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《食品科学》:重庆三峡学院顾欣副教授等:西梅加工废弃物及其活性成分的功能与应用研究进展

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西梅(Prunus domestica L.)又称欧洲李、酸梅,是蔷薇科李属植物,起源于中亚、西亚,小乔木或大灌木,树高3~8 m,树皮深褐灰色,开裂,老枝红褐色。叶片椭圆形或倒卵形,托叶线形,早落。1~3 朵花,簇生于短枝顶部。核果长圆形或卵圆形,果肉鲜食。20世纪被我国引入并在新疆伊犁地区和南疆多地种植栽培,具有产量高、品质优的特点。研究表明,西梅具有极高的营养价值,有清热解毒、消暑解渴、排毒养颜的功效;此外,西梅还富含丰富的生物活性成分,具有抗氧化、抑制骨质疏松、抗结肠癌以及缓解便秘和增强肠道功能等功效。由于西梅含水量高的性质,采后不耐贮藏,其废弃率可达鲜果的35%~45%,因此通常加工成果汁、果酒、果酱等产品食用,而目前关于西梅的研究主要集中在种植及采后保鲜领域,但是对其加工后产生的废弃物资源生物活性研究较少,导致西梅果渣、果核等类似废弃物资源的利用率低。且高附加值产品类型单一,难以完全发挥其潜在的高经济价值。虽然科研人员对西梅加工利用的研究逐年增多,但对其产生废弃物形成系统资源利用的研究还鲜有报道。因此,全面提升西梅等浆果加工废弃物资源的综合利用水平具有深远意义。

重庆三峡学院生物与食品工程学院的贺攀、顾欣,内蒙古自治区林业科学研究院遗传育种研究所的鲁敏等人主要总结西梅加工废弃物的来源及其资源利用现状,包括主要活性成分、活性功能及应用研究,同时,提出目前研究过程中存在的挑战及未来研究方向。希望通过对西梅加工废弃物资源利用现状进行总结,为西梅加工废弃物高值化利用及食品工业发展提供参考依据。


01

西梅加工废弃物种类

随着西梅种植面积及加工产业的快速发展,大量的废弃物也随之产生,包括种植过程中因过度成熟的落果及西梅果汁、果酱生产中分离压榨后丢弃的果渣、果核、果皮(图1),甚至是西梅种植中因产量不足淘汰果树的树皮、树叶等其他废弃物资源,通常含多种生物活性成分。


1.1 残次果及落果

残次果通常指的是在贮藏期间或运输期间由于果子硬度的变化导致外观产生缺陷,但内在品质未受损害的果实。鲜食西梅上市前需经过多层筛选,筛选结果受到各种因素的影响,例如生产地、品种、产品质量等。同时,机械采收时通过振动使果实掉落,会造成未成熟果实脱落及机械损伤果实的产生。而落果则是指果实临近成熟前,由于种植户盲目追求经济利益,为达到丰产的目的而不科学地大量使用各种肥料和农药,使树体负载量大大加重,营养平衡受到破坏,导致部分果实过早着色掉落。被认定为残次果及落果的西梅大多被作为废弃物垃圾进行处理,且会对环境造成污染。Nirmal等通过系统总结水果废弃物中的活性成分,发现那些被丢弃的废弃物虽然外观存在缺陷,但其内在的营养价值及活性成分并未受到减损。因此,寻求高效成分提取方式并充分利用这些残次果中的活性成分,是提升西梅综合利用价值的有效途径。

