刘军波,邹礼根,翁丽萍,邱 静
(杭州市农业科学研究院农产品加工所,浙江杭州 310024)
蓝莓(Blueberry),也称越橘,杜鹃花科(Ericaceae) 越橘属(Vaccinium.spp) 植物,于1937 年最先在美国栽培,随后在全球各地迅速发展。我国蓝莓产业始于20 世纪50 年代,20 世纪80 年代开始缓慢发展,21 世纪之后,蓝莓种植面积与产量开始迅猛增长。目前,世界上约有400 个蓝莓品种,而我国约有91 个种28 个变种,品种丰富,并且在全国各种气候条件下均有适合栽培的品种。蓝莓的栽培种类主要有三大类,即高丛蓝莓、矮丛蓝莓和兔眼蓝莓,其中高丛蓝莓又分为北高丛蓝莓、南高丛蓝莓和半高丛蓝莓。半高丛蓝莓和矮丛蓝莓因其抗寒能力强,适宜在北方寒冷地区种植;北高丛蓝莓和部分半高丛蓝莓喜冷凉气候,适宜在中国北方沿海湿润地区及寒冷地区种植;南高丛蓝莓和兔眼蓝莓喜湿润、温暖气候,适宜在华中、长江流域以南、华南等地区发展种植[1]。
蓝莓果实呈蓝色,表面覆盖一层白色果粉,果肉细腻、果味酸甜、风味独特。蓝莓鲜果中含有丰富的酚类、花青素等生物活性物质,具有多种功效作用。相对于其他果蔬,蓝莓中花青素物质含量最为突出,花青素能够促进视红素合成,改善视力[2-3],还具有抑制肿瘤和抗炎作用[4]。此外,蓝莓花青素还具有抗氧化[5-6]、防癌、抗癌[7-10]、抗衰老、保护神经元和提高记忆力[11-13]、降血糖、减肥[14]、保护肝脏、预防肝纤维化[14-16]、抑菌[17-18]、增强人体免疫力[2]等功效。蓝莓中含有的熊果酸和叶酸能够软化血管[19],具有降血压、降血脂、预防心脑血管疾病的作用[20-21]。蓝莓中还含有蛋白质、脂肪、膳食纤维、维生素、矿物质、果胶、果糖、有机酸等对人体具有有益作用的营养物质,因此蓝莓食用价值极高,享有“浆果之王”“水果皇后”等美称。
蓝莓种植产业前期发展速度较慢,2007 年全国栽培面积仅有1 323 hm2,产量为390 t。之后发展迅速,截至2016 年,全国开展蓝莓产业化种植或试种的省份已经达到了20 多个,全国蓝莓的栽培面积超过3 万hm2,产量超过2.5 万t[22]。蓝莓突出的保健功效已为世界所关注,特别是针对蓝莓花青素的功能性研究,已成为国内外研究的热点之一。随着蓝莓人工栽培技术的逐渐成熟和进一步推广,更是为蓝莓的产业化发展铺平了道路。自2003 年开始,以蓝莓为原辅料研发生产的保健食品逐渐被国家食品药品监督管理局批准并进入国内外市场,之后蓝莓产品越来越受到推崇,从蓝莓保健食品的功能、配方及产品形态等方面对蓝莓产品进行一个条理性梳理和综合分析,以期为蓝莓资源的综合利用与开发提供参考。
自2003 年开始,截止到保健食品备案制实施,基于国家食品药品监督管理局(CFDA) 数据统计分析,以蓝莓为原辅料申请并获得保健食品批准认证的产品共有98 种,涉及到的保健功能也是主要有缓解视疲劳、增强免疫力、抗氧化、抗辐射、辅助改善记忆、改善皮肤水分、祛黄褐斑、改善睡眠、缓解体力疲劳等9 项。其中,有4 种保健食品具有2 种功能,其余94 种为单一功能。结合蓝莓主要的活性物质和功效作用分析,以蓝莓为主要原料的保健食品,其功效作用均与蓝莓的自身功能特性相吻合。通过对这98 种保健食品的保健功能进行分析,发现功效作用主要集中在缓解视疲劳功能上,CFDA 已批准品种有77 个(占78.5%),其他比例较大的保健功能为增强免疫力功能,批准10 个(占9.8%);抗氧化功能,批准6 个(占6.1%)。
