花生紅衣綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

溫志英 劉 晶 劉煥云

(河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,石家莊 050061)

花生紅衣綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

溫志英 劉 晶 劉煥云

(河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,石家莊 050061)

花生紅衣為豆科植物花生的種皮,含有豐富的活性成分,對其研究和應(yīng)用可提高花生的綜合利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因此,國內(nèi)外十分重視花生紅衣活性物質(zhì)的提取與應(yīng)用研究。對國內(nèi)外花生紅衣的功能成分花生紅衣色素、多酚物質(zhì) (白藜蘆醇和原花色素)提取工藝及其開發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行了較全面的總結(jié),并對其在食品研究發(fā)現(xiàn)花生紅衣活性成分在食品、藥品和化妝品等行業(yè)廣闊的應(yīng)用前景進(jìn)行了較詳盡的討論,可為合理有效地綜合利用花生紅衣資源、構(gòu)建農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源利用的綠色模式提供有價(jià)值的參考,也是當(dāng)今農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源利用的綠色模式。

花生紅衣 紅衣色素 多酚物質(zhì) 綜合利用 前景

花生 (Arachis hypogaea)又名落花生、長生果、千歲子。花生是全球重要的四大油料作物 (油菜、大豆、花生、芝麻)之一,種植面積僅次于油菜,居油料作物第二位,在世界油脂生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。我國是世界花生生產(chǎn)大國,產(chǎn)量居世界首位?；ㄉt衣是花生產(chǎn)品的副產(chǎn)物,我國每年都能產(chǎn)生約 600 t,除了少量用于制藥外,其余都用作飼料[1]?；ㄉt衣具有非常豐富的活性成分,若能將這些成分提取出來用于食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域,不僅可以變廢為寶,還可以提高花生的綜合利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,這符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo),有利于環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

1 花生紅衣的營養(yǎng)價(jià)值

花生紅衣為紅棕色膜質(zhì),主要成分有水分 (5%～9%)、蛋白質(zhì) (11%～18%)、脂肪 (10%～14%)、粗纖維 (37%～42%)、碳水化合物 (12%～28%)、灰分 (8%～12%)、單寧 (7%)以及多種色素和硒、鋅、鈣、鉀、鐵等元素。據(jù)報(bào)道,花生紅衣中含有脂質(zhì)、甾醇、焦性兒茶酚型鞣質(zhì)、赭樸吩、花生甙、無色矢車菊素和無色飛燕草素?；ㄉt衣味甘、微苦、性平,有止血散淤,消腫之功,不僅在食品工業(yè)中有很重要的應(yīng)用,而且具有極大的藥用價(jià)值[2]。有研究表明花生紅衣的止血效力比花生米強(qiáng) 50倍,我國已有由花生紅衣萃取液精制而成注射液,應(yīng)用于如血友病、血小板減少癥紫癜、肝臟出血、術(shù)后出血、內(nèi)臟出血等病癥,80%以上病例具有令人滿意止血效果[3-4]?；ㄉt衣中還含有多種多酚物質(zhì),具有抗氧化,阻礙蛋白糖化反應(yīng)的作用[4-5]。

2 綜合利用現(xiàn)狀

2.1 花生紅衣色素

人工合成色素大多以煤焦油為主原料,無營養(yǎng)價(jià)值,一些國家已禁止使用[6]。來源于動(dòng)植物的天然色素,特別是從可食性植物中提取的天然色素,安全性高,色澤自然,多數(shù)兼有營養(yǎng)保健和著色的雙重作用,因而倍受人們的喜愛。隨著天然食用色素的應(yīng)用不斷擴(kuò)大,遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代食品工業(yè)發(fā)展的需要。因此,開發(fā)新品種的天然色素,對原有天然色素的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn),已成為添加劑行業(yè)急需解決的問題。花生紅衣色素紅是一種優(yōu)良的天然色素,開發(fā)利用花生紅衣色素,具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

2.1.1 花生紅衣色素提取的基本工藝流程

花生紅衣皮→清雜→預(yù)處理→萃取→過濾→真空濃縮→真空干燥→粉碎→花生紅衣粉

2.1.2 酶法提取花生紅衣色素

1982年日本的Motoda s.在 35℃,pH4.7的條件下采用多酚氧化酶制取了花生紅衣色素,提取率為15%。并認(rèn)為該法得到的色素屬于黃酮類物質(zhì),易溶于水,隨著 pH的減小,顏色從橙紅色變?yōu)辄S色,具有良好的耐熱和耐光性,大多數(shù)金屬離子對其影響不大。但多酚氧化酶來源不易,提取不方便[7]。

2.1.3 酸堿處理提取花生紅衣色素

沈國惠等[7]對比了酸處理和堿 -酸處理兩種方法提取色素,提取方法較簡便,酸處理法的提取率為13%,后一種方法的提取率為 20%。這兩種方法得到的色素的性質(zhì)略微不同,對熱、pH都很穩(wěn)定,但是酸處理得到的色素耐光性很差,通過全波段掃描,發(fā)現(xiàn)色素在 280 nm處有最大吸收峰,而在可見光區(qū)沒有最大吸收峰,因此推斷該色素屬于黃酮類物質(zhì)。并將其添加到香腸中,能明顯降低香腸的氧化程度。

