藍莓果渣開發(fā)利用研究進展

雷良波，楊 浩*，陳軍李，趙漫漫，陳 筆，周劍麗

（1.貴州茅臺（集團）生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，貴州 丹寨 557500；2.貴州茅臺（集團）貴州茅臺酒股份有限公司，貴州 仁懷 564501；3.貴州理工學(xué)院 食品藥品制造工程學(xué)院，貴州 貴陽 550007）

藍莓果渣開發(fā)利用研究進展

雷良波1，楊 浩2*，陳軍李1，趙漫漫1，陳 筆1，周劍麗3

（1.貴州茅臺（集團）生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，貴州 丹寨 557500；2.貴州茅臺（集團）貴州茅臺酒股份有限公司，貴州 仁懷 564501；3.貴州理工學(xué)院 食品藥品制造工程學(xué)院，貴州 貴陽 550007）

藍莓果渣為藍莓加工過程中的副產(chǎn)物，富含天然水溶性抗氧化劑花青素，還含有多酚和膳食纖維等物質(zhì)。合理利用藍莓果渣對企業(yè)提高經(jīng)濟效益和解決環(huán)境污染有積極的意義，該文對近幾年國內(nèi)外關(guān)于藍莓果渣研究進展進行了綜述和展望。

藍莓果渣；綜合利用；活性成分；花青素

藍莓為杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vacciniumspp.）植物[1]，含有極為豐富的天然水溶性色素花青素[2]、有機酸、黃酮醇等特殊營養(yǎng)成分，被稱為“漿果之王”[3]。貴州野生藍莓資源較為豐富，2013年種植面積增加至3 880 hm2，產(chǎn)量為3 000 t，產(chǎn)值超億元[4]。藍莓除了鮮食外，多被加工成果汁和果酒等，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量副產(chǎn)物果渣，而藍莓果實中花青素含量最豐富的部分是其特有的紫色果皮部位[5]，因此，藍莓果渣可以作為抗氧化活性化合物的來源[6]。合理利用藍莓果渣對提高企業(yè)經(jīng)濟效益和解決環(huán)境污染有積極的意義，論文綜述了近年來國內(nèi)外關(guān)于藍莓果渣研究的進展。

1 藍莓果渣的主要活性成分和功能

藍莓果渣作為一種藍莓果汁生產(chǎn)過程的副產(chǎn)物，富含多酚類化合物[7]和膳食纖維素[8]，是天然抗氧化劑和天然色素的豐富來源[9]，可作為很好的功能性保健食品的配料。藍莓果渣中多酚類化合物，花青素最具研究和應(yīng)用價值。

1.1 藍莓果渣的常規(guī)成分

楊培青[10]的研究表明，藍莓果渣中水分含量最高，為76.20%，膳食纖維含量豐富，其中纖維素含量為13.32%，半纖維素含量為6.53%，蛋白質(zhì)含量為2.88%，還含有少量的脂肪和碳水化合物，藍莓果渣中的礦物質(zhì)約為0.41%，其中K的含量為3 010.40 μg/g，Na的含量為653.02 μg/g，礦物質(zhì)元素中Fe、Mg含量遠遠高于藍莓鮮果中的含量。

1.2 藍莓果渣的多酚物質(zhì)

多酚類化合物因分子結(jié)構(gòu)中具有多個酚羥基而得名，廣泛存在于水果、蔬菜中，是人們每天從膳食中獲取的最多的抗氧化物質(zhì)。藍莓多酚以花青素最為豐富，酚酸次之，黃酮類化合物的含量也相對較高[11]，藍莓果渣中多酚含量豐富且種類較多，具有較高的利用價值[12]。

已經(jīng)報道的酚類化合物的功效有抗氧化、清除自由基、降低正常細胞被氧自由基破壞的程度[13-15]、抗炎癥等[16]，對非菌性炎癥（如關(guān)節(jié)炎等疾?。┯蟹乐巫饔肹17-19]，抗惡性細胞增生[20-24]，有利于降低血漿膽固醇和減少腹部脂肪[25]，維持心血管健康，防止冠心病[26]，防止II型糖尿病[27]，治療肥胖[28-29]，增強免疫力[30]等。

