枸杞营养功能特性及其产品开发现状

张琦1,朱绚绚1,熊佳丽1,罗小荣2*

1(江西中医药大学 中医学院,江西 南昌,330004)2(华润江中制药集团有限责任公司,江西 南昌,330004)

摘 要 我国枸杞主要分布在西北地区,分为红枸杞、黑枸杞和黄枸杞。枸杞作为药食同源食物富含营养成分和活性成分,具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、免疫调节、抗视疲劳、抗肿瘤、保护神经系统、调节肠道菌群等功能特性。由于枸杞鲜果不易保存和运输,往往被加工成饮料制品、枸杞干果和其他食品,目前市场上80%的枸杞仍以干果销售,而饮料制品成为新型枸杞消费市场的主体产品,其他食品多处于研发阶段。该文综述了枸杞的品种分类、营养功能特性及作用机制、食品制品发展现状,为进一步研究枸杞营养成分与活性成分和食品深加工提供基础,并对枸杞产业未来研究开发进行了展望,以期为枸杞功能特性作用机制的研究和食品开发应用提供理论依据。

关键词 枸杞;分类;营养成分;功能特性;产品开发

枸杞(Lycium L.),又称狗奶子、狗牙根、狗牙子、牛右力等,是一种多年生落叶灌木植物,属于茄科枸杞属,因为生长在干旱和半干旱环境中,主要分布在南美洲、非洲和欧亚大陆温带地区。枸杞有较高的食用价值,果实部位以新鲜或干果形式被食用,新鲜的叶子烹饪成食物或用来泡茶,在土耳其、阿根廷、巴勒斯坦、南非、博茨瓦纳、索马里、以色列等国均有应用[1]。近年来,宁夏枸杞作为“超级食品”从中国引进到欧洲、美洲和澳大利亚,以其丰富的营养成分和保健功能受到欢迎,2022年宁夏枸杞鲜果年产量高达30 万t[2]。除了具有食用价值,枸杞也是一味传统中药,宁夏枸杞的干燥成熟果实部分被录入《中华人民共和国药典》中被称作枸杞子,可养肝补肾、益精去疲、明目安神。枸杞作为药食同源食物富含营养成分和活性成分,营养成分包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素、矿物质等,活性成分有多糖类、黄酮类、类胡萝卜素类、花青素类等,这些活性成分使得枸杞发挥相关功能特性,如降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、免疫调节、抗视疲劳、抗肿瘤、保护神经系统、调节肠道菌群等。关于枸杞的功效及作用机制主要以动物实验和细胞实验研究证明。枸杞鲜果不易保存和运输,往往被加工成饮料制品(如原汁饮料、复合型饮料、发酵饮料、茶饮料、固体饮料等)、枸杞干果和其他食品(如面包、饼干、蛋糕、果冻、果酱等)等。本文综合概述了近几年枸杞的品种分类、营养功能特性及作用机制、食品制品发展现状,旨在为枸杞营养功能特性作用机制的研究及食品制品开发应用提供新思路。

1 枸杞分类

枸杞属植物约有 80 种,研究与开发最常见的品种是中国的宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)和黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.),地中海和中东的欧洲枸杞(Lycium europaeum L.)、缠结枸杞(Lycium intricatum Boiss.)和阿拉伯枸杞(Lycium shawii Roem.& Schult.),南美的南美枸杞(Lycium cestroides Schltdl.),非洲的非洲枸杞(Lycium afrum L.)[3]。我国枸杞属植物有7 种3 变种,主要分布于西北地区,在宁夏、新疆、内蒙古、河北等地都有种植。如表1 所示,根据枸杞属植物的果实颜色特征,我国主要食用和研究的枸杞可分为:红枸杞、黑枸杞和黄枸杞。

表1 枸杞的3 个主要类群
Table 1 Three main groups of wolfberry

分类学名别称主要产地果实特征红枸杞Lycium barbarum L.宁夏枸杞、红果枸杞宁夏、天津、辽宁、内蒙古、山西、陕西、甘肃、青海、新疆及西藏红色,卵状、矩圆状或稀近球状,顶端有短尖头或平截、有时稍凹陷,长8~20 mm,直径5~10 mm黑枸杞Lycium ruthenicum Murr.软黄金、黑果枸杞陕西北部、宁夏、甘肃、青海、新疆和西藏成熟后紫黑色,球状,有时顶端稍凹陷,直径4~9 mm黄枸杞Lycium barbarum var.au-ranticarpum K.F.Ching黄金枸杞、黄果枸杞宁夏橙色,球状,直径约4~8 mm

