棗渣中功效成分提取及綜合利用研究進(jìn)展

沈柯辰，吳現(xiàn)華，劉 靜，張仁堂,*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東省高校食品加工技術(shù)與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018；2.山東土地鄉(xiāng)村振興集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

大棗（Zizyphus jujuba Mill.）是鼠李科棗屬植物，素有“一日吃三棗，一輩子不顯老”之說(shuō)[1]，大棗的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健作用被人們所熟知。4 000 年前，大棗在中國(guó)首次種植，現(xiàn)在廣泛分布在南亞、黎巴嫩、印度北部、我國(guó)中西部、韓國(guó)、朝鮮、美國(guó)等36 個(gè)國(guó)家的亞熱帶和熱帶地區(qū)[2]。我國(guó)大棗產(chǎn)量位居全球榜首，約占全世界大棗產(chǎn)量的90%以上。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2019 年我國(guó)大棗總產(chǎn)量達(dá)到746.40 萬(wàn)t，而我國(guó)大棗的主產(chǎn)地主要在新疆維吾爾自治區(qū)、陜西、山西、河北、河南、山東[3]等地區(qū)。

近年來(lái)，越來(lái)越多的人關(guān)注大棗的加工利用，棗的深加工發(fā)展越來(lái)越快，技術(shù)越來(lái)越成熟，新產(chǎn)品，如棗汁、棗酒、調(diào)味品等不斷涌現(xiàn)。但棗生產(chǎn)加工后會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物——棗渣。目前，在生產(chǎn)過(guò)程中約有80%的棗渣被廢棄[4]。棗渣中含有大量的膳食纖維、多糖、黃酮類(lèi)等功效成分，其中膳食纖維約占14%[5]、總多糖約為15.25%[6]。棗渣具有較高的再利用價(jià)值，一方面可以減少?gòu)U棄物排放、減少環(huán)境污染，另一方面還能廢物利用，添加到飼料、烘焙產(chǎn)品和乳制品中，研制開(kāi)發(fā)棗渣食品和飼料?，F(xiàn)階段，對(duì)水果（如大棗等）廢渣的檢測(cè)、開(kāi)發(fā)及再利用的研究較少，仍有較大的發(fā)展空間。

本文綜述了棗渣中的膳食纖維、多糖、黃酮類(lèi)、棗核油等主要功效成分的提取及綜合利用研究進(jìn)展，以期為棗渣中主要功效成分的提取提供思路，充分挖掘棗渣資源的再利用，提高附加值，為棗渣中主要功效成分的開(kāi)發(fā)與利用提供科學(xué)依據(jù)和生產(chǎn)實(shí)踐參考。

1 棗渣中主要功效成分及其提取技術(shù)

1.1 膳食纖維及其提取技術(shù)

膳食纖維（Dietary fiber）最早于1972 年由Torwels等提出的，是指在植物性食物中不能被人體各種酶消化吸收的多糖類(lèi)物質(zhì)，被稱(chēng)為“第七大營(yíng)養(yǎng)素”[7]。有研究表明，膳食纖維能控制血糖和膽固醇升高，將體內(nèi)的膽固醇迅速排出，被稱(chēng)為糖尿病患者的福音[8]。棗渣中既存在水溶性膳食纖維，又含有非水溶性膳食纖維。張江寧等[9]采用超微粉碎法對(duì)棗渣進(jìn)行處理，測(cè)定了棗渣的微觀(guān)結(jié)構(gòu)及其理化特性，發(fā)現(xiàn)超微粉碎中吸風(fēng)頻率越低，棗渣顆粒越小，其含有的可溶性膳食纖維比例越高。孫靜等[10]采用高溫蒸煮與酶解法結(jié)合改性棗渣中的膳食纖維，在優(yōu)化的改性條件下，將得率提高至20.03%。李黎等[4]選用保加利亞菌、嗜熱鏈球菌、植物乳酸菌3 種菌復(fù)合發(fā)酵，優(yōu)化提高了膳食纖維提取率。梁志宏等[11]采用堿法、酶法、發(fā)酵法和超聲輔助酶法提取膳食纖維，并對(duì)這4 種提取方法進(jìn)行比較，得出最佳提取方式為超聲輔助酶法。邢珂慧等[12]將超微粉碎法與酶法相結(jié)合，改性果渣中的膳食纖維，提高了膳食纖維含量。許錫凱等[13]對(duì)化學(xué)法、物理法、酶解法、發(fā)酵法、聯(lián)合法5 種方法提取的膳食纖維進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)用多種方法相結(jié)合的方式得到的膳食纖維提取率最高，提取效果最好。