SALAHEEN S等[31]利用高效液相色譜-質(zhì)譜分析漿果（黑莓和藍莓）果渣提取物，結(jié)果顯示漿果果渣提取物所包含的酚類物質(zhì)包括但不限于：黃烷、黃烷酮、黃酮類化合物、葡萄糖醛酸苷、葡糖苷類、喹諾酮類、兒茶酚、香豆素、酚類、鞣質(zhì)、槲皮素、綠原酸、鞣花酸、沒食子酸等物質(zhì)。AN X T等[32]優(yōu)化乙醇提取藍莓渣多酚物質(zhì)的最佳工藝條件為乙醇體積分數(shù)60%，液料比20∶1（mL/g），提取溫度80℃，pH2，此條件下藍莓渣多酚提取率為97.01%。安曉婷[12]鑒定兔眼藍莓（Vaccinium asheiReade）果渣中含有16種多酚，分別為飛燕草色素-3-半乳糖苷、B型原花青素二聚體、飛燕草色素-3-葡萄糖苷、飛燕草色素-3-阿拉伯糖苷、矢車菊色素-3-半乳糖昔、牽?；ㄉ?3-半乳糖苷、牽?；ㄉ?3-葡萄糖苷、牽?；ㄉ?3-阿拉伯糖昔、A型原花青素二聚體、錦葵色素-3-半乳糖苷、錦葵色素-3-葡萄糖苷、蘆丁、槲皮素-葡萄糖醛酸、槲皮素和兩種未知多酚。

1.2.1 黃酮類

黃酮類化合物（flavonoids）泛指兩個具有有酚羥基的苯環(huán)（A與B環(huán)）通過中央三碳原子相互連接而成的一系列化合物，即由C6-C3-C6單位組成的化合物，其結(jié)構(gòu)見圖1。傳統(tǒng)上黃酮類化合物主要包括二氫黃酮（醇）類、黃酮（醇）類、異黃酮類、查耳酮類、黃烷（醇）類、花青素類等。

圖1 黃酮類化合物C6-C3-C6結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of flavonoids compounds C6-C3-C6

表1 藍莓果渣中發(fā)現(xiàn)的花色苷結(jié)構(gòu)Table 1 Structure of anthocyanins found in blueberry pomace

黃酮類化合物具有較強的抗氧化、抗腫瘤、調(diào)節(jié)機體免疫及炎癥反應(yīng)，改善毛細血管的脆化與滲透性，保護心血管系統(tǒng)，影響體內(nèi)酶系統(tǒng)，抗菌抗病毒等多種生理活性及功效[33]。

劉瑋等[34]研究了從藍莓果渣中提取純化總黃酮的工藝，純化后總黃酮純度達53.5%，QIAN H B等[35]優(yōu)化了用乙醇提取藍莓果渣總黃酮的工藝，最佳提取條件：60%乙醇為提取溶劑，按照1∶18（g∶mL）的料液比例，在80 ℃條件下回流提取3h，此條件下藍莓果渣的總黃酮提取率可達5.8%。

1.2.2 花青素

目前對藍莓果渣營養(yǎng)成分的研究最多也最重要的生物活性物質(zhì)是果渣中的花青素，是黃酮類化合物中有抗氧化性能的一個重要亞組[36]，在植物中花青素類多與糖結(jié)合形成花色苷類（anthocyanins）[37]，賦予水果、鮮花、蔬菜等紅色、紫色、藍色的色澤[38]。花青素類（anthocyanidins）的結(jié)構(gòu)母核為2-苯基苯駢吡喃钅羊鹽或黃钅羊鹽。其母核結(jié)構(gòu)見表1。

