打瓜中的生理活性物質(zhì)

張 揚(yáng)，林凡勝，周鴻立*

(1．吉林化工學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院，吉林吉林132022;2．北京牧蘭生物投資控股有限公司，北京100102)

打瓜(Seeding-watermelon)，又稱籽瓜，為“籽用西瓜”的簡(jiǎn)稱，屬于葫蘆科西瓜的變種［1］．打瓜形狀似西瓜，但略小，籽多且味淡，主要分布于我國吉林、甘肅、山西、內(nèi)蒙等地區(qū)［2］．打瓜在我國有著悠久的食用歷史，《本草綱目》記載“籽瓜性味甘”、“籽瓜而入心脾胃，內(nèi)有解心脾胃熱，止消溫”［3］．是一種具有較高營養(yǎng)和藥用價(jià)值的農(nóng)產(chǎn)品．由于打瓜是籽用西瓜，取籽加工是其傳統(tǒng)利用方式，對(duì)打瓜籽的研究也比較多．然而，打瓜籽僅占鮮瓜重的3% ～5%［4］，其余部分多作為廢棄物白白丟棄．如何更好利用廢棄的打瓜皮和瓤，變廢為寶，已經(jīng)引起廣大學(xué)者關(guān)注，對(duì)其研究也逐漸深入．本文綜述了打瓜中的生理活性物質(zhì)，為打瓜的綜合利用及功能性產(chǎn)品的開發(fā)提供了依據(jù)．

1 打瓜籽油

打瓜籽中富含油脂類物質(zhì)，含量高達(dá)44．14%，其中以亞油酸為主的不飽和脂肪酸含量較高［5］．宋穎凡等人［6］采用超聲波輔助浸提技術(shù)對(duì)打瓜籽油的提取工藝進(jìn)行了考察，并對(duì)其進(jìn)行了氣相色譜分析．結(jié)果表明，打瓜籽油中脂肪酸組成為亞油酸、油酸、反油酸、棕櫚酸、DHA、EPA等，其中亞油酸含量高達(dá)184．37 mg/g．郭華等人［7］采用索氏提取法制備了打瓜籽中的脂肪酸，用氣相色譜-質(zhì)譜法分離鑒定10種脂肪酸，其主要成分為亞油酸(59．69%)，棕櫚酸(14．72%)，和硬脂酸(10．59%)．由于成熟度較差及干燥管理不善等原因，打瓜籽中存在15% ～20%的殘次品被廢棄．羅鵬等人［8］以正己烷為溶劑，對(duì)殘次打瓜籽中的油脂進(jìn)行了提?。畾庀嗌V分析表明，殘次打瓜籽中脂肪酸種類和含量與優(yōu)良打瓜籽類似，同樣亞油酸含量最高．

成分研究基礎(chǔ)上，多位學(xué)者對(duì)打瓜籽油的提取工藝進(jìn)行了探索，除上述提及的索氏提取法、超聲波輔助浸提技術(shù)外，安忠梅等人［9］以打瓜籽為原料，嘗試采用超臨界CO2流體萃取技術(shù)制備打瓜籽油，確定最佳工藝條件為:萃取溫度40℃，萃取壓力30 MPa，萃取時(shí)間20 min，粉碎粒度80目．該工藝條件下，打瓜籽油得率為42．42%，亞油酸提取量為 185．77 mg/g．劉程惠等人［10］應(yīng)用響應(yīng)面法中的BB設(shè)計(jì)對(duì)超聲波輔助提取打瓜籽油的工藝進(jìn)一步優(yōu)化，確定最佳工藝為:超聲頻率36 kHz，超聲溫度50℃，粒度60目，料液比1 8(gmL)，該條件下打瓜籽油得率為23．59%，亞油酸提取量為 180．03 mg/g．羅述博等人［11］考察了6種酶對(duì)打瓜籽出油率的影響，確定堿性蛋白酶效果最好后，應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化了水酶法提取打瓜籽油的工藝，確定最佳工藝條件為:酶解時(shí)間2．86 h，酶解溫度 44．4 ℃，酶量 2．96%，料液比15．74，該條件下出油率為76．5%．由于打瓜籽油中不飽和脂肪酸含量較高，穩(wěn)定較差，提取過程中應(yīng)注意控制條件，防止其被理化因素破壞．因此，開發(fā)綠色、高效、可工業(yè)化的提取新工藝仍然是科研工作者應(yīng)關(guān)注的問題．