1.2 西梅核

目前,西梅在进行果汁、果脯、果酱等深加工生产时,加工对象以果肉为主,剥离的果核则被作为废弃物丢弃。陈磊通过实验发现,废弃的西梅果核具有较高的β-葡萄糖苷酶水解活力,可作为具有潜在应用价值的β-葡萄糖苷酶的重要来源,并且利用西梅果核的粗粉催化逆水解反应可以合成各类有价值的烷基和芳香烷基糖苷类化合物。此外,胡晓倩等通过对樱桃核的主要成分及水溶性多糖的体外抗氧化进行测定,结果显示,樱桃核中主要成分含量(干质量)依次为蛋白质(18.80±0.30)g/100 g、脂质(8.97±0.58)g/100 g、可溶性总糖(4.96±0.14)g/100 g、灰分(1.49±0.08)g/100 g、VC(27.55±0.99)mg/100 g,且体外清除能力非常稳定,具有一定的营养价值和抗氧化功效。研究证实,樱桃核与传统中药进行联用制成枕头具有协同增效作用,可以辅助增强对慢性肾脏病和高血压病人的临床治疗效果。可见,果核具有高价值的生物活性,是宝贵的自然资源。因此,研究者们应对西梅果核的活性成分展开深入探究,并充分发掘其在药物、功能保健食品等领域的潜力。

1.3 西梅果渣

果渣是指果实经过压榨、提取汁水后所剩余的部分,其中包括果皮、果肉及果籽等,是一种新型廉价资源,富含多种营养成分。西梅在经过榨汁后,其剩余的果渣中含有大量的膳食纤维、多不饱和脂肪酸及其他生物活性化合物,属高附加值的废弃物,但大多会被丢弃从而造成经济价值损失,研究表明这些生物活性化合物可用于食品、营养保健品、药品和化妆品等相关行业。其中,张晓冰等通过对欧李果渣中花青素提取,发现其具有显著的自由基清除能力和抗氧化活性,及良好的α-葡萄糖苷酶抑制能力。

越来越多的学者开始关注副产物高效加工利用,从各种副产物中提取更多有价值的成分。例如,Du Yuyi等对樱桃废渣进行价值化利用,通过对樱桃渣中的果胶进行成分提取,获得了两种富含甲氧基的鼠李糖半乳糖醛酸I型的果胶(RCUP和RCFP)(鼠李糖半乳糖醛酸I型:52.02%和48.81%;甲基化度:44.71%和37.55%),并证实其具有作为乳化剂、流变改性剂和抗氧化剂的潜力。在另一项研究中,Petrov Ivanković等通过对黑醋栗、覆盆子、草莓和野樱桃这4 种不同浆果果渣进行活性成分提取,获得了富含多酚的提取物,并展现出显著的抗氧化活性。此外,Prata等通过对葡萄渣中的营养成分及其生物活性进行分析,发现葡萄渣富含酚类化合物、类黄酮、花青素等物质,且具有抗氧化、抗肿瘤等生物活性。这些国内外的研究结果为西梅果渣作为生物活性化合物宝贵资源的观点提供了强有力的证据,同时揭示了其在功能性食品、化妆品及医药领域的潜在应用价值。

西梅不同种类废弃物活性成分含量如表1所示。


02

西梅加工废弃物利用现状

目前,西梅加工废弃物利用主要包括活性成分、生物活性功能及其应用研究(图2)等方面。


2.1 西梅废弃物活性成分

西梅残次果、落果、果渣以及果核是生产加工过程中主要的废弃物资源,富含多种活性成分,主要包括果胶、膳食纤维、多酚类物质以及多种矿物质元素等。目前,国内外研究对活性成分提取方法进行了创新和优化,对于天然产物的提取主要分为常规提取方法和现代技术辅助提取方法。

2.1.1果胶

果胶作为西梅加工废弃物中可溶性膳食纤维的主要成分,主要由高半乳糖醛酸、鼠李半乳糖醛酸-I、鼠李半乳糖醛酸-II、木糖半乳糖醛酸和芹半乳糖醛酸组成,是一种广泛存在于果实果皮和细胞壁中的复杂多糖,常作为胶凝剂、稳定剂和增稠剂应用于果酱和果冻等产品中。随着天然产物分离和鉴定技术的不断发展,西梅废弃物果胶多糖的生物活性受到了广泛关注,被发现具有抗氧化、护胃、抗抑郁等作用。李来成通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱等技术对欧李酒渣中的提取物进行成分分析鉴定,结果证实其富含果胶,是果胶的重要潜在来源。且提取的果胶包含α-糖苷键和β-端基异构体,在重水(D2O)环境中,与鼠李糖的H-1和半乳糖的H-1有关,含有中性单糖葡萄糖(H-3),是低甲氧基果胶。此外,侯佳丽采用高效液相色谱、傅里叶变换红外光谱等对青梅果渣中提取的果胶进行结构和组成表征,结果表明,提取的果胶半乳糖醛酸质量分数均大于65%,通过体外评价表明所得果胶具有清除自由基的能力,表现出了抗氧化性。

