竹笋化学成分研究进展

杨金来，吴良如，杨慧敏, 潘雁红, 钟 浩, 郭 帆

(1. 国家林业局竹子研究开发中心，浙江 杭州 310012； 2.浙江省竹子高效加工重点实验室，浙江 杭州 310012；3.福建明良集团有限公司，福建 建瓯 353100)

竹(Bamboo)属禾本科多年生常绿植物，具有生长快、分布范围广、生物产量高并能同时生产竹笋、竹材2种主要产品等特点。2013年，第八次全国森林资源清查结果显示，我国现有竹林面积601万hm2，其中毛竹林面积占竹林总面积的2/3以上[1]。我国有竹类植物39属400多种，约占世界竹种资源的1/3，主要生长于福建、浙江、江西、湖南、云南、四川等省份[2]。我国竹笋资源非常丰富，其产量居世界第一，年产鲜笋1 000万t以上[3]。目前，竹笋产品主要以新鲜竹笋、笋干、清水笋、发酵竹笋和方便笋等低附加值产品为主[4]。清水笋制作工艺与技术自20世纪80年代从日本引进以来，大大延长了竹笋的保存和食用时间，成为竹笋的最主要产品，满足国内外消费的需求。近年来，还没有一种高附加值竹笋产品问世，而竹笋的培育水平和单位面积产量有了较大提高，这直接造成笋收购价格低，笋竹企业利润低，因此，笋农和笋企业都面临严重困境。素有“寒土山珍”之称的竹笋不仅好吃，而且营养丰富，主要化学成分有膳食纤维、蛋白质及氨基酸、碳水化合物、多糖和矿物质。近年来，国内外对竹笋综合开发和深加工研究主要集中在中国、印度、日本和美国，研究领域主要为膳食纤维、蛋白、多糖和香气等。为了实现竹笋的高值化利用，摆脱竹笋业困境，非常有必要针对膳食纤维、蛋白及氨基酸、多糖和香气等竹笋主要化学成分的研究进展进行详细综述，旨在推动早日开发出高附加值竹笋产品，更好的推动整个竹笋产业的发展。

1 膳食纤维

竹笋是一种天然可再生的绿色蔬菜，含有大量的膳食纤维，能增进胃肠蠕动，促进食物吸收和消化，防止肠道疾病，是名副其实的“第六大营养素”[5-8]。膳食纤维为混合物，包含纤维素、半纤维素、木质素和果胶等成分，是一种食用价值较高的功能食材，对人类健康有积极的作用。目前，膳食纤维的提取方法主要有化学提取法、酶法、发酵法和物理法等方法[9]。

曹小敏[10]以雷竹笋为原料，分别采用化学法和绿色木霉发酵法提取雷竹笋下脚料的膳食纤维，发酵法优于化学法。在温度为32 ℃，pH 7.0，接种量为8%，培养48 h，该发酵条件得到的结果最好，其膳食纤维对Cd2+、Pb2+、和Cu2+的最大束缚量38.8、37.4、35.3 μmol·g-1，也可增加小鼠的粪便排泄量及其粪便含水量。唐浩国等[11]以毛竹笋为原料，利用乳酸菌发酵制备了竹笋膳食纤维，其色泽均匀，呈微黄色，保留了淡淡的竹笋清香，风味适宜，是一种新型的发酵保健膳食纤维制品。邓安彬[12]分别采用绿色木霉发酵法和混合酶法(淀粉酶+纤维素酶)提取麻竹笋膳食纤维，其总膳食纤维(TDF)含量分别为68.52%和69.97%，不溶性膳食纤维(IDF)含量分别为56.51%和57.18%，可溶性膳食纤维(SDF)含量分别为12.01%和12.79%，结果表明，混合酶法的效果较好。林海萍等[13]分别采用简便处理、酸碱处理和发酵处理制备毛竹笋膳食纤维，发酵处理后的感官品质最好，其膳食纤维(120目)的得率和纯度分别为51.23%和92.62%，持水力和溶胀性分别为8.40 g·g-1和7.60 mL·g-1。尹礼国等[14]以苦竹笋为原料，采用乳酸菌进行发酵制备膳食纤维，其呈乳白色且口感细腻并具有苦竹特有的清香风味，持水力和溶胀性分别为8.43 g·g-1和3.52 mL·g-1，TDF和SDF含量分别为76.87%和15.73%。李状等[15]以毛竹笋下脚料为原料，利用根霉菌发酵制备高纯度膳食纤维，得率达54.53%，其食用性和功能活性较高，并保留了原始风味。杨光等[16]以新鲜麻竹笋为原料，采用复合酶法(蛋白质酶∶纤维素酶=3∶1)提取膳食纤维，其最佳提取工艺条件为：复合酶质量分数为0.52%，在56 ℃下酶解95 min，提取率为53.21%。王佳等[17]采用复合酶(纤维素酶180 U·g-1和木聚糖酶90 U·g-1)处理竹笋膳食纤维，在pH 5.0，50 ℃酶解2 h后，其表面蓬松，有大量孔隙，达到最佳效果，膨胀力(SWC)为9.29 mL·g-1、持水力(WHC)为5.57 g·g-1，持油力(OBC)为1.53 g·g-1，SDF含量为12.1%。

