提高牡丹副產(chǎn)物附加值對策研究

陳鳳真，王 波，趙貴紅，宋慧波

（菏澤學(xué)院牡丹學(xué)院，山東菏澤 274015）

山東菏澤是“中國牡丹之都”，其牡丹資源優(yōu)勢突出，牡丹產(chǎn)業(yè)已成為山東花卉業(yè)的著名“特色支柱產(chǎn)業(yè)”。近年來，一系列扶持政策、措施的出臺和落實(shí)，推動了牡丹產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，牡丹種植實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，其加工能力逐漸提高，加工的產(chǎn)品種類日益豐富。但由于加工技術(shù)和相關(guān)研究的缺乏，大量牡丹副產(chǎn)物如果莢、牡丹種皮、牡丹籽粕、牡丹葉等被作為廢棄物丟棄或者被農(nóng)民當(dāng)做薪柴使用，不僅造成了資源浪費(fèi)，還導(dǎo)致環(huán)境污染。目前，牡丹加工企業(yè)存在小、散、低、弱的狀態(tài)，在牡丹高附加值天然產(chǎn)物高效提取制備與產(chǎn)品開發(fā)方面面臨瓶頸。鑒于此，本文綜述了牡丹副產(chǎn)物的利用現(xiàn)狀，提出促進(jìn)牡丹副產(chǎn)物綜合利用的對策，為牡丹全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展提供參考。

1 牡丹副產(chǎn)物綜合利用現(xiàn)狀

牡丹全身是寶，其花和根皮（牡丹皮）已被廣泛開發(fā)利用。為延長牡丹產(chǎn)業(yè)鏈，應(yīng)加快對牡丹加工副產(chǎn)物如牡丹葉、果實(shí)、果莢、種皮與牡丹籽粕等的綜合利用，為牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入活力[1]。

1.1 牡丹葉

我國觀賞、藥用及油用牡丹栽培面積逐年擴(kuò)增，牡丹葉資源豐富，但目前對牡丹葉的利用率較低。牡丹葉中蛋白質(zhì)含量約為15%，可溶性糖含量約為12%，必需氨基酸約為8%，脂肪含量約4%[2]。

牡丹葉除富含各種營養(yǎng)物質(zhì)外，還富含黃酮、多糖、多酚及丹皮酚，具有抗氧化、增強(qiáng)免疫力的作用，可作為抗氧化劑、抑菌劑或抗炎劑應(yīng)用于化妝品、功能性食品、醫(yī)藥領(lǐng)域與動物飼料添加劑，如牡丹葉可治療慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎、原發(fā)性痛經(jīng)和消炎，可外用于護(hù)理壓瘡[3-4]。此外，牡丹葉還可以作為調(diào)節(jié)植物生長的抑制劑[5]，抑制種子發(fā)霉。目前對牡丹葉提取物的研究主要集中于多糖、多酚、黃酮。

1.1.1 牡丹葉黃酮

目前關(guān)于牡丹葉黃酮的研究較多，主要集中在黃酮的提取工藝條件、抗氧化性及抑菌方面[6-7]。李佩艷等[8]采用纖維素酶輔助提取牡丹葉黃酮，通過正交試驗(yàn)確定了提取牡丹葉黃酮的最佳工藝參數(shù)為纖維素酶用量12.5 U/mL、pH 4.5、45 ℃酶解4 h，黃酮提取率為2.43%。Shan等[6]研究認(rèn)為微波提取牡丹葉黃酮在提取率和純度上要優(yōu)于超聲波提??；牡丹葉總黃酮抗氧化活性較強(qiáng)，但不同提取方法及純化方法都會影響牡丹葉黃酮的抗氧化性，其中大孔吸附樹脂純化的提取物效果最好，微波萃取次之，乙醇浸泡提取物抗氧化能力最?。荒档と~抗氧化性強(qiáng)于牡丹花，抗氧化成分主要為黃酮類化合物[7]。

1.1.2 牡丹葉多酚

牡丹葉中多酚含量較高，且具有較強(qiáng)的抗氧化性與抑菌性。對于牡丹葉中多酚的提取，采用纖維素酶法比乙醇溶劑法提取率高[9-10]，且牡丹葉提取物活性普遍優(yōu)于牡丹花提取物活性[5]。野牡丹葉乙醇提取物具有較強(qiáng)的抗氧化性與抑菌性能。野牡丹葉乙醇提取物抗氧化活性IC50值為328 μg/mL，具有較強(qiáng)的抗氧化性；對蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大腸桿菌、奇異變形桿菌和銅綠假單胞菌均具有抑制作用；野牡丹乙醇提取物與阿莫西林聯(lián)用對大腸桿菌、蠟樣芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和奇異變形桿菌的具有協(xié)同抑制性[11]。