蓝莓保健食品主要功效作用分析见表1。
表1 蓝莓保健食品主要功效作用分析
蓝莓保健食品一般由2 种以上配料组成,目前已获批的蓝莓相关保健食品,还没有一个是以单一蓝莓为原料制成的。蓝莓中有效活性成分含量毕竟有限,单用要达到保健效果,需要服用的剂量较大,不太容易实现,并且产品价格也会较高,市场接受度不好。通过各个原料之间的配伍,利用原料之间的协同增效作用,使产品的保健效果更为突出[23]。对2003 年至今批准的蓝莓保健食品的配方组成进行综合分析,结果发现配方组成占比最大的是蓝莓与叶黄素或叶黄素酯配伍,共有51 个(占52.04%),其次为蓝莓与葡萄糖酸锌、维A、维C、β -胡萝卜素配伍,各有20 个左右;另外,还有蓝莓和牛磺酸、葡萄籽提取物、枸杞子提取物、维E 等的配伍,各有10 个左右。
2003 年至今蓝莓保健食品的配方组成分析见表2。
表2 2003 年至今蓝莓保健食品的配方组成分析
配方中的蓝莓提取物中,最突出的功效物质是花青素[24],蓝莓花青素提取物与各功效因子配伍,可以开发出具有不同生理功能的保健食品。叶黄素是一种在玉米、蔬菜、水果、花卉等植物中比较常见的天然食用色素和食品营养剂,是构成人眼视网膜黄斑区域的主要色素[25]。花青素和叶黄素都具有较好的缓解视觉疲劳的功效,两者搭配使用,协同增效,可更好地达到保健效果,因此在目前已批准的保健食品中,蓝莓提取物和叶黄素配伍,主要功效是缓解视觉疲劳。人体对叶黄素的吸收利用率一般较低。叶黄素酯是一种重要的类胡萝卜素脂肪酸酯,在人体内的生物利用率是叶黄素的1.6 倍,并且其稳定性优于游离态叶黄素,且叶黄素酯已经于2008 年被卫生部批准为新资源食品,因此叶黄素和叶黄素酯均可作为保健食品功能因子应用于保健食品和普通食品中。叶黄素的抗氧化能力强,也是一种天然抗氧化剂,蓝莓花青素搭配叶黄素,同时加入其他抗氧化剂,如维C、维E、β -胡萝卜素等,可以开发出更为高效的食品抗氧剂及具有延缓衰老等保健功能的食品,而蓝莓花青素与其他功能性成分,如维A、牛磺酸、生物活性多糖(枸杞多糖)、活性肽等,进行协同搭配,也可开发出具有提高机体免疫力、缓解体力疲劳、改善记忆等功效的保健食品。
现有的蓝莓保健食品涵盖的产品形态包括胶囊(含软胶囊)、片剂(含普通片剂、含片、咀嚼片)、颗粒(含粉)、口服液、饮料和果汁。目前,市场上流通的蓝莓保健食品主要以胶囊、片剂和颗粒为主。将来随着加工技术的进一步发展,一些新的制剂技术和加工方法必将会在蓝莓保健食品加工中得到应用。
蓝莓保健食品主要产品形态分析见表3。
表3 蓝莓保健食品主要产品形态分析
根据国家知识产权局官方网站的检索,以蓝莓为主要原料研究开发的食品加工技术和配方相关的发明专利共有350 多件获得授权。相对来说,发明专利中比例较大的是蓝莓普通食品加工技术和配方的研究,而突出保健功能的蓝莓产品相关发明专利只有110 余件。但是,比起已获批文的蓝莓保健食品,发明专利涉及的保健功能、配方和产品形态更全面,可以为实际生产中的蓝莓保健食品开发提供参考。在已授权的发明专利中,涉及到的保健功能非常广泛,且常常单个专利产品含有多项功效,除含有获批保健食品中涉及的抗氧化、辅助改善记忆、缓解视疲劳和增强免疫力、改善皮肤水分、祛黄褐斑、改善睡眠和缓解体力疲劳功能外,还涉及辅助降血压、降血糖、提高缺氧耐受力、祛痤疮、调节肠道菌群等功能。结合已经证实的蓝莓功效成分和授权的相关发明专利,进一步研究蓝莓保健因子的功效及作用机理,有益于开发更加丰富多样的蓝莓保健食品。
