软枣猕猴桃(Actinidia arguta)又被称为奇异果梨或软枣子,归属于猕猴桃科、猕猴桃属的大型落叶藤本植物。软枣猕猴桃为雌雄异株,喜生长在土地肥沃、水分优渥的地区,适合在我国华北、西北、东北等地种植。软枣猕猴桃是一种药食同源的植物,果肉口感细腻。另外,软枣猕猴桃既含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素C及多种矿物质元素,又含有黄酮、三萜、蒽醌及生物碱等强身健体的活性成分,还有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、降低血糖血脂、提高免疫力等药理作用,开发前景广阔[1]。
目前软枣猕猴桃的开发产品较少,主要以鲜食为主。由于软枣猕猴桃成熟期集中且不耐贮存,极易腐坏,资源无法得到充分利用[2]。本文对软枣猕猴桃饮料、果酒、果酱、果脯、果冻等产品开发及根、茎、叶等药用成分提取进行综述,旨为软枣猕猴桃资源的开发利用提供理论依据。
我国作为软枣猕猴桃的原产地,野生软枣猕猴桃资源丰富,共有52个种,从东北的北部至西南地区最南端皆有分布,总面积达9.287×105 km2,多分布在海拔800 m以下。国外软枣猕猴桃主要在朝鲜半岛、日本、俄罗斯、新西兰、美国、波兰、智利等地分布[3]。
野生软枣猕猴桃由于长期自然繁衍,表现出丰富的种质多样性,为选育优良品种奠定了坚实的基础。我国自20世纪90年代开始进行软枣猕猴桃选育工作。1993年中国农业科学院特产研究所率先选育了“魁绿”和“丰绿”2个品种,近年来相继选育出了“桓优1号”、“宝贝星”、“佳绿”、“馨绿”、“丹阳”、“泉蜜”、“绿佳人”等品种。国外对软枣猕猴桃选育的优良品种有美国品种“日内瓦”和“红哈迪”、波兰品种“红色九月”和“安娜”、新西兰品种“赤焰”、乌克兰品种“紫色萨多瓦”、日本品种“库库瓦”和“伊赛”等。我国优良软枣猕猴桃品质特性见表1[4]。
近年来,软枣猕猴桃作为耐寒水果品种在我国东北陆续有商业化栽培。辽宁地区软枣猕猴桃的栽培面积居首位,截至2019年底人工栽培面积超过3 000 hm2,主要分布于辽宁丹东、本溪、抚顺、铁岭等地。丹东已成为我国最大的软枣猕猴桃产业基地,引进60多个国内外软枣猕猴桃品种,建立科技示范基地,种苗繁育能力达500万株/年。此外,吉林省延边地区和黑龙江省佳木斯市在进行小范围栽培,但尚未形成规模[3]。
表1 我国优良软枣猕猴桃品质特性
Table 1 Quality characteristics of Chinese fine Actinidia arguta
名称果型指数可溶固形物含量/%单果重/g产量/(kg·hm-2)生长习性物侯期命名时间/年魁绿1.3015.018.009 546树体长势旺盛,坐果率高达95%萌芽期4月末至5月,开花期6月中下旬,9月中旬至下旬果实成熟,10月中下旬为落叶期1993丰绿0.8016.08.5012 363树势生长中庸萌芽期4月中下旬,开花期6月中旬,9月上旬果实成熟。1993桓优1号1.0516.023.912 046.5树势强健,坐果率高,丰产稳产,抗寒萌芽期4月上旬,开花期5月中旬,成熟期9月中旬,11月中旬开始落叶。2008宝贝星—23.26.9115 000树势中庸,以春梢为主萌芽期2月上旬,开花期4月中旬,9月上旬果实成熟,11月上中旬落叶。2011佳绿—19.419.115 150植株树势中庸萌芽期14月20日前后,开花期6月中旬,9月3日前后果实成熟。