1.1.3 牡丹葉多糖

對牡丹葉多糖的研究主要集中在提取條件的優(yōu)化及抗氧化研究。朱月等[12]采用正交實(shí)驗(yàn)得出了‘洛陽紅’牡丹葉片多糖提取的最佳條件為料液比1∶30（g/mL），70 ℃浸提2 次，浸提時間30 min，多糖含量為11.29%。不同產(chǎn)地或品種牡丹葉中多糖含量及抗氧化性差異較大[13]。牡丹葉中4 個多糖組分中PW-25 多糖組分對自由基的清除能力最強(qiáng)[14]。不同紫斑牡丹葉片多糖對羥自由基清除能力差異較大，清除能力最強(qiáng)的品種為‘紫冠玉珠’，其次為‘奧運(yùn)圣火’，最弱的為實(shí)生苗[15]。

1.2 牡丹果實(shí)副產(chǎn)物

牡丹果實(shí)的副產(chǎn)物主要是牡丹籽采集與加工過程中產(chǎn)生的，主要有牡丹果莢、牡丹種皮與牡丹籽粕。

1.2.1 牡丹果莢

牡丹果莢和種子一起進(jìn)行采收，在晾曬后再進(jìn)行分離，牡丹果莢約占單果質(zhì)量的60%[16]。對牡丹果莢的研究主要集中在對其功能物質(zhì)的提取及結(jié)構(gòu)確定、提取工藝及抗氧化性等方面，如對多糖化合物[16-17]、多酚[18]、低聚茋類化合物[19]、芍藥苷和丹皮酚[19-20]、果膠化合物的提取及其抗氧化性[17,20]研究。經(jīng)研究，牡丹果莢比牡丹枝和牡丹葉更適合作為制備發(fā)酵用還原糖的原材料[21]；紫斑牡丹果莢中白藜蘆醇的含量遠(yuǎn)高于花生和巨峰葡萄[22]，因此可作為白藜蘆醇制備的良好原料。Chen 等[23]模擬人工胃腸液處理，經(jīng)消化處理后牡丹果莢黃酮對羥基自由基的清除能力增強(qiáng)，證實(shí)牡丹果莢可作為天然抗氧化劑的來源。因此牡丹果莢在生物基材料、生物醫(yī)藥、化工和食品等領(lǐng)域的高附加值資源化綜合利用具有良好的開發(fā)和應(yīng)用前景。

1.2.2 牡丹種皮與牡丹籽粕

牡丹種皮在生產(chǎn)牡丹籽油之前被脫除，約占種子質(zhì)量的33%。在牡丹種子中，75%的白藜蘆醇主存要在于牡丹種皮中，牡丹種皮提取物中茋類成分含量遠(yuǎn)超過種仁[24]；牡丹種皮中亞麻酸含量最高，超過牡丹籽油中的含量[25]，說明種皮比種仁具有更高的營養(yǎng)價值與抗氧化潛力。孟慶煥等[26]研究表明牡丹種皮中總黃酮具有一定的抗氧化、抗疲勞作用。Gao 等[27]發(fā)現(xiàn)牡丹籽中順式與反式磁素H（白藜蘆醇低聚物）在抑制四種人類腫瘤的增殖方面具有優(yōu)越的活性，可作為癌癥化療藥物的候選藥物。

牡丹籽粕是壓榨牡丹籽油的副產(chǎn)物，含有豐富的蛋白質(zhì)（18%～35%），是重要的天然植物蛋白來源，也是制備活性多肽的優(yōu)良來源。我國每年產(chǎn)生高達(dá)5 萬t 的牡丹籽殼和餅粕，但大多被用作蛋白飼料或丟棄。不同的提取方法對提取率、純度有一定的影響。如劉柏華等[28]用超聲輔助堿提取，相比常規(guī)堿提取法，提取率、純度與氨基酸含量均提高，堿液消耗減少。Wang 等[29]通過研究得出用堿性蛋白酶水解牡丹籽蛋白顯示出較好的游離酶解效果。

