竹筍化學(xué)成分研究進展

楊金來，吳良如，楊慧敏, 潘雁紅, 鐘 浩, 郭 帆

(1. 國家林業(yè)局竹子研究開發(fā)中心，浙江 杭州 310012； 2.浙江省竹子高效加工重點實驗室，浙江 杭州 310012；3.福建明良集團有限公司，福建 建甌 353100)

竹(Bamboo)屬禾本科多年生常綠植物，具有生長快、分布范圍廣、生物產(chǎn)量高并能同時生產(chǎn)竹筍、竹材2種主要產(chǎn)品等特點。2013年，第八次全國森林資源清查結(jié)果顯示，我國現(xiàn)有竹林面積601萬hm2，其中毛竹林面積占竹林總面積的2/3以上[1]。我國有竹類植物39屬400多種，約占世界竹種資源的1/3，主要生長于福建、浙江、江西、湖南、云南、四川等省份[2]。我國竹筍資源非常豐富，其產(chǎn)量居世界第一，年產(chǎn)鮮筍1 000萬t以上[3]。目前，竹筍產(chǎn)品主要以新鮮竹筍、筍干、清水筍、發(fā)酵竹筍和方便筍等低附加值產(chǎn)品為主[4]。清水筍制作工藝與技術(shù)自20世紀80年代從日本引進以來，大大延長了竹筍的保存和食用時間，成為竹筍的最主要產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外消費的需求。近年來，還沒有一種高附加值竹筍產(chǎn)品問世，而竹筍的培育水平和單位面積產(chǎn)量有了較大提高，這直接造成筍收購價格低，筍竹企業(yè)利潤低，因此，筍農(nóng)和筍企業(yè)都面臨嚴重困境。素有“寒土山珍”之稱的竹筍不僅好吃，而且營養(yǎng)豐富，主要化學(xué)成分有膳食纖維、蛋白質(zhì)及氨基酸、碳水化合物、多糖和礦物質(zhì)。近年來，國內(nèi)外對竹筍綜合開發(fā)和深加工研究主要集中在中國、印度、日本和美國，研究領(lǐng)域主要為膳食纖維、蛋白、多糖和香氣等。為了實現(xiàn)竹筍的高值化利用，擺脫竹筍業(yè)困境，非常有必要針對膳食纖維、蛋白及氨基酸、多糖和香氣等竹筍主要化學(xué)成分的研究進展進行詳細綜述，旨在推動早日開發(fā)出高附加值竹筍產(chǎn)品，更好的推動整個竹筍產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 膳食纖維

竹筍是一種天然可再生的綠色蔬菜，含有大量的膳食纖維，能增進胃腸蠕動，促進食物吸收和消化，防止腸道疾病，是名副其實的“第六大營養(yǎng)素”[5-8]。膳食纖維為混合物，包含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠等成分，是一種食用價值較高的功能食材，對人類健康有積極的作用。目前，膳食纖維的提取方法主要有化學(xué)提取法、酶法、發(fā)酵法和物理法等方法[9]。