花青素是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最有效的天然水溶性自由基清除劑，其淬滅自由基的能力是維生素C的20倍，維生素E的50倍[39]。因人體內(nèi)環(huán)境為水，花青素在人體內(nèi)的生物活性是其他抗氧化劑無法比擬的[40]。藍莓果渣花青素對防止視網(wǎng)膜光損傷有很好的保護作用，其保健機理在于保護眼睛的微血管，加速視紫質(zhì)（visualpurple）的再生能力，而視紫質(zhì)正是良好視力不可或缺的東西[41]；花青素具有防止神經(jīng)疾病，延緩因年齡增長引起的大腦認知下降功能[42]；此外藍莓花青素還有鎮(zhèn)痛作用[43]和抗輻射損傷作用[44]；提純的藍莓花青素比藍莓果實及果渣對改善肥胖更有效[45]。

LEE J等[9]報道，壓榨果汁的產(chǎn)率為74%～83%，但是在巴氏消毒后的果汁中只有13%～23%的花青素和36%～39%的多酚，超過42%的花青素與超過15%的多酚存留于果渣中。KHANAL R C等[46]報道，25%～50%的原花青素存留于藍莓果渣中。陳成花等[3]調(diào)研了5名來自不同國家和中國不同地區(qū)的科研工作者對藍莓果渣和藍莓果實花青素含量研究，結(jié)果表明，雖然不同國家和地區(qū)藍莓中花色苷含量不同，但是藍莓果渣中花色苷含量超過了藍莓果實中最低花色苷含量水平。果渣中花色苷含量的差異可能與藍莓品種及果汁壓榨方式有關(guān)。HE B等[47]將兔眼藍莓果渣分別利用超聲波輔助提取法和傳統(tǒng)溶劑萃取法處理，在兩種方法獲得的藍莓果渣提取物中均檢出7種花青素，即飛燕草-3-葡萄糖苷、飛燕草色素-3-阿拉伯糖苷、矮牽牛-3-葡萄糖苷、矢車菊-3-阿拉伯糖苷、矢車菊-3-葡萄糖苷、錦葵-3-葡萄糖苷、錦葵-3-阿拉伯糖苷。安曉婷等[12]利用大孔樹脂純化“燦爛”藍莓（Vaccinium asheiReade）果渣多酚，分析其中含有飛燕草色素-3-半乳糖苷、飛燕草色素-3-葡萄糖苷、飛燕草色素-3-阿拉伯糖苷、矢車菊色素-3-半乳糖苷、牽?；ㄉ?3-半乳糖苷、牽?；ㄉ?3-葡萄糖苷、牽?；ㄉ?3-阿拉伯糖苷、錦葵色素-3-半乳糖苷、錦葵色素-3-葡萄糖苷9種花色苷。BENERM等[48]利用pH 值分別為1、4、7的溶液進行浸提，然后煮沸酸解10 min，提取物中花青素含量分別為4.70 mg/g、3.94 mg/g、3.46 mg/g，提取物中檢測出9種花青素，分別為飛燕草半乳糖苷、飛燕草葡萄糖苷、飛燕草阿拉伯糖苷、矢車菊葡糖苷、矢車菊阿拉伯糖苷、矮牽牛半乳糖苷、矮牽牛葡萄糖苷、錦葵半乳糖苷、芍藥苷。目前已報道的在藍莓果渣中發(fā)現(xiàn)的花青素有13種，根據(jù)花青素母核R2和R1的不同分為矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥素、矮牽牛色素、錦葵色素5類，在花青素母核3位上參與糖苷化的單糖為半乳糖、葡萄糖和阿拉伯糖，已發(fā)現(xiàn)的13種花色苷結(jié)構(gòu)見表1。

1.3 膳食纖維

膳食纖維根據(jù)其溶水性一般分為可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）[49]。SDF存在于植物細胞液和細胞間質(zhì)中，是可吸水膨脹、被大腸中微生物發(fā)酵降解的一類纖維，包括易溶于水的果膠和海藻多糖等物質(zhì)。藍莓果實中含有十分豐富的果膠，平均1 kg新鮮藍莓果實中果膠含量可達4 g[50]。果膠可以影響膽固醇在人體內(nèi)的聚集，調(diào)節(jié)人體內(nèi)餐后血糖水平以及保持人體腸道微生態(tài)平衡。IDF是指不能溶于熱水且不會被消化道酶消化的那一部分膳食纖維，包括纖維素、木質(zhì)素、半纖維素、原果膠和殼聚糖等，不溶性膳食纖維易吸水溶脹，引起飽腹感，對機體消化吸收其他食物成分造成一定影響，因此對肥胖、便秘、腸癌等疾病有一定的預(yù)防作用，對人體的健康具有一定的生理功效[51]。