2 枸杞的营养功能特性

2.1 枸杞营养成分

枸杞果实中含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素(如维生素C、维生素E、核黄素、硫胺素等)和矿物质(如钠、钾、镁、钙等)等营养成分。研究表明,枸杞中碳水化合物的含量最高,干果中约占50%~75%;枸杞的蛋白质含量较高,约为9.0%~13.6%(干基);脂肪含量约0.7%~5.0%(干基)[4];枸杞中有17种氨基酸,干果中氨基酸总量为9.0%~9.5%,天冬氨酸和谷氨酸含量最高;枸杞富含多种维生素,维生素C、维生素E、核黄素和硫胺素的含量分别为23.00~29.06 mg/100 g、4.00~17.30 mg/100 g、0.33 mg/100 g、0.23 mg/100 g;枸杞中含有多种矿物质,含量最高的是钾(1 074.6~1 527.3 mg/100 g),其次为钠(260.9~640.4 mg/100 g),镁和钙分别为95.5~289.0 mg/100 g、77.5~530.7 mg/100 g(均为干基)[5]

枸杞中有大量活性成分,包括多糖类、黄酮类、类胡萝卜素类、花青素类等[6],这些活性成分使得枸杞能够发挥相应的功能特性。然而,枸杞的不同类群、品种的营养成分与活性成分有着巨大差异,如红枸杞的色素主要为脂溶性的类胡萝卜素所以果实呈红色,黑枸杞的色素主要为水溶性的花色苷所以果实呈紫黑色。就营养成分而言,红枸杞的碳水化合物和脂肪含量高,能量高;黑枸杞的蛋白质和膳食纤维含量较高,能量较低;黄枸杞中钠和钾元素含量丰富;说明红枸杞的含糖量高而黑枸杞更适宜低糖饮食需求[5]。而不同品种的活性成分亦有差异,红枸杞、黑枸杞的枸杞多糖含量较高分别占干果的4.01%~11.94%、4.18%~12.29%,黄枸杞的多糖含量较低,约占干果的0.56%~3.36%[7];红枸杞、黑枸杞、黄枸杞的总黄酮含量分别约2.67~4.49 mg/g、9.77~55.64 mg/g[8]、173.52~176.9 μg/g[9],黑枸杞最高红枸杞次之黄枸杞最低;类胡萝卜素的含量与枸杞果实的颜色色泽相关,枸杞红度越高则说明类胡萝卜素含量越高,所以红枸杞的含量最高为212.24~233.08 μg/g[10],黄枸杞次之,黑枸杞含量最低甚至检测不到。黑枸杞有“花青素之王”之称,花青素含量高,约为9.39~82.58 mg/g[11],红枸杞、黄枸杞中未检出或含量极少。除了品种,不同产地以及不同的加工方式也会对枸杞的营养成分和活性成分产生影响。

2.2 枸杞功能特性

如图1 所示,枸杞能够起到降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、免疫调节、抗视疲劳、抗肿瘤、保护神经系统、调节肠道菌群等功效,分别有不同的活性成分发挥作用。

图1 枸杞的主要功能特性及其相关活性成分
Fig.1 Main functional properties and related functional components of wolfberry

2.2.1 降血糖、降血脂

高脂血症又称“血脂异常”,是指血液中总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)和低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)过高或高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)过低,糖尿病是一种以高血糖为特征的慢性代谢性疾病,二者有密切的关系。糖尿病患者由于胰岛素分泌不足,造成脂肪过度堆积诱发高脂血症,而高脂血症形成的多余脂类物质沉积,引起胰岛素抵抗又会引发糖尿病,所以降血糖、降血脂往往相辅相成。枸杞的活性成分多糖、黄酮和花色苷等被发现有着降血糖和降血脂的作用,它们能通过调节相关酶的活性和脂质代谢、改善胰岛素抵抗、改善血液微循环来达到调节血糖和血脂水平的目的,相关作用机制如表2所示。

表2 枸杞降血糖、降血脂功能及机制的研究
Table 2 Study on the function and mechanism of lowering blood sugar and blood lipid of wolfberry

活性成分实验设计作用效果机制探讨参考文献多糖高脂饮食建立肥胖小鼠模型,多糖给药6 周血清TC、TG、LDL-C、FBG、FINS、Scr↓,肾脏LDL-C与Ox-LDL↓调节脂质代谢,胰岛素抵抗得到改善,改善肾功能[12]黄酮腹腔注射链脲佐菌素建立糖尿病大鼠模型,黄酮给药4 周血清TC、TG、LDL-C↓,HDL-C↑,FBG↓,胰岛形态、结构趋于正常保护胰岛细胞功能,改善胰岛素抵抗,调节脂质代谢[13]花色苷高脂饮食建立肥胖小鼠模型,花色苷给药12 周血清TC、TG、LDL-C↓,HDL-C↑,体重、肝脏中脂肪含量、胰脂肪酶活性、主动脉粥样硬化斑块程度↓,肠道微生物的多样性↑、群落结构改变抑制胰脂肪酶的活性,改善微循环,增加小鼠肠道菌群的多样性[14]

