枇杷隶属于蔷薇科、苹果亚科,为常绿小乔木[1]。中国作为枇杷生产大国,其年产量占据全球总量的三分之二以上,其中四川、福建、浙江、云南等省份是国内主要的枇杷产区[2]。枇杷富含维生素、矿物质及必需氨基酸等营养成分,同时还含有多糖、多酚等生物活性物质,具备抗氧化、降血脂等生理功能。目前,关于枇杷叶功能特性的研究较为集中。沈玉婷[3]探究了枇杷叶提取物抑制指状青霉的作用机制,并进一步将该提取物与海藻酸钠复配制备成复合涂层,用于柑橘类水果的保鲜。陈蓉等[4]研究了枇杷叶提取物对肠道益生菌消化前后生长及代谢过程的影响,结果表明,该提取物可通过降低益生菌代谢物中淀粉酶的活性、提高丙酸含量,从而实现血糖浓度的降低。
然而,枇杷果实存在成熟期集中、含水量高的特性,采后易发生快速衰老,进而出现腐烂褐变现象[5]。因此,枇杷保鲜与加工技术逐渐成为该领域的研究热点。当前,枇杷保鲜技术以低温冷藏、气调贮藏等物理技术为主;化学保鲜技术虽能高效延长枇杷贮藏期,但易对果实品质造成破坏;生物技术因安全性与有效性突出,已得到广泛研究,被认为是保鲜领域内可替代化学技术的理想方案。在加工方面,目前枇杷的主要加工方向为制备枇杷汁、枇杷酒等产品,但产品类型相对单一。但是,目前对枇杷生物活性成分及保鲜加工技术的系统性综述报道仍较为缺乏。因此,本文系统阐述了枇杷中主要活性成分及其生理功能,同时对国内外枇杷保鲜技术与加工技术的研究现状进行梳理和归纳,旨在为枇杷保鲜技术优化及精深加工产业发展提供有益参考。
1 生物活性成分的提取
枇杷凭借丰富的果实营养与独特风味深受消费者青睐,而深入解析其果实成分组成及活性物质特性,是开发高品质加工产品的重要前提。枇杷果实中含有多糖、多酚、有机酸、三萜酸等多种活性成分(图1)。此外,枇杷叶作为枇杷的干燥叶片,传统上具有清肺止咳、和胃降逆等功效,在现代食品与功能产品研发中也展现出潜在价值,因此对枇杷叶开展深入研究同样具有重要意义。
图1 枇杷的生物活性成分
Fig.1 Bioactive components of loquat
1.1 多糖的提取
当前,关于枇杷多糖的研究主要聚焦于通过优化提取方式提升其提取率。在常规的有效成分提取工艺体系中,传统水浸提法存在操作耗时较长、能耗偏高的局限性,且目标物质提取效率较低,难以满足工业化生产需求。表1比较了枇杷叶多糖的不同提取方法。其中,超声波辅助水提与醇提取法虽能在提取效能上实现优化,有效提升多糖提取率,但该技术在运行过程中会产生高频刺耳噪声,易对操作人员造成听觉干扰及生理不适;而内部沸腾提取法则展现出突出的工艺优势,不仅操作流程简便可控、多糖提取率表现优异,还无需配备专用或特殊规格的提取设备,在实际应用中具有更强的可行性与经济性。
表1 枇杷叶多糖的提取方法比较
Table 1 Comparison of extraction methods for polysaccharides from loquat leaves
提取方法提取参数多糖提取率/%参考文献超声波辅助双水相提取法超声时间60 min、超声功率180 W、超声温度60 ℃、液料比7∶1(mL∶g)4.22[6]超声波辅助醇提取法液料比为25∶1(mL∶g),加入体积分数为50%乙醇,在超声功率为425 W下提取13 min3.36[7]内部沸腾法乙醇体积分数45%、液料比33∶1(mL∶g)、提取温度98 ℃、提取时间30 min6.66[8]超声辅助水提取法超声浸提温度为60 ℃,超声时间为150 min,超声功率为450 W,料液比为20∶1(mL∶g)0.71[9]超声辅助醇浸提法体积分数为50%乙醇,超声浸提,功率100 Hz、温度30 ℃,浸泡时间为10 min0.28[10]
1.2 多酚的提取