GOUW V P等[52]對比研究了蘋果、藍莓、紅樹莓、蔓越莓4種水果果渣中生物活性物質(zhì)，主要是膳食纖維和酚類物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)蘋果、藍莓、蔓越莓果渣中含有較多的膳食纖維，且具有很好的吸油性和持水能力，藍莓果渣的吸油能力為1.96 g/g干質(zhì)量，藍莓果渣作為豐富膳食纖維的來源和具有抗氧化功能的輔料可以選擇性的應(yīng)用于各種食品。楊桂霞[53]以藍莓果渣為原料提取可溶性纖維素和不溶性纖維，平均得率分別為11.12%、41.06%，可溶性膳食纖維較不溶性膳食纖維具有較好的持水力、溶脹度和持油力，可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維對膽酸鈉的吸附量在40mg/g左右，可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維吸附膽固醇的量在10 mg/g左右，且兩者在中性條件下對膽固醇的吸附量高于酸性條件。

1.4 其他活性成分

DULF F V等[54]研究了羅馬尼亞特蘭西瓦尼亞5種野生或人工種植的藍莓的果渣油成分，結(jié)果表明，其果渣油中多元不飽和脂肪酸含量在37%～69%，甾醇的總量為101.6～168.2 mg/100 g脂肪。

2 藍莓果渣開發(fā)利用研究進展

藍莓果渣的開發(fā)利用研究主要圍繞藍莓果渣所含有的多酚（尤其是花青素）、膳食纖維等具有保健功能的生物活性物質(zhì)開展，根據(jù)對藍莓果渣開發(fā)利用的程度大致可分為直接加工應(yīng)用、將藍莓果渣活性成分提取再應(yīng)用、利用微生物進行生物轉(zhuǎn)化等3種。

2.1 藍莓果渣直接應(yīng)用

GOUW V P等[55]以藍莓果渣、蔓越莓果渣和蘋果果渣作為纖維的來源取代了再生報紙來制造紙漿模塑，彌補了目前由于電子技術(shù)的進步而大大減少的紙張印刷造成的再生報紙的短缺。LUCHESE C L等[56]以藍莓果渣粉、玉米淀粉和甘油為原料，經(jīng)預(yù)處理后，用澆鑄法生產(chǎn)智能包裝薄膜。因藍莓果渣富含花青素，而花青素在酸性條件下顯現(xiàn)紅色，在堿性條件下顯現(xiàn)藍色，具備智能食品包裝的pH指示器的潛力，甚至可以用于檢測食品變質(zhì)。?ARIC′B等[57]將藍莓果渣替代低筋面粉生產(chǎn)無麩質(zhì)餅干，優(yōu)化配方后的營養(yǎng)成分可以與添加面粉的同類產(chǎn)品媲美，此外該種餅干酚類化合物，膳食纖維和礦物質(zhì)含量增加，脂肪含量減少，有益健康；ROHM H等[58]報道，將藍莓果渣加入不同的谷類食品中（即面包、蛋糕、餅干、擠壓點心）以獲得低能量的高纖維產(chǎn)品，有助于達到膳食纖維的推薦攝入量。

