作为未来的研究方向;果实提取后的果渣中残存的花青素等功效成分的提取也可用于色素提取、宠物食品、饲料、有机肥、生物肥的研究开发,多领域、全方面的有效利用能够提高黑果原料的附加值,拓宽产品领域,市场前景可观。此外,黑果腺肋花楸具有较强的抗旱、抗寒性及土壤适应能力,可应用于生态保护、园林观赏等领域,能够在我国生态环境保护及城市绿化中发挥一定作用。

综上,黑果腺肋花楸中富含的活性成分使其具有抗氧化、抗炎、调节免疫力水平、调节血糖及血压、抗癌、抗肿瘤等多种功能作用,利用其果实、果叶、种子等部位加工、提取,开发食品、保健食品、特医食品、药品等其他领域产品,市场前景广阔。黑果腺肋花楸的深度开发可丰富其产品种类,提高原料附加值,满足行业健康的可持续需求,对其产业发展具有重大意义。

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