目前枇杷中多酚的主要提取方法包括超声辅助提取、不同极性溶剂提取及乙醇提取等。与此同时,不同枇杷部位(果肉、果实、果核、花)的多酚含量存在显著差异。表2总结了不同提取方法与枇杷部位对多酚提取效果的影响。其中,超声辅助醇提法具有提取率较高、多酚类物质结构稳定等优点,而多酚类化合物具有较强的抗氧化能力;从部位与溶剂匹配性来看,采用乙酸乙酯作为提取溶剂时,枇杷果实与果核的多酚提取率最高,其对应的抗氧化能力也表现最优;相较之下,以乙醇为提取溶剂提取枇杷果核多酚时,其提取率明显低于乙酸乙酯提取法。此外,研究发现采用体积分数为50%乙醇提取枇杷花多酚,可实现较高的提取效率。综上可见,枇杷不同部位的多酚提取需针对性匹配适宜的提取溶剂与方法,上述研究结果为枇杷多酚的高效提取工艺优化及后续应用开发提供了重要参考依据。
表2 不同提取方法和枇杷部位对多酚提取的影响
Table 2 Effects of different extraction methods and loquat parts on the extraction of polyphenols
提取方法提取参数效果参考文献超声辅助醇提取法提取温度为60 ℃,料液比1∶35(g∶mL),乙醇浓度60%,超声时间18 min枇杷果肉多酚提取率为0.94%[11]乙酸乙酯提取法枇杷果与乙酸乙酯质量体积比为1∶10(g∶mL)枇杷果多酚提取率为0.65%[12]乙酸乙酯提取法乙酸乙酯萃取5次、每次200 mL,正丁醇萃取4次、每次200 mL,少量乙醇溶解枇杷核多酚提取率为0.49%[13]乙醇提取法乙醇体积分数为70%、提取时间163 min、提取次数2次、料液比1∶23(g∶mL)枇杷核多酚提取率为1.53%[14]乙醇提取法乙醇体积分数为50%、提取时间9 min、温度61 ℃、料液比1∶50(g∶mL)枇杷花多酚提取率为4%～5%[15]
1.3 三萜酸的提取
在枇杷叶三萜酸成分的研究领域,吴颖[16]采用回流提取结合AB-8大孔树脂纯化技术,成功制备枇杷叶提取物,其总三萜提取率达54.13%,其中科罗索酸、齐墩果酸、熊果酸的提取率分别为17.69%、4.56%、18.57%。表3比较了不同提取工艺对三萜酸提取的影响。从关键成分特性与提取条件适配性来看,熊果酸具有弱极性化学特点,常温常压下与水的互溶性较差,仅能溶于甲醇等特定溶剂,研究表明当甲醇用量为 45 mL时,可实现熊果酸的充分提取;在纯化技术方面,S-8大孔树脂纯化法具备操作条件简单的优势,能有效纯化枇杷叶中的熊果酸与齐墩果酸,使两者总含量维持较高水平。在提取技术优化上,采用微波辅助醇提取枇杷叶中的熊果酸与齐墩果酸,可显著缩短提取耗时、节约溶剂用量,同时保持较高提取率;而采用加速溶剂萃取法提取这2种成分时,不仅所得成分含量较高,其提取效果亦优于超声提取法。综上所述,当前针对枇杷叶三萜酸成分的研究已探索出多种高效提取与纯化技术,不同技术在总三萜提取率、特定单体成分提取率及操作效率等方面各具优势。这些研究成果不仅明确了熊果酸等关键三萜酸成分的提取适配条件,更为枇杷叶三萜酸的工业化生产工艺优化及后续应用开发提供了重要技术参考。
表3 不同提取工艺对枇杷三萜酸提取的影响
Table 3 Effects of different extraction processes on the extraction of loquat triterpenic acids