2.2 藍莓果渣提取物再利用

SALAHEEN S等[59]報道，藍莓渣提取物能顯著減少空腸彎曲菌的生長，改變細胞表面細菌病原菌的疏水性和自聚集性，將空腸彎曲菌暴露于果渣提取物中可顯著減少其游動和群集運動，果渣提取物作為飼料添加劑或水的補充可降低家禽空腸彎曲菌定殖水平，作為一種天然和有機防腐劑，可以控制肉及肉制品中的腸道病原菌的生長。瞿偉菁等[60]發(fā)明一種利用從藍莓果渣提取的黃酮制備預(yù)防和治療高脂血癥的藥物的方法，可有效增加高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）水平，降低血清總膽固醇（serum total cholesterol，STC）水平；伍錦鳴等[61]報道在復(fù)合濾嘴中添加含花青素的提取物，可有效吸附焦油，降低煙氣中的自由基、NO，花青素加入煙絲中能有效降低刺激、增加透發(fā)性及掩蓋雜氣，強化藥草香風(fēng)格、提升辛甜和果香香韻、提高香韻的層次感；FLORES F P等[62-63]將藍莓果渣提取物和乳清蛋白粉噴霧干燥制備成直徑為48.5μm的微膠囊，但花青素損失嚴重，經(jīng)過貯存，多酚類物質(zhì)有所增加，但總的抗氧化活性幾乎不變；LI J等[64]在鱈魚魚肝油微膠囊制備的乳化、噴霧干燥和貯存過程中加入藍莓果渣提取物可以減少或延緩魚肝油的脂質(zhì)氧化，可增加魚油產(chǎn)品附加值，除富含ω-3長鏈多不飽和脂肪酸外還含有花青素和可溶性膳食纖維；許曉娟[50]報道了利用藍莓果渣提取膳食纖維和多酚類物質(zhì)；ZHAO L等[65]通過改進的超臨界二氧化碳方法制備花色苷脂質(zhì)體，在模擬胃液中緩慢釋放花青素，花色苷脂質(zhì)體有巨大的功能食品和保健品應(yīng)用潛力。張盼盼[66]以藍莓果渣提取的花青素和山楂粉為主料制備花青素咀嚼片，當花青素添加量50 mg/g、山植粉添加量50%、甘露醇與乳糖復(fù)配比3∶1、山梨糖醇添加量6%、纖維素鈉添加量4%、乙醇體積分數(shù)60%、硬脂酸鎂添加量1%時，得到的產(chǎn)品呈紫紅色，表面光滑，色澤均勻，酸甜適口的咀嚼片，且每片中花青素含量17.763mg/g。

2.3 藍莓果渣的微生物轉(zhuǎn)化

FAN X等[67]利用一種名為Komagataeibacter xylinus的微生物發(fā)酵果渣來生產(chǎn)細菌纖維素，細菌纖維素是一種高純度的纖維素，可用于醫(yī)療、消費和工業(yè)領(lǐng)域，該方法較傳統(tǒng)方法更環(huán)保，更經(jīng)濟，這為藍莓果渣的應(yīng)用開發(fā)提供了新的思路。楊培青[10]優(yōu)化了藍莓果渣酵素發(fā)酵工藝，采用酵母菌和干酪乳桿菌兩步法發(fā)酵獲得的酵素粉中蛋白酶活力、超氧化物歧化酶（superoxidase dismutase，SOD）活力、脂肪酶活力較高；GUO L等[68]采用食用菌發(fā)酵藍莓果渣，可提高代謝物的抗氧化劑含量；貴州一些企業(yè)還嘗試用藍莓果渣發(fā)酵生產(chǎn)果酒和白蘭地。

3 藍莓果渣高效利用途徑探索

3.1 目前藍莓果渣加工高效利用主要存在的問題

（1）活性物質(zhì)的不穩(wěn)定性

藍莓果渣中最重要的具有生物活性的物質(zhì)為花青素，純花青素是不穩(wěn)定的，在高pH、氧、熱、光、金屬離子存在時易降解[62，69-71]?；ㄇ嗨卦谒嵝越橘|(zhì)中能穩(wěn)定存在，但在堿性介質(zhì)中不能穩(wěn)定存在，藍莓汁中的花色苷在60℃以下的熱穩(wěn)定性較好，加熱4 h后，其花色苷的殘留率達80%以上，有報道對比了冷熱浸提法生產(chǎn)果汁中花青素的活性，熱浸提法可以獲得較多的果汁，但冷浸提可以較好的?；ㄇ嗨氐幕钚訹72]，40℃加熱3 d對前花青素和總花青素的損失不明顯[46]。此外，光對藍莓汁中花色苷的穩(wěn)定性影響較顯著，在自然光直射下褪色快，在避光條件下褪色慢，因此藍莓果渣加工過程應(yīng)該盡量避免光、熱、空氣。