2014馨绿1.2215.712.49 832.8树势较强,生长旺盛萌芽期4月下旬,开花期6月中旬,9月5日前后果实成熟,10月上旬落叶。2016丹阳0.8718.027.7715 000树势极其旺盛萌芽期4月中旬,开花期5月末至6月初,成熟期9月10—25日。2019泉蜜1.0732.07.69 758萌芽能力较强,树势中庸萌芽期4月前后,开花期5月下旬,成熟期9月中下旬,10月下旬落叶。2020绿佳人1.3718.117.615 000树势中庸偏弱萌芽期4月上旬至中旬,开花期5月末至6月初,9月10日左右果实成熟,10月下旬落叶。2021
注:“—”表示无数据
软枣猕猴桃富含蛋白质、脂肪酸、维生素以及微量元素等营养成分。现代医学研究证明,软枣猕猴桃的营养丰富,长期食用具有增强免疫力、预防肿瘤的作用。其中软枣猕猴桃中蛋白质的含量约为1.3%~3.4%,含17种氨基酸,天冬氨酸含量最高。软枣猕猴桃籽中含有大量脂肪酸,不饱和脂肪酸占比较多,可开发制成精油。软枣猕猴桃果实中维生素含量丰富,其中维生素C作为一种天然抗氧化剂,含量高达430.8 mg/100g。同时软枣猕猴桃也是优质的矿物质来源,因为软枣猕猴桃中含有12种微量元素,果实中微量元素含量见表2[5]。
表2 软枣猕猴桃果实中微量元素含量 单位:μg/g
Table 2 Content of trace elements in fruit of Actinidia arguta
微量元素FeZnSrNiMnCuSeCrAlTiCoCd含量38.508.709.902.156.6010.900.595.305.703.500.0150.11
已鉴定的软枣猕猴桃活性成分有蒽醌类、三萜类、多糖类、生物碱类、多酚类等,成分复杂多样,具有一定生物活性[1]。软枣猕猴桃的活性成分在根、茎、叶、果实中均有分布,截止2022年,在软枣猕猴桃各个部位提取到的活性成分含量及分布见表3[6-11]。
表3 软枣猕猴桃活性成分含量及分布情况
Table 3 Contents and distribution of active ingredients in Actinidia arguta
化合物三萜类多糖类生物碱类多酚蒽醌黄酮槲皮素大黄素大黄酚不同部位含量大小茎>根>叶果实>茎茎>果实>根>叶根>茎>果实茎皮>叶根根最高提取量/(mg·g-1)58.428.850.683165.561.049 90.0460.157 5
软枣猕猴桃果实营养丰富,目前除鲜食外,开发的产品有饮料、果酒、果脯、果酱、果粉、果胶口服液、罐头、果冻、精油等。
软枣猕猴桃水分含量较高,汁液酸甜爽口,易加工制成植物功能性饮料。植物功能性饮料指原料为某种对人体有益的植物,经过加工、科学配比、专业品评制成的适合大众的植物饮料产品。由于软枣猕猴桃的营养价值高、活性成分丰富,可以作为植物功能性饮料的原料来源。
软枣猕猴桃饮料是以软枣猕猴桃为原料,经精选、清洗、破碎、酶解、均质、灭菌等工序加工而成。加工过程中软枣猕猴桃汁常发生褐变失绿,因此保持果汁感观品质成为重中之重。丰利[12]研究软枣猕猴桃果汁保绿技术,采用85 ℃高温漂烫工艺防止叶绿素降解,使用醋酸铜或添加醋酸锌处理取代叶绿素分子,达到保持果汁天然绿色的目的。
