嶺南特色水果副產(chǎn)物中活性成分的提取技術(shù)及綜合利用研究進展

溫文俊，梁貴強，鄧力川，黃文燁，肖更生,2，彭進明,2,3*，王琴,2,3*

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部嶺南特色食品綠色加工與智能制造重點實驗室，仲愷農(nóng)業(yè)工程學院輕工食品學院，廣東廣州510225）（2.廣東省嶺南特色食品科學與技術(shù)重點實驗室，仲愷農(nóng)業(yè)工程學院輕工食品學院，廣東廣州 510225）（3.仲愷廣梅研究院，廣東梅州 514000）

我國嶺南地區(qū)擁有500 多種水果[1]，其中以荔枝、香蕉、木瓜、菠蘿分布最廣、產(chǎn)量最多，被譽為嶺南四大名果。此外，還有芒果、楊桃、石榴、龍眼、白欖、烏欖、黃皮、楊梅、菠蘿蜜、三華李、西瓜等。嶺南特色水果風味獨特、營養(yǎng)豐富，一直廣受消費者青睞[2]。嶺南特色水果在采摘、貯運、加工以及食用過程中會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，包括次果、落果、種子、果皮、核、殼、渣等，其中富含膳食纖維、果膠、多酚、功能性油脂、色素、精油等活性成分，具有較高的附加值[3]。

水果副產(chǎn)物中活性物質(zhì)提取常采用浸漬提取法、索氏提取法、蒸餾提取法等傳統(tǒng)方法，這些方法存在提取溫度高、時間長，活性物質(zhì)易損失等缺點，嚴重制約了水果副產(chǎn)物的高值化利用。區(qū)別于傳統(tǒng)提取方法，新型提取技術(shù)如超臨界流體提取、超聲波提取、微波提取、脈沖電場提取及射頻提取等，它們具有提取率高、提取速度快、環(huán)保節(jié)能等諸多優(yōu)點，有利于活性物質(zhì)的高效制備，在天然產(chǎn)物開發(fā)領(lǐng)域的應用前景十分廣闊[4]。長期以來，嶺南特色水果副產(chǎn)物大多被用于生產(chǎn)堆肥、飼料和沼氣，或當作垃圾處理，這極大程度造成了資源浪費和環(huán)境污染。近年來，嶺南特色水果副產(chǎn)物綜合利用水平不斷提高，副產(chǎn)物中活性成分已廣泛應用于開發(fā)健康食品、生物材料、藥劑、化妝品等。

本文就嶺南特色水果副產(chǎn)物中活性物質(zhì)的提取技術(shù)及綜合利用進行綜述，以期為水果副產(chǎn)物中功效成分的挖掘和利用提供理論參考。

1 嶺南特色水果副產(chǎn)物中活性物質(zhì)

1.1 膳食纖維

膳食纖維是植物的可食部分，在小腸中難以消化吸收，在大腸中發(fā)酵分解。嶺南特色水果副產(chǎn)物中含有豐富的膳食纖維，如木瓜果渣中可溶性膳食纖維含量達369.90 mg/g[5]，香蕉皮中膳食纖維含量達50%[6]，火龍果皮中可溶性膳食纖維含量達375 mg/g[7]，柚子皮中膳食纖維含量達489.30 mg/g[8]，橙皮中不可溶性膳食纖維含量達300～500 mg/g[9]。膳食纖維被稱為人類的第七大營養(yǎng)素，對預防齲齒、促進腸道消化吸收、防止便秘、改善糖脂代謝異常等都有一定的作用[10]。研究發(fā)現(xiàn)，柚皮膳食纖維可抑制α-淀粉酶活性，減緩膽固醇形成；在小鼠糖尿病模型中，柚皮膳食纖維有效改善小鼠葡萄糖耐量，維持血糖處于正常水平，降低血清胰島素含量[6]。桔子皮膳食纖維攝入可調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，有助于預防、減輕肝纖維化，降低血清促炎因子水平[9]。

1.2 果膠

嶺南特色水果副產(chǎn)物中存在大量果膠，主要分布在果皮、果渣中。菠蘿皮中果膠含量達16.24%[12]；菠蘿蜜果皮中果膠含量達21.50%[13]；桔子皮、果渣中總果膠含量達39%～47%[14]。柑橘皮果膠可促進特定益生菌選擇性生長[15]；芒果皮果膠具有強抗氧化活性，并能有效抑制炭疽菌、菌核菌和毛霉生長[16]；石榴皮果膠具有促免疫細胞活性，能抵抗炎癥因子NO、TNF-α、L-1β、TNF-α、IL-6、IL-10 分泌[17]。