提取方法提取参数效果参考文献超声波提取法甲醇溶液45 mL,超声提取40 min,提取次数为2次枇杷叶熊果酸提取率为0.79%[17]大孔树脂法树脂柱径高比1∶7,上样液总质量浓度0.338 mg/mL,水洗体积为3 BV,pH值为11.0的体积分数为95%乙醇为洗脱剂,洗脱流速为6 BV/h,洗脱体积为6 BV枇杷叶熊果酸和齐墩果酸的提取率从上样液干膏的31.85%提升至洗脱液干膏的93.28%[18]微波辅助醇提取提取时间11.5 min、提取温度75 ℃、料液比1∶20(g∶mL)、乙醇体积分数100%、微波功率500 W枇杷叶熊果酸和齐墩果酸的提取率为0.93%[19]超声辅助醇提取法乙醇体积分数为71%,超声时间45 min,超声功率160 W,料液比1∶10(g∶mL),超声温度30 ℃枇杷皮总三萜类化合物提取率为1.39%[20]加速溶剂萃取法体积分数80%的甲醇,在110 ℃下提取2次,每次10 min枇杷叶齐墩果酸提取率达0.205%,熊果酸提取率达1.152%[21]
1.4 有机酸
枇杷的独特风味是吸引消费者的核心因素之一,研究其风味物质的形成机制,对加工产品的风味调控具有重要意义。在影响水果风味呈现与酸度水平的有机酸组分中,苹果酸占比显著,是调控水果风味与品质的关键因子。已有研究通过HPLC分析白肉枇杷的代谢组成,发现其苹果酸含量较低,进而展现出更优的风味特性[22]。CHI等[23]采用超高效液相-组学串联质谱技术与转录组分析技术,对3种枇杷风味形成机制进行了研究,结果表明这些优良品种不仅具备极佳的风味表现,同时也呈现出较低的苹果酸含量特征。在风味改良技术层面,通过基因介入手段可有效调控枇杷风味。例如,转录因子EjNAC25通过激活枇杷体内的EjNI与EjtDT2,正向调节果实中糖与苹果酸的含量,有助于提升枇杷果实品质[24]。另有学者发现了普通枇杷大吾兴(dawuxing,DWX)及其种间杂交品种春华(chunhua,CH)在果实发育和成熟过程中,有机酸含量呈现动态变化特征,且苹果酸是有机酸的主要组成化合物,苹果酸分别占DWX和CH枇杷收获期总酸含量的77.55%和48.59%,其次为琥珀酸和酒石酸[25]。综上,上述研究从代谢组分析、转录组解析、基因调控及品种差异等多个角度,系统揭示了苹果酸在枇杷风味形成及品质特性中的关键作用,同时也为枇杷品种的风味改良、优质品种选育及加工过程中的风味调控提供了重要理论支撑。
2 生理活性
枇杷作为一种兼具食用价值与特色的水果,其果实、叶片及果皮组织中均富含多酚类、多糖类、三萜类及黄酮类等多种天然活性物质。这些活性成分在枇杷体内并非孤立存在,而是通过成分间的协同作用,共同赋予枇杷多样且显著的生理功能,具体可表现为抗氧化、降血糖、抗菌及降血脂等生理活性(图2),为枇杷在功能性食品开发及相关健康领域的应用提供了重要物质基础。
A-枇杷提取物对酒精喂养的C57/BL6小鼠血清标志物的影响[26];B-LPWP、LPHP和LPNP体外降血糖活性[27]以及枇杷籽降糖作用的可能机制[28];C-枇杷叶提取物对柑橘采后病原体P.digitatum菌丝体生长及其细胞内成分的影响[29];D-为枇杷果皮提取物和非诺贝特对高脂饮食诱导的高脂血症小鼠肝脏和腹脂组织的影响以及对血脂参数、胆固醇等的影响[30]
图2 枇杷的多种生理功能
Fig.2 Multiple physiological functions of loquat
2.1 抗氧化
枇杷叶中的黄酮类物质兼具良好的抗氧化活性与应用价值[31]。枇杷酚类化合物同样表现出显著抗氧化活性,可通过该活性减轻酒精诱导的肝损伤[26]。枇杷核多酚不仅DPPH自由基清除能力较强,其抗氧化活性更显著优于维生素C[13]。从果实成熟度来看,处于成熟期的枇杷整体抗氧化能力更强[20]。而从加工副产物角度,中性枇杷种子淀粉及其副产物含有更高含量的酚类化合物,进而具备更高的抗氧化能力[32]。基于这一特性,枇杷种子淀粉可用于制备食品包装用可食用生物相容性薄膜或涂层,从而延长食品保质期[33]。此外,与枇杷果肉提取物相比,枇杷果皮提取物在自由基清除等抗氧化相关指标上表现出更高的活性潜力[26]。LIU等[27]通过对比热水提取的枇杷皮多糖(loquat peel water-extracted polysaccharides,LPWP)、盐酸提取的枇杷皮多糖(loquat peel hydrochloric acid-extracted polysaccharides,LPHP)及氢氧化钠提取的枇杷皮多糖(loquat peel NaOH-extracted polysaccharides,LPNP)3种溶剂提取的枇杷皮多糖抗氧化活性,发现LPWP因具有独特的结构特征,展现出更为优异的抗氧化活性。
