沙棘的綜合價值研究進展

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(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧錦州 121013;2.浙江臺州一罐食品有限公司,浙江臺州 318020;3.宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,四川宜賓 646400)

沙棘的綜合價值研究進展

張程慧1,祁玉霞1,程康蓉2,馮敘橋1,*,陳敘生3,*

(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧錦州 121013;2.浙江臺州一罐食品有限公司,浙江臺州 318020;3.宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,四川宜賓 646400)

沙棘屬藥食同源植物,含有豐富的維生素、多糖、氨基酸、有機酸及人體所需的多種微量元素等營養(yǎng)成分以及黃酮類、三萜烯類、甾體類化合物、5-羥色胺、原花青素等生物活性物質(zhì),食用沙棘具有抗腫瘤、抗衰老、改善腦機能、活血散瘀、降血糖、改善脂質(zhì)代謝等生理作用。因而沙棘具有很高的營養(yǎng)保健和藥用價值,如能加以合理開發(fā)利用,會帶來較大的經(jīng)濟效益和社會效益。本文著重從沙棘果、沙棘葉、沙棘籽等方面綜述了沙棘營養(yǎng)保健作用及其利用的研究現(xiàn)狀,分析了沙棘產(chǎn)業(yè)開發(fā)所面臨的問題,提出了相應(yīng)的解決策略,并展望了沙棘研究與利用的前景。

沙棘,活性成分,利用價值,營養(yǎng),保健,藥用

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)為多年生落葉灌木或小喬木,是一種喜光、耐水、耐旱、生長性極好的小漿果植物,多為橘黃色或橘紅色[1-4]。其地理位置特殊,廣泛分布于歐亞的溫帶地區(qū)[3,5]。我國是沙棘資源最豐富的國家,主要生長地包括青海、甘肅、寧夏、西藏、新疆、陜西、遼寧、四川、河北等19個省(區(qū))[1,3],總面積達1800萬畝,其中天然林面積占了近75%,且以肋果沙棘和中國沙棘亞種分布居多[1]。

沙棘作為我國西部代表作物之一,因含有豐富的維生素、多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、微量元素等營養(yǎng)成分以及黃酮類、甾體類化合物、原花青素、三萜烯類、鞣質(zhì)、5-羥色胺等生物活性物質(zhì),具備藥食同源的特性,在保健品、食品等開發(fā)研究方面得到廣泛重視[2-3]。內(nèi)蒙古、陜西等省利用當(dāng)?shù)厣臣Y源優(yōu)勢,開發(fā)研究保健食品,取得了較好的經(jīng)濟效益[3,6]。沙棘的廣泛栽植還能夠防風(fēng)固沙、保持水土,有利于生態(tài)環(huán)境的保護[2-3,6]。本文綜述了沙棘營養(yǎng)價值以及資源應(yīng)用價值的研究現(xiàn)狀,分析了沙棘產(chǎn)業(yè)開發(fā)所面臨的問題,提出了相應(yīng)的解決策略,并展望了沙棘研究與利用的發(fā)展前景。

1 沙棘的營養(yǎng)及藥用價值

表1 沙棘各部位的價值

我國是世界上記載沙棘藥用狀況最早的國家[3],在唐朝時期,沙棘就被用來治療凍傷、修復(fù)受損皮膚、調(diào)理胃腸等,并且通過古籍和現(xiàn)代文獻均可查證沙棘作為藏藥、民族傳統(tǒng)藥材歷史悠久[3,7]。后來沙棘被列入中華人民共和國藥典,正式獲得了中藥材的法定地位[3-4]。研究表明,沙棘的果實、種子、根莖、枝葉等均含有豐富的營養(yǎng)及藥用成分,甚至沙棘籽榨油、果實榨汁后剩下的殘渣也因為含有黃酮類化合物、原花青素、磷脂等生物活性成分具有潛在的經(jīng)濟價值[8-10](表1)。

