美藤果蛋白加工及應用研究進展

陳佳 ，楊勇福 ，林茂森 ，黎攀 ，杜冰 ，謝藍華 ,

1. 普洱聯眾生物資源開發有限公司（普洱 665008）；2. 普洱市謝藍華職工創新工作室（普洱 665008）；3. 云南省杜冰專家工作站（普洱 665008）；4. 華南農業大學食品學院（廣州 510642）

蛋白質是人體細胞與組織的重要組成成分，也是人們生活中接觸較多的重要營養素。隨著經濟社會發展和人們生活水平提高，植物源蛋白食品以其綠色健康營養廣受消費者追捧，植物源蛋白資源研究開發與綜合利用成為國內外食品行業關注的新熱點和新方向。截至2021年底，據不完全統計，全球植物蛋白市場規模在1 000～1 250億美元，我國食用植物蛋白資源市場200～300億美元，主要為豆類、堅果、谷物及食用菌等類別[1-2]。聯合國人口基金發布的《2021世界人口狀況》報告顯示，截至2021年底，全球230個國家人口總數為75.9億人，其中我國人口為14.1億人。據預測，2025年全球人口基數將達到80億人，中國人口將達16億人，植物源蛋白食品的市場全球每年平均需求量為584億 kg，缺口為280億 kg，國內國外供需不平衡且存在較大差距。從國家食品安全保障和滿足人們對植物蛋白食材的日益增長的客觀需求，探尋多元化的新型植物源蛋白食品資源非常必要。美藤果是一種多年生木質藤本的高蛋白高油脂植物，當年種植當年收獲果實，原料獲取周期短，其果仁中蛋白質含量達22%～30%，脫脂后果粕蛋白質含量達50%以上，是一種優質植物蛋白的來源[3]。因此，在全球一定區域大力發展美藤果綠色產業，對緩解我國乃至全球植物蛋白食品緊缺，保證植物蛋白市場穩定供應及質量安全具有重要意義。

1 國內外美藤果資源開發現狀

1.1 國外美藤果資源開發現狀

美藤果的拉丁學名為Plukenetia volubilisLinneo，為大戟科多年生木質藤本植物，最早生長于海拔80～1 700 m的南美洲安第斯山脈的熱帶雨林地區，由當地印加人將野生的美藤果馴化后為家種，印加語稱美藤果為Sacha Inchi，在南美洲的厄瓜多爾、秘魯、巴西等地區被當地印加人食用上千年的歷史，在古印加時代和前印加時代的古墓出土陶器上發掘美藤果圖案可以印證其發展歷史，該物種也成為秘魯法律保護的天然食用植物資源[4]。1976年秘魯農業部調查和研究亞馬遜地區新型糧食作物中發現美藤果是秘魯的土著部落人們長期食用的食材之一。1980年美國康奈爾大學開始對美藤果進行研究，發現其富含美藤果油和美藤果蛋白營養成分。2004年，2006年及2010年美藤果產品在德國和法國參展獲獎，受到國際社會關注[4]。2011年Gutierrez等[5]認為美藤果營養價值較好，符合功能性食品工業的發展趨勢的需要。2014年美國食品和藥物管理局批準美藤果作為“公認安全”食品，同年美國《赫芬頓郵報》報道美藤果為七大超級食品之一。國際上美藤果的種植地區主要在南美洲亞馬遜熱帶雨林的小安的列斯群島、蘇里南、委內瑞拉、哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯、玻利維亞、巴西等國及東南亞的瀾滄江湄公河熱帶雨林的老撾、緬甸、泰國、越南及柬埔寨等地區。

1.2 國內美藤果資源開發現狀

美藤果中文學名南美油藤，又名印加果、印奇果、星油藤、星星果等。2006年美藤果由中國科學院路甬祥院長從秘魯引進種源，在云南西雙版納熱帶植物園試種成功，2008年普洱聯眾生物資源開發有限公司從厄瓜多爾引進種源，在云南普洱試種成功，開啟了我國美藤果產業的發展之路。2010年依據《中華人民共和國種子法》第三章第十五條之規定，中科院西雙版納熱帶植物園提交申報材料，云南省林木品種審定委員會認定美藤果中文學名為“南美油藤”，證書編號（2010）第53號，良種編號滇R-ETS-PV-053-2010，因此，美藤果有了國內統一的法定植物名稱。2013年原衛生部批準了普洱聯眾生物資源開發有限公司申報的美藤果油為國家新資源食品，為美藤果油進入我國市場提供法律基礎[4]。2015年國家食品藥品監督管理總局發布關于已使用化妝品原料名稱目錄（2015版）的通告中，將美藤果油（印加果籽油）納入化妝品原料名稱目錄，標志著美藤果油可以作為化妝品原料在中國境內合法使用[6]。2017年國家衛計委終止編號為衛食新申字（2013）第0026號美藤果蛋白原料的審查，批準其可作為普通食品生產經營使用，為美藤果蛋白的開發利用奠定良好的基礎[7]。國內美藤果的種植地區主要云南、廣西、海南等省區。