2 多 糖

姜波等人［12］采用水提-醇沉淀法研究打瓜不同部位，即籽、外皮、內(nèi)皮、瓜瓤中的多糖含量及體外抗氧化活性．結(jié)果表明，打瓜不同部位多糖含量依次為:瓜籽＞瓜瓤＞外皮＞內(nèi)皮，見表1．各部位多糖提取物對(duì)DPPH、羥基自由基及超氧陰離子均有一定清除能力．其中，打瓜內(nèi)皮多糖提取物對(duì)DPPH自由基的清除能力，瓜籽、外皮、內(nèi)皮、瓜瓤中的多糖提取物對(duì)羥基自由基的清除能力，均優(yōu)于維生素C．

表1 打瓜中不同部位的多糖含量

宋珅等人［13］以打瓜瓤為原料，應(yīng)用微波輔助提取法制備打瓜多糖，并采用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)打瓜多糖的單糖組分進(jìn)行分析．結(jié)果表明，打瓜多糖由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖組成，歸一化法確定各組分摩爾比為4．48 13．14 4．16 7．82 10．10 60．30．劉琴等人［14］采用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)硫酸酯化后的打瓜多糖進(jìn)行分析，進(jìn)一步確證打瓜多糖由上述6種單糖組成，摩爾比為 4．29 11．72 8．66 5．35 13．62 56．36．體積排阻色譜測(cè)得打瓜多糖硫酸酯的數(shù)均分子量(Mw)為 1．232×105，重均分子量(Mn)為2．717×105．體外抗氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硫酸酯化有利于提高打瓜多糖清除DPPH和羥基自由基的能力．

3 蛋白質(zhì)和氨基酸

打瓜籽中蛋白質(zhì)含量較高，約為36% ～40%［15］，除賴氨酸外，其他必需氨基酸均達(dá)到聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)推薦的標(biāo)準(zhǔn)［16］．張超等人［17］比較了大豆、花生、葵花籽、打瓜籽中的蛋白質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)打瓜籽中蛋白質(zhì)含量最高．氨基酸分析結(jié)果表明，打瓜籽的必需氨基酸組成、含量與大豆類似(11．6%vs．13．8%)，但打瓜籽蛋白中必需氨基酸配比更適宜．打瓜果肉與西瓜類似，富含L-瓜氨酸(0．656 ～2．563 mg/g)［18］．

此外，不同品種打瓜，蛋白質(zhì)特性略有不同．鄧芝串等人［19］探究了黑打瓜籽蛋白的功能特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黑打瓜籽蛋白熱穩(wěn)定性較好，變性溫度84．79℃;等電點(diǎn)(pI)為4．5;低濃度 NaCl(0～1mol/L)對(duì)黑打瓜籽蛋白的功能性質(zhì)有利．

4 果 膠

果膠(Pectin)為存在于植物細(xì)胞壁中的線性多糖聚合物［20］，研究表明，果膠具有降糖、調(diào)節(jié)血脂、增殖脾細(xì)胞、抗補(bǔ)體活性、刺激巨噬細(xì)胞和噬菌細(xì)胞等生理功能［21］．打瓜中也富含果膠，是一種新的果膠資源．楊成德［22］采用乙醇精制與鹽析混合法制備去籽打瓜中的果膠，提取率為14．1%，所得產(chǎn)品純度高，色澤好．劉金郎等人［23］研究了打瓜皮中果膠的提取及脫色工藝，通過正交實(shí)驗(yàn)得出最佳工藝為:溫度85～90℃，pH=2，提取60 min;溫度15℃，100 mL提取液中加入6 mL 30%的雙氧水，脫色48 h．該工藝條件下所得產(chǎn)品色澤較好，但由于部分分解，得率較低．王雅婷等人［24］以打瓜瓜瓤為原料，采取酸提醇析法提取果膠，確定工藝條件為:提取溫度80℃，提取時(shí)間1．5 h，料液比 1 15(g/mL)，pH 2．0，提取率18．7%，所得產(chǎn)品符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)．