目前膳食纖維的提取方法很多，主要方法有5種，分別是：酶解法、酸堿法、發(fā)酵法、超微粉碎法、超聲輔助法。其中超微粉碎法最為常用，若采用多種方法協(xié)同提取，摸索出最適條件，將大幅度提高膳食纖維的提取率，減少試驗(yàn)中膳食纖維的損耗。

1.2 多糖及其提取技術(shù)

多糖，又稱(chēng)多聚糖，為紅棗中重要的功效成分，是一種醛糖或酮糖組成的化合物[14]。多糖具有抗氧化、抗腫瘤、保護(hù)肝臟、降血糖、改善胃腸道等多種活性作用[15-16]。劉佳樂(lè)等[17]比較了熱水浸提法、超聲提取法、酶解提取法3 種不同提取方法對(duì)紅棗多糖提取率的影響，結(jié)果表明，超聲提取法的棗多糖提取率最高，其次是酶解提取法和熱水浸提法。馬寶珠等[18]通過(guò)優(yōu)化醇提工藝，將棗渣中多糖及低聚糖含量提高了18.06個(gè)百分點(diǎn)。Lin 等[19]采用堿提法提取了棗渣中的酸性多糖。曹澤虹等[20]優(yōu)化了水提法提取棗中多糖的條件，使和田駿棗多糖提取率達(dá)到45.86%。林夕夢(mèng)[21]采用堿提法提取棗渣中的多糖，測(cè)得粗多糖得率為3.3%，水提多糖的得率一般為5%～10%。研究表明，酶法、微波提取法和超聲提取法提取多糖的得率均較高，但微波提取法和超聲提取法的生產(chǎn)成本較高，而微波法、超高壓法和亞臨界法的提取時(shí)間短，效率高[22]。

紅棗多糖的提取工藝較為完善，但其提取過(guò)程中仍有一定的問(wèn)題亟待解決，如在提取過(guò)程中粗多糖與蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì)共存，在去除雜質(zhì)的同時(shí)會(huì)損失部分多糖等[23]。目前，有關(guān)紅棗多糖的研究較多，方法成熟，但對(duì)棗渣多糖提取工藝研究的報(bào)道較少，其后續(xù)的分離、純化、結(jié)構(gòu)鑒定等更是寥寥無(wú)幾，因此有待進(jìn)行深入研究。

1.3 黃酮類(lèi)物質(zhì)及其提取技術(shù)

黃酮類(lèi)物質(zhì)是天然存在于植物中的一類(lèi)有機(jī)化合物，由2 個(gè)中央三碳鏈相互連接的一系列C6-C3-C6化合物，有研究表明黃酮類(lèi)物質(zhì)有預(yù)防心腦血管疾病、降低膽固醇、抗氧化、清除自由基等作用[15]。黃酮類(lèi)物質(zhì)在棗渣中大量存在，含量在297.2～764.6 mg/100 g之間[24]。黃酮中較為常見(jiàn)的提取方法主要有5 種，分別為超聲輔助法、醇提法、酶提法、有機(jī)溶劑法、微波提取法。何新益等[25]采用超聲輔助法和乙醇法相結(jié)合提高了棗渣中的黃酮類(lèi)物質(zhì)提取率。陳蘭等[26]研究了超聲法提取棗中黃酮類(lèi)物質(zhì)，并采用正交試驗(yàn)優(yōu)化了棗核中總黃酮的提取工藝，即：提取溫度60 ℃，料液比1∶50（g/mL），超聲功率305 W。李蕊蕊等[27]同樣采用乙醇超聲提取法提取了60 個(gè)品種棗核中的總黃酮，并測(cè)定其含量，研究結(jié)果顯示，臨猗辣椒棗核的總黃酮含量最高，這為后續(xù)研究提供了參考。薛曉芳等[28]采用NaNO3-Al(NO3)3-NaOH 比色法比較了酸棗、過(guò)渡（中間）類(lèi)型和栽培棗3 類(lèi)種質(zhì)5 個(gè)品種的6 個(gè)不同器官（果實(shí)、果皮、果肉、葉片、花、種仁）的總黃酮含量，其中酸棗的果實(shí)、果肉和葉片中總黃酮含量最高，不同器官中種仁的總黃酮含量最高，為14.39 mg/g。

