摘要随着我国果蔬加工业的迅速发展和人民生活水平的不断提高,由此产生的大量果蔬加工副产物不仅容易带来环境污染,同时因其富含的营养素和营养外化合物不能有效利用,还会造成宝贵资源的浪费。在介绍源于果蔬加工副产物的多种活性成分的基础上,着重阐述了果蔬加工副产物在开发创新性食品、酶制剂、抗氧化剂、抑菌剂、天然食品调味料、发酵固定化载体等食品工业中的应用,并对其发展前景进行了展望。
关键词果蔬加工副产物;活性成分;食品工业
中图分类号TS255文献标识码A
AbstractWiththerapiddevelopmentoffruitandvegetableprocessingindustryandtheimprovementofpeopleslivingstandards,alargenumberoffruitandvegetableprocessingbyproductsnotonlyhadanegativeimpactontheenvironment,butalsoledtothewasteofresourcesastheyarerichinnutrientsandextranutrients.Variousactiveingredientsderivedfrombyproductsoffruitandvegetableprocessingwereintroduced,andtheirapplicationindevelopinginnovativefoods,enzymes,antioxidants,antimicrobialagents,naturalfoodseasonings,fermentationimmobilizedcarriersandotherfoodindustrieswereexpounded.Finallytheirdevelopmentwasprospected.
KeywordsFruitandvegetablebyproducts;Bioactiveingredients;Foodindustry
数量相比,其利用率和开发程度远远不够,且目前的开发主
要是针对具体果品的副产物进行处理,缺乏从活性成分上进行全面的综合分析和利用。鉴于此,笔者对果蔬加工副产物中的活性成分进行了介绍,着重阐述了其在开发创新性食品、酶制剂、抗氧化剂、抑菌剂、天然食品调味料、发酵固定化载体等食品工业中的应用,以期为更加合理利用果蔬加工副产物、降低环境污染风险和支持食品工业经济发展提供科学指导。
1果蔬加工副产物中的活性成分
果蔬加工副产物主要由水、有机物质和矿质元素组成,营养物质丰富[6](表1)。研究表明,在果蔬加工副产物中广泛存在多种活性成分,这些化合物基本上是植物的初级和次级代谢产物,主要有膳食纤维、果胶、酚类、脂肪酸等[7]。
1.1膳食纤维
膳食纤维在体内不易消化,但在大肠中可被微生物(如双歧杆菌)酵解,同时产生短链脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸),促进有益菌的增殖,改善肠道环境,提高肠道消化系统免疫力,降低患结肠癌和直肠癌的风险[11]。由此分析,果蔬加工副产物富含的膳食纤维活性成分应用前景广泛,如在食品工业中可以用来强化食品,增加其膳食纤维含量,赋予食品适当的流变学特性,改善食品的风味和质构,并生产出低卡路里、低胆固醇和低脂肪的健康产品[12]。
1.2果胶
1.3多酚
1.4脂肪酸和脂溶性物质
2果蔬加工副产物在食品工业中的应用
2.1开发创新性食品
目前果蔬加工副产物在开发创新性食品的应用研究较多。大量的研究发现苹果渣可以作为膳食纤维的补充成分,在不同的产品中加入可以起到一定的作用。Rocha等[23]以苹果渣为原料制备无麸质(GF)烘焙产品,发现苹果渣中的纤维含量很高,纤维含量越高,粘合性越低。Choi等[24]研究了苹果渣纤维和猪肉脂肪含量对未经加工、低脂鸡肉香肠品质的影响,结果表明,在配方中加入苹果渣纤维可以成功地降低乳化香肠中的脂肪含量,同时与常规脂肪(30%)对照组相比,发现可以改善乳化香肠的质量特性。还有研究表明,从干苹果渣中提取的纤维可以成功地用于制备嗜酸性酸奶、芒果饮料、苹果饮料等富含纤维的产品[25]。