5 揮發(fā)油

揮發(fā)油類物質(zhì)主要存在于打瓜籽中，樸金哲等人［25］采用氣相色譜-質(zhì)譜法從打瓜籽揮發(fā)油中鑒定出42個(gè)化合物．包括酯類、烷烴類、烯烴類、軟脂酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、肉豆蔻酸、丁羥甲苯、亞油酸、角鯊烯、醇類、維生素E等．

6 維生素

打瓜中富含維生素，其中水溶性維生素主要存在于瓜瓤和瓜皮中，瓜籽中脂溶性維生素含量豐富．吳霞明等人［26］采用高效液相色譜法和紫外法對(duì)打瓜不同部位的維生素進(jìn)行定性定量，如表2所示，打瓜中VC和VD含量較高，其中瓜皮、瓜瓤中VC含量高于瓜籽，VD和VE主要存在于瓜籽中［26］．

表2 打瓜中不同部位的維生素含量(μg·g )

7 微量元素

微量元素參與機(jī)體代謝，對(duì)維持生理功能的正常起了重要作用．姜波等人［27］采用超聲波和微波消解法，對(duì)打瓜不同部位(內(nèi)皮、外皮、瓜瓤、瓜籽)中的微量元素進(jìn)行了分析，結(jié)果如表3所示．

結(jié)果表明，打瓜內(nèi)皮、外皮、瓜瓤和瓜籽中含有豐富的微量元素．除K外，外皮中其他微量元素含量均高于瓜瓤和內(nèi)皮;瓜籽中除Ca外，其他微量元素含量明顯高于內(nèi)皮、外皮和瓜瓤．

8 其他

此外，打瓜皮和瓤中總皂苷含量為5．03%［28］．打瓜瓤中環(huán)磷酸腺苷(CAMP)含量達(dá)到256．86 mg/kg(md)［29］．王翠平［30］研究了打瓜皮和打瓜瓤提取物的抗氧化及抗腫瘤活性，結(jié)果表明，打瓜皮和瓤提取物體外具有較強(qiáng)的自由基清除能力，顯示一定抗氧化活性，其中黃酮、多酚是其活性成分，萜類物質(zhì)貢獻(xiàn)較少;打瓜皮和瓤提取物對(duì)肝癌細(xì)胞7721增殖具有一定抑制作用，活性與酚類物質(zhì)相關(guān)性不大，推測(cè)抗腫瘤活性可能由其他次級(jí)代謝產(chǎn)物貢獻(xiàn)，仍需要進(jìn)一步研究證實(shí)．

總之，打瓜渾身是“寶”，通榆縣是吉林省打瓜主產(chǎn)區(qū)，目前全縣每年僅打瓜籽產(chǎn)量就超過1．5萬噸．然而，由于深度開發(fā)不夠，90℅以上的打瓜皮和瓤沒能充分利用，被白白丟棄．相信在不久的將來，隨著對(duì)打瓜生理活性物質(zhì)的深入研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)進(jìn)程的加快，我省打瓜產(chǎn)業(yè)將步入良性循環(huán)，迎來曙光．

［1］ 李金玉，孫曉偉．蘭州籽瓜［J］．中國西瓜甜瓜，1989(2):8-10．

［2］ 武冬梅，李冀新，孫新紀(jì)．籽瓜副產(chǎn)物綜合利用現(xiàn)狀及存在的問題［J］．黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010(11):148-150．

［3］ 趙多勇，李應(yīng)彪，翟金蘭，等．籽瓜系列產(chǎn)品的開發(fā)現(xiàn)狀與存在問題［J］．北方園藝，2008(4):100-102．

［4］ 武冬梅，李冀新，趙志永，等．新疆籽瓜主栽品種營養(yǎng)成分分析比較［J］．食品研究與開發(fā)，2010，31(8):177-179．

［5］ 李金玉，張延河，翟英臨，等．籽瓜生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策［J］．西北園藝，1995(1):001．

［6］ 宋穎凡，劉程惠，胡文忠，等．超聲輔助提取打瓜籽油工藝及其脂肪酸成分研究［J］．食品工業(yè)科技，2012，33(17):255-258．

［7］ 郭華，侯冬巖，回瑞華，等．氣相色譜-質(zhì)譜法分析籽瓜中的化學(xué)成分［J］．食品科學(xué)，2009(10):173-175．

［8］ 羅鵬，周金玲，陳國剛，等．殘次打瓜籽中油脂提取及脂肪酸組成分析［J］．農(nóng)產(chǎn)品加工:學(xué)刊 (下)，2014(7):62-63．