目前天然果胶主要是从植物中提取,西梅与欧李、青梅等植物同为李属植物,其果渣也可以作为获取果胶的重要来源。常用的提取方式主要有热酸法、热碱法、酶法以及微波超声辅助法等,研究表明,采用不同提取溶剂及方法会对果胶本身结构及性质产生影响。马科科等采用4 种不同提取方法提取无花果果胶,结果表明,不同提取方法对果胶的得率、半乳糖醛酸含量、分子质量及酯化度等产生了显著的影响。提取活性物质时,通常需要采用响应面法对提取工艺进行优化,如卫炳安等研究发现,在纤维素酶添加量3.4%、液料比7∶1(mL/g)、提取时间3.5 h的条件下果胶提取率最高,达到13.22%。Yang Jinshu等在温度93 ℃、pH 2和时间50 min的最佳条件下,果胶提取率为22.86%,且获得的果胶富含支链鼠李糖半乳糖醛酸酯I(物质的量分数61.54%)。目前,果胶提取已广泛采用与物理手段相结合的方法,如超声和微波辅助等方法,尽可能达到降低损耗、提高果胶提取率的目的。

2.1.2膳食纤维

膳食纤维指不能被人体小肠消化吸收,而在大肠中部分或全部发酵的可食用植物性成分、碳水化合物及其类似物的总称,包括多糖、低聚糖和木质素等,称为除六大基本营养素外的第七营养素,分为可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维,在人体内发挥独特的生理活性。西梅被认为是功能性食品的代表,其加工产品多种多样,加工后产生的大量废弃物是天然膳食纤维的重要来源之一。许多研究表明,西梅膳食纤维具有抗结肠癌、缓解肠道便秘、降血脂、预防骨质疏松等生物活性。于是研究人员开始对其成分进行提取研究,Gill等对不同原产国的西梅样品的生物活性化合物进行了全面分析比较,发现西梅含有高水平的膳食纤维成分,其中,与法国(8.4 g/100 g)和阿根廷(8.9 g/100 g)相比,美国(12.0 g/100 g)和智利(11.5 g/100 g)的西梅总纤维含量更高。此外,Zhu Fengmei等总结了葡萄渣中膳食纤维的生物活性,发现果渣中含有丰富的膳食纤维及生物活性物质,特别是酚类物质与膳食纤维结合形成的酚类-膳食纤维复合基质,是对人体健康有益的膳食补充剂。因此,寻求合适的技术提取西梅中富含的膳食纤维资源,可以最大限度发挥膳食纤维的保健功能。

膳食纤维常用提取方法有物理法、化学法及联合辅助提取等方法,不同提取方法获得的膳食纤维成分、理化结构性质会具有一定程度的差异性。以欧李果汁果渣和果酒果渣中的膳食纤维为研究对象,采用乙酸乙酯作为溶剂提取,并探究其理化性质和纤维结构,结果表明在欧李果汁果渣和果酒果渣中,可溶性膳食纤维质量分数分别为12.54%和19.83%,是生产高品质膳食纤维的良好原料。此外,朱仁威等以刺梨果渣为对象,采用不同处理方法对膳食纤维进行提取,发现经微粉碎协同高压均质处理的得率最高,为(20.48±0.48)%,且结构性质也相较稳定。通过借鉴其他果渣中膳食纤维的提取方式,在常规提取手段基础上,结合相应辅助处理技术,可以有效提高膳食纤维得率。这为更好实现西梅废弃物中膳食纤维的高效利用提供了方向,对提取技术的系列优化与进一步开发至关重要。