1.3 多酚

多酚類化合物廣泛存在于嶺南特色水果加工副產(chǎn)物，如荔枝果皮中多酚含量為7.40 mg/g，果核中多酚含量為58 mg/g[18,19]。鮮枇杷果核中總酚含量約2.37 mg/g，并以咖啡酸、綠原酸為主[20]。干制火棘果渣中總酚含量可達102.34 mg/g，干制百香果皮中總酚含量為17.02 mg/g，其中含多種花青素、黃酮[21]。多酚作為植物次生代謝產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)多樣，具有諸多生物活性。芒果皮多酚具有較強的抗氧化、抑菌能力，可防止脂質(zhì)鏈式反應，抑制毛霉的徑向生長[16]。橘、柑、檸檬、甜橙、柚子果皮中黃酮可改善腸道屏障，有助于人體調(diào)控腸道屏障通透性，保護黏液層，強化腸道免疫系統(tǒng)[22]。楊梅果渣多酚具有良好的降血糖作用，其腸道代謝產(chǎn)物可間接促進肝臟消耗葡萄糖、合成糖原，并顯著改善葡萄糖氧化所致的氧化應激[23]。紅毛丹果皮提取物中富含多酚，以鞣花酸、蘆丁、槲皮素為主，對大腸桿菌、銅綠假單胞菌、單增李斯特菌等具有廣譜抑制效果，魚類在冷藏10 d 內(nèi)添加該提取物可使副溶血弧菌數(shù)量顯著減少[24]。

1.4 功能性脂肪酸

嶺南特色水果的果核、果籽是制取植物多不飽和脂肪酸的優(yōu)質(zhì)基料。采用溶劑萃取番石榴籽，出油得率達111.20～139.30 mg/g，其中含有75.25%油酸[25]。葡萄柚籽冷榨出油率可達457.20 mg/g，其中含36.42%～39.35%亞油酸，21.27%～22.58%油酸，28.23%～32.37%棕櫚酸[26]。超臨界萃取法提取芒果核仁油，出油率可達83 mg/g，油脂中含3.70%亞油酸、0.40%α-亞麻酸、15.50%油酸[27]。獼猴桃籽油富含亞油酸、α-亞麻酸、維生素E、微量元素硒等天然成分，具有抗藍光、祛斑、保濕、護膚等作用[28]。柚子籽油具有較強的抗氧化作用，當其質(zhì)量濃度大于120 μg/mg 時，對羥自由基、超氧陰離子清除能力高于同等質(zhì)量濃度的維生素C 和白藜蘆醇[29]。

1.5 色素

嶺南特色水果副產(chǎn)物中天然色素含量豐富、形式多樣。藍莓果渣干制品中花青素含量可達1.76 mg/g[30]?；瘕埞ぶ猩乜蛇_10.70 mg/g，主要成分為甜菜苷類色素[31]。紅毛丹果皮中色素主要以原花青素的形式存在，原花青素含量為74.60 mg/g[32]。鮮芒果皮中富含類胡蘿卜素（51 mg/g），主要成分為含氧類胡蘿卜素如紫黃質(zhì)、新黃質(zhì)、黃體黃質(zhì)、玉米黃素、葉黃素等[33]。桑葚果渣中花青素具有抗氧化、保護肝臟、抑制脂肪生成的作用[34]。藍莓果渣提取物可顯著抑制鼠傷寒沙門氏菌的黏附和聚集，并可有效控制細菌感染[35]。

1.6 精油

精油主要來源于果皮和果核。沙田柚皮中精油含量約（15.60±1.10）mg/g[36]、檸檬皮中精油達20.30～21 mg/g[37]。龍眼果核中精油含量可達26.80 mg/g，其中含45%醇類物質(zhì)、25%烯烴類物質(zhì)[38]。柑橘精油中含多種活性物質(zhì)，如檸檬烯、芳樟醇、檸檬醛和α/β-蒎烯，它們具有廣譜抗菌作用[39]。柑橘精油可預防高脂膳食誘導的膽固醇血癥和脂肪肝，研究顯示膳食添加0.50%～0.75%的柑橘精油可顯著降低血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、肝臟總膽固醇水平以及肝脂積累[40]。龍眼核精油對采后草莓有顯著保鮮作用，可有效降低草莓腐爛指數(shù)，減緩營養(yǎng)物質(zhì)損失，維持果實抗氧化活性[41]。

2 嶺南特色水果副產(chǎn)物中活性物質(zhì)的提取技術(shù)