果肉饮料关键技术是果肉的悬浮稳定性,仅采用均质细化颗粒无法达到果汁长期稳定的效果,需要添加稳定剂保持果汁组织状态稳定。任立焕等[13]研究软枣猕猴桃饮料稳定性,探讨了最佳均质工艺,认为黄原胶和羧甲基纤维素钠复配作为稳定剂能较好地达到组织状态稳定的效果。
软枣猕猴桃虽营养丰富,但单一软枣猕猴桃加工饮料口感单薄,复合果汁饮料能充分发挥各自优势,营养互补,并且能改善口感,增加风味。软枣猕猴桃复合果汁饮料应是未来软枣猕猴桃饮品开发主要方向。
随着人们对食品营养和新型食品种类的追求,微生物发酵技术也在软枣猕猴桃饮料的生产中得到应用。马云[14]从软枣猕猴桃果浆中筛选到优势菌株Lactobacillus harbinensis SYS5613,经鉴定为植物乳杆菌,使用内生乳酸菌发酵软枣猕猴桃果浆比外源性乳酸菌发酵时间短,发酵更充分。王虹玲等[15]复合乳酸菌-葡萄酒酵母发酵软枣猕猴桃、百香果和苹果,得到复合酵素饮料。李凤林等[16]从黑曲霉831固体曲中提取果胶酶进行软枣猕猴桃果汁酶解,提高果汁澄清度,选用葡萄酒酵母、醋酸菌酿造软枣猕猴桃果醋,生产的果醋口感独特、果香浓郁。将发酵工艺应用于软枣猕猴桃饮料生产使其营养成分更丰富,有助于人体消化。
软枣猕猴桃作为药食同源的一种果品,以其为原料经浸泡或发酵可开发成一种保健酒。张宝香等[17]以软枣猕猴桃品种“丰绿”为原料,筛选出“左山一”酵母菌为优质发酵菌,相比安琪酵母,具有启动发酵时间短、发酵结束含糖量低等优势,可使软枣猕猴桃酒达彻底发酵程度。韩丹等[18]分别优化果胶酶酶解条件和果酒发酵条件,得到最佳加工参数,酶解结束软枣猕猴桃出汁率提高到90.88%,发酵结束酒精度为7.6%vol。
除了以软枣猕猴桃为单一原料外,王敬贤等[19]以软枣猕猴桃、富士苹果为原料发酵果酒,添加苹果可改善软枣猕猴桃酸涩味,增加清新香气。赫亮等[20]探讨了明胶、果胶酶、壳聚糖作为澄清剂的最佳工艺条件,认为3种澄清剂复合澄清软枣猕猴桃-苹果混合果酒更具稳定性,可以推广到生产上。
此外,酵母对软枣猕猴桃酒发酵有较大影响。董玉影等[21]对比3种不同酵母菌发酵软枣猕猴桃酒,添加酵母Fermivin的样品的最终各项评价指标优于其他样品。
目前软枣猕猴桃酒的研究主要集中在工艺优化方面,对软枣猕猴桃果酒中香气成分及含量研究较少,是今后研究的方向。
以软枣猕猴桃为原料开发软枣猕猴桃果脯,丰富软枣猕猴桃产品的种类,延长保质期,最大限度地保留软枣猕猴桃的营养,满足消费者对软枣猕猴桃产品多元化的需求。软枣猕猴桃果脯制作工序为选果、清洗、浸糖、加热熬煮、烘干、包装、成品。
根据软枣猕猴桃果实的成熟特征,结合目前消费者崇尚低糖化的饮食习惯。张春红等[22]优选八成熟软枣猕猴桃开发低糖果脯,加工流程为沸水烫漂、刺孔、硫酸铜浸泡护色、氯化钙硬化、50%浓度糖液真空渗糖、真空干燥,生产出颗粒饱满的低糖软枣猕猴桃果脯。孙海涛等[23]添加木糖醇降低果脯蔗糖的含量,运用柠檬酸和异抗坏血酸钠复合溶液做无硫护色和低温糖渍等措施,生产的软枣猕猴桃果脯符合当今健康饮食要求。
加工方式会对果脯的品质产生影响,孙海涛等[24]对比真空渗糖、超声波渗糖2种不同工艺加工软枣猕猴桃果脯,通过质构分析发现超声波渗糖可以缩短渗糖时间,提升加工效率。雷炎等[25]探讨热风干燥、远红外干燥和真空冷冻干燥3种不同干燥方式对软枣猕猴桃果脯干燥效果的影响,热风和远红外干燥加工果脯效果相近,制备的猕猴桃果脯质地和风味优于真空冷冻干燥。