在枸杞多糖的作用下,肥胖小鼠血清中TC、TG、LDL-C血脂指标明显降低,空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)、空腹胰岛素(fasting serum lisulin,FINS)明显下降,血清肌酐(serum creatinine,Scr)含量降低,表明枸杞多糖具有降脂、降糖、改善肾功能的作用,机制可能与改善胰岛素抵抗、降低肾脏组织LDL-C与氧化性低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,Ox-LDL)有关[12]。枸杞多糖作为一种潜在的膳食治疗剂,通过调节生物节律来改善2 型糖尿病大鼠的高血糖和高胰岛素血症,机制与附睾脂肪组织中褪黑激素受体水平升高、影响胰岛细胞中生物钟基因表达有关[15]。枸杞总黄酮治疗糖尿病大鼠后,其血脂和血糖水平都得到改善,同时胰腺组织的切片显示胰岛形态、结构趋于正常,说明枸杞黄酮可以通过保护胰岛细胞功能改善胰岛素抵抗,进而推迟糖尿病病程的进展[13]。枸杞黄酮可缓解高胆固醇引起的高脂血症,其主要是通过抑制相关酶的活性降低胆固醇的生成或调节体内氧化应激,达到促进脂质代谢的降脂功效[16]。花色苷是花青素以糖苷键与各种糖连接后形成的,枸杞花色苷能够降低肥胖小鼠体重、血脂水平,减少肝脏中脂肪沉积,降低主动脉粥样硬化斑块程度改善微循环,一方面可能是花色苷能以氢键和范德华力与胰脂肪酶结合形成复合物,导致胰脂肪酶静态猝灭,抑制胰脂肪酶的活性,另一方面可能与增加了小鼠肠道菌群的多样性,降低了门水平Firmicutes/Bacteroidota 的比例有关[14]

2.2.2 抗氧化、抗衰老

机体由于自身代谢和外界刺激等因素会不断产生自由基,当自由基过量时机体氧化与抗氧化作用失衡并倾向于氧化,即氧化应激(oxidative stress,OS)。OS是导致衰老的重要因素,而抗氧化在一定程度上可延缓衰老。枸杞中的多糖、黄酮、类胡萝卜素、花青素等活性成分被发现有一定抗氧化、抗衰老的作用,主要通过直接提高抗氧化酶的活性、调控凋亡基因的表达等途径清除体内自由基,缓解OS,相关机制如表3所示。

表3 枸杞抗氧化、抗衰老功能及机制的研究
Table 3 Study on antioxidant and anti-aging function and mechanism of wolfberry

活性成分实验设计作用效果机制探讨参考文献多糖D-半乳糖建立亚急性衰老小鼠模型,灌服枸杞多糖6 周皮肤T-AOC活性↑,LF含量↓清除自由基,减轻或抑制脂质过氧化损伤[17]黄酮高脂饲料建立高脂血症小鼠模型,给药6 周血浆TC、TG、MDA↓,T-AOC、肝脏SOD、GSH-Px活性均↑增强生物体内抗氧化酶活性,清除自由基,减少过氧化产物生成,改善脂质成分[18]类胡萝卜素与维生素C比较抗氧化活性,对小鼠红细胞溶血性、血清抗活性氧能力、肝组织MDA生成和肝线粒体肿胀度的影响清除DPPH自由基、·OH,MDA含量↓,抑制溶血和肝线粒体肿胀具有较强的还原力,清除自由基、防止线粒体膜脂质过氧化反应、降低线粒体肿胀度,有效抑制溶血保护红细胞[19]花青素注射纤维状淀粉样β蛋白多肽射建立阿尔茨海默症大鼠模型,给药12 dSOD、CAT活性↑,MDA、蛋白羰基含量↓,穿梭箱被动回避反应的记忆保持能力提升增强机体抗氧化酶活性,减少过氧化脂质和蛋白质生成,改善记忆损伤[20]

枸杞多糖能抗氧化、抗衰老,可以从多个方面分析,首先枸杞多糖对体内自由基有直接清除功能,可清除二苯代苦味酰基(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazy1 radical,DPPH)自由基、羟自由基(hydroxyl radical,·OH)和超氧阴离子自由基(superoxide anion radical,·O2-)[21];也可以提高抗氧化酶如谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性,减少脂质过氧化物如丙二醛(malondialdehyde,MDA)、脂褐质(lipofuscin,LF)的产生[17];还可以通过调控凋亡基因的表达来减少机体活性氧自由基的生成改善OS,发挥其抗氧化作用。枸杞黄酮具有较强的还原力,因为黄酮类化合物具有多羟基,结构中的3—OH,5—OH,2、3 位双键,B环中的4′—OH,3′,4′邻位双羟基是抗氧化的有效基团,能与自由基发生反应,清除机体过量自由基从而抗氧化、抗衰老[22]。枸杞总黄酮还可以通过改善脂质成分,增强生物体内抗氧化酶活性,减少过氧化产物来实现抗氧化功能。通过调节枸杞黄酮类化合物,总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)水平升高,肝脏抗氧化酶GSH-Px和SOD活性有所增加,脂质过氧化产物MDA含量减少[18]。枸杞色素主要由类胡萝卜素及其他有色物质组成,类胡萝卜素有良好的还原能力,对自由基有清除作用;研究表明,枸杞类胡萝卜素能抵抗红细胞溶血,并且能通过清除自由基防止线粒体膜脂质过氧化反应,在机体和细胞水平上都有良好的还原力和抗氧化活性[19]。枸杞花青素能增强阿尔茨海默症模型大鼠血清和大脑组织中抗氧化酶SOD、CAT的活性,减少过氧化产物MDA和蛋白羰基生成,改善记忆损伤,体现了枸杞花青素良好的抗氧化及预防阿尔茨海默症的潜在功效[20]

