花生红衣综合利用现状及发展前景

温志英 刘 晶 刘焕云

(河北经贸大学生物科学与工程学院,石家庄 050061)

花生红衣综合利用现状及发展前景

温志英 刘 晶 刘焕云

(河北经贸大学生物科学与工程学院,石家庄 050061)

花生红衣为豆科植物花生的种皮,含有丰富的活性成分,对其研究和应用可提高花生的综合利用价值和经济价值,因此,国内外十分重视花生红衣活性物质的提取与应用研究。对国内外花生红衣的功能成分花生红衣色素、多酚物质 (白藜芦醇和原花色素)提取工艺及其开发现状进行了较全面的总结,并对其在食品研究发现花生红衣活性成分在食品、药品和化妆品等行业广阔的应用前景进行了较详尽的讨论,可为合理有效地综合利用花生红衣资源、构建农业固体废弃物资源利用的绿色模式提供有价值的参考,也是当今农业固体废弃物资源利用的绿色模式。

花生红衣 红衣色素 多酚物质 综合利用 前景

花生 (Arachis hypogaea)又名落花生、长生果、千岁子。花生是全球重要的四大油料作物 (油菜、大豆、花生、芝麻)之一,种植面积仅次于油菜,居油料作物第二位,在世界油脂生产中具有举足轻重的地位。我国是世界花生生产大国,产量居世界首位。花生红衣是花生产品的副产物,我国每年都能产生约 600 t,除了少量用于制药外,其余都用作饲料[1]。花生红衣具有非常丰富的活性成分,若能将这些成分提取出来用于食品、药品、化妆品等领域,不仅可以变废为宝,还可以提高花生的综合利用价值和经济价值,这符合可持续发展战略目标,有利于环境效益、经济效益和社会效益的统一。

1 花生红衣的营养价值

花生红衣为红棕色膜质,主要成分有水分 (5%～9%)、蛋白质 (11%～18%)、脂肪 (10%～14%)、粗纤维 (37%～42%)、碳水化合物 (12%～28%)、灰分 (8%～12%)、单宁 (7%)以及多种色素和硒、锌、钙、钾、铁等元素。据报道,花生红衣中含有脂质、甾醇、焦性儿茶酚型鞣质、赭朴吩、花生甙、无色矢车菊素和无色飞燕草素。花生红衣味甘、微苦、性平,有止血散淤,消肿之功,不仅在食品工业中有很重要的应用,而且具有极大的药用价值[2]。有研究表明花生红衣的止血效力比花生米强 50倍,我国已有由花生红衣萃取液精制而成注射液,应用于如血友病、血小板减少症紫癜、肝脏出血、术后出血、内脏出血等病症,80%以上病例具有令人满意止血效果[3-4]。花生红衣中还含有多种多酚物质,具有抗氧化,阻碍蛋白糖化反应的作用[4-5]。

2 综合利用现状

2.1 花生红衣色素

人工合成色素大多以煤焦油为主原料,无营养价值,一些国家已禁止使用[6]。来源于动植物的天然色素,特别是从可食性植物中提取的天然色素,安全性高,色泽自然,多数兼有营养保健和着色的双重作用,因而倍受人们的喜爱。随着天然食用色素的应用不断扩大,远不能满足现代食品工业发展的需要。因此,开发新品种的天然色素,对原有天然色素的生产工艺进行改进,已成为添加剂行业急需解决的问题。花生红衣色素红是一种优良的天然色素,开发利用花生红衣色素,具有较大的经济价值和社会效益。

2.1.1 花生红衣色素提取的基本工艺流程

花生红衣皮→清杂→预处理→萃取→过滤→真空浓缩→真空干燥→粉碎→花生红衣粉

2.1.2 酶法提取花生红衣色素

1982年日本的Motoda s.在 35℃,pH4.7的条件下采用多酚氧化酶制取了花生红衣色素,提取率为15%。并认为该法得到的色素属于黄酮类物质,易溶于水,随着 pH的减小,颜色从橙红色变为黄色,具有良好的耐热和耐光性,大多数金属离子对其影响不大。但多酚氧化酶来源不易,提取不方便[7]。