2.1.4 BH溶劑浸提法

曹凱光等[3]自配了 BH酸堿溶劑用于花生紅衣色素提取。將花生紅衣皮去雜 (花生碎胚,殘殼,砂土顆拉等),稱重,經(jīng)水漂洗一遍,用 BH溶劑浸泡,進(jìn)行二次萃取,真空濃縮后冷卻至室溫后粉碎,得到深紫紅色、略帶光澤的粉末狀固體,即為紅衣粉,得率一般為 10%～14%。BH濃劑浸提工藝簡單,操作方便,能耗較低,無污染,產(chǎn)品生產(chǎn)成本低,但含雜質(zhì)較多,提取出來的花生紅衣粉,顏色呈紫紅色,略帶光澤,久存不變質(zhì),可直接將其添加到食品中。

2.1.5 乙醇提取法

張紅梅等[8]通過正交試驗(yàn),利用酒精回流冷凝法提取花生紅衣色素的最佳工藝為:乙醇濃度 60%,提取溫度 55℃,料液比 1∶25,提取時(shí)間 3 h,提取率為 26.06%,色價(jià)達(dá)到 33.82。提取率和色價(jià)均較高,但提取時(shí)間較長。

2.1.6 微波萃取法

張紅梅[9]將微波萃取與乙醇提取相結(jié)合,并得到最佳工藝條件:提取功率為 240 W,提取溶劑為65%的乙醇,提取時(shí)間為 90 s,料液比為 1∶25,色素提取率為 27.07%,色價(jià)為 33.58。將微波萃取用于花生紅衣色素萃取的最大優(yōu)點(diǎn)是提取時(shí)間大大縮短,且提取率較高,蛋白質(zhì)等雜質(zhì)含量低,色素提取溶液更加澄清透明。因此,微波輻射技術(shù)在天然食用色素提取上具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 多酚物質(zhì)

花生紅衣富含多酚類物質(zhì),具有抗花生仁酸敗和氧化的作用,并被譽(yù)為“第七營養(yǎng)素”[10]。研究表明,對于治療血友病等各種出血病癥,日內(nèi)服花生紅衣提取液 10g將會(huì)有強(qiáng)于花生仁 50倍的治療效果,另外還有抗艾滋病毒作用,日本已申請了專利[4]。劉大川等[11-12]通過超聲波輔助提取,從花生紅衣中得到了白藜蘆醇、原花色素。白藜蘆醇是一種植物抗毒素,研究發(fā)現(xiàn),其抑制癌細(xì)胞、降低血脂、防治心血管疾病、抗氧化延緩衰老等作用比較明顯,被稱為繼紫杉醇后的又一新的綠色抗癌藥物。原花色素由兒茶素、表兒茶素聚合而成,具有很強(qiáng)的生物活性,其主要的生理活性表現(xiàn)為能夠清除人體內(nèi)過剩的自由基,能提高人體的免疫能力,并具有較強(qiáng)的抗氧化能力,可作為防癌、抗突變、防治心血管疾病藥物的主要有效成分,可用作安全無毒的新型天然抗氧化劑。因此從花生紅衣中提取多酚物質(zhì)并將其運(yùn)用到食品和藥品中,特別是保健食品當(dāng)中的發(fā)展前景十分廣闊[13-14]。

姚永志等[15-16]研究了利用水和乙醇作為提取溶劑,從花生紅衣中提取多酚物質(zhì),并用酒石酸亞鐵紫外分光光度法測定多酚含量。水作為提取劑粗提多酚物質(zhì)得率為 6.41%;利用乙醇作為提取溶劑粗提多酚物質(zhì)得率為 7.86%。

Lou Hongxiang等[17]分離水溶性成分的花生皮得到了 5種多酚物質(zhì),利用光譜研究和部分酸催化降解,確定其結(jié)構(gòu)分別為表兒茶素 (2β→O→7,4β→6)-[表兒茶素 (4β→ 8)]兒茶素 (分子式為C45H36O18·2H2O,見圖 1a),表兒茶素 (2β→O→7,4β→8)表兒茶素 (4β→ -8)兒茶素 (4α→8)-表兒茶素 (C60H48O24·3H2O,見圖 1b)和花青素素 B2,B3的和B4。多酚物質(zhì)結(jié)構(gòu)的確定這有利于研究者對花生紅衣的深層次研究。另外Lou Hongxiang等還研究了這些物質(zhì)有清除自由基的功能。