2.2.3 免疫调节功能

免疫力是指机体识别、消除病菌和病毒来对抗疾病的能力,免疫调节指调节免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质增强机体免疫力。枸杞中的活性物质枸杞多糖、生物碱和糖肽通过保护免疫器官胸腺、脾脏,促进相关免疫细胞产生免疫应答分泌免疫细胞因子等来增强机体免疫力。枸杞多糖、生物碱、糖肽和花青素增强免疫力的机制如表4 所示。

表4 枸杞免疫调节功能及机制的研究
Table 4 Study on immunomodulatory function and mechanism of wolfberry

活性成分实验设计作用效果机制探讨参考文献多糖体外培养巨噬细胞激活巨噬细胞,分泌IL-1β、IL-6和TNF-α↑诱导巨噬细胞产生免疫应答,调节JNK MAPK通路[23]生物碱泼尼松诱导建立免疫缺陷小鼠模型,给药免疫器官指数↑,IFN-γ和IL-2水平↑激活免疫器官,促进免疫细胞分泌细胞因子[24]糖肽注射环磷酰胺建立免疫功能低下小鼠模型,灌胃糖肽15 d免疫器官指数↑,外周血白细胞数量、单核-巨噬细胞吞噬活性、淋巴细胞增殖活性↑,IL-2和TNF-α水平↑激活和保护免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质[25]花青素体外培养巨噬细胞巨噬细胞凋亡率↓,JNK mRNA及p-JNK 蛋白表达↓抑制巨噬细胞凋亡,调节JNK通路[26]

枸杞多糖可以提高人体免疫力,促进人体的T淋巴细胞和B淋巴细胞的激活,提升细胞免疫功能;不仅如此,枸杞多糖还能够减轻气道炎症缓解哮喘,促进免疫因子的分泌和相关基因的表达,并调节肠道菌群[27]。实验证明枸杞多糖通过c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路诱导巨噬细胞产生免疫应答,促进分泌细胞因子白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α),具有调节免疫的作用[23]。枸杞中富含生物碱,其中酚酰胺类生物碱广泛存在于枸杞属植物,有着较强的免疫活性[28]。研究表明枸杞酚酰胺组分能够提高免疫缺陷小鼠的免疫器官指数(胸腺指数和脾脏指数)和免疫细胞因子γ-干扰素(interferon-γ,IFN-γ)和IL-2的水平[24]。枸杞糖肽是多糖与蛋白质的结合物,可以使免疫缺陷小鼠外周血白细胞数量、单核-巨噬细胞吞噬活性增加,恢复免疫器官脾脏指数到正常水平并提升T、B淋巴细胞增殖活性,导致细胞因子IL-2和TNF-α水平上升[25]。枸杞花青素可以通过调控JNK信号通路,抑制小鼠巨噬细胞凋亡,调节巨噬细胞的免疫功能,从而起到免疫调节的功效[26]

2.2.4 抗视疲劳

《本草纲目》记载枸杞“性平,常服能除邪热,明目轻身”,表示古代就已经发现枸杞可作为药食同源的原料在日常食用起到明目的功效。枸杞富含的多糖、类胡萝卜素和原花青素通过保护视网膜细胞、降低氧化应激和炎症等方式起到抗视疲劳的作用。

使用枸杞多糖处理小鼠视网膜细胞后细胞存活率明显上升,细胞增殖能力提高;枸杞多糖还可通过降低氧化应激和炎症缓解眼干症状[29],能通过调节大鼠神经细胞的生存信号βB2晶状体蛋白的表达进而保护视网膜神经;李娟等[30]表明枸杞多糖对视网膜光损伤及年龄性病变具有保护作用。枸杞中含有大量的类胡萝卜素,如β-胡萝卜素、β-隐黄质、玉米黄素和叶黄素等。β-胡萝卜素和β-隐黄质在人体内能够转化为维生素A,起到保护眼睛的功效[31];玉米黄素与其同分异构体叶黄素是人类视网膜的主要黄斑色素,研究显示,玉米黄素可吸收过滤对视网膜有损伤的蓝光,能够有效过滤蓝光,保护视网膜中央凹的视锥细胞[32]。玉米黄素和叶黄素等黄斑色素不能在人体内自行合成,必须通过食用或其它方式从外部获取,而枸杞是天然植物中玉米黄素含量最高的,也最适宜当作玉米黄素补充剂,有实验证明枸杞中的玉米黄素能够减低氧化应激导致的视网膜神经节细胞凋亡起到抗视疲劳的功效[33]。枸杞中富含的原花青素有着抗视疲劳的功效,实验表明,眼内灌注原花青素能提升大鼠眼睛的抗氧化能力,提高SOD活性并降低MDA含量,对视神经有保护作用,能够减轻视网膜损伤[34]