目前，超聲輔助法提取黃酮類(lèi)物質(zhì)最常用，提取所耗時(shí)間短、提取方法簡(jiǎn)單、設(shè)備使用簡(jiǎn)便，在企業(yè)中的應(yīng)用最廣泛。采用兩種或多種提取方法相結(jié)合，如醇提法與超聲輔助法相結(jié)合的提取方法也較為常見(jiàn)，其比單一使用某一種提取方法的提取率高。

1.4 棗核油及其制備

李時(shí)珍編撰的《本草綱目》中有對(duì)棗核的記載，棗核直接燃燒后磨成粉，可作為良藥，可見(jiàn)其醫(yī)用價(jià)值[29]。棗核可提取制備棗核油以提高其利用價(jià)值，且其中含有較多的黃酮類(lèi)物質(zhì)和多酚類(lèi)物質(zhì)，具有保護(hù)血管、預(yù)防心腦血管疾病、降低膽固醇、抗氧化、抗腫瘤、安神等作用[29]，有較高的研究?jī)r(jià)值。Zhang 等[30]研究了21 個(gè)品種棗的脂肪酸含量，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：ω-3與ω-6 脂肪酸含量較為平衡，說(shuō)明棗具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。蘭蓉等[31]對(duì)比了超聲波提取、溶劑浸提法、索氏抽提法3 種不同提取方法對(duì)沙棗籽油的影響，結(jié)果表明：超聲提取法得到的沙棗籽油中不飽和脂肪酸含量最高，索氏提取法的油提取率最高。張仁堂等[32]采用溶劑浸提法提取了8 種棗核油，同時(shí)應(yīng)用GC-MS技術(shù)測(cè)定了各脂肪酸組成及其含量，結(jié)果表明：秤砣棗核油中不飽和脂肪酸含量高至84.55%，灘棗、雞心棗和北櫻棗的棗核油含量均在78.39%以上。劉文韜等[33]采用索氏抽提法提取棗核油，并研究了冬棗核油中的脂肪酸組成及其抗氧化能力，結(jié)果顯示：冬棗核含油量為6.7%，且油中含有脂肪酸11種、不皂化物14 種、生育酚3 種和生育三烯酚2 種。雖然棗核油含量較其他油料作物低，但其含有豐富的不飽和脂肪酸，可與其他植物油進(jìn)行復(fù)合，作為功能性食品使用。

索氏提取法是最常用的油脂提取方法，該方法提取率較高、設(shè)備簡(jiǎn)單，但提取時(shí)間較長(zhǎng)，可用于提取率研究試驗(yàn)中；超聲波提取法提取的不飽和脂肪酸含量最高，該方法提取簡(jiǎn)便，現(xiàn)階段較為常用；超臨界CO2萃取法適用于植物油脂的提取，其提取率高，可用于企業(yè)批量生產(chǎn)。

2 棗渣綜合利用研究進(jìn)展

2.1 棗渣在飼料中的應(yīng)用

目前，棗粉添加至飼料中的研究較多，而棗渣在飼料中的應(yīng)用較少。童鑫等[34]充分應(yīng)用具有產(chǎn)酸作用的嗜酸乳桿菌與具有發(fā)酵作用的酵母菌，將二者結(jié)合對(duì)棗渣進(jìn)行處理，提高了棗渣中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。溫旭杰等[35]將棗渣添加至飼料中喂養(yǎng)肉牛，結(jié)果表明：棗渣添加量占日糧干物質(zhì)6%時(shí)的效果最好，有益于改善肉牛的健康狀況，提高生產(chǎn)性能。研究表明，飼喂豬、牛、羊等肉用畜禽飼料中棗渣添加量在5%～10%為宜[5]。