劉大川等[11]利用超聲波輔助提取優(yōu)化了白藜蘆醇、原花色素的提取條件:料液比1∶6,溫度 70℃,乙醇濃度 60%,提取時(shí)間 20 min,pH 3,提取次數(shù) 1次;在最佳工藝條件下,白藜蘆醇、原花色素的提取得率分別為 0.036%、4.96%。另外劉大川等[12]對白藜蘆醇、原花色素的分離進(jìn)行了研究,通過 AB-8大孔樹脂,優(yōu)化了白藜蘆醇、原花色素的富集、分離條件。經(jīng)濃縮、冷凍干燥后制得純度較高的白藜蘆醇、原花色素產(chǎn)品,白藜蘆醇的含量達(dá) 43.6%,原花色素含量達(dá)93.05%。

圖 1 化合物結(jié)構(gòu)

2.3 其他

研究人員發(fā)現(xiàn)花生紅衣中含有被科學(xué)家們稱為“長鏈飽和脂肪酸”的成分,它對于制造新型護(hù)膚品十分有用。每噸花生紅衣含這些物質(zhì) 5 kg,其中主要是“Bihenic”和“Lignosoric”兩種長鏈飽和脂肪酸物質(zhì),主要用于美容和健肌,每公斤酸價(jià)值 16美元[18]?；ㄉt衣中還含有人體維持血液正常凝固功能所必需的維生素 K,具有抗纖維蛋白溶解、促進(jìn)骨髓制造血小板、縮短出血時(shí)間、加強(qiáng)毛細(xì)血管收縮、調(diào)整凝血因子缺陷等功能,缺乏維生素 K可導(dǎo)致血液凝固遲緩和容易出血[19]。

3 發(fā)展前景

3.1 食品

研究表明,花生紅衣是一種優(yōu)良的天然色素,不僅安全而且穩(wěn)定性高,在食品中有很重要的應(yīng)用。花生紅衣紅色素為紅褐色粉末,溶于水、乙醇、甲醇,主要成分為黃酮類化合物,對光、熱、pH穩(wěn)定,金屬離子對色素影響不大;H2O2對色素有輕微的減色作用,Na2SO3對色素的作用不明顯,蔗糖能使色素增色。主要用于西式火腿、糕點(diǎn)、香腸等的著色[1]。還可作為食品添加劑,加工出花生紅衣軟搪、可樂飲料、糖漿、花生紅衣片等保健食品[2]。

3.2 藥品

花生紅衣是功效頗多的,治病良藥,花生紅衣阻止各種出血癥比花生功效強(qiáng) 50倍。以花生衣萃取物制成注射液可治血友病,血小板減少性紫斑病血小板減少性紫癜病,肝臟出血,手術(shù)出血,療效可達(dá)80%。臨床試驗(yàn)表明,利用花生種皮為原料制成的寧血片、止血寧注射液和寧血糖漿等,對于消化道出血、肺結(jié)核及支氣管擴(kuò)張咯血、泌尿系統(tǒng)出血、齒齦出血及外傷性滲血等均有良好的止血作用[3-4]?；ㄉt衣抽提物對慢性支氣管炎有明顯療效,還可治療外凍傷。另外花生衣抽提物可作改善靜脈不全、浮腫等血管強(qiáng)化劑[20]。

3.3 護(hù)膚品

花生紅衣含油量達(dá) 17%以上,從花生紅衣中分離而出的油的底部白色的蠟狀沉淀物中含有主要是“Bihenic”和“Lignosoric”長鏈飽和脂肪酸的成份 ,主要用于美容和健肌。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部科學(xué)家里查德最新研究發(fā)現(xiàn),花生紅衣可生產(chǎn)潤滑皮膚的護(hù)膚品,也可用于洗發(fā)護(hù)發(fā)制品中[18]。

我國目前對花生紅衣功能活性成分的研究和利用還不夠全面,需進(jìn)一步深入研究和拓展應(yīng)用新領(lǐng)域。隨著生物技術(shù)等新興技術(shù)在食品中應(yīng)用不斷發(fā)展,花生紅衣功能活性成分開發(fā)應(yīng)用將走向工業(yè)化、大眾化?；ㄉt衣功能活性成分的研究,具有良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,會(huì)帶動(dòng)我國花生產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)、快速發(fā)展。

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Comprehensive Utilization of Peanut Hongyi

Wen Zhiying Liu Jing Liu Huanyun
(Department ofBiology and Engineering,HebeiUniversity of Economics&Business,Shijiazhuang 050061)

Peanut Hongyimeans the seed coat of peanut.It is rich in functional components.To increase the comprehensive utilization value and economic value,people pay more and more attention to study peanut Hongyi.This paper covers the extraction process and the development statusof the functional components,namely red pigment and polyphenol.It is revealed that the functional components of peanut Hongyi have a wide application prospect in food,phar maceuticals and cos metics industries.Some suggestions aremade for the utilization of peanutHongyi in Chi2 na.It is a quite rising using mode for agricultural solid waste.

peanut Hongyi,red pigment,polyphenol,comprehensive utilization,prospect

TS 209

A

1003-0174(2010)01-0143-04

河北省科技廳技術(shù)研究與發(fā)展項(xiàng)目(07276732)

2009-02-03

溫志英,女,1974年出生,講師,碩士,食品廢水與廢料的處理