2 美藤果蛋白的質量指標分析

經普洱聯眾生物資源開發有限公司委托云南省產品質量監督檢驗研究院對美藤果蛋白的質量指標進行分析與評價。依據美藤果蛋白檢測結果，普洱聯眾生物資源開發有限公司制定企業標準Q/PLZ 0002—2018[8]。美藤果蛋白產品質量標準要求見表1～表3。

表1 美藤果蛋白感官要求

表3 微生物指標 單位：CFU/g

國內關于美藤果蛋白的質量指標分析與標準研究報道較少，一方面是美藤果在我國沒有種植及食用歷史，2006年引進到國內才開始慢慢試驗推廣，到2017年美藤果蛋白被衛健委列為普通食品管理，高等院校、科研院所及企業開發利用的時間相對較短。另一方面美藤果在國內是新物種，從事美藤果產業的企業相對較少，產品終端作為原料使用的企業也不多，在實際開發應用方面受到一定的市場限制，導致對美藤果蛋白的質量研究相對滯后。美藤果蛋白作為植物源蛋白的新秀，含有較高的精氨酸、天冬氨酸及谷氨酸，在植物源蛋白領域擁有較高的營養價值。為充分利用美藤果蛋白資源，加強美藤果蛋白的質量研究，收集不同產地、不同區域、不同海拔及不同時節的美藤果原料，對其美藤果蛋白成分與質量關系進行系統探討將是美藤果產業技術研究的發展方向，為美藤果蛋白質量標準提升提供數據支持，也為美藤果蛋白原料的應用與發展提供參考依據。

表2 美藤果蛋白理化指標

3 美藤果蛋白的加工技術及應用研究進展

3.1 美藤果蛋白加工技術研究現狀

美藤果蛋白從美藤果仁或美藤果粕中分離提取制備而成，在此過程中會涉及美藤果蛋白的加工技術問題。國內外研究報道表明，植物源蛋白的提取方法有堿提法、酸沉法、生物酶法、鹽法和反膠束法等[9]，在美藤果蛋白提取方面，林鳳英[10]采用超聲波法和生物酶法提取美藤果清蛋白，謝藍華等[11]采用堿溶酸沉法制備美藤果蛋白，李云嵌等[12]和彭吟雪等[13]利用超聲波輔助堿法提取美藤果蛋白方法和工藝技術。從文獻資料看，不同的提取方法得到的美藤果蛋白含量及品質不一樣，可能和原料的產地、氣候及提取技術參數等有關。美藤果蛋白的研究成果還停留在試驗階段，大規模轉化和生產應用的報道鮮見，因此，從研究方向看，加強美藤果蛋白加工轉化技術及裝備定制化研究，促進美藤果蛋白產業化將是一個重點。

3.2 美藤果蛋白的應用進展情況

從食品工業角度看，美藤果中蛋白質含量高達30%，人體必需氨基酸7種，是一種高蛋白植物資源。美藤果蛋白在食品領域的應用已有報道，專利201810072764.X和201810297965.X公開美藤果蛋白粉及其制備方法，以美藤果粕為原料，經酶解干燥后制得美藤果蛋白粉，其工藝簡單，成本較低，能有效提高美藤果蛋白的綜合利用率[14-15]，為企業生產利用提供應用思路；專利201711093223.7、201810297095.6和CN202110395223.2分別公開美藤果蛋白營養酸奶、美藤果清蛋白功能飲料及其制備方法及復方多肽養生飲及其制備方法，其將美藤果蛋白作為添加劑運用于乳制品和飲品生產中，能增加食品中蛋白質的含量，改善氨基酸的配比和產品的口感[16-18]。隨著美藤果蛋白被衛健委列為普通食品原料后，國內外的相關企業陸續推出以美藤果蛋白為原料開發的產品進駐市場，如韓國Naturik Herb的有機美藤果蛋白粉、老撾Mulberry Pure美藤果蛋白粉及普洱聯眾生物資源開發有限公司開發的美藤果蛋白肽固體飲料產品，表明美藤果蛋白作為一種新型綠色健康食品原料開始融入日常生活中，具有較好的市場潛力。