曹小敏[10]以雷竹筍為原料，分別采用化學(xué)法和綠色木霉發(fā)酵法提取雷竹筍下腳料的膳食纖維，發(fā)酵法優(yōu)于化學(xué)法。在溫度為32 ℃，pH 7.0，接種量為8%，培養(yǎng)48 h，該發(fā)酵條件得到的結(jié)果最好，其膳食纖維對Cd2+、Pb2+、和Cu2+的最大束縛量38.8、37.4、35.3 μmol·g-1，也可增加小鼠的糞便排泄量及其糞便含水量。唐浩國等[11]以毛竹筍為原料，利用乳酸菌發(fā)酵制備了竹筍膳食纖維，其色澤均勻，呈微黃色，保留了淡淡的竹筍清香，風(fēng)味適宜，是一種新型的發(fā)酵保健膳食纖維制品。鄧安彬[12]分別采用綠色木霉發(fā)酵法和混合酶法(淀粉酶+纖維素酶)提取麻竹筍膳食纖維，其總膳食纖維(TDF)含量分別為68.52%和69.97%，不溶性膳食纖維(IDF)含量分別為56.51%和57.18%，可溶性膳食纖維(SDF)含量分別為12.01%和12.79%，結(jié)果表明，混合酶法的效果較好。林海萍等[13]分別采用簡便處理、酸堿處理和發(fā)酵處理制備毛竹筍膳食纖維，發(fā)酵處理后的感官品質(zhì)最好，其膳食纖維(120目)的得率和純度分別為51.23%和92.62%，持水力和溶脹性分別為8.40 g·g-1和7.60 mL·g-1。尹禮國等[14]以苦竹筍為原料，采用乳酸菌進行發(fā)酵制備膳食纖維，其呈乳白色且口感細膩并具有苦竹特有的清香風(fēng)味，持水力和溶脹性分別為8.43 g·g-1和3.52 mL·g-1，TDF和SDF含量分別為76.87%和15.73%。李狀等[15]以毛竹筍下腳料為原料，利用根霉菌發(fā)酵制備高純度膳食纖維，得率達54.53%，其食用性和功能活性較高，并保留了原始風(fēng)味。楊光等[16]以新鮮麻竹筍為原料，采用復(fù)合酶法(蛋白質(zhì)酶∶纖維素酶=3∶1)提取膳食纖維，其最佳提取工藝條件為：復(fù)合酶質(zhì)量分數(shù)為0.52%，在56 ℃下酶解95 min，提取率為53.21%。王佳等[17]采用復(fù)合酶(纖維素酶180 U·g-1和木聚糖酶90 U·g-1)處理竹筍膳食纖維，在pH 5.0，50 ℃酶解2 h后，其表面蓬松，有大量孔隙，達到最佳效果，膨脹力(SWC)為9.29 mL·g-1、持水力(WHC)為5.57 g·g-1，持油力(OBC)為1.53 g·g-1，SDF含量為12.1%。

李安平團隊對竹筍膳食纖維也做了大量研究[18]。首先，研究了不同粒度對竹筍膳食纖維功能特性的影響，不同粒徑的膳食纖維的SDF和IDF不同；持水力、膨脹力和持油率隨著粒徑的減小而增大(>150 μm)，當粒徑小于150 μm時，結(jié)果相反；粉碎過程沒有改變膳食纖維的聚合物結(jié)晶狀態(tài)[19]。后來進一步采用發(fā)酵法、酶法和酸堿法分別提取了毛竹春筍的膳食纖維[20]，不同工藝提取的SDF、IDF和TDF含量存在差異，酶法和發(fā)酵法制備的竹筍膳食纖維中SDF的含量顯著高于酸堿法，紅外研究的結(jié)果表明，這3 種方法得到的膳食纖維的物質(zhì)組成和化學(xué)鍵類型基本相同。然后，研究了超微粉碎對竹筍膳食纖維功能特性的影響，初級粉碎后再進行超級粉碎，粉碎40 min，150 μm以下的纖維達到81.16%，隨著粒徑減小，SDF 含量增高，IDF 含量降低，對NO2-和膽酸鈉的吸附量逐漸增大[21]。作為研究成果，他們[22]成功研制出一種高活性竹筍膳食纖維餅干，其筍膳食纖維顆粒(100目)含量為6%，口感松脆、香甜。

Luo等[23]采用混合酶法從綠竹筍殼中提取膳食纖維，IDF和SDF的提取率分別為56.21%和8.67%，它們表現(xiàn)出良好的膨脹性和吸水性，并具有吸收脂肪、膽固醇、膽汁酸和亞硝酸鹽的功能，能夠降低高血脂小鼠的血脂，將來可以用于功能食品領(lǐng)域。吳麗萍等[24]以竹筍膳食纖維(堿法提取)為原料進行醚化反應(yīng)得到羧甲基竹筍膳食纖維，其取代度為0.72，SDF含量為16.2%，膨脹力、持水力和結(jié)合水力都有所提高，改性效果較好。張倩鈺等[25]考察了竹筍膳食纖維對高酯果膠流變及其凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響，兩者復(fù)配體系為屈服-假塑性流體，膳食纖維與凝膠質(zhì)量比為1.5∶8.5時，該體系的假塑性最強，同時具有最優(yōu)越的凝膠性能。