2.1.3酚类物质

多酚是广泛存在于植物体内的具有多元结构的次生代谢产物,也是植物界数量最多、最重要和分布最广的天然产物之一,按其化学结构进行分类,主要包括酚酸、类黄酮、多酚酰胺类等,此外,类黄酮又分为花青素、黄烷-3-醇、黄酮、黄烷酮、黄酮醇等。西梅废弃物中的酚类物质(图3)大多具有抗炎、抗氧化衰老、保护心血管系统等生物活性。Hong Yili等通过液相色谱-电喷雾电离四极杆飞行时间质谱对西梅废弃物中酚类化合物进行高通量筛选和表征,结果显示,西梅废弃物的总酚含量((0.94±0.07)mg/g,以没食子酸当量计)和总类黄酮含量((0.34±0.01)mg/g,以槲皮素当量计)较高,且具有抗氧化潜力。不仅如此,研究人员刘皓涵采用液相色谱仪对西梅果实的成分进行分析,结果显示,西梅果实中检测出多种酚类物质,主要包括没食子酸、原儿茶酸、对羟基苯甲酸、没食子儿茶素、绿原酸等,且果实中提取的多酚具有清除2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)阳离子自由基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、羟自由基的作用。值得注意的是,Kayano等通过高效液相色谱分析对西梅中的咖啡酰奎宁酸异构体进行定量,对西梅成分进行结构解析,发现西梅中有较高含量的4-O-咖啡酰奎宁酸,且咖啡酰奎宁酸异构体对西梅抗氧化活性的作用可达28.4%。


目前国内外对于酚类物质常用的提取方法主要有溶剂提取法、超声辅助提取法、酶法等,其中,赵悦等使用超声辅助低共熔溶剂对欧李中的酚类物质花青素进行提取,花青素的得率达到(21.11±0.10)%,是70%乙醇提取法的1.5 倍,且纯化后纯度为(87.41±2.54)%。此外,王文苹等利用低共熔溶剂温浸法提取葡萄皮籽渣,提取得率是传统乙醇回流浸提的2.3 倍。由此可以得出低共熔溶剂温浸法和超声波辅助提取法与传统提取乙醇溶液提取相比提取量更大且纯度更高。常用的溶剂提取法虽然操作简便,但存在提取周期长、提取效率低、溶剂消耗量大以及有毒副作用等诸多不足。因此采用超声、微波等辅助提取方法不仅能够显著提升酚类化合物的提取率,在某种程度上还可以使所得提取物结构更加稳定。

2.1.4其他活性成分

西梅的果实中除膳食纤维、酚类物质外,还含有大量的其他活性物质,如花青素、VA以及矿物质等。VA对保护视力以及头发健康都有很大的益处,且能促进人体钙吸收。西梅中含有丰富的矿物质,如铁、钾、等,可以为人体提供能量,特别是对于孕期或哺乳期妇女及婴幼儿,具有补充铁元素的作用。

从不同活性成分的提取效率及提取时间综合来看(表2),超声波辅助联合其他技术提取方式相较于其他单一提取方法,具有耗时短、提取率较高的特点,且操作相对简单。但由于提取的物质不同,提取率也会出现较大的差异,因此,在后续的研究中,对于活性物质的提取应根据物质性能选取合适的提取技术。未来在西梅活性成分提取的发展进程中,应向高效低耗、多技术联用的方向发展,并充分发挥技术之间高效的协同作用,弥补单一提取技术可能导致结构破坏及活性成分流失的不足,更好地实现西梅活性成分资源的高效利用,进一步推动其在食品、美容和医药等领域的广泛应用。


2.2 生物活性

西梅废弃物含有丰富的营养成分,包括VC、VA等,传统医学中西梅具有改善便秘或镇静作用,现代医学研究进一步揭示了其在消化、心血管、骨骼、肝脏、抗氧化、延缓衰老等方面的潜在益处。西梅作为原料在保健领域也备受青睐,例如西梅作为一种改善肠道菌群的保健食品原料,为健康饮食提供了新的选择;而从西梅废弃物中提取的天然活性成分,如果胶、膳食纤维等加入食品中,更是有利于提高食品的稳定性,保障食品品质,延长食品货架期。因此,高效利用西梅废弃物资源中的活性成分是提升西梅副产品综合利用价值的有效方法,可以提高西梅附加商品价值。

