蘋(píng)果渣的利用研究現(xiàn)狀

曲映紅，王建中

（上海海洋大學(xué)，上海 201306）

蘋(píng)果渣的利用研究現(xiàn)狀

曲映紅，王建中

（上海海洋大學(xué)，上海 201306）

蘋(píng)果渣是蘋(píng)果汁生產(chǎn)中的廢棄物，具有較高的營(yíng)養(yǎng)和利用價(jià)值。本文綜述了蘋(píng)果渣利用的研究進(jìn)展，特別是果渣中果肉的分離與神經(jīng)酰胺、科羅索酸等高附加值活性成分的提取利用，以期為提高蘋(píng)果綜合利用率、開(kāi)發(fā)蘋(píng)果渣的潛在價(jià)值提供參考。

蘋(píng)果渣；果肉分離；神經(jīng)酰胺；科羅索酸；多酚

蘋(píng)果是世界第二大水果[1,2]，全球種植面積約500萬(wàn)hm2，年總產(chǎn)量超過(guò)6000萬(wàn)t。這些蘋(píng)果中，71%用于鮮食；20%加工成高附加值產(chǎn)品，其中有65%被加工成各種蘋(píng)果汁、蘋(píng)果酒、蘋(píng)果泥、蘋(píng)果醬及蘋(píng)果干制品。在蘋(píng)果汁的加工過(guò)程中，蘋(píng)果壓榨分離果汁后產(chǎn)生大量蘋(píng)果渣（Pomace）。在亞洲，中國(guó)每年大約500萬(wàn)t蘋(píng)果用于生產(chǎn)蘋(píng)果汁，約產(chǎn)生100多萬(wàn)t蘋(píng)果渣[3]；印度每年500多萬(wàn)t蘋(píng)果用于生產(chǎn)蘋(píng)果汁，約產(chǎn)生130萬(wàn)t蘋(píng)果渣[4]；日本每年產(chǎn)蘋(píng)果約78萬(wàn)t，10%～20%用于加工各種蘋(píng)果產(chǎn)品，其中約90%加工成蘋(píng)果汁，產(chǎn)生蘋(píng)果渣約1.4萬(wàn)t[5]。

對(duì)于大規(guī)模的蘋(píng)果汁加工業(yè)，一般蘋(píng)果渣的產(chǎn)量為蘋(píng)果的25%。蘋(píng)果渣目前尚無(wú)有效的利用途徑與技術(shù)，一般被傾倒到農(nóng)田。由于不受控制的發(fā)酵和250～300g/kg的化學(xué)耗氧量（COD），加重了環(huán)境污染，而且蘋(píng)果渣在自然界的生物降解也需大量的生物耗氧量（BOD）[6]，因此蘋(píng)果渣的科學(xué)處理是一個(gè)普遍性需要解決的問(wèn)題。蘋(píng)果渣含有大量的水分，且容易發(fā)酵，若隨意處置，將會(huì)對(duì)空氣與地下水造成污染。而且蘋(píng)果渣數(shù)量巨大，安全有效地處理蘋(píng)果渣，預(yù)防環(huán)境污染成了非常重要的課題。

1 國(guó)內(nèi)蘋(píng)果渣的利用現(xiàn)狀

蘋(píng)果渣是新鮮蘋(píng)果經(jīng)破碎壓榨提汁后的剩余物，主要由果皮、果核和殘余果肉組成，含有可溶性糖、維生素、礦物質(zhì)及纖維素等豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是良好的飼料資源。經(jīng)測(cè)定在蘋(píng)果渣中，果皮果肉占96.2%，果籽占3.1%，果梗占0.7%，具體營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1（見(jiàn)下頁(yè)）。

綜合近年來(lái)各國(guó)對(duì)蘋(píng)果渣開(kāi)發(fā)利用的途徑大致可以歸納如下：（1）傳統(tǒng)的利用：食品、飼料、肥料；（2）發(fā)酵：氫氣、甲醇、乙醇、葡萄糖、醋酸、乳酸、生物材料；（3）綜合利用：果膠、低聚果膠、高吸水材料。

