花椒及花椒油（樹脂） 加工貯藏研究現(xiàn)狀

陸龍發(fā)，任廷遠(yuǎn)，黃 濤

（1. 貴州玄德生物科技股份有限公司，貴州貴陽(yáng) 550016；2. 貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550025）

花椒是蕓香科（Rutaceae） 花椒屬（Zanthxylum L.） 植物的果實(shí)，作為我國(guó)傳統(tǒng)“八大調(diào)味材料”之一，也是我國(guó)傳統(tǒng)的常用中藥，屬藥食同源資源。近年來(lái)，全國(guó)花椒產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展，已形成陜西韓城、四川金陽(yáng)、重慶江津、云南昭通、貴州等花椒產(chǎn)業(yè)帶。而貴州作為花椒傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)，近年來(lái)發(fā)展迅速。2020 年，被列入貴州省農(nóng)村產(chǎn)業(yè)革命十二大產(chǎn)業(yè)中特色林業(yè)之一，現(xiàn)全省累計(jì)種植面積達(dá)110 khm2（2021 年3 月省林業(yè)局文件），已成為石漠化治理及脫貧攻堅(jiān)生態(tài)水保經(jīng)濟(jì)植物之一。然而，與日本和韓國(guó)相比，我國(guó)對(duì)花椒的重視度和科研經(jīng)費(fèi)的投入嚴(yán)重不足，因受制于地方經(jīng)濟(jì)實(shí)力，導(dǎo)致該領(lǐng)域的科研及技術(shù)嚴(yán)重滯后。目前，國(guó)內(nèi)花椒的銷售主要是以鮮椒、干椒和低麻度花椒油等初級(jí)產(chǎn)品為主，這已嚴(yán)重阻礙花椒產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)化發(fā)展。因此，從花椒、產(chǎn)業(yè)問(wèn)題、加工貯藏技術(shù)及存在的問(wèn)題進(jìn)行綜述，為花椒產(chǎn)業(yè)、加工、貯藏提供一定的參考。

1 花椒

花椒是蕓香科（Rrutaceac） 小喬木蜀椒和落葉灌木的果皮[1]，為雙子葉植物綱，屬于花椒屬，是藥食兩用的植物[2]。目前，我國(guó)當(dāng)前種植的主要有紅花椒（Zanthoxylum.bungeanum maxim）、青花椒（竹葉花椒，Zanthoxylum armatum DC.）、青椒（藥典青椒，Zanthoxylum schinifolium Sieb. et Zucc）?；ń返墓び星嗌妥霞t色，其按果皮顏色可分為青花椒和紅椒，青花椒（Zanthoxylum armatum） 主要分布在我國(guó)的西北地區(qū)，其體積較小，表皮更為平滑。而紅花椒（Zanthoxylum.bungeanum maxim） 主要分布在我國(guó)的西南地區(qū)，其表皮上有瘤狀的凸起點(diǎn)[3]。青花椒相比于紅花椒，其麻味較弱，但釋放速度更快，含油量稍低，但香味物質(zhì)多，香氣更加濃郁[4]。全球有250 余種花椒，在美洲、非洲、亞洲、大洋洲等地都有分布，多以亞熱帶地區(qū)和熱帶地區(qū)為主?；ń吩谖覈?guó)的種植面積巨大，在西部地區(qū)分布非常廣泛，除內(nèi)蒙和東北等極少數(shù)地區(qū)外的各個(gè)省份都有種植，主要種植在四川、甘肅、山東、陜西等地。目前，我國(guó)花椒有45 個(gè)種和13 個(gè)變種[5]?；ń纷钤缭凇对?shī)經(jīng)》中出現(xiàn)，同時(shí)在《中國(guó)藥典》與《神農(nóng)本草經(jīng)》中均有記載。其最早被發(fā)現(xiàn)具有一定的藥用價(jià)值，在東漢時(shí)期作為香辛料得到更加廣泛的應(yīng)用[6]。我國(guó)從春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就開始食用花椒，花椒在我國(guó)的栽培和使用歷史已經(jīng)接近3 000 年[7]，具有藥用價(jià)值的同時(shí)，也是我國(guó)傳統(tǒng)的調(diào)味品，可以增加事物的麻味與香辛味，去除腥膻味[8]，被譽(yù)為“八大調(diào)味品”之一[9]。同時(shí)，花椒的種植面積在我國(guó)位于世界首位[10]。醫(yī)學(xué)研究已知花椒具有抑制細(xì)菌、抗氧化、驅(qū)蟲、開胃、止痛、祛寒、活血、抗癌、除皺等多種功效[11-13]。

2 我國(guó)花椒資源現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)問(wèn)題

花椒是抗旱類的植物，因此在一些偏遠(yuǎn)山區(qū)和干旱地區(qū)可以作為一種優(yōu)勢(shì)的經(jīng)濟(jì)作物，起到綠化土壤和防止水土流失的作用。目前，花椒在我國(guó)有巨大的市場(chǎng)，需求量及產(chǎn)量都很大，可以在我國(guó)大面積種植，甚至成為一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源。而且在化工、醫(yī)療、工業(yè)領(lǐng)域整體具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，從而可以轉(zhuǎn)化為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)價(jià)值。在加強(qiáng)機(jī)械化采摘的同時(shí)，減少人工強(qiáng)度，提高農(nóng)民的收益[14]。