1.1沙棘果實的價值

沙棘果實酸甜可口,其營養(yǎng)成分相當(dāng)高,包括維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸、有機酸及人體所需的多種微量元素等,極具營養(yǎng)保健價值,是人類補充營養(yǎng)的首選水果之一[4-5,14]。每年都有大量的沙棘果用于生產(chǎn)沙棘汁、沙棘糕、沙棘啤酒、沙棘果醬、沙棘冰激凌等食品和飲品,這些沙棘加工品很好地利用了沙棘的營養(yǎng)價值[2,5,8,12]。何秩[15]分析沙棘果汁的營養(yǎng)成分,發(fā)現(xiàn)沙棘果汁中含有16種游離氨基酸,總量達到120 mg/mL左右。另外,沙棘果中VC含量很高,每100 g沙棘果中VC含量一般達到600 mg以上,遠遠超過其他果蔬[2-3]。沙棘果含有豐富的礦物質(zhì)元素,如鋅、鐵、錳和銅含量分別約為1000、400、150和60 mg/100 g,其中鋅含量最高,鋅具有調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的重要功能[9-10],所以沙棘的營養(yǎng)價值很高。沙棘果實除了可用于加工成食品和飲品外,還能提取出沙棘果油。果油中富含胡蘿卜素、類胡蘿卜素、黃酮類、酚類等多種生物活性物質(zhì),其中VE的含量達160～200 mg/100 g,且活性最高的α-VE、β-VE占了95%以上[3,16],果油中還含有超過65%的亞油酸、油酸等不飽和脂肪酸,對調(diào)理人體生理功能有良好的作用[10,17]。

沙棘除了含有豐富的營養(yǎng)成分,還含有大量的黃酮類、甾體類化合物、有機酸類等生物活性物質(zhì),其中黃酮類化合物的含量極為豐富。研究證明,沙棘果中的黃酮類化合物主要有異鼠李素、槲皮素和山奈酚等,在降低血清膽固醇、抗心率失常、抗腫瘤、抗炎生肌、抗輻射、抗衰老、抗病毒等方面具有一定的療效[18-19]。阿布拉等[9]用高血糖模型小鼠研究沙棘果在調(diào)節(jié)血糖和血脂方面的功能,結(jié)果發(fā)現(xiàn)沙棘果能使高血糖小鼠的血糖、血脂明顯下降,說明沙棘果中可能含促進胰島β細胞再生,改善機體代謝等功能性成分,這與其前期研究的沙棘果中黃酮對正常小鼠的血糖和血脂具有一定的調(diào)節(jié)作用且能抑制糖異生的結(jié)果相一致。伊娟娟等[20]通過四氧嘧啶誘導(dǎo)建立糖尿病小鼠模型,研究了大果沙棘總黃酮及各流段黃酮對糖尿病小鼠血糖的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果表明,沙棘黃酮能顯著降低實驗組小鼠的血糖值,提高胰島素水平,有望開發(fā)成安全有效的降糖產(chǎn)品。同樣地,沙棘果渣中也殘留著大量的黃酮類等活性成分[8]。吳華等[21]進行了為期6周的飼養(yǎng)實驗,研究了沙棘果渣對蛋雞生產(chǎn)性能及脂類代謝的影響。結(jié)果表明,日糧中添加1%、2%沙棘果渣能夠顯著降低血清中總膽固醇和甘油三酯的含量,對蛋雞產(chǎn)蛋率和飼料轉(zhuǎn)化率有一定改善的趨勢(p<0.05),說明沙棘果渣能夠有效調(diào)節(jié)蛋雞的脂類代謝。在沙棘的開發(fā)中,黃酮的藥用研究最具開發(fā)潛力[10]。此外,沙棘果實中還檢測到含有γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA),其含量占游離氨基酸總量的近12%[15]。研究表明,GABA具有促進生長激素分泌、防止皮膚老化、改善腦機能、抗驚厥、鎮(zhèn)痛、降血壓、改善脂質(zhì)代謝和活化腎功能等生理作用[15,22]。