2.2.1缓解肠道便秘

便秘是最常见的胃肠道疾病之一,影响着人们的生活质量,且随着年龄的增长更加频繁,主要表现为排便次数少和排便困难等。目前药物治疗是治疗便秘的主要方法,但存在药物依赖性的缺点,因此,人们开始通过寻找食疗的方法改善便秘症状,例如,Gearry等通过多中心随机对照实验证明每天食用2 个绿色猕猴桃可以改善便秘,使腹部舒适。根据美国医学研究表明,便秘绝大多数是因肠道缺乏足够的蠕动,天然西梅汁中含有的水溶性天然果胶纤维和不溶性植物纤维可有效增加肠道的运动能力,增加排便次数。有研究人员系统地评价了西梅对胃肠道功能的影响,发现西梅在改善大便频率和一致性方面似乎优于车前子,不仅如此,Koyama等对患有慢性便秘的人群进行了西梅汁摄入实验,结果表明西梅汁能改善便秘情况,同时使粪便硬度正常化,为慢性便秘问题的解决提供了一项新的非药物疗法。为更深入了解西梅对肠道调节的作用,研究人员观察了西梅对葡聚糖酐硫酸钠(DSS)诱导的急、慢性结肠炎小鼠的肠道抗氧化和抗炎能力的影响,结果显示,西梅在急性和慢性模型中显著减少了DSS引起的结肠上皮损伤以及促氧化标志物的水平,说明西梅通过抗氧化和抗炎特性对DSS诱导的急慢性结肠具有保护作用,进一步证明了西梅在缓解肠道便秘时产生的副作用相对较小。同时,在一项关于胃肠道微生物的随机对照实验中,研究者发现西梅对大便质量低的人群具有潜在的健康益处,有助于预防便秘和其他与低纤维摄入量相关的疾病。而在不经常大便和纤维摄入量低的健康个体中,西梅明显增加了大便质量和频率,并且耐受性良好。这些研究为临床上使用西梅中的有效成分治疗便秘症状提供了一定的科学依据,同时也提供了一条通过天然物质食疗的有效途径,但在未来,还需要进一步评估西梅对非便秘人群胃肠道功能的影响。

2.2.2抗结肠癌

结肠癌是结肠黏膜上皮在环境或遗传等多种致癌因素作用下发生的恶性病变,占胃肠道肿瘤的第3位,是常见的恶性肿瘤之一,随着人口老龄化及生活不良习惯的增加,结肠癌的发病率和死亡率有逐年增加的趋势,现已有大量的研究证明,天然植物提取物能够清除自由基,抑制脂质过氧化,可以有效地缓解许多慢性疾病的发生,西梅含有丰富的膳食纤维,可以在结肠中被肠道菌群发酵产生大量丁酸盐,丁酸具有调节细胞增殖、细胞凋亡和预防DNA损伤的作用。另外,摄入适量的膳食纤维可起到稀释粪便胆汁酸、缩短结肠运输时间和增加肠腔内短链脂肪酸的浓度的作用,从而预防结肠癌。研究人员通过体外实验探究发现,西梅浓缩汁提取物对人结肠癌Caco-2细胞具有毒性作用,当使用过氧化氢酶(可分解H2O2)或钙离子螯合剂(如1,2-双(邻氨基苯氧基)乙烷-N,N,N’,N’-四乙酸/乙酰氧甲酯(BAPTA/AM)水解生成的BAPTA处理时,发现细胞活性氧(ROS)蓄积和Ca2+稳态的失衡是导致细胞凋亡与坏死的关键机制(图4),因此该提取物具有诱导细胞凋亡的作用,并通过凋亡或细胞增殖途径发挥抗结肠癌的作用。


研究者们通过体外实验研究了西梅及其提取物的抗结肠癌活性,结果表明西梅的抗结肠癌活性可能与其所含的膳食纤维及酚类化合物等有关,使得西梅具有抑制结肠癌细胞增殖等作用,进一步为西梅作为保健产品研发原料提供了科学依据。

