果蔬加工副产物的活性成分及其在食品工业中的应用.docx

果蔬加工副产物的活性成分及其在食品工业中的应用 谢婕　齐洪鑫　韩梅梅　蒋黎艳摘要 随着我国果蔬加工业的迅速发展和人民生活水平的不断提高，由此产生的大量果蔬加工副产物不仅容易带来环境污染，同时因其富含的营养素和营养外化合物不能有效利用，还会造成宝贵资源的浪费在介绍源于果蔬加工副产物的多种活性成分的基础上，着重阐述了果蔬加工副产物在开发创新性食品、酶制剂、抗氧化剂、抑菌剂、天然食品调味料、发酵固定化载体等食品工业中的应用，并对其发展前景进行了展望关键词 果蔬加工副产物;活性成分;食品工业TS255 A0517-6611（2020）11-0021-05Abstract With the rapid development of fruit and vegetable processing industry and the improvement of peoples living standards，a large number of fruit and vegetable processing byproducts not only had a negative impact on the environment，but also led to the waste of resources as they are rich in nutrients and extranutrients.Various active ingredients derived from byproducts of fruit and vegetable processing were introduced，and their application in developing innovative foods，enzymes，antioxidants，antimicrobial agents，natural food seasonings，fermentation immobilized carriers and other food industries were expounded.Finally their development was prospected.Key words Fruit and vegetable byproducts;Bioactive ingredients;Food industry據统计，果蔬加工过程中可产生大约相当于50%原材料的果皮、果核、果渣、未成熟或损坏的水果和蔬菜等副产物[1-2]。

这些副产物大多直接被丢弃，极易造成环境污染此外，果蔬加工副产物因其富含各类营养素和非营养素成分，是蛋白质、多糖、维生素、粗纤维、矿物质、植物甾醇、必需脂肪酸和抗氧化剂等良好的天然来源，可作为高附加值产品的回收资源[3-5]更重要的是，与化学合成物相比，用果蔬加工副产物提取的天然成分来开发具有生物活性的产品更容易被消费者接受目前，国内外对果蔬加工副产物中的活性成分有一定的应用研究，然而这些研究与每年产生的副产物数量相比，其利用率和开发程度远远不够，且目前的开发主要是针对具体果品的副产物进行处理，缺乏从活性成分上进行全面的综合分析和利用鉴于此，笔者对果蔬加工副产物中的活性成分进行了介绍，着重阐述了其在开发创新性食品、酶制剂、抗氧化剂、抑菌剂、天然食品调味料、发酵固定化载体等食品工业中的应用，以期为更加合理利用果蔬加工副产物、降低环境污染风险和支持食品工业经济发展提供科学指导1 果蔬加工副产物中的活性成分果蔬加工副产物主要由水、有机物质和矿质元素组成，营养物质丰富[6]（表1）研究表明，在果蔬加工副产物中广泛存在多种活性成分，这些化合物基本上是植物的初级和次级代谢产物，主要有膳食纤维、果胶、酚类、脂肪酸等[7]。

1.1 膳食纤维膳食纤维是非淀粉多糖的多种植物物质，通常分为两大类：水溶性的果胶、树胶和不溶性的纤维素、木质素、部分半纤维素等果蔬加工副产物是膳食纤维的天然来源（表2），例如苹果渣中干物质的含量达93.2%，而膳食纤维占干物质的60.1%[8]Amaya-Cruz等[9]对芒果、番石榴和桃汁加工后的副产物中的膳食纤维进行了研究，结果显示芒果和桃子副产物表现出不溶性/可溶性膳食纤维的充分平衡以及高含量的类胡萝卜素和多酚;番石榴副产物中不溶性膳食纤维的含量最高达74%Zhang等[10]对葡萄果实加工后产生的副产物红葡萄渣中的膳食纤维和多酚类化合物进行了提取研究，结果显示提取物中总膳食纤维含量较高，达5724%，其中不溶性纤维含量高达51.70%膳食纤维在体内不易消化，但在大肠中可被微生物（如双歧杆菌）酵解，同时产生短链脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸），促进有益菌的增殖，改善肠道环境，提高肠道消化系统免疫力，降低患结肠癌和直肠癌的风险[11]由此分析，果蔬加工副产物富含的膳食纤维活性成分应用前景广泛，如在食品工业中可以用来强化食品，增加其膳食纤维含量，赋予食品适当的流变学特性，改善食品的风味和质构，并生产出低卡路里、低胆固醇和低脂肪的健康产品[12]。