綜上所述,沙棘果無論從營養(yǎng)價值還是藥用價值,都具有較大開發(fā)價值。因為沙棘本身可作為水果直接食用,也可以加工成多種多樣的食品。從沙棘果實中提取沙棘黃酮、γ-氨基丁酸等含量豐富的活性物質(zhì)并應(yīng)用到保健品、藥品等領(lǐng)域,是沙棘果實值得研究和開發(fā)的重要方面。

1.2沙棘葉的價值

沙棘葉片中的營養(yǎng)成分主要有VC、黃酮化合物、多糖、胡蘿卜素等[13,18],將沙棘葉與日常果蔬相比較,葉片內(nèi)所含的VC含量比普通果蔬高出3倍以上,甚至比西瓜等果實高出28倍[10]。相比沙棘其他部位,黃酮類化合物在葉片中含量最高,將近900 mg/kg[2,24-25]。沙棘葉中還含有豐富的蛋白質(zhì)(11%～23%)、粗脂肪(3%～10%)、粗纖維(14%～20%)、氨基酸以及人類正常生長所需而體內(nèi)不能合成的必需脂肪酸,如亞油酸、棕櫚油酸等[10,24]。沙棘葉具有活血散瘀、消食化滯的通便作用[1,10,23],是生產(chǎn)保健茶等食品的好原料,制得茶飲品口感柔和、風(fēng)味自然、清涼感適宜,具有沙棘葉的特有芳香味[26-27]。與綠茶相比,沙棘茶中粗纖維、維生素、黃酮類物質(zhì)等營養(yǎng)成分含量更高,咖啡因、錳元素等含量較低,興奮作用小,老人、小孩、高血壓及神經(jīng)衰弱等特殊人群也適用,這表明沙棘茶開發(fā)前景廣闊[13,23]。

沙棘葉安全、多效的藥用功效在畜牧業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域極具開發(fā)潛力。據(jù)研究,沙棘葉中含有的粗蛋白、粗脂肪、粗纖維及氨基酸對動物生長發(fā)育起著不同程度的促進作用,其營養(yǎng)價值優(yōu)于苜蓿草粉、白三葉青干草等常規(guī)飼料,因而能對牲畜起到快速育肥、防治疾病的作用[10,13]。劉緒川等[28]對沙棘葉進行過毒理學(xué)實驗,將沙棘葉作為飼料長期喂養(yǎng)小白鼠、雛雞、綿羊等動物,通過對攝食、飲水、體重、血液和肝腎功能、解剖學(xué)等的檢查,表明沙棘葉食用安全,不會產(chǎn)生蓄積性和耐受性毒害,也不存在致癌、致畸、促發(fā)腫瘤等危害?？梢娋邆洳荼局参镞m口性和木本植物再生性的沙棘葉是一種理想的綠色植物飼料材料,可以開發(fā)成家畜的優(yōu)良飼料或飼料添加劑[2,10,13,23]。另外,康天濟等[29]也發(fā)現(xiàn)沙棘葉水提取液可明顯加快小鼠胃排空的速率,增強家兔離體十二指腸收縮強度,表明沙棘葉有促進動物食物消化的作用。此實驗為沙棘葉作為潤腸通便的保健品或是作為治療習(xí)慣性便秘等胃腸道疾病提供了一定的實驗依據(jù)。劉艷豐等[30]研究了沙棘葉黃酮對綿羊瘤胃代謝和血清生化、免疫指標的影響。結(jié)果表明,沙棘葉黃酮可明顯提高綿羊蛋白質(zhì)的合成、調(diào)節(jié)脂類代謝、增加細胞因子的含量,有益于免疫力的提高。劉海清[12]用沙棘葉中提取的多糖做過抑菌測試,發(fā)現(xiàn)沙棘葉多糖除對白色葡萄球菌(Staphylococcusalbus)無抑菌作用外,對大腸桿菌(Escherichiacoli)、四疊菌(Micrococcustetragenu)和枯草桿菌(Bacillussubtilis)均有很強的抑制作用。張益娜[31]采用濾紙片法對沙棘葉總黃酮的抑菌活性進行了測定,結(jié)果表明四疊菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)等均受到強烈的抑制作用。此外,從沙棘葉中分離出的熊果酸等物質(zhì)也被證實具有抗艾滋病、抗腫瘤、抗糖尿病等作用[13,32]。

