陈树鹏,陈晓维,余元善*,邹 波,卜智斌,,郭冬玲,林奕楠
(1.广东佳宝集团有限公司,广东潮州 515638;2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业农村部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室,广东广州 510610)
西梅(Prunus domesticaL.)是蔷薇科李属落叶小乔木的果实,是温带水果,原产于西亚和欧洲,后被引入美洲进行种植栽培[1-2]。西梅果实芳香甜美,外观呈卵圆形,果皮颜色有蓝黑色、紫黑色和紫红色等,表皮覆盖白色果粉;果肉呈琥珀、青绿或乳白色,肉质柔韧,纤维细少、果核小[3]。西梅果实、树皮、花卉和种子已被用于生产治疗发烧、咳嗽、肠道问题、疟疾或皮肤刺激的传统药物中[4]。西梅口感清甜、果香浓郁、营养丰富,消费者接受度高。随着西梅在我国种植范围的扩大,西梅在食品、药用、保健和美容等方面具有广阔的开发前景。此外,由于西梅含水量高,采后易发生腐败变质,不耐贮藏。因此,其果实成熟后除了鲜食外,还会被加工制作成果脯、果汁、果酱、果酒等产品[5]。
国外对西梅的研究主要集中在营养成分分析、成熟度对果实品质的影响、影响果实品质的因素、天然活性物质的提取及其成分与活性等方面。而近年来,国内对西梅的研究多集中于引进品种的种植表现、嫁接栽培技术、果实及其种子的化学成分分析、贮藏技术等方面,但在加工和活性成分研究方面仍处于起步阶段。本文综述了西梅的营养成分、生物活性功能以及加工制品研究现状,旨在为充分挖掘西梅产品的营养价值和深层次开发高附加值产品提供理论依据,推动我国西梅产业的健康可持续发展。
西梅营养丰富,富含无机盐、维生素、膳食纤维、多酚等多种营养功能成分,且不含脂肪和胆固醇,被称为“奇迹水果”“功能水果”“第三代功能性水果”[6]。
维生素是人体维持正常新陈代谢和功能所必需的一类低分子化合物。西梅果实中的维生素包括维生素A、维生素C、维生素E、维生素K 等,其中维生素A 含量较高,是水果中补充维生素A 的最佳来源[7-8]。维生素A 是一种脂溶性维生素,可促进人体内蛋白质合成,对保护视力、维持肌肤和头发健康至关重要。此外,维生素A 还有助于人体的骨骼生长、牙齿发育等[9]。
西梅无机盐含量丰富,主要包括钾、铁、钙、镁、铜、硼等。据文献记载,100 g 西梅即可满足每日人体对硼的需求,每100 g 西梅中含有约1 mg 的铁,铁质较高,是十大富含铁元素的水果之一[10-11]。
膳食纤维是一种既不能被胃肠道消化吸收,也不能产生能量的多糖,但它具有非常重要的生理作用,已被营养学界补充认定为第七类营养素。西梅膳食纤维含量丰富,被称为“通便的良果”[12]。每100 g 西梅中含有7.1 g膳食纤维,包括果胶、纤维素等[13]。学者们研究发现就纤维含量而言,吃三颗中等大小的西梅干与吃一个新鲜水果的纤维量相当[13]。
有机酸在细胞代谢中起着重要作用,是水果的重要风味物质,其构成和含量水平是决定新鲜水果甜酸风味的关键因素。Tomic 等[14]对不同品种西梅的营养成分进行分析,结果发现西梅中的有机酸主要是柠檬酸、苹果酸、莽草酸和富马酸,其中最常见的是苹果酸,且不同品种西梅的有机酸含量不同。
酚类化合物对人类健康的最大益处归功于其抗氧化、抗癌、抗诱变、抗菌、抗炎和保护神经等生物活性[15-16]。Tomic 等[14]对西梅进行成分分析,共鉴定出21 种酚类化合物。所有已鉴定出的酚类化合物根据化学结构可分为三类:羟基肉桂酸(新绿原酸、绿原酸、3-p-香豆素酸、3-阿魏酸和3-咖啡豆蔻酸)、黄酮(芦丁、槲皮素-3-葡萄糖苷、槲皮素-3 -半乳糖苷、杨梅素-3-鼠李糖苷、槲皮素-3-木糖苷、槲皮素-3-芸香苷、山柰酚-3-葡萄糖苷、槲皮素-3-鼠李糖苷、原花青素B1、原花青素B2 和原花青素三聚体)和花青素(花青素-3-葡糖苷、花青素-3-芸香苷、芍药苷-3-葡糖苷、芍药苷-3-芸香苷和花青素-3-木糖苷)。Usenik[17]对西梅的酚类化合物进行检测,也检测出羟基肉桂酸、黄酮、花青素三类酚类化合物,其中羟基肉桂酸是西梅果实中酚类物质的主要成分,黄酮类成分含量较低。