2.2.3抗氧化

西梅富含多酚、黄酮类和花青素等多种活性物质,因此具有较强的抗氧化活性,Chun等从11 个西梅品种中测得总酚类物质、总类黄酮和单个酚类化合物的含量以及VC等效抗氧化能力,发现总酚含量与总抗氧化能力呈良好的线性关系,总黄酮含量与总抗氧化能力也表现出良好的相关性,食用一份(100 g)西梅可提供相当于144.4~889.6 mg VC的抗氧化剂。不仅如此,Tomić等通过研究还发现西梅中含有大量的酚类物质,具有很强的抗氧化活性,且通过分离鉴定出苯甲酸、香豆素、木脂素和类黄酮等自由基吸收能力较强的活性成分。此外,Michalska等从西梅渣中检测出大量的多酚物质,如槲皮素芸香糖苷、半乳糖苷等,其具有丰富的抗氧化活性,且在干燥过后具有较高的得率。

除了对西梅的抗氧化活力进行测定评估外,研究者还通过体内实验验证西梅的抗氧化活力(图5),杨艳等通过测定灌胃西梅汁的老龄小鼠血液和组织中的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,并与模型对照组进行比较,结果显示摄入适量的西梅汁可以有效减少自然衰老小鼠体内MDA的产生,增强SOD和GSH-Px的活性。用不同剂量的西梅多酚进行处理,研究西梅的抗氧化活性,结果发现当剂量为1 000 μg/mL时,西梅多酚可使MDA减少32%。以上结果均显示,西梅汁具有较好的抗氧化和延缓衰老作用。


2.2.4降低血糖血脂

随着生活方式的改变,偏爱高油高热量食物的人群占比逐渐提高,使得糖尿病、高血脂、高血压等疾病的发病率有所提升,这已然成为全球范围内的重大公共卫生问题,严重影响了人们的生活质量。西梅作为第七营养素水果,富含丰富的膳食纤维及果胶等活性成分。Tinker等以高脂血症大鼠为研究对象,在饲料中添加西梅提取物后,发现高脂血症大鼠的血浆和肝脏中的胆固醇水平有效降低。此外,该研究者还对患有轻度高胆固醇血症的41 名男性展开实验,结果显示,西梅组(3.9 mmol/L)的血浆低密度脂蛋白胆固醇水平显著低于葡萄汁对照组(4.1 mmol/L),进一步证实了西梅具有降低血脂的功效。不仅如此,Chiu等针对轻度高胆固醇血症患者开展对照观察,以研究其总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)的水平,结果发现西梅浓缩物显著改善了有益菌(双歧杆菌属、乳酸杆菌属)的菌落数量(P<0.05),并显著降低了危害菌(产气荚膜梭菌及大肠杆菌)的菌落数量。同时,TC和LDL-c水平显著下降,证实使用西梅浓缩精华物可以通过正向调节肠道菌群,从而有效降低TC水平,起到降胆固醇剂、增强各种生理功能的作用。Stacewicz-Sapuntzakis等则系统描述了西梅的化学成分及其作为功能性食品的潜在健康影响,表明西梅富含酚类化合物等抗氧化成分,有助于延缓葡萄糖吸收,同时,体外实验结果显示,此酚类化合物可抑制人体低密度脂蛋白胆固醇氧化,对预防心血管疾病和癌症等慢性疾病具有一定的作用。但是目前国内外研究中关于西梅有效组分调节糖脂代谢的作用机理尚不深入,未来要将西梅转化为实际的医疗产品,还需进行更多的科学研究和临床试验,以确保其安全性和有效性。此外,食用西梅的降血糖血脂效果也存在个体差异,并与食用方法和摄入量密切相关。因此,利用西梅调节血糖血脂的最佳剂量及潜在不良反应仍需更多临床数据加以佐证。

2.2.5改善骨质流失

世界卫生组织将骨质疏松症定义为一种以骨量低下、骨组织微结构损坏,导致骨脆性增加、易发生骨折为特征的全身性骨病。这是一种常见的代谢性骨病,且女性患者比男性表现更为严重,尤其是绝经后妇女。除现有药物治疗外,已知某些生活方式和营养因素也可有效降低骨质疏松风险。大量研究表明,西梅在预防和逆转骨流失方面具有显著作用。