嶺南特色水果副產(chǎn)物含有豐富的活性成分，選擇合適的提取方法是制備目標組分的關(guān)鍵。傳統(tǒng)提取技術(shù)如浸漬提取、索氏提取、蒸餾提取等簡單易行，但它們均存在諸多缺陷。近年來，在天然產(chǎn)物提取方面出現(xiàn)了許多新型技術(shù)，它們具備針對性強、提取效率高、成分損失少、周期短等優(yōu)點，極大程度彌補了傳統(tǒng)技術(shù)的不足，這對于水果副產(chǎn)物活性成分的開發(fā)利用意義重大。

2.1 微波提取技術(shù)

微波輔助提取的設(shè)備尺寸小、溫度易控制、加熱時間短、提取率高、提取物品質(zhì)好。微波輔助提取石榴皮的多酚，60 min 提取得率可達195.40 mg/g；而采用乙醇溶劑萃取石榴皮多酚的提取率為162.80 mg/g，提取時間需90 min 以上[42]。微波輔助提取柑桔皮精油，經(jīng)30 min 提取得率達16 mg/g，而傳統(tǒng)蒸餾法得到相同的柑桔皮精油得率需要3 h 以上；且前者所得精油的抗氧化活性比后者更佳[41]。微波提取獼猴桃籽油，用時35 min 提取得率達232.50 mg/g；而索氏提取、有機溶劑熱回流獼猴桃籽油達到相同得率分別需耗時8 h、6 h[44-45]。

2.2 超聲波提取技術(shù)

超聲波提取具有提取效率高、時間短、溫度低、適應范圍廣、提取液雜質(zhì)少、運行成本低、操作簡便等特點。超聲提取獼猴桃果皮中黃酮，產(chǎn)量可達15.14 mg/g，而用φ=60%乙醇溶液浸提的產(chǎn)量為13.04 mg/g[46,47]。以食品級正己烷為溶劑，80 W 超聲輔助提取柑橘皮中D-檸檬烯，其提取量可達32.90 mg/g，提取時間為40 min；傳統(tǒng)正己烷萃取法制備相同含量的D-檸檬烯需要185 min[48]。采用超聲輔助提取的桑葚果渣多酚產(chǎn)量可達69.91 mg/g，而65%乙醇浸提2 h 的多酚產(chǎn)量僅為16.71 mg/g[49,50]。

2.3 酶法提取技術(shù)

酶輔助提取法常運用在天然產(chǎn)物提取的預處理環(huán)節(jié)，用纖維素酶、果膠酶等破解植物細胞壁，促使胞內(nèi)化合物釋放。纖維素酶輔助提取石榴皮酚類物質(zhì)，總酚得率達206 mg/g，與靜高壓輔助提取效果相當[51]。纖維素酶輔助提取橙皮渣果膠，其得率為77.70 mg/g[52]，該法提取效率比堿提、螯合劑提取法高88%、3.17%[53]。覆盆子果渣含有豐富的酚類物質(zhì)，水酶法提取覆盆子果渣總酚得率達37 mg/g、總鞣花酸得率達14.60 mg/g，明顯高于丙酮-甲醇溶液萃取法（25 mg/g、10.60 mg/g），且水酶法所得覆盆子果渣多酚清除DPPH 的IC50比后者低20%[54]。

2.4 脈沖電場提取技術(shù)

脈沖電場輔助提取是一種可以連續(xù)化操作且處理時間短的非熱提取技術(shù)，利用細胞膜電穿孔原理可瞬間使細胞破壁，使細胞組分流出，從而提高活性物質(zhì)的得率[55]。比較不同方法提取干石榴皮多酚，結(jié)果顯示7 min 脈沖電場提取，總酚得率達39 mg/g，其產(chǎn)量高于相同時間的超聲波提取14.50 mg/g、紅外加熱提取8.00 mg/g、水浸提5.00 mg/g[56]。脈沖電場輔助提取柚皮、檸檬皮和柑桔皮中的多酚，比水-酶提取法的多酚產(chǎn)量分別增加了39%、66%和135%[57]。采用不同方法提取沙田柚的果皮精油，脈沖電場提取得率可達13.70 mg/g，水蒸餾提取得率6.30 mg/g，冷榨得率1.30 mg/g；經(jīng)GC-MS 分析，脈沖電場所得柚皮精油中芳香物質(zhì)更加豐富，其中柚子特征香氣物質(zhì)-諾卡酮占比2.46%，其含量高于蒸餾法（1.05%）、冷榨法（0.36%）[58]。