由于蘋(píng)果渣水分含量高，極易發(fā)酵污染環(huán)境，蛋白質(zhì)含量又低，雖然有許多開(kāi)發(fā)研究報(bào)告，但國(guó)內(nèi)外蘋(píng)果渣產(chǎn)業(yè)化利用的極少。在我國(guó)，近年來(lái)正在探討的與果蔬加工相關(guān)的國(guó)家公益行業(yè)（農(nóng)業(yè)）專(zhuān)項(xiàng)共10項(xiàng)，其中《大宗水果加工副產(chǎn)物與殘次果綜合利用技術(shù)研究與示范》，以蘋(píng)果、柑橘等為代表，從食品加工、功能成分提取、資源循環(huán)利用三種途徑進(jìn)行加工副產(chǎn)品（皮渣）綜合利用技術(shù)研究[7]，但蘋(píng)果渣的綜合利用技術(shù)尚未有突破性進(jìn)展。

表1 蘋(píng)果渣的主要成分

2 蘋(píng)果渣中果肉分離的研究

蘋(píng)果渣一般是作為蘋(píng)果汁生產(chǎn)的副產(chǎn)物整體加以利用的，有研究報(bào)道果皮和果肉成分及其功能的不同[8,9]，但目前實(shí)際生產(chǎn)上還不能有效分離蘋(píng)果渣中的果皮和果肉。上海熙可食品科技公司已公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利敘述了從蘋(píng)果渣中分離蘋(píng)果果肉的方法[10]。壓榨后的蘋(píng)果渣在弱酸性維生素C水溶液中，富含果膠的蘋(píng)果果肉快速溶脹，變得十分松軟；蘋(píng)果皮韌性很強(qiáng)，果核較為堅(jiān)實(shí)，二者不受維生素C水溶液的影響。據(jù)此，可將蘋(píng)果果肉與果皮、果核分離，得到蘋(píng)果果肉混懸液，用于加工蘋(píng)果果肉飲料或蘋(píng)果醬。

3 蘋(píng)果渣中的主要功能性成分

蘋(píng)果渣中的提取物主要有多酚、多糖、果膠、膳食纖維等，多酚和多糖的抗氧化性、果膠和膳食纖維對(duì)腸道的有益作用已有較多研究，神經(jīng)酰胺、科羅索酸等功能性成分的研究也漸漸引起關(guān)注。

3.1 神經(jīng)酰胺

神經(jīng)酰胺（Ceramide）是一種廣泛存在于真核生物細(xì)胞中的信號(hào)傳導(dǎo)物質(zhì)，作為一種鞘脂類(lèi)以細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)組成成分或胞內(nèi)自由分子形式存在，它與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、細(xì)胞周期抑制等都有關(guān)系[11,12]。近年來(lái)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)酰胺在皮膚護(hù)理中起活性因子作用，具有保濕、防護(hù)、修復(fù)損傷等重要功效[13]，無(wú)論是涂布還是口服，均有效果，因此已成為一種重要的化妝品成分。此外，神經(jīng)酰胺還有提高免疫力、緩和過(guò)敏性皮炎、抗腫瘤等功效[14,15]。神經(jīng)酰胺曾經(jīng)主要提取自牛腦組織，但由于瘋牛病可能帶來(lái)的污染，從植物中提取神經(jīng)酰胺就成為安全與經(jīng)濟(jì)的途徑。神經(jīng)酰胺由長(zhǎng)鏈鞘氨醇通過(guò)酰胺鍵與脂肪酸共價(jià)結(jié)合而成，其中鞘氨醇和脂肪酸的碳鏈長(zhǎng)度、不飽和度及羥基數(shù)目都是可變化的。蘋(píng)果渣中提取的神經(jīng)酰胺結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 神經(jīng)酰胺結(jié)構(gòu)圖

神經(jīng)酰胺價(jià)格昂貴，在日本，2006年神經(jīng)酰胺的市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到12～16億日元。根據(jù)公開(kāi)的2004年日本北海道農(nóng)業(yè)研究成果情報(bào)，農(nóng)副產(chǎn)品中廣泛存在神經(jīng)酰胺，干品的含量在0.01-0.94mg/g，其中以蘋(píng)果渣中的含量最高[16]，見(jiàn)圖 2。

