葡萄果渣提取物在肉及肉制品中的應(yīng)用進(jìn)展

韓慶秋，馬晟閏，黃圣凱，張魯民，李丹丹，魏 月,，李 寧

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院，河北滄州 061100；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定 071001）

葡萄，作為世界上最有價值的水果之一，根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）2020 年的數(shù)據(jù)可知，2018 年世界葡萄產(chǎn)量達(dá)79125.98 萬噸，其中有25%左右的葡萄用于鮮食[1]，其余75%左右的葡萄被加工處理成葡萄制品，包括葡萄酒、葡萄果汁、葡萄罐頭、葡萄果醬、葡萄干等[2]。為保證葡萄制品的口感與品質(zhì)，加工過程中會產(chǎn)生葡萄皮、葡萄籽、混合葡萄果渣、葡萄莖等大量副產(chǎn)物，且占葡萄總質(zhì)量的20%～25%[3]。因無法科學(xué)有效地利用葡萄加工副產(chǎn)物，傳統(tǒng)的葡萄加工副產(chǎn)物的價值一直被低估，常被用作飼料或者肥料[4]，造成了資源的浪費，甚至造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[5]。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，葡萄加工副產(chǎn)物主要包括混合葡萄果渣、葡萄皮、葡萄籽，簡稱為葡萄果渣（GP）。GP 中含有大量有益的多酚類化合物，此類物質(zhì)具有抗氧化、抗癌、抗炎癥、抗衰老和抗菌等多種功效[6]，并已被美國食品藥品監(jiān)督管理局視為安全食品[7]。Makris 等[8]通過測量GP、蘋果、土豆、洋蔥皮，角豆莢和橄欖樹葉等幾種常見植物固體廢物中酚類物質(zhì)含量和體外抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)與其他物質(zhì)相比，GP 在作為天然抗氧化劑的植物來源方面具有巨大潛力。

目前，已經(jīng)應(yīng)用于食品的抗氧化劑一般分為化學(xué)合成抗氧化劑和天然抗氧化劑，其中化學(xué)合成抗氧化劑雖具有良好的抗氧化效果，但經(jīng)Kahl 等[9]研究表明，長期高劑量攝入BHA 和BHT 這兩種化合物可引起動物凝血功能障礙和誘發(fā)腫瘤，所以攝入高劑量BHA 和BHT 對人體具有一定的毒性和致癌作用。因此，利用新型綠色無害的天然抗氧化劑取代化學(xué)合成抗氧化劑具有重要的現(xiàn)實意義[10]，將GP 用于肉及肉制品加工生產(chǎn)中勢在必行[11]。本文主要介紹了GP 中抗氧化活性成分的組成與抗氧化作用機理，以及其提取純化工藝，并詳細(xì)列舉了GP 提取物在肉及肉制品中的應(yīng)用進(jìn)展。

1 GP 中主要抗氧化活性成分及其提取純化工藝

1.1 主要抗氧化活性成分

GP 提取物中的酚類物質(zhì)是使其具有抗氧化活性的主要原因。酚類物質(zhì)根據(jù)苯酚亞基的數(shù)量可以分為簡單酚類和多酚類。簡單酚包括酚酸類物質(zhì)，多酚類包括黃酮類化合物、二苯乙烯類化合物[12]。GP 提取物中所含的酚類物質(zhì)主要是以羥基苯甲酸、羥基肉桂酸為主的酚酸物類物質(zhì)和以兒茶素、黃酮醇、花青素為主的黃酮類化合物[3]。因此GP 中的酚類物質(zhì)可以通過以下兩種方式在肉及肉制品中發(fā)揮其抗氧化作用：一為螯合金屬離子，阻止其引發(fā)自由基生成；二為過氧化物自由基提供氫原子使之成為氫過氧化物，消除自由基[13]。

GP 中不同類別所含抗氧化活性成分不同，根據(jù)調(diào)查研究可知混合葡萄果渣、葡萄皮、葡萄籽的年產(chǎn)量和所含主要的酚類化合物如表1 所示。

表1 葡萄加工副產(chǎn)物年產(chǎn)量及主要酚類化合物Table 1 Annual output of grape processing by-products and major phenolic compounds

1.2 提取純化工藝

GP 提取物的抗氧化性不僅與葡萄品種、環(huán)境氣候有關(guān)，而且受提取純化工藝等因素的影響[6,12,15]。最常見的GP 中抗氧化劑活性成分的提取方式是液-液萃取法，也稱溶劑萃取法[6]。萃取時常用的溶劑主要有乙醇、甲醇、丙酮或甲酸等，在加熱或加壓的條件下與水的不同比例混合可以萃取得到純凈的多酚物質(zhì)。但是由于提取時需要使用大量的有機溶劑，不僅會造成有效成分的損失，使得提取效率大大降低，還會對研究人員的健康和安全構(gòu)成風(fēng)險。

因此，選擇合適的提取純化方法對于提高GP 中抗氧化活性物質(zhì)的提取效率具有重大意義。比如冷壓萃取法能夠減少有效成分的損失[16]，原始凍干處理可以減小成分損失，獲得更多的酚類物質(zhì)[17]。還有現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟的提取方法如超聲波輔助提取法[18]、微波輔助提取法[19]、超臨界流體萃取法[20]、酶消化法[21]，都能較好的避免傳統(tǒng)萃取法的缺點。但是不同的提取純化方式都存在自身的優(yōu)缺利弊，表2 中總結(jié)了溶劑萃取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界CO2萃取法、高效的加速溶劑萃取法、加壓熱水萃取法六種常見提取工藝的提取效果及優(yōu)缺點，以期為以后續(xù)研究優(yōu)化提取純化方法提供參考。