1.2 果胶果胶是一种直线型天然高分子多糖聚合物，是水果和蔬菜细胞壁中间层的主要构成成分，具有良好的凝胶性和乳化稳定性，在化妆品、食品及医药保健品中应用广泛果蔬加工副产物中含有丰富的果胶，是天然优质果胶的良好来源Wang等[13]研究发现，与市售果胶相比，从苹果渣中提取的果胶多糖的分子量、半乳糖醛酸含量、干物质和蛋白质含量较低，灰分含量和中性糖含量较高;同时还发现提取的果胶多糖在体外显示出比商业果胶更高的抗氧化能力和对HT-29结肠腺癌细胞更强的抑制作用Jiang等[14]以发酵山楂酒渣（FHP）和浸泡山楂酒渣（SHP）为原料，采用酸法来提取山楂酒渣和浸泡山楂酒渣中的果胶，并进行详细的比较，结果发现提取出来的这2种果胶均为高甲氧基果胶，SHP的分子量高于FHP差示扫描量热分析表明，SHP的熔体温度低于FHP，分子排列比FHP有序FHP和SHP溶液具有剪切稀释性能，但SHP具有较强的抗剪切能力随着浓度的增加，FHP趋向于弹性固体，在SHP中不显著研究还表明，FHP和SHP都有可能成为果胶的新来源，这2种果胶均可作为食品加工中的增稠稳定剂近年来，医疗保健行业通过合成和改性果胶在免疫、抗癌、材料行业等方面取得巨大成功，随着人们对营养健康食品的追求，食品行业中各种低酯果胶、酰胺化果胶以及脂肪替代品果胶会是今后发展的一个方向，因此果蔬加工副产物在这方面也具有较大的应用前景。

1.3 多酚果蔬加工副产物还具有多酚含量高的特点许多水果和蔬菜被归入100种最丰富的多酚膳食来源中[15]苹果副产物是多酚类化合物的重要来源，这些化合物主要包括黄烷醇类、酚酸类、儿茶素及花青素类等[16]葡萄籽也是多酚的良好来源，特别是酚酸、鞣花苷、黄酮、黄烷-3-醇，如儿茶素、花青素、二苯乙烯和白藜芦醇，均具有抗氧化、抗肿瘤、抗微生物、抗衰老的功能，对肝脏具有抗毒性和抗炎作用[17]Yilmaz等[18]研究发现，葡萄籽粉和葡萄皮的总酚含量的抗氧化能力与藻红蛋白的氧自由基吸收能力有类似的趋势，表明葡萄皮和葡萄籽粉的健康功能成分与水果和蔬菜相当甘蔗渣也可用作多酚类物质的潜在来源，并可能在功能性药剂的开发和农业工业收入的增加中发挥作用Zheng等[19]研究了甘蔗渣提取物中酚类物质的组成，发现甘蔗皮渣总酚含量为（7.830.24）mg/g，包括自由酚（EF）（7.350.25）mg/g和结合酚（0.480.01）mg/g此外，还有研究表明花生皮[20]、蔓越莓果渣[21]也富含多酚类物质近年来，从植物中寻找天然抗氧化剂的需求日益增加，果蔬加工副产物中具有丰富的多酚类物质，是天然抗氧化剂的良好来源，因此从果蔬副产物中提取多酚类物质具有较大的应用前景。