软枣猕猴桃加工成果酱产品,可保留原有风味,延长水果保存时间,方便食用[2]。软枣猕猴桃果酱是以软枣猕猴桃为原料,经鲜果筛选、清洗、破碎、加糖调配、真空浓缩等工序制作而成。邵信儒等[26]以软枣猕猴桃为主要原料制作果酱,最佳配方为软枣猕猴桃果浆40%、白砂糖12%、黄原胶0.04%、柠檬酸0.06%。
秦红艳等[27]比较软枣猕猴桃鲜果、果酒和果酱中的17种氨基酸组分,其中经深加工后的软枣猕猴桃果酱氨基酸种类无变化,果酱的氨基酸浸出率在70%以上,浸出率较高,氨基酸损失较少,而且氨基酸比值系数升高,必需氨基酸配比趋向合理,有利于人体吸收利用。
除了上述软枣猕猴桃产品外,其他相关软枣猕猴桃产品也有研发,如软枣猕猴桃果胶口服液、果冻、果粉、罐头、果干、精油等。
王馨甜[28]利用软枣猕猴桃果胶含量高的特点,采用酸提取法提取软枣猕猴桃果胶开发成口服液,增加了产品的附加值。满江等[29]在果冻中添加35%软枣猕猴桃发酵的酵素,制成具有发酵产品风味的果冻,增加了果冻的营养。程森耀[30]使用DE8麦芽糊精作助干剂,混合阿拉伯树胶、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠、磷酸三钙作干燥辅助剂,采用喷雾干燥法生产软枣猕猴桃果汁粉,产品溶解快、口感好。
李硕等[31]研发出玉竹与软枣猕猴桃复合罐头,改善了软枣猕猴桃罐头口感单一的缺点。孙志远[32]比较不同干燥方式对软枣猕猴桃果干品质的影响,对比发现冷冻干燥处理更接近软枣猕猴桃鲜果的品质,对软枣猕猴桃的营养成分破坏较少。将软枣猕猴桃开发成罐头、果干等相关产品,既保留了果实的完整性,又解决了果实不易贮藏的问题。
吴优[33]研究水蒸馏提取法、复合有机溶剂提取法和超声波提取法对软枣猕猴桃精油的影响,结果显示复合有机溶剂提取的精油抗氧化和抗肿瘤效果明显;还首次在软枣猕猴桃精油中提取到角鲨烯,且含量高于大多植物,提取率达到3.41%,角鲨烯具有诱导肿瘤细胞的凋亡抑制肿瘤细胞增长等作用。WANG等[34]利用气相色谱-质谱对软枣猕猴桃精油进行了分析,鉴定出56种化合物,含丰富的角鲨烯,含量为23.08%,为软枣猕猴桃精油开发提供了数据支持。
软枣猕猴桃栽培管理过程中,大量枝叶被修剪丢弃,造成资源浪费。研究表明软枣猕猴桃各部位均具备药用价值。目前,从软枣猕猴桃根、茎、叶提取到的活性成分主要有多酚、蒽醌、三萜、多糖、生物碱等,软枣猕猴桃活性成分功能及提取方法见表4。
表4 软枣猕猴桃活性成分功能及提取方法
Table 4 Function and extraction method of active components from Actinidia arguta
功能提取方法多酚具有较强的抗氧化、抗肿瘤、抗感染作用,可以保护肝脏、增强免疫力、降低胆固醇及预防心血管疾病。超声辅助法蒽醌具有一定的抗肿瘤作用,清除DPPH自由基。层析法、超声辅助法三萜有较强抗炎活性,调节血脂和血压、降低胆固醇可以抗肥胖,还具有保肝、溶血、抗生育、抗癌、抗菌、抗病毒等活性。乙醇热回流法、微波辅助法、超声辅助法多糖提高机体免疫功能,具有显著的抗氧化、抑制肿瘤及降血糖等药理作用。热水浸提法、微波辅助法生物碱具备良好的免疫活性、抗心律失常和高血压等作用,还可以调节疲劳,提高运动能力。超声辅助法
软枣猕猴桃的根含有猕猴桃碱、蒽醌及抗坏血酸等化合物。国内方面宫雪[35]鉴定了软枣猕猴桃根的二氯甲烷萃取物,将得到的8个单体化合物进行体外抗肿瘤活性试验,白桦脂酸、乌苏酸、β-谷甾醇等显示较强的癌细胞抑制作用。王梦旭等[36]运用硅胶、聚酰胺进行柱层析,从软枣猕猴桃根部得到23种化合物,结合高效液相色谱和NMR核磁技术确定了21个化合物。