綜上所述,從營養(yǎng)價值及藥用價值角度來看,沙棘葉具有預(yù)防和治療心血管系統(tǒng)疾病、抗腫瘤、降血脂、抗炎殺菌、抗過敏、抗衰老、改善消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等藥理功效,極具開發(fā)潛力。

1.3沙棘籽的價值

沙棘除了果實和葉子可以被廣泛開發(fā)之外,沙棘籽也是頗具價值的資源。原花青素(Procyanidins,PC)是植物界中廣泛存在的一類多酚化合物,一般有二聚體、三聚體、四聚體等直至十聚體,通常將二～四聚體稱為低聚體[33]。低聚原花青素(Oligomeric Proanthocyanidins,OPC’s)是一種優(yōu)良的氧自由基清除劑、一氧化氮合成抑制劑和脂質(zhì)過氧化抑制劑,以高效、低毒、高生物利用率著稱,擁有極強的抗氧化能力[33-34]。研究表明,OPC’s比PC更利于人體吸收,在沙棘各部位中籽的OPC’s含量最高[33-34]。鄒元生等[35]研究了沙棘籽PC提取物對小鼠體內(nèi)免疫調(diào)節(jié)的作用,發(fā)現(xiàn)沙棘籽PC提取物能明顯增強伴刀豆球蛋白(Concanavalin A,ConA)誘導(dǎo)的小鼠脾淋巴細胞的增殖能力、增強腹腔巨噬細胞的吞噬功能、增強抗體保護細胞的能力、升高小鼠血清溶血素的含量等,并且在提高小鼠免疫力的同時不產(chǎn)生其他副作用。張佳嬋等[36]優(yōu)化了沙棘籽粕PC的提取條件,分析了沙棘籽粕PC的抗氧化功效,同時進行了對 B16 細胞的抑制活性實驗,證實沙棘籽粕PC清除DPPH自由基的功效優(yōu)于VC;并且用MTT比色法檢測了沙棘籽粕PC提取物對小鼠B16黑色素瘤細胞活力的抑制作用,結(jié)果顯示隨著劑量和時間的增加,抑制效果呈增強趨勢。這些實驗都說明,沙棘籽的利用開發(fā)價值不小。

另外,沙棘籽可壓榨成沙棘籽油,是一種非常好的保健食品[37-38]。籽油中含有超過85%的不飽和脂肪酸,其中亞油酸、亞麻酸、油酸含量高達90%,與沙棘果油相比,籽油中的不飽和脂肪酸、甾醇種類等都較為豐富[3,39]。研究表明,沙棘籽油具有豐富的藥理功能,能滋潤皮膚、延緩皮膚衰老[39],因為沙棘籽油中的甾醇類等活性成分可以改善皮膚微循環(huán),保持肌膚光滑有彈性[10,40]。此外,沙棘籽油還具有保護心腦血管和胃腸道、改善腦功能、緩解干眼癥、輔助保護化學(xué)性肝損傷、抗氧化、抗輻射、消炎殺菌、增強免疫力等功能[39]。田俊生等[37]采用慢性溫和不可預(yù)知應(yīng)激程序(Chronic unpredic

Table mild stress,CUMS)復(fù)制大鼠抑郁模型,用懸尾實驗(Tail suspension test,TST)和強迫游泳實驗(Forced swimming test,FST)觀察沙棘籽油對小鼠體質(zhì)量、糖水偏愛、行為活動等指標的影響,探討沙棘籽油的抗抑郁作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)沙棘籽油能明顯減少TST和FST實驗中的不動時間(p<0.05),對CUMS模型大鼠體質(zhì)量、糖水偏愛、行為活動等指標均有不同程度的改善(p<0.05),表明沙棘籽油具有一定的抗抑郁作用。李新平等[38]研究了沙棘籽油對葡聚糖硫酸鈉(Dextran sulfate sodium,DSS)誘導(dǎo)的大鼠潰瘍性結(jié)腸炎組織損傷的影響,發(fā)現(xiàn)與DSS模型組比較,沙棘籽油能明顯減少結(jié)腸組織髓過氧化物酶、改善大鼠潰瘍性結(jié)腸炎大體形態(tài),有效防止大鼠潰瘍性結(jié)腸炎癥發(fā)生及發(fā)展,并且還能降低大鼠血清和結(jié)腸丙二醛含量、提高結(jié)腸超氧化物歧化酶和谷胱苷肽過氧化物酶活性,因而推斷沙棘籽油對潰瘍性結(jié)腸炎有明顯改善作用?？梢?沙棘籽油具有很好的醫(yī)療保健價值,有望開發(fā)成具有一定功效的天然藥物或功能性食品。