2.5 高壓靜電場提取技術(shù)

高壓靜電場是一種人工綜合效應的穩(wěn)態(tài)電場，對水果副產(chǎn)物進行預處理，能改變細胞膜通透性、酶活、帶電粒子的分布及結(jié)合狀態(tài)，能加速胞內(nèi)活性物質(zhì)析出[59]。高壓靜電場提取石榴皮干制品總酚產(chǎn)量達46.00 mg/g，比水浸提、超聲波提取分別高8.10 倍、2.10倍[54]。高壓靜電場輔助提取木瓜渣多酚，得率最高可達49.60～55.20 mg/g，明顯高于相同條件下傳統(tǒng)浸提法（11.30 mg/g）和脈沖電場輔助法（23.10 mg/g）[60]。

2.6 射頻提取技術(shù)

射頻提取屬于介電加熱提取，它能穿透到物料內(nèi)部，引起物料內(nèi)部帶電離子的振蕩遷移，將電能轉(zhuǎn)化為熱能[61]。與微波提取、熱水提取、溶劑提取、超聲波提取相比，射頻技術(shù)提取法更加高效、省時，具有更高的細胞壁穿透效果。例如，采用射頻提取菠蘿蜜果皮果膠，其最佳射頻時間為61.50 min，液固比為20.63:1，pH 值為2.61；在此條件下，果膠得率可達29.40%，酯化度為65.07%，該法所得菠蘿蜜果膠屬于高甲氧基果膠類，而傳統(tǒng)酸法提取果膠得率僅12.37%[62]。

2.7 超臨界萃取技術(shù)

超臨界流體萃取具有選擇性分離的特性，使用超臨界流體能夠從多種液態(tài)或固態(tài)混合物中萃取特定化合物，萃取過程在低溫環(huán)境下進行，適合萃取高揮發(fā)度、熱敏、易氧化的物質(zhì)。超臨界CO2萃取番石榴籽中油脂，其出油率可達86 mg/g，其中含78.50%亞油酸和13.80%油酸，該提取番石榴籽油脂的貨架期比傳統(tǒng)蒸餾法更長[63]。超臨界萃取法有助于提高萃取物的抗氧化活性，例如，超臨界CO2萃取佛手柑籽，所得油脂的POV 值為20.81 g/kg，高于索氏提取法的POV 值12.83 g/kg[64]。超臨界CO2萃取干石榴籽中脂肪酸，其產(chǎn)量可達125.50 mg/g，高于傳統(tǒng)正己烷浸提（2.50 mg/g）；同樣的，超臨界CO2萃取藍莓果渣干中脂肪酸，其產(chǎn)量達234.70 mg/g，是正己烷浸提的38 倍[65]。

2.8 多技術(shù)協(xié)同提取

在實際提取過程中，為獲得最佳的提取效果，通常會采用多技術(shù)聯(lián)用。在柚皮果膠提取工藝中，單一脈沖電場提取法的得率為47.70 mg/g，單一纖維素酶輔助法的得率為105.10 mg/g，而脈沖電場-纖維素酶協(xié)同聯(lián)用提取果膠的得率可達120.80 mg/g，明顯高于單一提取方法。此外，通過比較DPPH、OH 和ABTS 自由基清除活性以及總還原力，結(jié)果表明多技術(shù)協(xié)同提取的柚皮果膠抗氧化活性最高[66]。采用超聲-微波協(xié)同提取百香果干果皮的果膠，得率可達121.40 mg/g，與單獨水提、超聲、微波法的相比，得率分別提高了47.33%、34.74%、23.50%；掃描電鏡觀察不同方法提取后的百香果果皮，結(jié)果顯示百香果干果皮細胞壁在超聲-微波協(xié)同作用下破碎更為徹底，利于果膠溶出[67]。

3 嶺南特色水果副產(chǎn)物中活性物質(zhì)的綜合利用

嶺南特色水果副產(chǎn)物中的活性成分作為功能性配料可提高產(chǎn)品某一方面的特性或功能，現(xiàn)已被廣泛應用于健康食品、抗菌保鮮、生物材料、化妝品領(lǐng)域。