根據(jù)牡丹果實(shí)副產(chǎn)物中主要營養(yǎng)物質(zhì)和功效成分，牡丹果實(shí)副產(chǎn)物可用于食品、化妝品、功能性食品及醫(yī)藥的制備。如牡丹籽粕發(fā)酵酒和飲料的研制[30]，牡丹籽粕降血糖肽、抗氧化肽、血管緊張素酶抑制肽的研發(fā)等[31-32]。牡丹籽粕還是良好的栽培基質(zhì)，用牡丹籽粕代替麥麩，能顯著提高平菇菌絲生長速度和子實(shí)體生物學(xué)效率，并提高出菇集中度[33]。這些研究為今后制備牡丹籽粕活性肽產(chǎn)品提供了一定的研究方向，為牡丹籽粕的開發(fā)利用和進(jìn)一步拓寬牡丹籽粕產(chǎn)業(yè)提供發(fā)展思路。

2 牡丹副產(chǎn)物綜合利用方面存在的問題

菏澤市以打造“特色支柱產(chǎn)業(yè)”為目標(biāo)，出臺和落實(shí)一系列扶持政策，推動菏澤市牡丹產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加快，取得了顯著成效。但是，對牡丹副產(chǎn)物綜合作用方面仍存在一些問題，導(dǎo)致牡丹副產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常緩慢。

2.1 加工企業(yè)分散，精深加工產(chǎn)品少

牡丹產(chǎn)品加工企業(yè)存在小、散、低、弱的狀態(tài)，加工產(chǎn)品單一、綜合效益低、技術(shù)落后、缺乏研發(fā)能力、缺少具有競爭力的市場品牌等劣勢；牡丹果實(shí)副產(chǎn)物加工產(chǎn)品單一甚至空白，深加工嚴(yán)重滯后等問題，如牡丹副產(chǎn)物功能物質(zhì)局限于理論研究，產(chǎn)業(yè)化程度低等；嚴(yán)重影響了牡丹副產(chǎn)物的深加工增值與綜合利用。

2.2 缺乏對牡丹副產(chǎn)物政策支持，人才隊(duì)伍有待加強(qiáng)，科研項(xiàng)目少

目前政策與課題主要集中在牡丹栽培種植與育種等方面，如《關(guān)于加快發(fā)展木本油料產(chǎn)業(yè)的意見》《牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2015—2020)》和《菏澤市牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體規(guī)劃(2018—2022)》等政策及國家“863”項(xiàng)目“牡丹新品種選育與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”、國家自然科學(xué)基金“牡丹品種資源評價”等科研課題較多；極少有關(guān)對牡丹副產(chǎn)物利用的政策的支持。

目前對牡丹副產(chǎn)物的研究主要集中在理論研究階段，實(shí)際投產(chǎn)較少，沒有做到真正物盡其用。社會進(jìn)入全面深化改革的關(guān)鍵時期，科技產(chǎn)業(yè)人才隊(duì)伍緊缺，特別是技術(shù)和生產(chǎn)一線能相銜接的人才稀缺，副產(chǎn)物的利用需要專門從事科研的人才，但科研隊(duì)伍數(shù)量和質(zhì)量嚴(yán)重不足，成為牡丹副產(chǎn)物發(fā)展的短板，因此存在科研、平臺建設(shè)投入不足，科研立項(xiàng)、科研資金投入有待加強(qiáng)，人才隊(duì)伍有待完善的問題。

3 提高菏澤牡丹副產(chǎn)物附加值的對策

提高牡丹副產(chǎn)物附加值問題，可以化劣勢為優(yōu)勢，帶動牡丹產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，充分發(fā)揮出牡丹產(chǎn)業(yè)對菏澤整個經(jīng)濟(jì)的帶動作用；其次，有助于菏澤市地方政府制定相關(guān)政策，徹底解決牡丹副產(chǎn)物生產(chǎn)、流通、管理所存在的問題，并且解決牡丹種植戶收入低的問題，積極調(diào)動種植積極性。

3.1 提高對牡丹副產(chǎn)物的認(rèn)識，加大政策扶持

牡丹果實(shí)副產(chǎn)物綜合利用與國民經(jīng)濟(jì)和人民生活品質(zhì)及健康緊密相關(guān)，符合國家戰(zhàn)略發(fā)展方向，對提高人們生活品質(zhì)，滿足美好生活需求具有重要意義。因此宏觀上加強(qiáng)科學(xué)引導(dǎo)，對牡丹加工過程中副產(chǎn)物或下腳料實(shí)施高效節(jié)能、廢棄物再利用；統(tǒng)籌規(guī)劃使牡丹副產(chǎn)物的屬性更加多元化，既可飼用又可食用，由此減少牡丹莖、果莢堆放問題或焚燒造成的環(huán)境污染問題，以此集中處理農(nóng)村生活垃圾，改善農(nóng)村環(huán)境。制定牡丹副產(chǎn)物科學(xué)化利用扶持政策，加大資金投入力度，增加對牡丹副產(chǎn)物利用的財(cái)政支持；實(shí)行保險(xiǎn)制度[34]，減少農(nóng)戶因自然災(zāi)害導(dǎo)致的減產(chǎn)，保證農(nóng)戶的收入，提高種植牡丹的積極性。