国外方面KIM等[37]从软枣猕猴桃根中提取的熊果酸具有抗肥胖作用,在口服剂量为100 mg/kg的熊果酸质乳脂剂2 h后,可以阻止血浆三酰甘油水平升高;此外,熊果酸在体外可以抑制磷酸二酯酶活性,并增强大鼠脂肪细胞的脂解。JANG等[38]在软枣猕猴桃根部分离得到新型胰脂肪酶抑制剂和抑制晚期糖基化终产物形成的2种gg-内酰胺的黄烷-3-醇化合物:6-(2-吡咯烷酮-5-基)-表儿茶素和8-(2-吡咯烷酮-5-基)-表儿茶素。
因软枣猕猴桃根质量不一且存在农残问题,导致其在医药产品生产上的应用受到影响,需要提取其有效成分进而提升药用价值。软枣猕猴桃根中含有丰富的多酚物质,其中黄酮的提取一直是研究热点。高原等[9]深入研究发现乙酸乙酯可作为软枣猕猴桃根提取黄酮的极性溶剂,提取总黄酮含量高达165.56 mg/g。吴晓晗等[39]以生物反应器培养软枣猕猴桃根为试验材料,利用硝酸铝比色法测定总黄酮含量为149.97 mg/g。
蒽醌类化合物主要存在于软枣猕猴桃根部,其清除DPPH自由基能力、还原力和螯合能力与提取质量浓度有直接关系。刘长江等[40]为提取软枣猕猴桃根蒽醌类物质,利用200 W超声波在乙醇体积分数80%、料液比1∶25(g∶mL),70 ℃提取15 min,蒽醌类成分提取得率达1.40%。杨玉红等[11]利用聚酰胺柱层析、硅胶柱层析法、高效液相色谱进行软枣猕猴桃根中蒽醌化合物的分离、纯化及其测定,测定大黄素和大黄酚为蒽醌类化合物的主要组分,含量分别为46 μg/g和157.5 μg/g。
未来对于软枣猕猴桃根活性成分提取研究方向应着重新方法的建立,以提高活性物质的纯度和工作效率。
目前针对软枣猕猴桃茎的综合利用主要集中在多糖、三萜及槲皮素的提取工艺方面。常清泉等[41]通过响应面优化微波辅助提取软枣猕猴桃茎多糖工艺,茎多糖得率为2.85%。而牛强等[42]使用热水浸提茎多糖,再进行三氯乙酸法脱蛋白、吸附树脂脱色素、离子交换柱层析分离纯化多糖,分离出4个组分,主要组分AABP3(用0.2 mol/L NaCl溶液洗脱并命名为AABP3)占41.12%。
张春红等[43]研究发现微波辅助处理、超声波辅助处理相比于乙醇热回流法提取软枣猕猴桃茎三萜,时间分别缩短96.8%和42.6%,提取率分别提高20.8%和48.6%,并且超声辅助处理提取的茎三萜抗氧化活性最优。对于软枣猕猴桃枝条总三萜的提取,孙宏莱等[6]设计优化工艺为乙醇体积分数77%、液料比40∶1(mL∶g)、提取40 min、超声功率400 W,平均提取含量为(58.42±0.36) mg/g。
田佳鑫[10]优化了超声辅助提取槲皮素工艺,提取量为1.049 9 mg/g。杜彦影等[44]优化软枣猕猴桃茎总生物碱的提取工艺,提取量为0.542 mg/g。
目前关于软枣猕猴桃叶中活性成分提取及单体鉴定文献较少。石钺等[45]从软枣猕猴桃叶的正丁醇提取物中,首次分离鉴定出β-谷甾醇和2α,3α,24-三羟基-12-烯-28-乌苏酸2种结晶性成分。刘旸旸等[46]优化软枣猕猴桃叶中多酚提取工艺,确定最佳工艺为乙醇体积分数45%、料液比为1∶22(g∶mL)、超声时间10 min,使用福林-酚比色法测定多酚提取量为54.67 μg/g。赵景辉等[47]进行软枣猕猴桃叶茶加工,绿茶的加工工艺流程为采集、挑选、摊放、杀青、回潮、揉捻、解块、成型、回潮、干燥、摊晾、装袋、质检、成品;软枣猕猴桃叶红碎茶加工工艺流程为采集、挑选、摊放、萎凋、揉捻、破碎、发酵、干燥、摊晾、装袋、质检、成品,为软枣猕猴桃叶开发成茶叶产品提供技术支持。