2.1.3 酸碱处理提取花生红衣色素

沈国惠等[7]对比了酸处理和碱 -酸处理两种方法提取色素,提取方法较简便,酸处理法的提取率为13%,后一种方法的提取率为 20%。这两种方法得到的色素的性质略微不同,对热、pH都很稳定,但是酸处理得到的色素耐光性很差,通过全波段扫描,发现色素在 280 nm处有最大吸收峰,而在可见光区没有最大吸收峰,因此推断该色素属于黄酮类物质。并将其添加到香肠中,能明显降低香肠的氧化程度。

2.1.4 BH溶剂浸提法

曹凯光等[3]自配了 BH酸碱溶剂用于花生红衣色素提取。将花生红衣皮去杂 (花生碎胚,残壳,砂土颗拉等),称重,经水漂洗一遍,用 BH溶剂浸泡,进行二次萃取,真空浓缩后冷却至室温后粉碎,得到深紫红色、略带光泽的粉末状固体,即为红衣粉,得率一般为 10%～14%。BH浓剂浸提工艺简单,操作方便,能耗较低,无污染,产品生产成本低,但含杂质较多,提取出来的花生红衣粉,颜色呈紫红色,略带光泽,久存不变质,可直接将其添加到食品中。

2.1.5 乙醇提取法

张红梅等[8]通过正交试验,利用酒精回流冷凝法提取花生红衣色素的最佳工艺为:乙醇浓度 60%,提取温度 55℃,料液比 1∶25,提取时间 3 h,提取率为 26.06%,色价达到 33.82。提取率和色价均较高,但提取时间较长。

2.1.6 微波萃取法

张红梅[9]将微波萃取与乙醇提取相结合,并得到最佳工艺条件:提取功率为 240 W,提取溶剂为65%的乙醇,提取时间为 90 s,料液比为 1∶25,色素提取率为 27.07%,色价为 33.58。将微波萃取用于花生红衣色素萃取的最大优点是提取时间大大缩短,且提取率较高,蛋白质等杂质含量低,色素提取溶液更加澄清透明。因此,微波辐射技术在天然食用色素提取上具有广阔的应用前景。

2.2 多酚物质

花生红衣富含多酚类物质,具有抗花生仁酸败和氧化的作用,并被誉为“第七营养素”[10]。研究表明,对于治疗血友病等各种出血病症,日内服花生红衣提取液 10g将会有强于花生仁 50倍的治疗效果,另外还有抗艾滋病毒作用,日本已申请了专利[4]。刘大川等[11-12]通过超声波辅助提取,从花生红衣中得到了白藜芦醇、原花色素。白藜芦醇是一种植物抗毒素,研究发现,其抑制癌细胞、降低血脂、防治心血管疾病、抗氧化延缓衰老等作用比较明显,被称为继紫杉醇后的又一新的绿色抗癌药物。原花色素由儿茶素、表儿茶素聚合而成,具有很强的生物活性,其主要的生理活性表现为能够清除人体内过剩的自由基,能提高人体的免疫能力,并具有较强的抗氧化能力,可作为防癌、抗突变、防治心血管疾病药物的主要有效成分,可用作安全无毒的新型天然抗氧化剂。因此从花生红衣中提取多酚物质并将其运用到食品和药品中,特别是保健食品当中的发展前景十分广阔[13-14]。

姚永志等[15-16]研究了利用水和乙醇作为提取溶剂,从花生红衣中提取多酚物质,并用酒石酸亚铁紫外分光光度法测定多酚含量。水作为提取剂粗提多酚物质得率为 6.41%;利用乙醇作为提取溶剂粗提多酚物质得率为 7.86%。

Lou Hongxiang等[17]分离水溶性成分的花生皮得到了 5种多酚物质,利用光谱研究和部分酸催化降解,确定其结构分别为表儿茶素 (2β→O→7,4β→6)-[表儿茶素 (4β→ 8)]儿茶素 (分子式为C45H36O18·2H2O,见图 1a),表儿茶素 (2β→O→7,4β→8)表儿茶素 (4β→ -8)儿茶素 (4α→8)-表儿茶素 (C60H48O24·3H2O,见图 1b)和花青素素 B2,B3的和B4。多酚物质结构的确定这有利于研究者对花生红衣的深层次研究。另外Lou Hongxiang等还研究了这些物质有清除自由基的功能。