2.2.5 抗肿瘤

枸杞活性成分能发挥抗肿瘤功能,主要是通过增强机体免疫力、抑制癌细胞增殖和诱导细胞凋亡来进行的。其中多糖能够抑制肿瘤生长并增强免疫力,黄酮类化合物和生物碱能够抑制癌细胞的增殖活性,也可诱导癌细胞凋亡。

枸杞多糖可抑制肿瘤生长并增强免疫力,实验表明枸杞多糖能抑制小鼠实体瘤的生长、提高小鼠外周血白细胞的数量及免疫细胞水平,通过减轻小鼠的免疫抑制和维持抗肿瘤免疫应答,使骨髓细胞发挥细胞免疫应答作用并减少免疫毒性[35]。研究发现枸杞多糖可以抑制膀胱癌细胞的增殖和迁移,发挥抗肿瘤活性[36]。枸杞总黄酮可通过上调促凋亡蛋白表达、改变线粒体通透性破坏细胞内稳态环境,抑制人肝癌细胞增殖和诱导细胞凋亡,从而起到抗肿瘤的功效[37]。枸杞中提取的酚酰胺类生物碱对人胶质瘤干细胞的增殖活性有抑制作用,体现了抗肿瘤的功能[38]

2.2.6 保护神经系统

枸杞活性成分能够起到神经保护作用的有枸杞多糖、生物碱类等。研究表明,枸杞多糖能缓解H2O2诱导的神经细胞氧化损伤、减少细胞凋亡,通过抑制核因子κB信号通路来发挥神经保护作用[39]。枸杞多糖还能改善缺血再灌注损伤小鼠的神经细胞损伤,通过抑制Caspase-3促凋亡蛋白酶的表达来减少大脑神经细胞的过度凋亡[40]。研究发现,枸杞生物碱类成分地骨皮甲素对原代皮层神经元损伤有神经保护活性,通过减轻细胞损伤、乳酸脱氢酶渗漏和神经元凋亡起到作用[41]。综上表明枸杞在神经保护方面发挥重要功能。

2.2.7 调节肠道菌群

枸杞能够维持肠道菌群平衡,对肠道微生物区系有积极的调节作用。枸杞多糖调节肠道菌群,体现在能够提高肠道细菌的多样性,降低细菌/拟杆菌的比例,使拟杆菌丰度增加并降低厚壁菌门、肠杆菌属丰度[42]。实验证明枸杞多糖能够通过调节肠道菌群平衡来缓解小鼠的肠道紊乱,使肠道中短链脂肪酸的分泌提高进而改善肠道屏障功能[43]。研究表明枸杞花色苷能够通过阻断促炎因子及其基因表达,促进有益菌的生长、改善肠道菌群多样性,从而改善结肠炎[44]。枸杞糖肽可以通过改善肠道微生物区系的组成和多样性、增加有益菌如乳杆菌、普氏乳杆菌丰度,减轻结肠炎小鼠的炎症反应[45]。此外,枸杞还具有抗辐射[46]、保护肝肾[47]等功能。

3 枸杞产品开发现状

枸杞产量大,营养价值高,作为“超级食品”在国内外都有巨大的开发前景。与此同时,枸杞的湿基含水率极高,会在成熟后期快速软化,在贮藏和运输过程中极易因受损和污染导致变质,因此通常需要在采摘后对枸杞果实进行食品的深加工处理。目前市场上常见的枸杞产品分为饮料制品、枸杞干果和其他食品,其中饮料制品包括原汁饮料、复合型饮料、发酵饮料、茶饮料、固体饮料等,其他食品如枸杞面包、枸杞饼干、枸杞蛋糕、枸杞果冻、枸杞果酱等。

3.1 饮料制品

枸杞鲜果属于多汁小浆果,含有丰富的汁液,方便加工为饮料制品。将枸杞制成饮料不仅增添了口感风味,也丰富了枸杞的营养价值。现有的枸杞饮料可粗略分为:枸杞原汁饮料、复合型枸杞饮料、枸杞发酵饮料、枸杞茶饮料和枸杞固体饮料。