在神經(jīng)酰胺的提取工藝過(guò)程中，甾醇糖苷的存在使神經(jīng)酰胺的提純變得困難，在上述試樣中含有0.01～0.87mg/g的甾醇糖苷。蘋(píng)果渣中神經(jīng)酰胺與甾醇糖苷的含量比為1.09。對(duì)神經(jīng)酰胺的提純而言，甾醇糖苷的含量比例越低越有利。

3.2 蘋(píng)果渣中的科羅索酸等三萜酸類(lèi)化合物

科羅索酸是熊果酸的同分異構(gòu)物，近代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，科羅索酸通過(guò)參與和促進(jìn)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)促進(jìn)細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收和利用，從而起到降血糖的功效。科羅索酸對(duì)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的興奮作用類(lèi)似于胰島素，因此，科羅索酸也被稱(chēng)為植物胰島素[21]。此外，科羅索酸還具有多種重要的生物活性，如抗肥胖、消炎、抗氧化應(yīng)激及抗腫瘤等[18]。已有研究證明科羅索酸具有細(xì)胞毒性，能夠降低腫瘤細(xì)胞存活率，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[22]。在體外試驗(yàn)中，科羅索酸不僅能抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞與骨肉瘤細(xì)胞的增殖，對(duì)子宮癌細(xì)胞及胃癌細(xì)胞也有效。在最新的研究中，科羅索酸與抗癌藥并用，明顯提高了抗癌藥的療效[19]。

蘋(píng)果皮中富含三萜酸類(lèi)化合物[17]，主要是科羅索酸、熊果酸、齊墩果酸、烏蘇酸。其中科羅索酸近年來(lái)受到高度重視。在我國(guó)，科羅索酸等三萜酸類(lèi)化合物目前主要從大葉紫薇及枇杷葉中提取[18-20]。有報(bào)道說(shuō)，蘋(píng)果渣是羅索酸廉價(jià)且極豐富的來(lái)源。

3.3 蘋(píng)果多酚

蘋(píng)果多酚是蘋(píng)果渣綜合利用的主要體現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外一般的研究認(rèn)為，蘋(píng)果多酚具有抗菌、消炎、抗突變、降壓、清熱解毒、鎮(zhèn)靜、利尿等功效；在抗氧化、抗腫瘤、抑制脂肪酶等方面也有顯著功效；能抗衰老、增強(qiáng)機(jī)體的免疫力。

蘋(píng)果多酚在國(guó)內(nèi)已大量生產(chǎn)，目前主要從未成熟蘋(píng)果中提取，因?yàn)槲闯墒焯O(píng)果中的多酚含量是成熟蘋(píng)果的10多倍[24]。因此，蘋(píng)果渣中多酚的提取，要與神經(jīng)酰胺、科羅索酸等高價(jià)值的功效成分結(jié)合在一起做綜合利用的研究。

4 展望

蘋(píng)果渣資源豐富，成本低，用途廣，可用于生產(chǎn)飼料、膳食纖維，也可發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸、酒精、蘋(píng)果醋、蛋白飼料，還可用于提取果膠、天然香料等，但除飼料生產(chǎn)技術(shù)較為成熟外，其他應(yīng)用還未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的要求[25,26]。從蘋(píng)果渣的利用現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上目前的研究都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；結(jié)合蘋(píng)果渣中高附加值的功能性成分的開(kāi)發(fā)，是相關(guān)研究進(jìn)一步的目標(biāo)。

[1]崔家升,李曉萍.世界蘋(píng)果種植概況與我國(guó)蘋(píng)果生產(chǎn)前景展望[J].北方果樹(shù),2012,4∶1-3.

[2]馮娟娟,劉軍弟,霍學(xué)喜.世界主要落葉水果主產(chǎn)國(guó)生產(chǎn)與貿(mào)易預(yù)測(cè)分析[J].北方園藝,2014,4∶195-202.

[3]楊杰,沙立勛,辛力.2012-2013年中國(guó)蘋(píng)果市場(chǎng)調(diào)研分析[J].落葉果樹(shù),2013,45(3)∶01-05.

[4]Manoj mahawar.Utility ofapple pomace as a substrate for various products∶A review[J].Food and Bioproducts Processing,2012,90∶597-605.