近年來，竹筍膳食纖維的提取工藝的研究取得了較大的進展，其中，酶提取法具有較大的優(yōu)勢。這些研究成果為竹筍高附加值產(chǎn)品的開發(fā)提供了數(shù)據(jù)和理論支撐。竹筍膳食纖維還可以進一步加工成不同粒度的膳食纖維粉，是餅干、面包、面條等產(chǎn)品的良好添加劑，能夠拓寬其在大食品領(lǐng)域新的應(yīng)用。

2 蛋白質(zhì)及氨基酸

竹筍富含蛋白，鮮筍含量為1.49%～4.04%，平均值為2.65%，其營養(yǎng)成分蛋白含量位居第一[26-27]。因此，蛋白是竹筍深入研究和精深加工高值利用的一個熱點。徐圣友等[28]分析了不同品種竹筍的蛋白質(zhì)與氨基酸，其干物質(zhì)中蛋白質(zhì)含量變化范圍為19.01%～30.66%，總氨基酸含量變化范圍為8.216%～28.025%，必需氨基酸占氨基酸總量的變化范圍為12.49%～43.35%。竹筍氨基酸含量最高的為黃山雷竹，最低的為水胖竹，其必需氨基酸含量與蘑菇相當，遠高于其他蔬菜，均能滿足成人的需要。黃成林等[29]研究了苦竹筍的主要營養(yǎng)成分，苦竹筍干物質(zhì)中粗蛋白質(zhì)含量為28.42%。鄭炯等[30]以大葉麻竹筍為原料，研究了4種不同腌制方式過程中蛋白質(zhì)營養(yǎng)成分含量的變化。腌制90 d后，發(fā)酵性腌制和非發(fā)酵性腌制蛋白質(zhì)含量分別降低了87.01%和77.36%。賴俊聲等[31]考察了竹筍專用肥對毛竹冬筍營養(yǎng)品質(zhì)的影響，施肥后竹筍的蛋白質(zhì)的含量有顯著的提高，15種游離氨基酸(除天冬氧酸和谷氧酸外)含量都顯著增加，因此人體必需氨基酸含量也隨之提高。Thomas等[32]將灰竿竹筍提取物(蛋白含量為15.6%)用于肉類食品的保鮮，效果良好，這是一種天然的抗氧劑和抗菌劑?？傊?，竹筍蛋白及氨基酸的研究主要集中在食品營養(yǎng)領(lǐng)域。

3 多糖

竹筍的營養(yǎng)價值較高，其多糖含量也較高?？嘀窆S中含有還原糖，其干物質(zhì)含量為0.206 3%[29]。腌制過程中，大葉麻竹筍的可溶性糖含量逐漸減少，腌制90 d后，發(fā)酵性腌制和非發(fā)酵性腌制可溶性糖的含量分別下降了98.17%和86.63%[30]。竹筍次生代謝產(chǎn)物中多糖的含量豐富[33]，其值為0.231 7%～0.253 2%。He等[34]從毛竹筍中提取出兩種水溶性多糖WBP-1和WBP-2，為雜多糖，其分子量分別為83.50 kDa和80.08 kDa，IR和NMR的結(jié)果表明含有α-和β-糖苷，對青春雙岐桿菌(Bifidobacteriumadolescentis)和兩岐雙岐桿菌(Bifidobacteriumbifidum)有增殖作用。

4 香氣成分

竹筍具有綠色清新的香氣特征，其揮發(fā)性香氣成分的提取研究也有一些報道。1996年，Nakanishi等[35]報道了毛筍(原筍與煮后筍)的揮發(fā)性成分，原筍中的主要成分是醛類物質(zhì)(正己醛和(E)-2-己烯醛)和芳香類的碳氫化合物(甲苯、乙苯和二甲苯)，煮后筍中主要為二甲基硫化物、三甲基吠喃和丙酮。2002年，F(xiàn)u等[36]采用固相微萃取法提取了發(fā)酵毛竹筍里的芳香組分，通過GC-MS法分析了70種揮發(fā)物的成分，其中，芳香化合物有29種，如對甲酚(谷香型)、2-庚醇(蘑菇香型)、乙酸(醋香型)、1-辛烯-3-醇(蘑菇香型)等。2009年，陸柏益等[37]采用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提取得到毛竹筍油，經(jīng)GC-MS分析得到了17種成分，其中β-谷甾醇、9,12-十八碳二烯酸和9,12,15-十八碳三烯酸的相對含量分別為26.00%、10.50%和9.83%。2012年，Chung等[38]采用固相微萃取法提取了毛竹春筍和冬筍的揮發(fā)性芳香化合物，GC-MS的結(jié)果表明，2種筍提供綠色香氣的化合物為甲氧基-苯基肟、正己醇和3Z-己烯醛。