2.2 降血糖
除抗氧化活性外,LPWP还具有降高血糖活性[27]。另有研究针对枇杷籽多糖的结构特征进行鉴定,细胞实验结果显示,该多糖对正常HepG2细胞及胰岛素抵抗HepG2细胞均表现出优异的降糖活性,可显著提高HepG2细胞对葡萄糖的消耗能力。作为一种天然来源的降血糖活性产物,枇杷籽多糖在功能性食品领域具有极大的应用潜力[28]。同时,相关研究还证实,枇杷不同药用部位醇提取物对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶也有一定的抑制作用,进一步佐证了其降血糖活性[34]。上述研究结论为枇杷开发为降血糖功能性食品提供了可靠的科学支撑。
2.3 抗菌
新型隐球菌属于机会性真菌病原体,而隐球菌属内带有荚膜的机会性酵母菌是引发临床真菌感染的重要病原类型。BISSO等[35]研究发现,枇杷种子的甲醇提取物与制霉菌素组合,在体外环境中能有效抑制新型隐球菌生长,且对所有测试的菌株均表现出协同抑制作用,表明该提取物具备成为新型抗真菌剂的潜在价值。在农产品保鲜领域,枇杷叶提取物对柑橘采后致病菌指状青霉(Penicillium digitatum)具有很强的抗真菌活性,因此,可将枇杷叶提取物用作天然抗真菌产品,以抑制P.digitatum的生长和活性,可用于开发天然来源的靶向杀菌剂提供方向[29]。此外,枇杷叶含有1.67%(质量分数)的原花青素,该成分同样被证实具有抗菌活性[36]。
2.4 降血脂
MOKHTARI等[37]通过构建高脂肪高果糖饮食小鼠模型研究发现,枇杷果皮是抗高血脂、抗血糖活性化合物的重要来源,其提取物(如总酚、类黄酮等活性成分)可作为膳食补充剂的原料,用于预防高脂血与高血糖。同时,枇杷果实提取物能有效改善血脂状况,对维持整体肝脏健康具有积极作用[26]。另有研究表明,枇杷叶水提取物因富含多酚等活性化合物,可通过调节血糖、胰岛素及脂质代谢水平,实现对高血糖与高脂血症的改善效果[30]。此外,采用乙醇提取枇杷叶、果实或种子得到的提取物,可降低高脂饮食小鼠的体重,并显著降低其血清总胆固醇、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白及葡萄糖水平,同时提高高密度脂蛋白与总蛋白水平,充分体现出其降血脂特性[38]。
3 枇杷保鲜技术
枇杷保鲜技术的核心目标在于延缓果实褐变进程、抑制微生物侵染导致的腐烂、延长货架贮藏期。目前,该领域主流技术可分为物理、化学、生物三类,其技术特性与应用场景的对比见表4。
表4 三大类枇杷保鲜技术的应用对比
Table 4 The comparison of the application of three loquat preservation techniques
保鲜方法优势局限性参考文献物理技术有效降低果实的呼吸强度与乙烯释放量,延缓枇杷果实衰老和品质劣变技术成本偏高、设备要求复杂,单一低温贮藏易导诱发果实冷害[39-41]化学技术保鲜效果明确、针对性强,可提升枇杷耐寒性并降低冷害发生率部分化学试剂存在安全隐患,可能造成环境污染[42-46]生物技术安全性高,能有效维持枇杷品质并延长储存期对环境条件敏感,精油提取、酵母培养等技术操作工艺较复杂[47-51]
3.1 物理技术