李安平团队对竹笋膳食纤维也做了大量研究[18]。首先，研究了不同粒度对竹笋膳食纤维功能特性的影响，不同粒径的膳食纤维的SDF和IDF不同；持水力、膨胀力和持油率随着粒径的减小而增大(>150 μm)，当粒径小于150 μm时，结果相反；粉碎过程没有改变膳食纤维的聚合物结晶状态[19]。后来进一步采用发酵法、酶法和酸碱法分别提取了毛竹春笋的膳食纤维[20]，不同工艺提取的SDF、IDF和TDF含量存在差异，酶法和发酵法制备的竹笋膳食纤维中SDF的含量显著高于酸碱法，红外研究的结果表明，这3 种方法得到的膳食纤维的物质组成和化学键类型基本相同。然后，研究了超微粉碎对竹笋膳食纤维功能特性的影响，初级粉碎后再进行超级粉碎，粉碎40 min，150 μm以下的纤维达到81.16%，随着粒径减小，SDF 含量增高，IDF 含量降低，对NO2-和胆酸钠的吸附量逐渐增大[21]。作为研究成果，他们[22]成功研制出一种高活性竹笋膳食纤维饼干，其笋膳食纤维颗粒(100目)含量为6%，口感松脆、香甜。

Luo等[23]采用混合酶法从绿竹笋壳中提取膳食纤维，IDF和SDF的提取率分别为56.21%和8.67%，它们表现出良好的膨胀性和吸水性，并具有吸收脂肪、胆固醇、胆汁酸和亚硝酸盐的功能，能够降低高血脂小鼠的血脂，将来可以用于功能食品领域。吴丽萍等[24]以竹笋膳食纤维(碱法提取)为原料进行醚化反应得到羧甲基竹笋膳食纤维，其取代度为0.72，SDF含量为16.2%，膨胀力、持水力和结合水力都有所提高，改性效果较好。张倩钰等[25]考察了竹笋膳食纤维对高酯果胶流变及其凝胶质构特性的影响，两者复配体系为屈服-假塑性流体，膳食纤维与凝胶质量比为1.5∶8.5时，该体系的假塑性最强，同时具有最优越的凝胶性能。

近年来，竹笋膳食纤维的提取工艺的研究取得了较大的进展，其中，酶提取法具有较大的优势。这些研究成果为竹笋高附加值产品的开发提供了数据和理论支撑。竹笋膳食纤维还可以进一步加工成不同粒度的膳食纤维粉，是饼干、面包、面条等产品的良好添加剂，能够拓宽其在大食品领域新的应用。

2 蛋白质及氨基酸

竹笋富含蛋白，鲜笋含量为1.49%～4.04%，平均值为2.65%，其营养成分蛋白含量位居第一[26-27]。因此，蛋白是竹笋深入研究和精深加工高值利用的一个热点。徐圣友等[28]分析了不同品种竹笋的蛋白质与氨基酸，其干物质中蛋白质含量变化范围为19.01%～30.66%，总氨基酸含量变化范围为8.216%～28.025%，必需氨基酸占氨基酸总量的变化范围为12.49%～43.35%。竹笋氨基酸含量最高的为黄山雷竹，最低的为水胖竹，其必需氨基酸含量与蘑菇相当，远高于其他蔬菜，均能满足成人的需要。黄成林等[29]研究了苦竹笋的主要营养成分，苦竹笋干物质中粗蛋白质含量为28.42%。郑炯等[30]以大叶麻竹笋为原料，研究了4种不同腌制方式过程中蛋白质营养成分含量的变化。腌制90 d后，发酵性腌制和非发酵性腌制蛋白质含量分别降低了87.01%和77.36%。赖俊声等[31]考察了竹笋专用肥对毛竹冬笋营养品质的影响，施肥后竹笋的蛋白质的含量有显著的提高，15种游离氨基酸(除天冬氧酸和谷氧酸外)含量都显著增加，因此人体必需氨基酸含量也随之提高。Thomas等[32]将灰竿竹笋提取物(蛋白含量为15.6%)用于肉类食品的保鲜，效果良好，这是一种天然的抗氧剂和抗菌剂。总之，竹笋蛋白及氨基酸的研究主要集中在食品营养领域。