表2 各種提取方法的提取效果及優(yōu)缺點Table 2 Extraction effects,advantages and disadvantages of various extraction methods

2 GP 提取物在肉及肉制品中的應(yīng)用

肉及肉制品對購買者的吸引力主要與顏色和味道有關(guān)[36]。當(dāng)肉變成褐色時，肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為高鐵肌紅蛋白，消費者則拒絕肉類和肉類產(chǎn)品。油脂氧化提高了高鐵肌紅蛋白的形成速率，高鐵肌紅蛋白充當(dāng)油脂氧化的催化劑，其進(jìn)一步提高了油脂氧化速率，并且會使產(chǎn)品的顏色和風(fēng)味劣化[37]。

自18 世紀(jì)初期，人們便發(fā)現(xiàn)氧化是影響肉及肉制品貯藏和銷售的不可忽視因素，在加工、包裝和分銷過程中控制氧化水平是保障肉及肉制品質(zhì)量的關(guān)鍵[38]。而通過在肉及肉制品中直接添加或在飼料中添加GP 提取物可以有效降低肉類氧化水平，從而達(dá)到改善肉及肉制品的品質(zhì)、提高產(chǎn)品風(fēng)味、護(hù)色等功效[39-40]。

2.1 GP 提取物作為天然抗氧化劑

GP 是一種廉價且高效的天然抗氧化劑，將其直接添加到肉及肉制品中，既滿足了消費者對食品綠色健康的要求，同時能夠有效降低肉類氧化水平[41]。GP提取物作為天然抗氧化劑直接添加到豬肉、雞肉、以及其它肉類加工制品中的抗氧化作用效果詳見表3。

表3 GP 提取物在肉及肉制品中應(yīng)用Table 3 Application of grape residue extract in meat and meat products

在多數(shù)研究試驗中GP 提取物雖然可有效抑制肉及肉制品的氧化作用，但是GP 本身具有的物理性質(zhì)會對肉及肉制品造成影響。Guan 等[42]將葡萄籽提取物添加至冷藏帶魚魚丸中，不僅可有效減緩了脂質(zhì)氧化，還使魚丸的腥味受到明顯的抑制。

同樣Selani 等[53]在研究葡萄混合果渣提取物在預(yù)防生雞肉和熟雞肉脂質(zhì)氧化方面作用效果時，發(fā)現(xiàn)其與BHT 一樣有效，但是可能會干擾天然雞肉的風(fēng)味和氣味；另外，感官和儀器測量的結(jié)果顯示出添加提取物會使熟品的顏色變化。此現(xiàn)象與Lorenzo[17]、Carpenter[49]、Sáyago-Ayerdi[54]等人在生、熟豬肉餅、干燥香腸和生、熟雞肉漢堡中添加GP 提取物時所引起肉及肉制品顏色的變化相同。

因此，GP 提取物作為天然抗氧化劑應(yīng)用于肉類的影響是不可忽視的。為了更好地將GP 提取物作為天然抗氧化劑應(yīng)用于肉及肉制品中，需要進(jìn)一步了解GP 提取物在肉及肉制品中的應(yīng)用效果。

2.2 GP 提取物做飼料添加劑

GP 提取物以一定的比例添加到動物飼料中，不僅可以提高屠宰后肉中脂肪的穩(wěn)定性及抗氧化能力，還能維持其感官特性及營養(yǎng)價值[55]。GP 提取物中含有多種抗氧化能力的成分[56]，添加到飼料中可以使其有效成分均勻地分布于磷脂膜中，從而有效抑制局部的氧化反應(yīng)并且不需要特殊的加工或標(biāo)記[57-58]。這為葡萄加工副產(chǎn)物的綜合利用提供了一個新的思路。GP 提取物的添加比例、處理后肉及肉制品的儲存時間及提取物的作用效果如表4 中所示。

表4 在飼料中添加GP 提取物的應(yīng)用效果Table 4 Application effect of adding GP extract in feed

雖然GP 提取物添加到動物的飼料中可以有效地抑制屠宰后肉及肉制品的氧化作用，并且對其感官特性、消化率等無不良影響，但是其對于動物的肌肉生長特性，多酚在肌肉中的分布、保留等效果還需要進(jìn)一步研究。

3 總結(jié)及展望

葡萄及其加工制品的生產(chǎn)歷史悠久，產(chǎn)量豐富，大量的GP 伴隨葡萄加工而產(chǎn)生。GP 內(nèi)豐富的多酚類化合物使得人們發(fā)現(xiàn)其更高效、更健康的利用方法——作為食品中的天然抗氧化劑添加。

GP 提取物的抗氧化性與提取部位、提取純化工藝等因素有關(guān)。不同種類的GP 所含抗氧化活性成分不同，且各類提取工藝的提取效果和適用性均有一定的局限性。因此為了實現(xiàn)對不同種類的GP 高效精準(zhǔn)的利用，應(yīng)根據(jù)各類GP 所含的主要抗氧化活性成分及特性來尋找最有效的提取方式。

通過對GP 提取物按照不同的方式添加到各類肉及肉制品中的應(yīng)用效果總結(jié)發(fā)現(xiàn)：直接添加或在飼料中添加GP 提取物可以有效降低肉類氧化水平，但是由于GP 本身的物理性質(zhì)，在直接應(yīng)用于不同肉類產(chǎn)品時會對產(chǎn)品的風(fēng)味、色澤產(chǎn)生影響，從而降低消費者對產(chǎn)品的總體接受性。另外其在作為飼料應(yīng)用時，對于動物的肌肉生長特性，多酚在肌肉中的分布、保留等效果等還缺乏具體的研究。因此，在目前研究成果基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究GP 提取純化方式和應(yīng)用方式，對未來GP 提取物在肉類中的廣泛應(yīng)用具有重要意義。