枇杷果实采后在室温环境下易因微生物侵染与机械损伤快速变质。低温贮藏是最基础的物理手段,但单一低温易引发冷害,需通过复合物理技术增强果实耐冷性。气调包装在枇杷保鲜中应用较多,能抑制枇杷褐变,延长其保质期[39]。冷冻干燥技术能最大限度保留枇杷原有品质,显著延长贮藏期[40];短时高氧预处理则可通过抑制木质素积累延长贮存期,但该技术对霉菌的抑制作用具有特异性[41]。因此,这些物理技术各具功能侧重,为不同场景下的枇杷保鲜提供了多元解决方案。
3.2 化学技术
化学保鲜技术以精准调控果实生理状态为核心,其中CaCl2处理因能有效缓解褐变而广泛应用。表5总结了不同化学技术的枇杷保鲜效果,包括抑制褐变、降低冷害、增强耐冷性等。果胶甲酯酶(pectin methylesterase,PME)与CaCl2复合处理能增加果实硬度,硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)可提升枇杷耐寒性,L-半胱氨酸(L-cysteine,L-Cys)、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)及壳聚糖(chitosan,CS)可改善果实品质。尽管化学技术效果明确,但需严格控制试剂种类与用量以规避安全风险,以上研究成果为保鲜技术的精准优化提供了数据支撑。
表5 化学技术在枇杷保鲜中的应用
Table 5 Application of chemical technologies in loquat preservation
处理方法参数效果参考文献PME、CaCl2结合15 U/ mLPME和体积分数为1%CaCl2增加枇杷果实硬度[42]重组丝氨酸蛋白60 μg/mL重组丝氨酸蛋白、20 ℃、90%湿度提高抗病性、延长保质期[43]H2S0.03 μg/mLH2S,1 ℃、相对湿度85%～90%抑制木质素积累,增强耐寒性[44]L-Cys、GABA质量分数为0.05% L-Cys、质量分数为0.05%GABA维持贮藏40 d后品质,增强抗氧化能力[45]CS2 g/LCS提升枇杷果实品质[46]
3.3 生物技术
生物技术因环境相容性与食用安全性突出,已成为替代化学保鲜的核心方向,主要分为微生物制剂与植物精油两类。在微生物保鲜领域,几种拮抗酵母可有效抑制枇杷果实采后腐烂,包括普氏梅奇尼科菌(metschnikowia pulcherrima E1)、解淀粉芽孢杆菌B4[47-48]。植物精油则通过挥发性成分发挥抑菌作用,百里香油[49]、牛至精油[50]能抑制病原菌生长,延长去皮枇杷保质期;大桔梗精油与壳聚糖联合处理,能实现品质维持与贮藏期延长的双重效果[51]。此外,葡甘聚糖等天然多糖制成的涂膜材料,在枇杷保鲜中也展现出良好应用前景。但生物技术也存在如对环境条件要求高、部分操作工艺复杂等不足。当前生物技术虽存在环境敏感性强、工艺复杂等不足,但通过优化培养条件、探索复合应用模式,有望进一步提升其产业化适配性,为枇杷绿色保鲜提供可持续技术支撑。
4 枇杷加工技术与产品
枇杷鲜果因易腐烂的生物学特性,其贮藏与流通受限,故除采用物理、化学、生物等多元保鲜技术外,通过加工工艺转化为果酱、酸奶、啤酒、果汁等产品,成为延长其保质期、保留风味物质及营养价值的重要途径。
在枇杷汁加工领域,功能性产品开发是研究热点。相关研究选用植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)和嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)对枇杷汁进行发酵处理,结果表明两种菌株均能增强枇杷汁的抗氧化活性,且植物乳杆菌在提高果汁总黄酮含量方面效果更优[52]。传统枇杷汁加工常采用热处理工艺,但该方式易导致营养物质损失;而微波杀菌技术的应用有效解决这一问题,当设定功率为900 W、微波处理时间为1.5 min 时,不仅对枇杷汁中营养物质的影响最小,其杀菌效果还优于巴氏杀菌[53],该研究为非热杀菌技术在枇杷汁加工中的工业化应用提供了理论支撑。