此外,沙棘籽的應(yīng)用研究價值也很高。提取沙棘籽中的PC、黃酮類等生物活性成分添加到各種護膚品等日用產(chǎn)品中,能制成無刺激、無過敏等副作用的化妝品[2,10]。目前市面上已存在一些沙棘籽產(chǎn)品,如沙棘籽油、沙棘籽生物活性成分制劑等。沙棘籽中的功能性成分種類較多(表1),其中研究較多的生物活性成分為原花青素和黃酮類化合物,但這些活性成分的提取、功效、機理等研究還不夠深入。相比原花青素和黃酮類化合物,沙棘籽中的其他活性成分研究的太少。此外,沙棘籽壓榨成沙棘油后剩余的籽粕中也保留著豐富的多種生物活性成分[1-3,37],在沙棘籽粕方面將來需進一步深入研究并開發(fā)應(yīng)用。

2 開發(fā)沙棘所面臨的問題與應(yīng)對策略

沙棘渾身是寶,雖然其研究開發(fā)日益受到重視,但開發(fā)利用程度還遠遠不夠[3,24]。目前的沙棘研究和開發(fā),存在著資源利用程度低、生物活性物質(zhì)提取技術(shù)水平低、培育出生物活性物質(zhì)含量更高的沙棘品種等問題。為解決這些問題,將來要注重以下幾方面的研究。

首先,要提高沙棘資源的利用程度。沙棘加工后剩余的果渣和籽渣不僅可添加到飼料中或直接作飼料供牲畜食用,促進牲畜生長[3,23-24,37],還因為含有糖類、維生素、氨基酸、脂類、黃酮類化合物、PC、微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)[2],可提取利用作為化妝品、食品天然添加劑、藥品等的原料。但目前因為提取技術(shù)和成本問題,大都棄之不用,造成資源浪費[3]?？梢試L試將沙棘果渣和籽渣通過現(xiàn)代加工技術(shù)研制成可直接食用的具有保健功效的沙棘粉,或作為添加原料與各種食材復(fù)配生產(chǎn)具有沙棘風(fēng)味的多種食品。此外,對于利用度不及沙棘果實的葉片、根、枝、莖等也需要加大開發(fā)研究力度,提高利用率。因此,加強沙棘廢料利用程度的研究意義重大,具有潛在的經(jīng)濟和社會效益。

其次,要加強對沙棘中黃酮類生物活性物質(zhì)提取純化技術(shù)的優(yōu)化研究。沙棘葉片中黃酮化合物的含量最高,其次是加工后剩余的果渣(殘留著占全果總含量近70%的黃酮類等物質(zhì))[41],是黃酮提取的良好材料。目前黃酮提取技術(shù)還存在著得率低、純度低、操作繁瑣等問題[5,42],加強優(yōu)化以沙棘葉和果渣為對象的黃酮提取技術(shù)十分必要,特別是要研究利用現(xiàn)代提取分離技術(shù)如高壓脈沖提取、超臨界提取、微波萃取或超聲波輔助提取來提高沙棘黃酮的提取水平。