［9］ 安忠梅，劉程惠，胡文忠，等．超臨界 CO2流體萃取打瓜籽油的工藝研究［J］．中國油脂，2014，39(2):10-13．

［10］劉程惠，胡文忠，宋穎凡，等．超聲波提取打瓜籽油工藝優(yōu)化［J］．食品與發(fā)酵工業(yè)，2014，12:042．

［11］羅述博，張超，趙曉燕，等．水酶法提取籽瓜種子油脂工藝的優(yōu)化［J］．中國糧油學(xué)報(bào)，2013，27(12):73-77．

［12］姜波，胡文忠，姜愛麗，等．打瓜不同部位的可溶性總糖分析與水溶性多糖的自由基清除活性［J］．食品工業(yè)科技，2012，33(20):105-108．

［13］宋珅，趙保堂，殷振雄，等．籽瓜多糖的提取分離及單糖組成的 GC-MS分析［J］．食品與發(fā)酵工業(yè)，2013，39(5):238-245．

［14］劉琴，宋珅，殷振雄，等．籽瓜多糖硫酸酯的制備工藝，化學(xué)結(jié)構(gòu)及其抗氧化活性研究［J］．食品工業(yè)科技，2014，35(14):107-113．

［15］張玉秀，趙文明．籽瓜種子蛋白質(zhì)的氨基酸成分分析［J］．果樹科學(xué)，1992，9(4):231-233．

［16］ El-Adawy TA，Taha KM．Characteristics and composition of different seed oils and flours［J］．Food Chemis-try，2001，74(1):47-54．

［17］張超，郭曉飛，李武，等．籽瓜種子蛋白質(zhì)組成及其提取工藝優(yōu)化的研究［J］．中國糧油學(xué)報(bào)，2013，28(9):119-123．

［18］席冬華，李維霞，高晶，等．液相色譜-質(zhì)譜法和高效液相色譜法定性定量測(cè)定籽瓜中的L-瓜氨酸［J］．食品科學(xué)，2014，35(24):271-276．

［19］鄧芝串，張超，張暉，等．黑籽瓜種子蛋白質(zhì)的功能特性［J］．食品工業(yè)科技，2014，35(10):115-119．

［20］ Voragen AG J，Coenen GJ，Verhoef RP，et al．Pectin，a versatile polysaccharide present in plant cell walls［J］．Structural Chemistry，2009，20(2):263-275．

［21］張學(xué)杰，郭科，蘇艷玲．果膠研究新進(jìn)展［J］．中國食品學(xué)報(bào)，2010(1):167-174．

［22］楊成德．籽瓜中提取果膠的工藝研究［J］．應(yīng)用化工，2005，34(1):59-60．

［23］劉金郎，劉建華．籽瓜皮中果膠的提取及脫色技術(shù)研究［J］．食品工業(yè)科技，2007，28(5):204-205．

［24］王雅婷，陳國剛，劉婭，等．籽瓜瓜瓤中提取果膠的工藝研究［J］．食品工業(yè)，2013(3):010．

［25］樸金哲，劉洪章．打瓜籽揮發(fā)油提取與分析［J］．北方園藝，2010(8):23-25．

［26］吳霞明，趙金蓮．籽瓜中微量元素與維生素含量的分析［J］．中國釀造，2007(11):65-67．

［27］姜波，胡文忠，姜愛麗，等．FAAS法測(cè)定打瓜不同部位微量元素的含量［J］．食品工業(yè)科技，2012，33(18):63-66．

［28］李欠南，田麗萍，張義暉，等．籽瓜總皂苷的提取工藝研究［J］．北方園藝，2015(1):039．

［29］席冬華，高晶，彭新媛，等．高壓液相色譜-質(zhì)譜法和高效液相色譜法分析籽瓜中環(huán)磷酸腺苷［J］．食品科學(xué)，2014，18:028．

［30］王翠平．籽瓜抗氧化及抗腫瘤活性研究［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(29):17833-17836．