3.2 借鑒深加工創(chuàng)新案例，提高牡丹副產(chǎn)物附加值

目前，多種作物的副產(chǎn)物或加工原料副產(chǎn)物附加值通過科技創(chuàng)新得到很大提高，如核桃殼、花生殼、大豆籽粕、向日葵托盤等。雖然各種原料自身特性不同，提高附加值的策略方法不同。但牡丹副產(chǎn)物可以借鑒這些成功案例，對牡丹副產(chǎn)物科技進(jìn)行創(chuàng)新與發(fā)展，并鼓勵發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化、智能化等先進(jìn)技術(shù)，攻克牡丹產(chǎn)業(yè)高精尖技術(shù)，為牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持。如對牡丹副產(chǎn)物中功能物質(zhì)的制備，可采取綠色環(huán)保方法，不斷優(yōu)化提取工藝流程，可以節(jié)約資源，減少生產(chǎn)成本，提高提取率；將制備的功能物質(zhì)進(jìn)行純化，并應(yīng)用到化工領(lǐng)域、食品領(lǐng)域及醫(yī)藥領(lǐng)域，提高其附加值。

3.3 發(fā)展龍頭企業(yè)，壯大企業(yè)規(guī)模

牡丹副產(chǎn)物的綜合利用程度是牡丹全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，對提高牡丹產(chǎn)品競爭力起著重要的作用。目前菏澤市多家牡丹標(biāo)桿加工企業(yè)開發(fā)出了牡丹功能性新資源食品、飲品、菜品，牡丹日化產(chǎn)品，牡丹藥用產(chǎn)品；建設(shè)了牡丹產(chǎn)業(yè)研發(fā)中心、油用牡丹產(chǎn)業(yè)化研發(fā)基地等研發(fā)機(jī)構(gòu)[34]；但對牡丹副產(chǎn)物的研究與應(yīng)用較少，因此應(yīng)鼓勵企業(yè)和科研院校聯(lián)合進(jìn)行牡丹副產(chǎn)物綜合利用研究，促進(jìn)企業(yè)加工技術(shù)升級和副產(chǎn)物的綜合利用率，堅(jiān)持市場導(dǎo)向，發(fā)展龍頭企業(yè)，整合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)揮集聚效應(yīng)[35]，創(chuàng)立地方特色品牌，提高產(chǎn)品競爭力。

3.4 創(chuàng)新研發(fā)體系，加強(qiáng)對牡丹副產(chǎn)物的研發(fā)力度

地方應(yīng)提高科研投入，創(chuàng)建副產(chǎn)物綜合利用平臺和配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增加科研立項(xiàng)，加大對牡丹副產(chǎn)物發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究和集成的支持，鼓勵以企業(yè)為主導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)與科研單位高校，在生態(tài)優(yōu)先的原則下依托高新技術(shù)，加快解決共性關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)科研成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，延長牡丹產(chǎn)業(yè)鏈，大力提高牡丹果實(shí)副產(chǎn)物深加工產(chǎn)品的科技附加值，促進(jìn)牡丹產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展，為地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和精準(zhǔn)扶貧提供技術(shù)支撐。

4 小結(jié)

對牡丹副產(chǎn)物的綜合利用，可以填補(bǔ)我國牡丹副產(chǎn)物深加工產(chǎn)品方面的空白，有效提高牡丹深加工轉(zhuǎn)化率和利用率，實(shí)現(xiàn)牡丹果實(shí)副產(chǎn)物的高值高效利用，開拓優(yōu)化牡丹產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，推動整個牡丹果實(shí)副產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)乃至功能食品行業(yè)的發(fā)展，拓展牡丹果實(shí)副產(chǎn)物高值深加工產(chǎn)品在功能性食品和醫(yī)藥的生產(chǎn)應(yīng)用，同時也可促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和可持續(xù)發(fā)展，增加地方財(cái)政收入，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益；同時由于產(chǎn)品利潤空間的增加，將使牡丹副產(chǎn)物價格上漲，這將有力地促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收，并助力農(nóng)民精準(zhǔn)脫貧，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興發(fā)展，更好地使我國的產(chǎn)品與國際接軌，助力提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)的國際競爭力，對振興地方經(jīng)濟(jì)和促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，經(jīng)濟(jì)效益顯著，前景廣闊。