刘大川等[11]利用超声波辅助提取优化了白藜芦醇、原花色素的提取条件:料液比1∶6,温度 70℃,乙醇浓度 60%,提取时间 20 min,pH 3,提取次数 1次;在最佳工艺条件下,白藜芦醇、原花色素的提取得率分别为 0.036%、4.96%。另外刘大川等[12]对白藜芦醇、原花色素的分离进行了研究,通过 AB-8大孔树脂,优化了白藜芦醇、原花色素的富集、分离条件。经浓缩、冷冻干燥后制得纯度较高的白藜芦醇、原花色素产品,白藜芦醇的含量达 43.6%,原花色素含量达93.05%。

图 1 化合物结构

2.3 其他

研究人员发现花生红衣中含有被科学家们称为“长链饱和脂肪酸”的成分,它对于制造新型护肤品十分有用。每吨花生红衣含这些物质 5 kg,其中主要是“Bihenic”和“Lignosoric”两种长链饱和脂肪酸物质,主要用于美容和健肌,每公斤酸价值 16美元[18]。花生红衣中还含有人体维持血液正常凝固功能所必需的维生素 K,具有抗纤维蛋白溶解、促进骨髓制造血小板、缩短出血时间、加强毛细血管收缩、调整凝血因子缺陷等功能,缺乏维生素 K可导致血液凝固迟缓和容易出血[19]。

3 发展前景

3.1 食品

研究表明,花生红衣是一种优良的天然色素,不仅安全而且稳定性高,在食品中有很重要的应用。花生红衣红色素为红褐色粉末,溶于水、乙醇、甲醇,主要成分为黄酮类化合物,对光、热、pH稳定,金属离子对色素影响不大;H2O2对色素有轻微的减色作用,Na2SO3对色素的作用不明显,蔗糖能使色素增色。主要用于西式火腿、糕点、香肠等的着色[1]。还可作为食品添加剂,加工出花生红衣软搪、可乐饮料、糖浆、花生红衣片等保健食品[2]。

3.2 药品

花生红衣是功效颇多的,治病良药,花生红衣阻止各种出血症比花生功效强 50倍。以花生衣萃取物制成注射液可治血友病,血小板减少性紫斑病血小板减少性紫癜病,肝脏出血,手术出血,疗效可达80%。临床试验表明,利用花生种皮为原料制成的宁血片、止血宁注射液和宁血糖浆等,对于消化道出血、肺结核及支气管扩张咯血、泌尿系统出血、齿龈出血及外伤性渗血等均有良好的止血作用[3-4]。花生红衣抽提物对慢性支气管炎有明显疗效,还可治疗外冻伤。另外花生衣抽提物可作改善静脉不全、浮肿等血管强化剂[20]。

3.3 护肤品

花生红衣含油量达 17%以上,从花生红衣中分离而出的油的底部白色的蜡状沉淀物中含有主要是“Bihenic”和“Lignosoric”长链饱和脂肪酸的成份 ,主要用于美容和健肌。据美国农业部科学家里查德最新研究发现,花生红衣可生产润滑皮肤的护肤品,也可用于洗发护发制品中[18]。

我国目前对花生红衣功能活性成分的研究和利用还不够全面,需进一步深入研究和拓展应用新领域。随着生物技术等新兴技术在食品中应用不断发展,花生红衣功能活性成分开发应用将走向工业化、大众化。花生红衣功能活性成分的研究,具有良好的环境效益、经济效益和社会效益,会带动我国花生产业健康、持续、快速发展。

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Comprehensive Utilization of Peanut Hongyi

Wen Zhiying Liu Jing Liu Huanyun
(Department ofBiology and Engineering,HebeiUniversity of Economics&Business,Shijiazhuang 050061)

Peanut Hongyimeans the seed coat of peanut.It is rich in functional components.To increase the comprehensive utilization value and economic value,people pay more and more attention to study peanut Hongyi.This paper covers the extraction process and the development statusof the functional components,namely red pigment and polyphenol.It is revealed that the functional components of peanut Hongyi have a wide application prospect in food,phar maceuticals and cos metics industries.Some suggestions aremade for the utilization of peanutHongyi in Chi2 na.It is a quite rising using mode for agricultural solid waste.

peanut Hongyi,red pigment,polyphenol,comprehensive utilization,prospect

TS 209

A

1003-0174(2010)01-0143-04

河北省科技厅技术研究与发展项目(07276732)

2009-02-03

温志英,女,1974年出生,讲师,硕士,食品废水与废料的处理