目前，有關(guān)棗渣以何種形態(tài)及何種方式添加、添加的比例、添加后的作用、添加后的影響等方面研究尚少，可參考棗粉在飼料中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

2.2 棗渣在面制品中的應(yīng)用

石聚領(lǐng)等[36]研究發(fā)現(xiàn)，饅頭制作過(guò)程中添加12.5%棗渣，再經(jīng)過(guò)65 min 發(fā)酵，其醒發(fā)效果最好。張江寧等[37]將棗渣磨成粉后，按一定比例添加其他物質(zhì)后制成有獨(dú)特風(fēng)味和口感的面條。劉紫韞等[38]將靈武長(zhǎng)棗棗渣添加至面粉中制成吐司面包，試驗(yàn)結(jié)果表明：棗渣添加量在15%時(shí)吐司面包品質(zhì)最好；試驗(yàn)還對(duì)發(fā)酵過(guò)程的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，在酵母添加量1.4%、揉面時(shí)間15 min、發(fā)酵時(shí)間105 min 時(shí)發(fā)酵效果最好。張?zhí)O蘋(píng)等[39]在面粉中添加靈武長(zhǎng)棗渣粉，制成膳食纖維含量為9.21%且感官品質(zhì)較高的餅干，研究中發(fā)現(xiàn)，在棗渣添加量20%時(shí)的餅干感官品質(zhì)最佳。

棗渣中的膳食纖維可添加至烘焙產(chǎn)品中以增加膳食纖維總量，膳食纖維的吸水性較強(qiáng)，可降低面團(tuán)的持水性能，合理添加可有效改善面團(tuán)質(zhì)地，提高產(chǎn)品品質(zhì)。棗渣中的多糖可改善烘焙產(chǎn)品的風(fēng)味和色澤，提高其口感，但棗渣中不含面筋蛋白，在制作過(guò)程中的添加量應(yīng)適宜。

2.3 棗渣在乳制品中的應(yīng)用

由于棗渣具有獨(dú)特的香味，且其中的膳食纖維和多糖含量高，利于發(fā)酵，因此可將其應(yīng)用于乳制品生產(chǎn)中。崔國(guó)庭等[40]的研究結(jié)果表明：在酸奶制作過(guò)程中，添加適量的紅棗多糖，不僅能夠調(diào)節(jié)其酸度和口感，還能在一定程度上延長(zhǎng)其儲(chǔ)藏期限。使用棗渣多糖代替紅棗多糖有待進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)。棗渣在乳制品中的應(yīng)用可參考葡萄渣，樊柳[41]活化了葡萄渣中的膳食纖維，提高了水溶性膳食纖維含量，將其添加至酸奶制品中，豐富了酸奶的風(fēng)味。李鳳英等[42]采用酸法提取葡萄皮中的膳食纖維，并將其添加至飲料中制成飲品。

通過(guò)不同的方法提取棗渣中的功效物質(zhì)，將其應(yīng)用在食品中可大幅度改善食品的質(zhì)地、色澤、風(fēng)味，兼顧安全與營(yíng)養(yǎng)，減少了資源浪費(fèi)；其應(yīng)用于飼料中，提高了飼料的營(yíng)養(yǎng)，保證了安全性。

3 存在問(wèn)題及展望

棗渣中含有大量的功效物質(zhì)，且具有廣泛的研究應(yīng)用價(jià)值。目前，在研究中存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：一是現(xiàn)階段對(duì)棗渣的開(kāi)發(fā)研究利用較少，可供企業(yè)參考的不多，不能物盡其用；二是不同加工過(guò)程產(chǎn)生的棗渣中存在其他雜質(zhì)；三是棗渣中存在的功效物質(zhì)較多，不同組分的分離純化工藝繁瑣。因此，加深對(duì)棗渣的研究開(kāi)發(fā)，提高其應(yīng)用，減少浪費(fèi)仍是今后研究的重點(diǎn)。隨著棗渣中功效成分的提取及綜合利用的深入研究，將更大程度地實(shí)現(xiàn)紅棗資源的開(kāi)發(fā)利用，拉動(dòng)紅棗產(chǎn)業(yè)鏈條，增加其附加值，促進(jìn)紅棗產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，助力鄉(xiāng)村振興。