例如De Souza等通过探究西梅对绝经后妇女在12 个月饮食干预期间骨密度(BMD)的影响(总共有235 名妇女(年龄(62.1±5.0)岁)被随机分配到对照组、50 g西梅组、100 g西梅组,时间持续12 个月),结果显示,50 g剂量组可有效维持髋关节的BMD,降低患病风险。该项研究表明西梅可用于保持绝经后妇女髋部的骨量,以及改善绝经后妇女的骨骼健康。除此之外,Damani等系统总结了西梅在预防和逆转骨流失方面的作用,有16 项使用体内啮齿动物骨质减少或骨质疏松症模型的临床前实验研究已证明,膳食补充西梅可以通过预防和逆转骨质流失赋予骨保护作用。不仅如此,还有10 项临床前研究发现,西梅干中的多酚提取物可减少MDA和一氧化氮(NO)分泌,增加抗氧化酶表达,或抑制核因子κB(NF-κB)活化和促炎细胞因子的产生。其所富含的酚类成分及其代谢物,可以激活内源性抗氧化剂并抑制炎症信号通路,而骨质流失与骨微环境中的氧自由基、氧化应激以及促炎状态存在着一定关联,西梅废弃物中所含多酚及代谢产物也可以通过类似机制发挥作用(图6)。目前,西梅已作为一种潜在的全食物饮食干预被研究,以减轻患有骨质疏松症及骨质减少的绝经后妇女的骨质流失症状。


2.2.6其他活性成分

除了以上生物活性外,西梅还被报道具有抗炎、抗菌、抗衰老、保护视力、改善认知等功效。西梅加工废弃物,如果渣、种子及树皮等已被用于传统药物中,用于治疗发烧咳嗽、肠道等疾病。Stierlin等探究西梅的植物化学含量和生物活性时证实西梅叶除抗衰老作用以外,还具有抑制DPPH自由基产生及弹性蛋白酶、透明质酸酶和脂氧合酶活性的能力。未来对于西梅在美容方向的研究具有巨大的潜力。因此,建立完善的西梅采收加工质量标准,创新西梅及其废弃物资源中活性物质的研究,对实现其功能的深度及产品附加值的开发利用具有重要作用,也是未来西梅研究的大趋势。

西梅部分生物活性功能总结见表3。


2.3 西梅废弃物在食品工业中的应用

2.3.1普通食品

西梅加工副产物色泽鲜艳,有独特的香气以及丰富的生理活性,目前已被开发成西梅果汁、果冻和果酱等休闲食品。由于传统果酱具有糖含量高、不健康等问题,古丽米热·祖努纳等利用西梅低糖、低脂等特性,以其为原料研制出了低糖西梅果酱,满足了市场上对健康低糖果酱的需求。杨瑾越等还将西梅与石斛结合,制作出一款兼具独特石斛清香及西梅果味的石斛西梅果冻,不仅风味独特,而且口感细腻。此外,还可将西梅残次果等制成西梅果汁,曹秋月等将西梅与苹果混合榨汁制成苹果西梅复合果汁饮料,不仅果味清甜、酸甜适口,且营养丰富。因此,合理利用西梅所具有的营养物质及特性,在食品领域具有广阔的开发应用空间,同时也是提高西梅废弃物资源利用的有效途径。

2.3.2功能保健食品

西梅加工副产物富含活性物质,其加工制品具有保护肠胃功能、抗氧化等保健作用。研究人员以西梅中提取的膳食纤维为原料制备口服液,并通过动物实验验证,发现西梅中的膳食纤维可以起到保护小鼠胃肠屏障功能作用。此外,西梅富含花青素及膳食纤维。花青素兼具高抗氧化与降糖活性;回收果渣中的花青素可提升副产物附加值,同时可将残渣膳食纤维改性制备膳食纤维素片。进一步将其与其他食品组分复配,可开发既能补充膳食营养又可维护机体功能的功能性食品,为后续高值化利用提供基础。