3.1.1 枸杞原汁饮料

枸杞原汁饮料是一种以枸杞原浆为主要原材料的果蔬汁,能较好保持枸杞的色香味,因其即饮、便携受到年轻消费者的喜爱,目前已成为新型枸杞消费市场的主体产品。截止2020年,枸杞原浆生产线达到10 条、分装线达到32 条,产能达到1 万t以上[48];2023年一场线上直播活动中,百瑞源枸杞股份有限公司生产的有机枸杞原浆上线仅2 分钟,销售额就突破百万元[49]。枸杞原汁饮料的制作过程为:枸杞→清洗去杂→护色→90~100 ℃预煮→打浆→酶解→100 目滤布过滤→调配→20 MPa压力下均质→灌装→杀菌→冷却→成品[50]

3.1.2 复合型枸杞饮料

复合型枸杞饮料是枸杞与其他食物混合制成的饮料,如元气森林的红枣枸杞水和宝桑园的黑枸杞桑葚复合果浆,能够通过搭配增加饮料的色泽、口感、风味和营养价值。枸杞可以搭配蓝莓、木瓜、菠萝、黄秋葵等蔬果粮食制成复合型枸杞饮料,也可以与菊花、红枣、薏苡仁等药食同源食物混合制备成具有保健功效的复合饮料。邹宇等[51]通过D-最优混料设计,确定枸杞提取液51%、菊花提取液30%、绵白糖溶液19%(均为体积分数)为枸杞菊花复合饮料的最佳配方,不仅色香味最佳,还具有较强的抗氧化活性。

3.1.3 枸杞发酵饮料

枸杞发酵饮料包括发酵软饮料、果酒、果醋、酸奶等,是由枸杞果实为主要原材料经发酵制成的饮料。枸杞经过发酵后可以增添口感风味、丰富营养价值,提高了枸杞的商业价值。

枸杞发酵饮料是枸杞原浆经益生菌发酵制成的,目前大多还处于研发阶段,暂无传播范围广、市场价值高的相关饮品。当植物乳杆菌接种量2%、枸杞原浆与水的体积比10.5∶1、发酵温度33 ℃、发酵时间6 h、木糖醇添加量7%时,枸杞发酵饮料的色泽、香气、口感、状态最佳,并得出22 种挥发性风味物质,产生了多种香气成分[52]

在21 世纪初果酒业市场普及期,宁夏红枸杞酒便成为了北派果酒的代表[53],目前,市面上的枸杞酒主要由宁夏香山酒业有限公司生产的“宁夏红”和江中集团的“杞浓”两大品牌组成。但由于果酒市场仍处于成长期,仅占全国酒类消费总量的5%,尽管枸杞酒已经有了一定的市场基础,但相比于整体的投入、产量和市场规模来说,枸杞酒仍逊色于其他酒类产品,还没有形成真正的主流[54]。枸杞果酒主要分为浸泡酒和发酵酒。枸杞浸泡酒是将枸杞加入到基酒中,通过浸泡、勾兑等调配而成,枸杞浸泡酒不同酒精度的最佳浸泡时间不同,42%vol、45%vol和53%vol的最佳浸泡时间分别为10、10和20 d[55]。枸杞发酵酒是以枸杞果实为原料发酵而成的低酒精度饮料,其符合目前倡导的以低度酒低代替高度酒、果酒代替谷物酒的趋势,而且含有丰富的营养成分,更受到消费者的欢迎[56]。当果酒酵母接种量为0.8×107 CFU/mL、发酵温度为21.5 ℃、发酵时间为6 d、SO2添加量为20 mg/L、初始含糖量为230 g/L时,枸杞果酒的酒精度、总糖、总酸最佳,且酸甜适中,具有独特的枸杞风味,兼具口感与保健价值[57]。为了丰富枸杞果酒的有效活性成分、增加营养价值、改善口感风味,枸杞也可与其他药材、水果、蔬菜、粮食等制成复合型枸杞果酒、米酒。李秀秀等[58]研究了发酵型石榴枸杞复合果酒的酿造工艺,得出最佳发酵工艺条件:石榴枸杞汁体积比2∶1、酵母量3%、发酵温度28 ℃、发酵时间6 d,得到的复合果酒色泽棕红透明、无苦味涩味、香味独特,且含有丰富的活性物质。王鹏[59]研究槐花枸杞复合型米酒,得到最佳发酵工艺:酒曲、槐花、枸杞的添加量(以干糯水质量计)分别为0.7%、2.8%、9.8%,发酵温度30 ℃,最终得到的复合米酒呈橙色透明,酒精度低,清爽绵柔。

枸杞果醋是以枸杞果实为主要原料,经酒精发酵、醋酸发酵酿制而成的酸性饮料,兼具果醋饮料的酸甜可口和枸杞的营养价值,恒顺的枸杞醋和宝鼎天鱼的枸杞康乐醋广受消费者欢迎。在酒精发酵的活性干酵母液料比1∶50(g∶mL)、发酵温度22 ℃、发酵时间5 d、醋酸发酵的醋酸菌接种量10%、发酵温度30 ℃、发酵时间5 d条件下,研究得出枸杞果醋饮料的最佳配比:枸杞汁、枸杞醋、菊花提取液、白砂糖(质量分数)分别为15%、8%、15%、6%;经历过滤、灌装、灭菌后得到的枸杞果醋饮料呈宝石红色、酸甜爽口,总糖、蛋白质、脂肪的含量较低,是一种低脂营养饮品[60]