目前,已获授权的蓝莓产品相关发明专利中的配方组成多种多样,可以为蓝莓保健食品的开发提供参考。在固体饮料(粉末、颗粒、泡腾片) 和液体饮料(果汁等) 的开发中,蓝莓经常被用来与番石榴、桑葚、蔓越莓、乌梅、红枣、酸枣、酸梅配伍,主要功能是缓解视疲劳、抗氧化、祛黄褐斑、祛痤疮、改善皮肤水分。在茶饮的开发中,蓝莓经常与绞股蓝、金银花、菊花、芦荟、甘草配伍,产品具有辅助降血压和降血糖功能。在一些片剂类食品中,蓝莓与铁皮石斛、枸杞、葡萄籽提取物、万寿菊提取物、党参、黄精、冬虫夏草、玛咖配伍,产品具有增强免疫力、缓解体力疲劳、提高缺氧耐受力等功能。
基于国家知识产权局数据库的检索,目前以蓝莓为主要原料开发的普通食品和保健食品,在已获得授权的发明专利中,产品形态非常多样化。不仅包含片剂(含片、泡腾片、咀嚼片等)、粉剂(颗粒剂)、胶囊、口服液等传统产品形态,同时还有酒类(白酒、红酒、啤酒)、茶饮(绿茶、红茶、凉茶)、饮料、果汁、糕点、果膏、果脯、果干、果酱、果醋、羹粥、饼干等多种产品形态,其中主要以酒类(主要是酿造果酒和白酒)、饮料等快消食品为主,这些产品形态均可为后续蓝莓保健食品的开发提供参考与借鉴。
据世界卫生组织统计[26],全世界75%的人群均处于亚健康状态,并且大部分亚健康人群存在容易疲劳、记忆力减退、皮肤色素沉着、生痤疮粉刺、大便黏滞不爽、用眼过度、眼睛不适等问题[27]。蓝莓花青素卓越的抗氧化、美容、缓解视疲劳[28]等功效,能够有效缓解那些亚健康人群的症状,提高身体素质,市场空间非常广阔。目前,在我国蓝莓保健食品加工产业刚刚起步,发展空间巨大。未来在蓝莓保健食品开发过程中,应更加重视功能机理的深化研究、配方的协同增效作用和产品开发过程中高新技术的应用。
(1) 功能机理的深化研究。目前,以蓝莓为主要原料申报并获得批准的保健食品主要以缓解视疲劳和增强免疫力为主,并且已经得到了消费者的广泛认可,在抗氧化、抗辐射、辅助改善记忆、改善皮肤水分、祛黄褐斑、改善睡眠、缓解体力疲劳功能方面,虽有涉及但认知度不高,需要更多的理论支撑,而辅助降血糖、降血压、提高缺氧耐受力、祛痤疮、减肥、调节肠道菌群等方面虽已经开展了相关方面的研究,但作用机理进一步明确及产品深度开发十分必要。因此,基于蓝莓的功效因子,并结合特定的消费人群,功能机理的深化研究是开发多样性蓝莓保健食品的基础。
(2) 配方的协同增效作用。在蓝莓保健食品的开发过程中,应紧密联系蓝莓的功效作用,利用原料之间的特性互补,巧妙选择适合与蓝莓搭配使用的其他原料,进行保健食品的配方开发,更好地发挥协同增效作用,使蓝莓的保健功效得到更好的利用。在产品开发过程中,协同增效的配方设计也要综合考虑成本,这样才能够得到不同层次消费人群的认可。
(3) 产品开发过程中高新技术的应用。在现有食品加工方法的基础上,积极应用新的加工技术和手段,使蓝莓保健食品功效更加突出,更利于食用和吸收。例如,在加工技术方面,虽然冷冻干燥技术可以更好地保留蓝莓中的活性物质,但耗时长,可以将冷冻干燥与微波干燥耦合,缩短干燥时间,寻求2 种干燥方式的优势互补;将超声波等非热技术应用于蓝莓活性物质的萃取中,可以有效降低蓝莓中热敏性功效成分的加工损失,有效提高蓝莓的原料利用率;也可以利用精准的3D 食品打印技术,开发更加个性化的产品形态。食品加工高新技术在蓝莓保健食品开发中的应用,会更好地促进产品质量的提升,丰富产品种类。
蓝莓花青素突出的保健功效已经得到人们的广泛认可,基于药理学研究和现代食品加工新技术开发的蓝莓保健食品的市场前景非常广阔。