5 其他

近年來，關(guān)于竹筍其他化學(xué)成分的研究也有很多。2009年，陸柏益等[39]研究發(fā)現(xiàn)竹筍含有豐富的植物甾醇，如豆甾醇、β-谷甾醇、蕓苔甾醇、膽甾醇、麥角甾醇和谷烷醇等，毛竹春筍的筍殼甾醇含量高達2.796 mg·g-1，竹筍的此生代謝物中甾醇含量為0.251 4～0.279 5 mg·g-1[33]。章志遠等[40]采用分析測定麻竹筍苦澀味物質(zhì)含量，包括可溶性單寧、草酸和游離苦味氨基酸(Phe、Val、Arg、Met和Leu)，結(jié)合感官評定方法確定竹筍苦澀味物質(zhì)成分，結(jié)果表明，竹筍苦味和澀味均與單寧含量呈極顯著關(guān)系，較高的可溶性單寧含量是引起麻竹筍苦澀味偏重的主要原因。

張靜等[41]采用醇提法提取筍頭、筍殼和筍衣中的總黃酮，其提取率分別為(4.20±0.10)、(9.21±0.13)、(8.48±0.06)mg·g-1。100 g苦竹筍干物質(zhì)中，鋅5.379 mg、銅2.454 mg、鉻0.374 mg、鐵18.642 mg、鉛0.0185 mg[29]。 Gong等[42]系統(tǒng)的研究了竹筍殼中的木質(zhì)素，其含量高達23.28%，并分離出乙酸木質(zhì)素(Mw: 2 789 Da)，其得率為74%，該乙酰木質(zhì)素的抗氧化活性優(yōu)于BHT，應(yīng)用前景較好。余能富等[43]分離出竹筍胰蛋白酶抑制劑(BSTI)，其具有較強的熱穩(wěn)定性，等電點為4.4左右，在氯化鈷溶液中有94.7%的活性，螯合劑KCN能較大提高BSTI的活性。

6 結(jié)論

竹筍富含膳食纖維、蛋白及氨基酸、多糖、香氣成分等多種化學(xué)成分，其營養(yǎng)價值較高。目前，酶提取法是制備竹筍膳食纖維的較好方法，其提取率高，品質(zhì)好。竹筍膳食纖維粉可以作為食品添加劑應(yīng)用于面條、餅干和面包中。竹筍中蛋白和氨基酸含量豐富，干物質(zhì)中蛋白含量為19.01%～30.66%，總氨基酸含量為8.216%～28.025%，必需氨基酸占氨基酸總量為12.49%～43.35%，營養(yǎng)豐富，是一種理想的天然植物蛋白來源。竹筍也含有一定量的多糖，其中，毛竹筍水溶性多糖對青春雙岐桿菌(Bifidobacteriumadolescentis)和兩岐雙岐桿菌(Bifidobacteriumbifidum)具有增值的作用。甲氧基-苯基肟、正己醇和3Z-己烯醛提供了毛竹筍的綠色香氣。此外，竹筍中還含有甾醇，黃酮，多種礦物質(zhì)等化學(xué)成分。因此，竹筍是一種化學(xué)成分豐富，開發(fā)應(yīng)用前景較好的天然可再生的資源。在前期大量竹筍營養(yǎng)特征研究的基礎(chǔ)上，通過竹筍科技工作者的不斷努力，我們相信，由竹筍開發(fā)的竹筍粉、保健品、飲料和食品添加劑等高附加值產(chǎn)品必將問世，進而開創(chuàng)竹筍產(chǎn)業(yè)精深高值利用的新階段。

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