3.1 健康食品

嶺南特色水果副產(chǎn)物中活性物質(zhì)可制作成營養(yǎng)強化食品或風味代替物?；ㄇ嗨鼐哂辛己玫谋＝」δ埽瑢⑺{莓果渣花青素、葡萄籽原花青素、銀杏葉提取物配以煉蜜、純化水制成藍莓花青素營養(yǎng)液，每100 mL中含花青素大于300 mg，該產(chǎn)品具有生物效價高、食用方便的特點[68]。柚皮水浸煮液中含有豐富的黃酮類物質(zhì)，可復合綠茶配制新型休閑保健飲品，具有怡人的柚子風味，符合現(xiàn)階段大眾口味與健康飲食追求[69]。芒果皮果膠可制作成肉類脂肪替代品，添加2%芒果皮果膠制作雞肉餅，可代替50%脂肪用量，同時保持了肉制品的嫩滑質(zhì)地和香氣香味[70]。

3.2 抗菌保鮮

嶺南特色水果副產(chǎn)物中活性物質(zhì)廣泛應用于食品保鮮方面，可制作成抑菌劑、抑菌噴霧、抗菌納米乳液、食品抗氧化添加劑、保鮮薄膜等。柑橘精油可制作成天然防腐劑、抑菌劑噴霧，用于日常食品冷凍保藏、生活設(shè)施清潔等方面[39]。柑橘精油成分易被氧化分解而影響其功效，通過制作成食用抗菌包裝薄膜、柑橘精油微膠囊、柑橘精油納米乳劑等，從而提高其抑菌效果[71]。山竹果殼黃酮可作為抗菌劑噴霧噴涂在HPMC 薄膜上，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌有顯著抑制作用[72]。獼猴桃幼果多酚提取物可制作成肉類天然保鮮劑，添加到鮮牛肉中，經(jīng)七天凍藏，牛肉的脂肪氧化減少、肉色無明顯褐變[73]。獼猴桃果皮提取物可作為新保鮮材料應用在包裝薄膜制作，可有效延緩雞腿等食品脂質(zhì)氧化[74]。

3.3 生物材料

除在食品領(lǐng)域的應用外，水果皮渣中的纖維素被用于制備薄膜材料，可應用于水處理、氣體分離等領(lǐng)域。利用纖維素制備氣凝膠是另外一種常見的應用形式，可被用于處理污水中的重金屬離子，吸附染料、油類污染物等，目前已成為繼硅基氣凝膠、高分子基氣凝膠后的新一代氣凝膠材料[75]。菠蘿蜜果皮中提取的天然果膠聚合物可用于制備HA 生物復合材料藥劑，具有良好的細胞相容性和粘附性，可作為醫(yī)學骨移植的材料。

3.4 化妝品

嶺南特色水果副產(chǎn)物中一些活性成分具有隔離紫外線、保濕美白的作用，現(xiàn)已廣泛用于化妝品、護膚品開發(fā)。獼猴桃籽油富含亞油酸、α-亞麻酸、維生素E、微量元素硒等天然營養(yǎng)護膚成分，具有抗藍光、祛斑、保濕、抗老化、遮蓋防護等作用，可開發(fā)祛斑油、嫩膚霜、面膜、沐浴露、潔面乳、抗藍光精華液等護膚品[28]。木瓜籽油含有豐富的不飽和脂肪酸和維生素，有良好的保濕滋潤、親和皮膚的效果，且無毒安全可食用，用木瓜籽油輔以凡士林、蜂蠟等，可制成木瓜籽潤唇膏、潤膚乳等，符合當下天然、安全的化妝品風尚[76]。草莓果渣富含原花青素和黃酮類物質(zhì)，用草莓果渣多酚制成美白乳霜，經(jīng)人體試用8 周，美白乳霜具有減少黑色素沉積、提亮膚色的效果，且安全性良好[77]。

4 總結(jié)

綜上所述，嶺南特色水果副產(chǎn)物中含有大量的活性成分，極具開發(fā)潛力和應用前景。然而，目前提取技術(shù)與應用力度均不足，提取裝備需提升，深加工產(chǎn)品少，缺乏區(qū)域特色?；诖爽F(xiàn)狀，未來可以從以下四個方面開展深入研究：（1）采用新型技術(shù)對水果副產(chǎn)物進行梯次化提取，挖掘更多的活性物質(zhì)；（2）對比不同地區(qū)水果副產(chǎn)物，拓展嶺南特色水果副產(chǎn)物活性物質(zhì)的突出功效；（3）針對嶺南特色水 果副產(chǎn)物的優(yōu)勢有效成分，探討其在食品加工和儲藏中的變化、生物體攝入后的變化及作用機理、生物材料研制；（4）根據(jù)嶺南特色水果副產(chǎn)物活性物質(zhì)的優(yōu)良功能，開發(fā)出具有區(qū)域特色的天然綠色產(chǎn)品。