枸杞酸奶是以枸杞和新鲜牛奶为主要原材料,经巴氏杀菌和乳酸菌发酵的酸奶饮品。中国酸奶拥有近2 000 亿元的庞大市场,且消费需求还在不断增长,红枣枸杞酸奶因契合了消费者对于健康、天然的追求而成为经典酸奶口味,但目前仍少见单纯的枸杞酸奶[61]。制备枸杞酸奶的最佳发酵工艺条件:以纯牛奶的质量分数为基准,枸杞浆、奶粉、蔗糖、发酵剂的添加量分别为5%、3%、10%、0.1%,发酵温度42 ℃,发酵时间8 h,枸杞酸奶呈橙红色,质地均匀,口感细腻,酸甜适宜[62]

3.1.4 枸杞茶饮料

茶是一种常见的饮品,在我国有着悠久的历史,枸杞茶指将枸杞与茶叶混合配比制成的复合型茶饮料,日常饮用有养生保健的功效,在市面上也较为常见,目前通过国家药品监督管理局审批的保健食品中枸杞茶就有50 种[63]。黄建锋等[64]研究得出枸杞茉莉花茶最佳体积比为1∶1,对高血糖大鼠的降血糖功效最佳且适宜大众口感。周慧恒等[65]研究发现每小袋3.1 g中茶叶、枸杞、沙棘分别为2.2、0.6、0.3 g为最佳配方,得到的枸杞沙棘袋泡茶汤色清澈明亮,茶香浓郁。

3.1.5 枸杞固体饮料

枸杞固体饮料是指用枸杞为主要原材料加工制成的供冲调冲泡饮用的固态制品。相较于枸杞液体饮料多将枸杞制成枸杞汁或枸杞原浆,枸杞固体饮料通常将枸杞制成粉或压缩片,如宁夏农林科学院枸杞科学研究所研发的枸杞蜂花粉片、黑果枸杞精华素片、枸杞泡腾片等,产品成果转让企业后延伸了产业链,丰富了产品线,提高了深加工转化率[66]。通过水提取、浓缩、干燥、制粒等加工工艺结合感官评价优选茯苓山药枸杞固体饮料,得到的固体饮料冲泡后易溶解、有枸杞香味、酸甜可口,不仅口感独特,还有缓解疲劳的功效[67]。结合感官评价优化辅料组分确定枸杞泡腾片固体饮料的最佳配方:矫味剂、泡腾剂的质量分数分别为2.9%、69.1%;泡腾剂酸碱质量比为1.2∶1,枸杞泡腾片符合泡腾片质量要求,且有枸杞和益生菌的营养价值,市场前景广阔[68]

3.2 枸杞干果

枸杞鲜果在贮藏和运输过程中容易受损变质,采摘后需进行食品的深加工处理。枸杞干果是枸杞果实最常见的产品形式,市场上80%的枸杞以干果销售,枸杞鲜果经预处理和干燥处理加工为不易变质保质期长的枸杞干果[69]

枸杞果实表面被蜡质包裹,蜡质层会阻挡枸杞内部水分的排出,为了加快干燥速度保持干果质地,枸杞干燥前往往会除去蜡层,常见微电水或食用碱液处理。用2%~6%食用碱液浸洗枸杞鲜果,干燥速度随碱液浓度的增加而加快,但有时会使白色碱粉残留在干果表面,降低枸杞食用口感和外观品相[70];微电水处理无碱粉残留、成本低,但干燥速度较慢[71];还有物理处理方式如研磨、超声、冷等离子体处理等,但速度、成本受限。

干燥是通过减少枸杞果实水活度来保存枸杞的加工方法,分为太阳能干燥、微波干燥、热风干燥、冷冻干燥、热泵干燥和联合技术干燥等方式。太阳能干燥是利用自然条件或太阳能干燥系统的太阳能进行干燥,烘干房内用40 ℃~50 ℃烘 8~12 h,再50 ℃~55 ℃烘 6~8 h,最后60 ℃~70 ℃烘至干燥,整个过程控制在24 h内,成本低无污染但受到环境限制[72];微波干燥是让枸杞内部加热产生蒸汽使水分向外传输,干燥速度快但枸杞易发生膨胀影响品相,功率质量比1∶1、真空度70 kPa、预装载量300 g为最佳工艺[73];热风干燥是以热空气为传热介质使表面水分汽化,安全快速但温度过高易发生收缩影响品相,低温(40和50 ℃)并用碱液预处理的枸杞品相和功效较好[74];冷冻干燥是将枸杞冷冻预处理后直接把水分升华为气体完成干燥,能够较完整地保留枸杞外观品相和营养物质,但存在高耗能和高成本问题,最佳工艺为预冻温度-40 ℃、真空度50 Pa、升温速率10 ℃/h、加热板温度达40 ℃后保持恒温、整个干燥过程14.1 h[75];热泵干燥是一种利用低温热源除湿的可循环干燥技术,枸杞不易变形,多联合太阳能干燥使用,设置干燥温度为45 ℃(6 h)、50 ℃(6 h)、55 ℃(3 h)、60 ℃(4 h)共19 h,二次回热使联合运行单位能耗除湿量显著提高[76];联合技术干燥是为了提高效率保证品质而联合多种干燥技术完成枸杞干燥[77]