（2）活性物質(zhì)生物利用度不高

花青素是對健康有利的生物活性物質(zhì)，但ZHAO L等[65]報道在人體攝入富含花青素的食物后，花青素在血漿中的生物利用度＜6%。因此，對藍莓果渣的加工利用還應(yīng)考慮如何提高藍莓果渣中花青素的生物利用度。

3.2 高效利用途徑研究

目前，花青素的提取方法主要有浸提法、酶解法、超聲波提取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法等以及這幾種方法聯(lián)用的提取方法。溶劑提取法中水提法成本低，但提取率差，資源浪費嚴重；醇提法較水提法效率高，但醇溶劑易燃易爆，生產(chǎn)控制條件嚴格；超臨界流體萃取法對設(shè)備要求較高，成本高；超聲提取法的生產(chǎn)能力不高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。KERBSTADT S等[73]對比了在超臨界CO2萃取前分別利用紅外干燥技術(shù)、紅外穿透干燥、微波輔助熱風(fēng)干燥、冷凍干燥4種技術(shù)對藍莓果渣干燥至不同的含水量，結(jié)果在70℃條件下將藍莓果渣干燥至含水量為20%，提取物中總花青素含量最高。綜合考慮大規(guī)模生產(chǎn)條件控制、成本和花青素生物活性的保持等，對藍莓果渣的綜合開發(fā)利用應(yīng)加大對藍莓果渣預(yù)處理、提取工藝方法、產(chǎn)品形式等的研究。

4 藍莓果渣深加工的研究展望

隨著我國大規(guī)模引種藍莓及人們的保健意識越來越強，合理開發(fā)利用藍莓果渣可以增加藍莓加工產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟效益，提高藍莓資源利用率。美國、日本及歐洲等國在藍莓保健系列產(chǎn)品的開發(fā)方面已進入了深層研究，目前在電商平臺上銷售的進口藍莓產(chǎn)品較多，價格高昂，銷量可觀。由于我國藍莓深加工產(chǎn)品的開發(fā)起步較晚，與國外相比有較大差距，多為初級常規(guī)加工，加工副產(chǎn)物果渣中富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，但其利用率低，保健功能明確的高附加值產(chǎn)品少且產(chǎn)業(yè)鏈條不完善[74]，花青素為藍莓果渣中最重要的具有生物活性的物質(zhì)，目前關(guān)于藍莓果實提取花青素的研究較多，但藍莓鮮果價格高昂，不適合工業(yè)化直接提取花青素，而藍莓果渣花青素含量高于藍莓果實，同時藍莓果渣花青素與合成抗氧化劑相比具有更高的效率和更低的生產(chǎn)成本[75]，應(yīng)加大在藍莓果渣活性成分及天然色素的提取技術(shù)上的研究力度。

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Development and utilization of blueberry pomace:a review

LEI Liangbo1,YANG Hao2*,CHEN Junli1,ZHAO Manman1,CHEN Bi1,ZHOU Jianli3
(1.Kweichow Moutai(Group)Ecological Agriculture Industry Development Co.,Ltd.,Danzhai 557500,China;2.Kweichow Moutai Co.,Ltd.,Renhuai 564501,China;3.College of Food&Pharmaceutical Engineering,Guizhou Institute of Technology,Guiyang 550007,China)

Blueberry pomace as by-product of blueberry producing process,is rich in natural soluble antioxidants anthocyanin,and it also contains substances such as polyphenols and dietary fiber,etc.Reasonable utilization of blueberry pomace has positive significance on improving the economic efficiency and solving the environmental pollution.In this paper,the most recent advances in the utilization of blueberry pomace both at home and abroad,were summarized and the existing problems and the developing trend of blueberry pomace were discussed.

blueberry pomace;comprehensive utilization;bioactive compounds;anthocyanins

TS255.36；TS261.9

0254-5071（2017）10-0017-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.10.005

2017-08-03

雷良波（1981-），男，工程師，碩士，主要從事白酒品評、白酒工藝、果酒工藝及功能性保健食品的研究工作。

*通訊作者：楊 浩（1982-），女，工程師，本科，主要從事酒類分析與檢測工作。