從日化工業領域看，植物源蛋白含有大量不同分子量的氨基酸及肽類物質，不僅可以在延緩細胞老化、軟化角質層、促進細胞新陳代謝及防脫生發等方面賦予產品功效特征，還可以為產品的安全性與穩定性提供支撐，可廣泛應用于各類化妝品及個人護理產品中[19]。國內外對美藤果蛋白在化妝品工業研究與應用上也有相關的報告，如CN201710300691.0專利報道一種含有美藤果蛋白的手工冷制皂及其制備方法，加入美藤果蛋白天然抗氧化植物成分，使手工皂能長時間保存而不氧化變色[20]。CN201410059824.6、CN201810948420.0和CN201810949476.8專利分別公開了美藤果蛋白在面膜膏、潤膚霜和保濕乳液的生產制備中的應用研究[21-23]。植物源蛋白，如水解大豆蛋白、水解大米蛋白、水解馬鈴薯蛋白、水解米糠蛋白等均在化妝品領域進行產業化開發與應用，但以美藤果蛋白為原料的化妝品在國內尚未有產品上市，究其原因在于美藤果蛋白原料還未列為國家監管部門可使用的范圍內，導致美藤果蛋白原料在化妝品領域實際應用受到一定影響。因此，加大美藤果蛋白在化妝品原料上基礎研究和開發是一個很好的研究方向，從而為實現美藤果蛋白在化妝品領域的應用奠定基礎。

從生物醫藥產業看，美藤果蛋白經過生物酶解技術可以獲得美藤果蛋白多肽物質，美藤果蛋白多肽屬于植物源多肽，國內外研究表明，植物源多肽具有多重藥理作用，主要包括降血壓、抗血栓、降血脂、抗炎癥、防治痛風、提高免疫力等作用。專利CN201910320558.0提供一種具有降尿酸功效的美藤果粕生物活性肽的制備方法[24]；Chirinos等[25]利用生物酶解技術制備的美藤果蛋白肽具有良好的抗氧化和降血壓作用；夏雨等[26]對美藤果蛋白的分級提取、理化性質鑒定及抗氧化活性進行系統研究，結果表明，美藤果蛋白中的清蛋白的抗氧化活性最好；沈睿[27]對美藤果餅粕多肽制備及其體外免疫學進行研究，結果顯示，美藤果蛋白肽在免疫調節方面有較好功效，與CN202010879097.3專利公開一種美藤果免疫活性肽及其制備方法的結果趨于一致[28]。藥物肽已作為生物醫藥產品已在市面推廣應用，取得良好的成效。因此，將美藤果蛋白肽作為生物醫藥資源來研究與開發應用到臨床，具有巨大的醫藥研究價值和非常可觀的市場前景。

4 不同植物源蛋白及氨基酸含量比較分析

從表4可知，脫脂后的美藤果仁中蛋白質含量（54.67%）高于脫脂后的大豆（40.23%）和核桃（50.20%），低于脫脂后火麻仁（62.61%），表明美藤果是一種富含高蛋白的作物，可作為植物源蛋白研究開發應用。由表5可知，美藤果、大豆及火麻仁均含有7種人體必需氨基酸，其中美藤果的必需氨基酸和氨基酸總量高于核桃，低于大豆和火麻仁；必需氨基酸/氨基酸總量依次為大豆＞美藤果＞火麻仁＞核桃。美藤果必需氨基酸與氨基酸總量的比值與大豆接近，因此，美藤果蛋白具有較高的營養價值，為植物蛋白家族增添新成員，豐富植物蛋白的市場種類，為消費者提供新選擇。

表4 美藤果與常見其他植物含量比較 單位：%

表5 美藤果與常見其他植物蛋白氨基酸含量比較

5 結語與展望

美藤果是國內新型綠色的高油脂高蛋白糧油作物，種植周期短，營養價值較高，應用潛力大。由于美藤果在國內推廣時間短，大眾知曉率低，同時研究開發時間較短，對美藤果蛋白的研究還未形成完善的體系和理論，有待深入開展相關研究。美藤果蛋白的研究主要集中在提取分離與氨基酸組成方面，美藤果蛋白的構效關系研究較少，不同產地美藤果蛋白差異性研究不足，美藤果蛋白的功效臨床驗證研究較少，進一步豐富和完善美藤果蛋白研究的深度與廣度，是促進美藤果產業發展的基石。美藤果蛋白在食品領域有一定的應用，但在日化和生物醫藥領域應用研究不多，上市產品很少，進一步開拓美藤果蛋白的在日化和生物醫藥方面的基礎研究和臨床試驗研究，對美藤果蛋白在多層次多維度的應用有重要作用。