[5]Kaushal NK.Effect of stages of apple pomace collection and treatment on physio-chemical and sensory Qualities of pomace leather[J].J.Food Sci.Technol.,2002,39(4)∶388-393.

[6]單楊.果蔬貯藏與加工學(xué)科的現(xiàn)狀與發(fā)展 [A].2012-2013食品科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展報(bào)告 [R].北京∶中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2014∶152-166.

[7]王巖,裴世春,王存堂,等.蘋(píng)果果皮、果肉多酚含量測(cè)定及抗氧化能力研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2015,36(15)∶135-140.

[8]李潔,郭玉蓉,賈豐,等.蘋(píng)果果皮和果肉多糖的組成及抗氧化活性比較[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2016,42(7)∶1-3,27.

[9]朱演銘,王磊,唐征,等.蘋(píng)果壓榨后蘋(píng)果果肉的分離方法及果肉的應(yīng)用[J].中國(guó),2014,01(10)∶22-25.

[10]COLOMBINI M.Membrane channels formed by ceramide[J].Handb Exp Pharmacol,2013,15(1)∶109-126．

[11]HANNUN Y A．Functions of ceramide in coordinating cellular responses tostress[J].Science,1996,274∶1855-1859．

[12]Kessner D,Ruettinger A,Kiselev MA,et al.Properties of ceramides and their impact on the stratum corneum structure.Part 2∶stratum corneum lipid model systems[J].Skin Pharmacol Physiol,2008,21(2)∶58-74．

[13]Futerman AH,Riezman H.The ins and outs of sphingolipid synthesis[J].Trends Cell Biol,2005,15(6)∶312-8.

[14]Henry B,Ziobro R,Becker K,et al.Acid sphingomyelinase[J].Handb Exp Pharmacol,2013,(215)∶77-88.

[15]Xiangjiu He,Rui Hai liu.Triterpenoids isolated from apples have potent antiproliferative activity and may be partially responsible for apples anticancer activity[J],J.Agric.Food Chem.,2007,55∶4366-4370.

[16]Lee MK,Ahn Y M,Lee K R,et al.Development of a validated liquid chromatographic method for the quality control of Prunellae Spica∶Determination of triterpenic acids[J].Analytica Chimica Acta,2009,633(2)∶271-277.

[17]李海艷,凌昌全.科羅索酸的研究進(jìn)展[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊,2011,29(11)∶2422-2423.

[18]Kim YK,Yoon SK,Ryu SY.Cytotoxic triterpenes from stem bark of Physocarpus intetmedius[J].Planta Med,2000,66(5)∶485-486．

[19]林國(guó)榮,沈高揚(yáng),吳錦程.大孔吸附樹(shù)脂分離枇杷葉科羅索酸的研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2014,30(28)∶133-138.

[20]林江瀟,黃娟,袁玲,等.枇杷葉中科羅素酸的分離純化及其抗腫瘤活性研究[J].海峽藥學(xué),2014,26(8)∶25-28.

[21]乜蘭春,孫建設(shè).蘋(píng)果果實(shí)酚類(lèi)物質(zhì)含量與果實(shí)苦澀關(guān)系的研究[J].園藝學(xué)報(bào),2005,32(5)∶778-782.

[22]石勇.蘋(píng)果渣的開(kāi)發(fā)利用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2011,9∶30.

[23]馬艷萍,馬惠玲,徐娟.蘋(píng)果渣研究新進(jìn)展[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2006,21(5)∶160-164.

Utilization Research of Apple Pomace

QUYing-hong,WANGJian-zhong
(Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

Apple pomace is the waste in the production of apple juice,and it has a lot of nutrition and utilization value.This paper reviewd the research progress on the use of apple pomace,especially the separation of pulp and the exploitation of high value-added active ingredients such as ceramide,corosolic acid,etc.The research in this article would will provide a useful reference to improve the utilization ratio of apple and develop the potential value of apple pomace.

Apple pomace;separation of pulp;ceramide;corosolic acid;polyphenol

TS255.3

A

1008-1038(2017)11-0011-04

10.19590/j.cnki.1008-1038.2017.11.003

2017-07-19

曲映紅（1969—），女，副教授，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程