近年來(lái)，由于花椒及其制品的品種、種類、栽培技術(shù)及產(chǎn)地和提取工藝各不相同[15-19]，我國(guó)也逐步推出了衡量花椒產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。目前，我國(guó)花椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要遇到的問(wèn)題有花椒種子繁殖過(guò)程中的問(wèn)題。

我國(guó)對(duì)于花椒扦插繁殖的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，其主要問(wèn)題是花椒苗種子繁育上所面臨的技術(shù)問(wèn)題，如果不能把握好花椒的采收期，就會(huì)造成發(fā)芽率低、花椒苗質(zhì)量差等問(wèn)題?；ń穫鹘y(tǒng)的繁育育苗技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的市場(chǎng)要求，郭偉珍等人[20]以朝倉(cāng)花椒為原材料開始研究組織培養(yǎng)花椒苗技術(shù)，使花椒可以在短期內(nèi)得到大量的繁育。

我國(guó)在花椒的種植過(guò)程中，蚜蟲作為危害花椒果樹最嚴(yán)重和普遍的害蟲，其主要的防治手段為農(nóng)藥和化學(xué)防治手段。但是，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于花椒果樹、農(nóng)藥和化肥的使用標(biāo)準(zhǔn)并不規(guī)范，殺蟲劑和化肥使用超標(biāo)等現(xiàn)象在我國(guó)普遍存在。這些農(nóng)藥與化學(xué)試劑的過(guò)量使用造成了花椒果實(shí)農(nóng)藥殘留超標(biāo)，破壞土地肥沃度?；ń饭麡湟裁媾R有煙煤病、葉銹病等病害。這些問(wèn)題都極大程度地限制了我國(guó)花椒及其制品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，降低了我國(guó)花椒的產(chǎn)量和質(zhì)量。隨著我國(guó)人民生活水平的日漸提高，解決這些問(wèn)題是目前我國(guó)花椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展和前進(jìn)的前提條件[21]。

3 花椒加工貯藏研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外對(duì)花椒的研究主要集中在花椒中所含活性物質(zhì)的功能性應(yīng)用上，如殺蟲、抗腫瘤、抑菌等功能。除此以外，還包括花椒的干燥方式、包裝方式、破碎方式和貯藏溫度對(duì)其香味和麻味物質(zhì)穩(wěn)定性影響的研究上。

3.1 花椒精油提取工藝

花椒精油是指從花椒的籽和果皮當(dāng)中提取出來(lái)的天然植物油，被用于醫(yī)藥學(xué)及食品當(dāng)中，也是花椒中被提取出的主要呈香、呈味物質(zhì)。我國(guó)對(duì)于花椒精油提取工藝的優(yōu)化，以及花椒精油加工副產(chǎn)品—花椒餅粕應(yīng)用的研究上也有所進(jìn)展。因?yàn)榛ń肪吞崛∵^(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品花椒餅粕中剩余的大多數(shù)物質(zhì)為蛋白質(zhì)和多糖類物質(zhì)[22]，因其麻味過(guò)重而沒有得到充分利用。

3.2 花椒活性物質(zhì)

花椒的化學(xué)成分主要包括木質(zhì)素、香豆素、酰胺、生物堿、揮發(fā)油、三萜、甾醇烴類，糖苷類等?；ń窊]發(fā)油中主要包括乙酸芳樟醇、D-檸檬烯、芳樟醇、大葉醇、月桂烯、β -蒎烯等[23]。生物堿的結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，上有一個(gè)氮原子。因此，花椒具有多種生理活性，如抑制細(xì)菌、抑制血小板的凝集和降低DNA 異構(gòu)酶的活性等。

3.3 花椒貯藏

花椒油中的香氣與呈麻味感多半是因?yàn)槠渲泻絮０奉愇镔|(zhì)，酰胺物質(zhì)在貯藏的過(guò)程當(dāng)中容易逐漸氧化。氧化的過(guò)程會(huì)容易產(chǎn)生一些醛、碳?xì)?、酮、醇類的化合物，類似于酸敗的特征，出現(xiàn)酸敗后會(huì)影響花椒油的品質(zhì)與風(fēng)味。因此，現(xiàn)階段也出現(xiàn)了對(duì)于花椒貯藏等問(wèn)題的研究。例如，王宇等人[24]研究在不同貯藏條件下，花椒的香氣成分與麻味物質(zhì)含量的變化，包括貯藏溫度、包裝方式等貯藏條件，以防花椒及其制品在貨架期內(nèi)過(guò)快地氧化，影響花椒油的品質(zhì)。花椒儲(chǔ)存過(guò)程中其內(nèi)部酶的活性變化的研究也是目前研究的主要熱點(diǎn)，包括與其香氣合成密切相關(guān)的脂氧合酶和乙醇脫氫酶，以及醇?；D(zhuǎn)移酶，這些都是花椒貯藏過(guò)程中香氣成分合成所需要的酶[25-26]。因此，研究不同貯藏條件下與花椒香氣合成相關(guān)酶的活性的變化規(guī)律也是重要研究方向。