1.4 脂肪酸和脂溶性物质水果加工行业产生越来越多的种子和果仁的副产品，这些副产品可以作为油脂类物质的天然来源，与化学合成物质相比，这些天然来源的物质更容易被消费者接受Grna等[4-5]对西瓜、石榴、猕猴桃等9种工业水果副产物种子中油脂的回收及其脂肪酸和植物甾醇组分进行了研究，发现果实种子的出油率为11.8%～28.5%，每种籽油中脂肪酸成分都不一样;大部分样品中亚油酸含量较高（38.0%～70.7%），而石榴籽油中石榴酸含量极高（862%）此外，还发现酸樱桃副产物的产油率为17.5%～37.1%，平均为31.8%，主要脂肪酸有亚油酸（35.50%～4606%）、油酸（25.25%～45.30%）、α-榄香酸（7.43%～1576%）和棕榈酸（5.06%～7.38%）Petkova等[22]对3个品种甜瓜种子中的油脂含量及成分进行了研究，发现油脂中甾醇、磷脂和生育酚的含量分别为0.6%、0.7%～1.7%、435～828 mg/kg，脂类中的主要脂肪酸为亚油酸（51.1%～585%），其次为油酸（24.8%～25.6%），证实了将该油用于制药或化妆品工业的可能性综上所述，果蔬加工副产物是油脂类物质的天然来源，如果能够采用合理的技术手段和加工方法对其进行纯化并加以利用，果蔬加工副产物可以作为食用油的新资源，具有较大的开发利用空间。

2 果蔬加工副产物在食品工业中的应用2.1 开发创新性食品目前果蔬加工副产物在开发创新性食品的应用研究较多大量的研究发现苹果渣可以作为膳食纤维的补充成分，在不同的产品中加入可以起到一定的作用Rocha等[23]以苹果渣为原料制备无麸质（GF）烘焙产品，发现苹果渣中的纤维含量很高，纤维含量越高，粘合性越低Choi等[24]研究了苹果渣纤维和猪肉脂肪含量对未经加工、低脂鸡肉香肠品质的影响，结果表明，在配方中加入苹果渣纤维可以成功地降低乳化香肠中的脂肪含量，同时与常规脂肪（30%）对照组相比，发现可以改善乳化香肠的质量特性还有研究表明，从干苹果渣中提取的纤维可以成功地用于制备嗜酸性酸奶、芒果饮料、苹果饮料等富含纤维的产品[25]此外，果蔬加工副产物在创新性食品的营养组成上也可以发挥一定的作用Bertagnolli等[26]以不同用量（30%、50%和70%）番石榴皮粉来开发饼干配方，感官分析表明，含有30%番石榴皮粉的饼干在香气、风味和质地特性方面令人满意，含50%和70% 番石榴皮粉的饼干仅在香气方面令人满意，研究还表明添加番石榴皮粉的典型特征是纤维、矿物质、多酚和β-胡萝卜素等的含量较高，脂类和碳水化合物含量低。

因此，番石榴皮粉可部分替代小麦粉用于生产饼干，以提高营养价值，而不影响产品的感官质量Selani等[27]研究了冷冻干燥菠萝副产物和菜籽油作为脂肪替代品对低脂肪牛肉汉堡包的氧化稳定性、胆固醇含量和脂肪酸组成的影响，结果表明菠萝副产物和菜籽油可作为食品成分在更健康的牛肉汉堡开发中进行应用综上，果蔬加工副产物中营养成分丰富，尤其是膳食纤维含量较高，可以作为开发创新性食品的潜力资源2.2 制备酶制剂的原料果蔬加工副产物含有大量的果胶、碳水化合物、蛋白质，且脂肪含量低，可以用作微生物產酶的原料Hours等[28]以苹果渣为原料，采用固态发酵法小规模生产果胶酶，发现苹果渣是果胶酶生产的适宜原料Reddy等[29]以芒果干果加工工业产生的废料为碳源，利用真菌菌株生产果胶酶，结果发现在温度28 ℃、pH 6.0、接种量0.024 mL/mL、培养时间72 h、底物浓度为0.006 g/mL、碳源-果糖（1%）条件下，果胶酶产量较高在最佳条件下，果胶酶活力最高可达81.971 8 U/mLRuiz等[30]以柠檬皮渣为底物，黑曲霉Aa-20为载体，采用固态发酵法来生产果胶酶，结果表明柠檬皮渣是一种生产果胶酶的良好原料。

还有研究报道来自葡萄酒和果汁生产的葡萄渣已被用于生产木聚糖酶和果胶酶[31]随着对酶的深入研。