2.3.3食品添加剂

西梅及其加工副产物是天然食品果胶的重要来源,可作为品质改良剂应用于食品工业,常见形式包括增稠剂、稳定剂与乳化剂。Calvo-Castro等测定水果提取物中的总多酚、类黄酮和抗氧化活性,并通过液相色谱进一步表征其多酚谱,将干燥的提取物混合到食品级自乳化系统中,研究表明,复杂的水果基质成功乳化成热力学稳定的基于聚山梨酯的纳米胶束,且具有均匀的尺寸分布和一致的pH值稳定性。张士凯等采用常规热酸法从欧李落果和废弃物中提取果胶,测定其理化性质和结构,发现果胶为高甲基氧果胶,具有较小的粒径和较高的黏度、乳化指数、乳化能力、乳化稳定性,无破乳现象,展现出较高的乳化性质,可作为一种新型天然的乳化剂。

03

结 语

西梅作为近年来从国外引进的李属植物,通常以鲜食为主,但由于西梅具有水分丰富、不易贮藏的特点,多加工为果脯、果汁、果酱食用保存。随着对天然植物提取物的深入研究,西梅果胶等提取物已作为稳定剂、乳化剂等天然添加剂应用于食品工业中,此外,西梅富含天然活性成分,研究者们开始探究其在医疗保健领域的发展,经大量体内体外试验证明,西梅具有缓解肠道便秘、抗结肠癌、抗氧化衰老、降低血糖血脂以及抗炎、抗菌等功效。通过对西梅的不断深入探究,已发现其多种化学成分,且具有广泛的生物活性,但是由于当前提取技术的限制,导致大批量工业化生产难以实现。另外,对西梅加工废弃物的活性提取研究较少,多数研究局限于西梅鲜果本身的研究与应用。但随着西梅种植面积的增加及加工业的不断发展,越来越多的西梅加工副产物被丢弃,造成资源浪费和环境污染,逐渐引起研究者的注意。因此,未来应重点研究西梅加工副产物中所富含的功能活性成分,在确保活性、环保的基础上,寻求更高效的提取方法,提高其在食品工业及医疗保健领域的应用,实现对西梅资源的高效利用。同时,加大对其产品开发力度,为西梅及副产物资源的精深加工利用创造更多的机会。

作者简介

第一作者:

贺攀,重庆三峡学院生物与食品工程学院硕士研究生(在读)。研究方向为食品保鲜与加工技术,在研究生期间专注于西梅废弃物多糖果胶提取及资源加工利用,在学习与实验的过程中,积累了扎实的专业知识和相关技术。

通信作者:

顾欣,现任重庆三峡学院生物与食品工程学院副教授,硕士研究生导师,重庆市一流课程负责人。长期从事动植物资源利用与产业技术相关研究和教学。先后主持和参与重庆市自然基金、创新与应用发展、省级重点研发等项目20余项。发表学术论文40余篇,授权发明专利20余项。

引文格式:

贺攀, 鲁敏, 严洁, 等. 西梅加工废弃物及其活性成分的功能与应用研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(23): 376-386. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250624-173.

HE Pan, LU Min, YAN Jie, et al. Research progress on the functions and applications of Prunus domestica L. processing wastes and their active components[J]. Food Science, 2025, 46(23): 376-386. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250624-173.

实习编辑:李杭生;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网




为汇聚全球智慧共探产业变革方向,搭建跨学科、跨国界的协同创新平台,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心(动物替代蛋白)、中国食品杂志社《食品科学》杂志(EI收录)、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志(SCI收录)、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志(ESCI收录)主办,西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、 重庆三峡科技大学 、西华大学、成都大学、四川旅游学院、北京联合大学、 中国-匈牙利食品科学“一带一路”联合实验室(筹) 共同主办 的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”, 将于2026年4月25-26日 (4月24日全天报到) 在中国 重庆召开。

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为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力,加速科技成果向现实生产力转化,推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级,由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志(EI收录)、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志(SCI收录)、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志(ESCI收录)主办,合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“第六届食品科学与人类健康国际研讨会”,将于 2026年8月15-16日(8月14日全天报到)在中国 安徽 合肥召开。

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