3.3 其他食品

枸杞除了应用于饮料制品和枸杞干果外,还可制作成烘焙产品、果冻、果酱等食品,但目前多为实验阶段,暂无市场价值高的相关产品。枸杞风味独特,有特殊香气,可以加工成枸杞粉、干果、果泥添加到烘焙产品如面包、饼干、蛋糕中,枸杞粉可以与面粉混合,干果、果泥可以与面糊混合,制成的烘焙产品都能够保留枸杞的风味与营养价值[78]。枸杞颜色鲜艳、质地柔软,适宜加工成果酱、果冻。有研究以枸杞和番茄为原材料,研制出低糖番茄枸杞果酱,并优化配方为番茄浆与枸杞浆体积比8∶2,蔗糖、甜菊糖、柠檬酸、海藻酸钠质量分数分别为20%、0.003 5%、0.6%、0.04%,得到的果酱色泽鲜亮、酸甜爽口、风味独特[79]。将枸杞与亚麻籽胶、卡拉胶、柠檬酸、木糖醇按一定比例混合可配制低热高营养的天然果冻[80]

4 展望

枸杞产量大,营养价值高,作为药食同源食物和“超级食品”在国内外都有巨大的研究开发前景。本文综述了枸杞的品种分类、营养功能特性及作用机制、食品制品发展现状,为进一步研究枸杞营养成分与活性成分和食品深加工提供基础。但目前对枸杞的相关研究尚有不足,对枸杞的营养功能特性及作用机制研究大多停留于动物实验或细胞实验而没有进一步研究,食品制品的开发应用多为防止受损变质的加工,没有发掘枸杞的高营养价值。展望未来,枸杞可以从以下3个角度进行研究:1)红枸杞、黑枸杞、黄枸杞的营养成分和活性成分有显著差异,可以建立不同品种枸杞的营养指纹图谱,进行针对性研究;2)对于枸杞的营养功能特性及其作用机制,在动物实验和体外实验的基础上可以引入多组学技术进行深入研究;3)枸杞食品制品开发应用的下一步,可以从枸杞降糖降脂和抗视疲劳食品等有保健作用的功能性食品着手。

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Research progress of functional properties of wolfberry and development of its products

ZHANG Qi1, ZHU Xuanxuan1, XIONG Jiali1, LUO Xiaorong2*

(School of Chinese Medicine, Jiangxi University of Chinese Medicine, Nanchang 330004, China)2(Jiangzhong Pharmaceutical Co.Ltd.of China Resources Group, Nanchang 330004, China)

ABSTRACT Wolfberries in China are mainly distributed in the northwest region, divided into red, black, and yellow wolfberry.Wolfberry is a medicinal food homologous food rich in nutrients and active ingredients, therefore, wolfberry shows some functional properties, such as lowering blood sugar, lowering blood lipids, resisting oxidation, resisting ageing, regulating immunity, relieving asthenopia, resisting tumors, protecting the nervous system, and regulating intestinal flora, etc.Due to the difficulty in preserving and transporting fresh wolfberries, they are often processed into beverage products, dried wolfberries, and other foods.At present, 80% of wolfberries on the market are still sold as dried wolfberries, and beverage products have become the main products of the new wolfberry consumer market, and other foods are mostly in the research and development stage.This article reviewed the variety classification, nutritional characteristics and mechanism of action, and the development status of food products of wolfberry, which would provide a basis for further research on the nutritional components and active ingredients of wolfberry and the deep processing of food and look forward to the future research and development of wolfberry industry to provide a theoretical basis for the research and application of wolfberry functional characteristics and food development and application.

Key words wolfberry;classification;nutritional components;functional properties;products development

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.037637

引用格式:张琦,朱绚绚,熊佳丽,等.枸杞营养功能特性及其产品开发现状[J].食品与发酵工业,2024,50(15):398-408.ZHANG Qi, ZHU Xuanxuan, XIONG Jiali, et al.Research progress of functional properties of wolfberry and development of its products[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(15):398-408.

第一作者:博士,副教授(罗小荣高级工程师为通信作者,E-mail:349750167@qq.com)

基金项目:赣江新区“揭榜挂帅”科技计划项目(Gjxq-jbgs2021001);江西中医药大学校级大学生创新创业训练计划项目(202210412418)

收稿日期:2023-10-12,改回日期:2023-11-08