4 花椒油樹脂

4.1 花椒油樹脂研究現(xiàn)狀

花椒的果皮中富含有生物堿、黃酮類、甾醇、脂肪酸、花椒麻素、揮發(fā)油、萜類物質(zhì)等多種活性成分[27]?；ń酚蜆渲直环Q為花椒酰胺類物質(zhì)[28-29]，也叫花椒麻素或者花椒麻味物質(zhì)，這是花椒呈麻味的主要物質(zhì)[30-31]。同時(shí)，含有大量不易揮發(fā)的呈味成分、色素、脂肪酸等物質(zhì)，也同時(shí)含有揮發(fā)性的花椒精油。目前，從花椒果皮中所分離出來(lái)的花椒油樹脂已經(jīng)超過(guò)25 種，還有未知的花椒油樹脂尚未分離出來(lái)[32]。主要是從花椒果皮中提取出的酰胺類物質(zhì)。

青花椒和紅花椒作為花椒的2 個(gè)類別，主要是按照花椒果皮的顏色來(lái)劃分的。青花椒的果皮是青灰色的，作為花椒中香氣成分突出的一類別，青花椒所提取出來(lái)的青花椒油樹脂也保留了其突出的香氣成分與麻味物質(zhì)。花椒油樹脂大部分都是鏈狀不飽和酰胺，少部分為芳環(huán)酰胺類物質(zhì)。其中，主要不飽和的成分以山椒素作為代表[24]，其中羥基-α-山椒素、羥基-β- 山椒素是引起麻感的主要物質(zhì)，麻味最明顯的是羥基-α-山椒素，呈灼燒感的山椒素主要是α -山椒素和γ -山椒素。苦味物質(zhì)主要來(lái)源于β -山椒素、羥基-β-山椒素，γ -山椒素。目前，我國(guó)關(guān)于花椒油樹脂的提取工藝主要有酶解法、超臨界二氧化碳萃取法、超聲輔助提取法、有機(jī)溶劑提取法等[33]。目前，工藝流程最為簡(jiǎn)便、大量節(jié)省人力資源、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)成本低的方法是超臨界二氧化碳萃取法，也是試驗(yàn)所用青花椒油樹脂的提取方法。因?yàn)槎趸急旧戆踩珶o(wú)害，且經(jīng)濟(jì)成本較低，其提取的花椒油樹脂純度高，且操作比較簡(jiǎn)單[34]。

花椒油樹脂在功能方面的研究主要包括高脂血癥、糖尿病代謝紊亂的治療效果研究，研究發(fā)現(xiàn)花椒油樹脂可以通過(guò)調(diào)解肝臟中PEPCK、G6Pase、GK的表達(dá)量和修復(fù)受損的胰腺細(xì)胞從而調(diào)節(jié)胰腺[35]，降低血糖?；ń酚蜆渲€可以改善大鼠的蛋白質(zhì)代謝紊亂等問(wèn)題[36-37]，減少了大鼠的體重增長(zhǎng)率，對(duì)肥胖癥、脂肪過(guò)剩的問(wèn)題達(dá)到進(jìn)一步改善[38]?；ń酚蜆渲€可以幫助改善糖尿病所造成的腸道菌群紊亂問(wèn)題[39]，增加腸道中益生菌的菌群數(shù)量，從而加強(qiáng)花椒油樹脂對(duì)糖尿病大鼠的治療效果。

4.2 花椒油（樹脂） 加工存在的問(wèn)題

我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)于花椒油樹脂的研究，目前大多數(shù)都集中在花椒油樹脂的提取率及花椒油樹脂中活性成分的藥理功能研究上[40-41]。我國(guó)是花椒種植數(shù)量及種類最多的國(guó)家，花椒及其制品在我國(guó)擁有巨大的市場(chǎng)。但是，花椒油樹脂的苦味物質(zhì)β -山椒素、γ -山椒素、羥基-β-山椒素[4]，使得提取出的花椒油樹脂具有明顯的苦味，這種明顯的苦味會(huì)影響青花椒油樹脂的香氣與麻味的感官，導(dǎo)致花椒油樹脂在我國(guó)食品調(diào)味方面的發(fā)展受到限制。在研究解決花椒油樹脂提取工藝的創(chuàng)新與優(yōu)化、探索花椒油樹脂一系列藥理活性的同時(shí)，也需要解決花椒油樹脂在調(diào)味品生產(chǎn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)的缺陷，對(duì)花椒油樹脂的主要苦味進(jìn)行降低。花椒因?yàn)槠涮厥獾南銡馀c麻味感官受到我國(guó)人民飲食上的喜愛。因此，在降低青花椒油樹脂苦味的同時(shí)，也應(yīng)該極大程度地保留其香氣與麻味感官。