枇杷果酱作为另一重要加工产品,其加工核心步骤为枇杷原料的蒸煮处理。研究发现,随着蒸煮时间的延长,枇杷果酱的外观颜色逐渐加深,有机酸因水分浓缩作用浓度相对升高,进而延长产品保质期;与枇杷汁相比,果酱加工工艺更有利于提高或保护新鲜枇杷果实中的酚类物质含量[54]。此外,超高压杀菌技术在果酱加工中的应用也为枇杷果酱生产提供参考,如草莓果酱经 500 MPa 保压 3 min 杀菌后,在 4 ℃贮藏条件下可保持3个月的良好品质与安全性[55],该技术为枇杷果酱的工业化生产及品质控制提供了理论依据。
在乳制品领域,将水果提取物或果酱作为功能性成分添加至酸奶中,可显著提升产品市场接受度。研究表明,将枇杷果酱添加到益生菌水果酸奶中,不仅能促进益生菌生长,还可优化酸奶的风味与质地特性[56]。同时,超高压(ultra-high pressure,UHP)技术在酸乳加工中的应用研究显示,在200 MPa、20～25 ℃条件下处理酸乳10～15 min,可有效优化产品质构,且不会对益生菌存活率产生负面影响[57],该结论为枇杷酸奶的加工工艺优化提供了重要参考。在酒类产品开发方面,以枇杷果实为原料酿造特色啤酒成为新方向。研究采用耐热乳杆菌(Lachancea thermotolerans MNF105)与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae MN113)作为复合发酵剂,可改善啤酒感官特征,成功酿造出酸果型枇杷啤酒[58]。在具体制备过程中,当添加40%(体积分数)枇杷汁与啤酒基料混合,经发酵、澄清、过滤等工艺处理后,所得枇杷啤酒具有独特风味与柔软质地,整体感官品质优良[59]。
综上,枇杷加工产品(图3)的开发与生产具有重要现实意义:一方面可显著延长枇杷产品货架期,减少鲜果损耗,降低产业经济损失;另一方面能提升枇杷产品附加值,丰富产品品类,对推动枇杷产业结构优化、实现可持续发展具有重要助力。
图3 枇杷加工产品及其营养价值
Fig.3 Loquat processed products and their nutritional value
5 小结与展望
枇杷作为兼具食用价值与营养价值的特色水果,其果实、叶片及副产物中富含多酚、多糖、三萜酸及有机酸等多种天然活性成分,这些成分的协同作用赋予枇杷抗氧化、降血脂、降血糖及抗菌等多元生理功能,为其在功能性食品与健康领域的应用奠定了物质基础。本文系统梳理了枇杷主要活性成分的提取工艺研究进展,总结了物理、化学、生物三类枇杷保鲜技术的应用现状及加工技术与产品开发进展。当前枇杷研究仍以生物活性成分提取与单一功能验证为主,结合产业发展需求,未来可从以下三方面展开深入探索:a)枇杷保鲜技术存在一些局限性,如化学保鲜可能存在化学残留风险,生物保鲜的作用稳定性不足等问题。未来可探索多技术协同应用模式,形成一套综合、高效、安全的保鲜体系。b)枇杷加工产品已涵盖果汁、果酒、果干等多个品类,但加工过程中普遍存在营养成分流失、风味特征改变及潜在有害物质生成等问题。未来研究可聚焦加工工艺的绿色化与高效化升级,引入超高压加工、脉冲电场、真空冷冻干燥等新型非热加工技术,在减少热敏性活性成分损失的同时,最大限度保留枇杷原有的风味物质与营养特性,提升加工产品的附加值与市场竞争力。c)当前枇杷资源利用仍集中于果实部分,叶片、花、果核等副产物的开发程度较低,造成资源浪费。后续应加强副产物中活性成分的系统挖掘,通过构建全果利用的产业链模式,提高枇杷资源综合利用率,推动产业向循环经济方向发展。
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