此外,果蔬加工副产物在创新性食品的营养组成上也可以发挥一定的作用。Bertagnolli等[26]以不同用量(30%、50%和70%)番石榴皮粉来开发饼干配方,感官分析表明,含有30%番石榴皮粉的饼干在香气、风味和质地特性方面令人满意,含50%和70%番石榴皮粉的饼干仅在香气方面令人满意,研究还表明添加番石榴皮粉的典型特征是纤维、矿物质、多酚和β-胡萝卜素等的含量较高,脂类和碳水化合物含量低。因此,番石榴皮粉可部分替代小麦粉用于生产饼干,以提高营养价值,而不影响产品的感官质量。Selani等[27]研究了冷冻干燥菠萝副产物和菜籽油作为脂肪替代品对低脂肪牛肉汉堡包的氧化稳定性、胆固醇含量和脂肪酸组成的影响,结果表明菠萝副产物和菜籽油可作为食品成分在更健康的牛肉汉堡开发中进行应用。综上,果蔬加工副产物中营养成分丰富,尤其是膳食纤维含量较高,可以作为开发创新性食品的潜力资源。
2.2制备酶制剂的原料
2.3提取抗氧化剂和抑菌剂
果蔬加工副产物还可以作为潜在的天然抑菌剂,主要是因为其具有抗氧化性和自由基清除活性,可以延缓或抑制DNA的氧化以及蛋白质和脂质的氧化,在防止病原体入侵和保护食品中扮演着重要角色[36]。Rodríguez-Carpena等[37]研究发现,牛油果的果皮、果肉和种子中的提取物对革兰氏阳性细菌显示出中度的抗菌作用。Chacko等[38]以柑橘、菠萝、石榴、香蕉等果皮为原料来制作果酱,并对其抑菌性能进行了评价,结果发现石榴果酱对志贺氏菌的抗菌活性最高。此外,果蔬加工副产物的提取物还可以通过联合不同的处理方法来增强其抑菌活性。Sanz-Puig等[39]研究了花椰菜和柑橘副产物在37和10℃浸泡条件下对肠杆菌伤寒沙门氏菌的灭活效果,发现副产物单独使用具有较强的抗菌效果,当联合高水压处理(200MPa,2min)时,对鼠伤寒沙门氏菌的抗菌作用增强。Vodnar等[40]研究了罗马尼亚主要农用工业废物(苹果皮、胡萝卜浆、白葡萄和红葡萄皮、红甜菜肉和皮)中的生物活性物质,并对这些物质的抗微生物活性进行了评价,结果发现胡萝卜提取物对两种菌株(伤寒沙门氏菌TA98和TA100)均无抑菌作用,而经过热处理(10min,80℃)后的红葡萄渣对两种菌株抑菌效果最好。
2.4合成天然调味料
2.5其他应用
果蔬加工副产物如果皮、果核、果梗、果肉等固体残渣回收利用价值高,残余物质可以转化为商业产品,作为二级过程的原料、操作供应品或作为新产品的成分。Orzua等[46]研究发现椰壳、苹果渣、柠檬皮和橙皮具有较高的吸水能力和良好的微生物生长速率,是固态发酵(SSF)中具有较大潜力的固定化载体,且具有成本优势以及丰富的适用性。Borah等[47]以马铃薯皮和甜莱姆果渣为原材料,来开发可生物降解包装膜,发现该膜能有效地降低面包样品的重量损失、降低硬度和抑制表面微生物负载。Santos等[48]研究发现热解橙皮可用作生产固体生物燃料过滤器和重金属生物吸附剂,特别是铅吸附材料,其性质随着热解温度的升高而提高。
果蔬加工副产物还可以作为功能性饲料成分用于农畜饲养,迎合消费者“清洁”“天然”和“生态/绿色”的需求。Guil-Guerrero等[49]发现采用植物性副产物(棉籽粕、绿茶、苹果和红酒渣)作为饲料补充,因其含有适当浓度的抑菌剂和健康促进剂(天然替代品),能够减少抗生素的使用。上述副产物还可以引起体内微生物的变化,比如减少回肠大肠杆菌数量,改善小肠指示微生物的多样性,对畜禽免疫系统也有积极作用。此外,血糖、尿素、肌酐、甘油三酯、胆固醇和皮质醇浓度通常在植物性副产物摄入后降低,这些副产物还能导致肌肉的抗氧化活性增加。雖然果蔬加工副产物在营养和卫生方面适合用于动物饲料,能够有效地用于畜牧业营养生产,提高畜产品的品质,但是也有研究发现,果蔬加工副产物含水量过高,在作为动物饲料成分加入的时候必须通过一些干燥方法来减少水分含量[50];此外,还发现咖啡和葡萄酒副产物中亚硝酸盐含量很高,如果蔬菜副产物中的亚硝酸盐含量低于规定的最大允许限度,那么将其用作动物饲料的原料将是可行的。
3结论
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