3 多糖

竹笋的营养价值较高，其多糖含量也较高。苦竹笋中含有还原糖，其干物质含量为0.206 3%[29]。腌制过程中，大叶麻竹笋的可溶性糖含量逐渐减少，腌制90 d后，发酵性腌制和非发酵性腌制可溶性糖的含量分别下降了98.17%和86.63%[30]。竹笋次生代谢产物中多糖的含量丰富[33]，其值为0.231 7%～0.253 2%。He等[34]从毛竹笋中提取出两种水溶性多糖WBP-1和WBP-2，为杂多糖，其分子量分别为83.50 kDa和80.08 kDa，IR和NMR的结果表明含有α-和β-糖苷，对青春双岐杆菌(Bifidobacteriumadolescentis)和两岐双岐杆菌(Bifidobacteriumbifidum)有增殖作用。

4 香气成分

竹笋具有绿色清新的香气特征，其挥发性香气成分的提取研究也有一些报道。1996年，Nakanishi等[35]报道了毛笋(原笋与煮后笋)的挥发性成分，原笋中的主要成分是醛类物质(正己醛和(E)-2-己烯醛)和芳香类的碳氢化合物(甲苯、乙苯和二甲苯)，煮后笋中主要为二甲基硫化物、三甲基吠喃和丙酮。2002年，Fu等[36]采用固相微萃取法提取了发酵毛竹笋里的芳香组分，通过GC-MS法分析了70种挥发物的成分，其中，芳香化合物有29种，如对甲酚(谷香型)、2-庚醇(蘑菇香型)、乙酸(醋香型)、1-辛烯-3-醇(蘑菇香型)等。2009年，陆柏益等[37]采用超临界二氧化碳萃取技术提取得到毛竹笋油，经GC-MS分析得到了17种成分，其中β-谷甾醇、9,12-十八碳二烯酸和9,12,15-十八碳三烯酸的相对含量分别为26.00%、10.50%和9.83%。2012年，Chung等[38]采用固相微萃取法提取了毛竹春笋和冬笋的挥发性芳香化合物，GC-MS的结果表明，2种笋提供绿色香气的化合物为甲氧基-苯基肟、正己醇和3Z-己烯醛。

5 其他

近年来，关于竹笋其他化学成分的研究也有很多。2009年，陆柏益等[39]研究发现竹笋含有丰富的植物甾醇，如豆甾醇、β-谷甾醇、芸苔甾醇、胆甾醇、麦角甾醇和谷烷醇等，毛竹春笋的笋壳甾醇含量高达2.796 mg·g-1，竹笋的此生代谢物中甾醇含量为0.251 4～0.279 5 mg·g-1[33]。章志远等[40]采用分析测定麻竹笋苦涩味物质含量，包括可溶性单宁、草酸和游离苦味氨基酸(Phe、Val、Arg、Met和Leu)，结合感官评定方法确定竹笋苦涩味物质成分，结果表明，竹笋苦味和涩味均与单宁含量呈极显著关系，较高的可溶性单宁含量是引起麻竹笋苦涩味偏重的主要原因。

张静等[41]采用醇提法提取笋头、笋壳和笋衣中的总黄酮，其提取率分别为(4.20±0.10)、(9.21±0.13)、(8.48±0.06)mg·g-1。100 g苦竹笋干物质中，锌5.379 mg、铜2.454 mg、铬0.374 mg、铁18.642 mg、铅0.0185 mg[29]。 Gong等[42]系统的研究了竹笋壳中的木质素，其含量高达23.28%，并分离出乙酸木质素(Mw: 2 789 Da)，其得率为74%，该乙酰木质素的抗氧化活性优于BHT，应用前景较好。余能富等[43]分离出竹笋胰蛋白酶抑制剂(BSTI)，其具有较强的热稳定性，等电点为4.4左右，在氯化钴溶液中有94.7%的活性，螯合剂KCN能较大提高BSTI的活性。

6 结论

竹笋富含膳食纤维、蛋白及氨基酸、多糖、香气成分等多种化学成分，其营养价值较高。目前，酶提取法是制备竹笋膳食纤维的较好方法，其提取率高，品质好。竹笋膳食纤维粉可以作为食品添加剂应用于面条、饼干和面包中。竹笋中蛋白和氨基酸含量丰富，干物质中蛋白含量为19.01%～30.66%，总氨基酸含量为8.216%～28.025%，必需氨基酸占氨基酸总量为12.49%～43.35%，营养丰富，是一种理想的天然植物蛋白来源。竹笋也含有一定量的多糖，其中，毛竹笋水溶性多糖对青春双岐杆菌(Bifidobacteriumadolescentis)和两岐双岐杆菌(Bifidobacteriumbifidum)具有增值的作用。甲氧基-苯基肟、正己醇和3Z-己烯醛提供了毛竹笋的绿色香气。此外，竹笋中还含有甾醇，黄酮，多种矿物质等化学成分。因此，竹笋是一种化学成分丰富，开发应用前景较好的天然可再生的资源。在前期大量竹笋营养特征研究的基础上，通过竹笋科技工作者的不断努力，我们相信，由竹笋开发的竹笋粉、保健品、饮料和食品添加剂等高附加值产品必将问世，进而开创竹笋产业精深高值利用的新阶段。

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