软枣猕猴桃是宝贵的种质资源,全株皆可利用,含多种活性物质,营养丰富。但由于软枣猕猴桃不易贮存,其鲜果市场少有销售,产品开发尤显重要。目前,软枣猕猴桃果实开发的产品主要有软枣猕猴桃果酱、果干、果脯、果冻、果酒,对软枣猕猴桃叶开发的产品有叶茶类。软枣猕猴桃果实及其根、茎、叶可利用价值较高,但已开发的产品种类很少,研发力度不足,制约了软枣猕猴桃产业发展。针对软枣猕猴桃产品的开发及利用提出以下几个方面建议:
目前我国软枣猕猴桃种植规模小,缺乏优势品种,产量较低。因此,应加强优良品种选育、推广优良品种、扩大良种繁育,以提高软枣猕猴桃的产量和品质,降低软枣猕猴桃及加工产品的价格。
目前对软枣猕猴桃浆果的研发主要以饮料、果酒、果酱、果脯、果冻等传统食品为主,缺乏创新性。应拓展思路,开发更多软枣猕猴桃功能型、保健型产品,以满足现代不同消费者需求,增强市场竞争力。
目前软枣猕猴桃多以小规模分散型种植,不利于软枣猕猴桃产业化发展。应积极推广软枣猕猴桃种植技术,扩大种植规模,加快对软枣猕猴桃加工技术的转化。以实现种植-加工-销售一条龙,促进软枣猕猴桃产业的发展。
大量研究资料显示软枣猕猴桃根、茎、叶含有丰富的活性物质,但目前以软枣猕猴桃根、茎、叶开发的产品鲜有上市,研发上主要以软枣猕猴桃根、茎、叶活性成分分离提取研究为主。未来对软枣猕猴桃根、茎、叶的研发除将其活性成分用于医药行业外,应重点考虑用于工艺相对简单的保健食品的加工,拓宽软枣猕猴桃根、茎、叶的应用范围,促进软枣猕猴桃产业的发展。
软枣猕猴桃全株皆可利用,有广阔的应用前景。目前,人们对软枣猕猴桃及产业的关注度较低。应加强对软枣猕猴桃的宣传,以提高人们对软枣猕猴桃及产业关注度,增加消费者购买力,促进软枣猕猴桃产品的开发,助力软枣猕猴桃产业的发展。
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附表1 三唑类杀菌剂半抗原、完全抗原及抗体的制备情况
Table S1 Preparation of haptens, complete antigens and antibodies of triazole fungicides
名称结构式半抗原结构偶联方法抗体类型参考文献三唑酮碳二亚胺法mAb[20]碳二亚胺法琥珀酸酐法pAb[25]三唑醇碳二亚胺法mAb[42]烯唑醇碳二亚胺法pAb[21]腈菌唑活泼酯法pAb[22]醛胺缩合反应mAb[30]活泼酯法mAb[47]戊唑醇双功能交联剂pAb[23]活泼酯法mAb[24]己唑醇混合酸酐法pAb[38]
续附表1
名称结构式半抗原结构偶联方法抗体类型参考文献戊菌唑碳二亚胺法混合酸酐法mAb[26]四氟醚唑活泼酯法混合酸酐法mAb[27]scFv[28]苯醚甲环唑活泼酯法mAb[29]活泼酯法混合酸酐法pAb[31]丙环唑活泼酯法mAb[32]腈苯唑活泼酯法mAb[33]氟硅唑活泼酯法pAb[34]
续附表1
名称结构式半抗原结构偶联方法抗体类型参考文献联苯三唑醇混合酸酐法活泼酯法mAb[52]三环唑混合酸酐法活泼酯法mAb[53]
注:mAb 表示单克隆抗体;pAb 表示多克隆抗体;scFv 表示重组单链抗体。