再次,沙棘的生物活性物質(zhì)是利用沙棘的主要價值之所在,所以培育出生物活性價值更高的沙棘品種是值得研究的一個重要方面。不同的沙棘種類,同一沙棘的不同部位和不同產(chǎn)地及不同生境的沙棘,其生物活性成分的含量不同[3,14],如俄羅斯沙棘葉黃酮類成分和香豆素含量較高,中國沙棘果實多糖含量較高,中國沙棘葉片山奈酚含量較高,俄羅斯沙棘果實齊墩果酸含量較高等[2]。因此,要利用不同種類沙棘在生物活性物質(zhì)含量和種類間的差異,采用轉(zhuǎn)基因等現(xiàn)代生物技術(shù),根據(jù)人類需求,針對性地培育出如熊果酸、GABA等某種生物成分比原來品種中含量高的優(yōu)良沙棘,有利于沙棘活性物質(zhì)的大量提取,以更好地發(fā)揮沙棘的保健及藥用作用。

此外,沙棘油、沙棘提取物及其產(chǎn)品的食用安全性有待進一步評估。沙棘的各個部分早就作為藥材在世界各國廣泛應(yīng)用[3-4,7],但迄今為止,雖然已有研究報道認為沙棘制品用于人體或動物是安全的[43-46],但對其毒理學(xué)安全評價還不夠深入。因此,沙棘油及沙棘提取物的醫(yī)學(xué)安全性應(yīng)該進一步評估測定。

3 展望

現(xiàn)有的研究表明沙棘營養(yǎng)和保健價值高,可應(yīng)用在食品、藥品、保健品、護膚品等多個領(lǐng)域。加強沙棘資源的充分研究和利用,能夠發(fā)揮沙棘在經(jīng)濟發(fā)展中的應(yīng)有作用。沙棘中黃酮類等生物活性物質(zhì)提取純化技術(shù)的優(yōu)化研究,能為利用和發(fā)揮沙棘的保健功效打下堅實的基礎(chǔ)。培育出生物活性價值更高的沙棘品種,能進一步提升沙棘的保健功效和利用價值。相信隨著沙棘的進一步開發(fā)研究,沙棘的價值會得到更好的利用;沙棘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會帶來更好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益;沙棘產(chǎn)品的開發(fā)和創(chuàng)新,也將為人類健康做出更大的貢獻。

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AdvancesonresearchandapplicationsofHippophearhamnoides

ZHANGCheng-hui1,QIYu-xia1,CHENGKang-rong2,FENGXu-qiao1,*,CHENXu-sheng3,*

(1.College of Food Science and Technology,Bohai University,Jinzhou 121013,China;2.Zhejiang Taizhou Yiguan Food Co.,Ltd.,Taizhou 318020,China;3.Yibin Academy of Agricultural Science,Yibin 646400,China)

Hippophaerhamnoidesis a kind of medicinal and edible plant,rich in vitamins,polysaccharides,amino acids,organic acids and several trace elements human body needs and other nutrients,and contains a large amount of flavonoids,triterpenoid,steroids,5-serotonin,proanthocyanidins and other biological active substances as well. Research reports conducted all over the world indicated that eatingH.rhamnoidesexerted effects of anti-tumor,anti-aging,improving brain function,promoting blood circulation,lowering blood glucose,improving lipid metabolism etc.H.rhamnoideshad not only possessed high values of nutrition,but also had health-keeping and medicine. This mini-review paper mainly described the research status quo of nutrition and health-keeping function of each part ofH.rhamnoidesincluding fruits,leaves,seeds,and their possible applications in the fields of food and medicine,analysized the facing problems related withH.rhamnoidesindustry and poses the corresponding solutions to deal with them,and envisions the prospective ofH.rhamnoidesresearch and its application.

Hippophaerhamnoides;bioactive components;utilization value;nutrition;health-keeping;medicine

2017-04-21

張程慧(1994-)，女，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工工程，E-mail：749928377@qq.com。

*

馮敘橋(1961-)，男，博士，教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工工程，E-mail：feng_xq@hotmail.com。

陳敘生(1960-)，男，大學(xué)本科，副研究員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工工程，E-mail：1220815045@qq.com。

國家自然科學(xué)基金項目(30972064)；遼寧省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)及成果產(chǎn)業(yè)化項目(2011205001)。

TS255.1

A

1002-0306(2017)22-0331-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.22.064