西梅除了以上几类营养化合物,目前通过提取分析鉴定的成分还有木糖醇、山梨糖醇、谷胱甘肽过氧化物歧化酶、超氧化物歧化酶等[2,12]。陈磊[18]从西梅籽中提取出具有较高活力的β-葡萄糖苷酶,研究结果表明西梅籽是可作为一种具有潜在应用价值的β-葡萄糖苷酶来源。Gornas 等[19]报道西梅果仁中含有许多脂肪酸,如硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、花生酸、油酸和亚油酸,可作为潜在的生物柴油原料。西梅叶中还存在槲皮素、异槲皮素、山奈酚、奎尼酸和咖啡酸等酚类化合物。
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。Wu 等[20]对美国常见的24 种水果的抗氧化活性进行研究,结果发现西梅的抗氧化活性较强,是樱桃的2 倍,苹果的2~3 倍,橘子的3 倍,葡萄的6 倍。杨艳等[21]研究了西梅汁对自然衰老小鼠抗氧化能力的影响,结果表明摄入适量的西梅汁能有效增强老龄小鼠体内的抗氧化能力,有助于延缓小鼠的自然衰老。Tomic 等[15]研究发现西梅中含有大量的酚类物质,并具有很强的抗氧化活性,且分离鉴定出咖啡酰奎尼酸、羟基肉桂酸、苯甲酸、香豆素、木脂素和类黄酮等氧自由基吸收能力较强的成分。
西梅中还含有绿原酸,绿原酸是一种有效的酚型抗氧化剂,绿原酸及其衍生物的自由基清除效果优于抗坏血酸、咖啡酸、维生素E,能有效清除羟基自由基、DPPH自由基和超氧阴离子自由基,还能抑制低密度脂蛋白氧化[22]。西梅中的绿原酸含量较高,被认为是自然界中绿原酸最丰富的来源之一[3]。Michalska 等[23]对西梅的果渣进行提取分离纯化,鉴定出具有抗氧化活性的成分,如绿原酸、3-咖啡酰奎宁酸、4-咖啡酰奎宁酸、槲皮素芦丁苷和半乳糖苷。
西梅含有丰富的膳食纤维,有学者提出,增加膳食纤维的摄入可降低血液中的胆固醇,主要是降低低密度脂蛋白胆固醇的水平[16],因此,西梅对心血管系统具有一定的保护作用[12]。此外,由于西梅富含抗氧化成分,可以抑制脂质氧化,因而对心血管系统有保护作用。Chamnansilpa 等[24]研究发现西梅提取物中富含花青素,能通过抑制胰腺脂肪酶和胆固醇酯酶的活性,还可以结合胆汁酸,破坏胆固醇胶束和胆固醇摄入Caco-2(人结直肠腺癌细胞)细胞的能力,这些结果表明西梅的花青素在干扰脂质消化和吸收的关键步骤中具有一定的作用。Chiu 等[25]对有轻度高胆固醇血症受试者的实验发现,西梅浓缩汁的摄入可以积极地改变人体肠道菌群,从而增强各种生理功能,有各种健康益处。这些研究结果均证明了西梅具有保护心血管系统的作用。未来,研究学者可以进一步分离出西梅具有保护心血管系统活性的化学成分,并对其降胆固醇作用机制进行研究。
西梅中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。据文献报道称,膳食纤维的摄入量与总体代谢健康(通过包括胰岛素敏感性的关键途径)以及包括心血管疾病、结肠健康、肠蠕动和结直肠癌风险在内的多种其他病理因素相关[26]。其中,膳食纤维的摄入可通过稀释粪便胆汁酸、缩短结肠运输时间和增加肠腔内短链脂肪酸的浓度等途径来预防结肠癌。Fujii 等[27]研究了西梅浓缩汁提取物对人结肠癌Caco-2 细胞的体外细胞毒性作用,结果发现西梅提取物能够抑制人结肠癌Caco-2 的增殖并诱导其凋亡。Yang 等[28]进行的大鼠喂食西梅粉末实验发现,喂食西梅能够显著降低小鼠的总胆汁酸、脱氧胆酸、异去氧胆酸和石胆酸的含量,还能抑制部分与结肠癌有关的细菌酶(7α-脱羟基酶、β-葡萄糖醛酸酶)的活性。Nishida 等[29]证明了Caco-2 细胞经从西梅中分离纯化得到的果胶处理后,通过降低与细胞表面硫酸乙酰肝素的相互作用促进了Wnt3a 向基底外侧的分泌,Wnt3a 间接刺激了体外IEC-6 细胞的增殖,该研究结果为果胶诱导小肠形态变化的机理提供了基础。这些学者在体外实验中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和酚类化合物等有关,这些成分使其具有降低胆汁酸、抑制结肠癌细胞增殖等作用,为西梅作为保健产品研发原料提供了科学依据。
据报道,西梅富含多种与骨骼代谢有关的物质,是目前发现的能预防和逆转骨钙流失最有效的水果[10]。16 项临床前研究表明,在几种性腺激素缺乏的啮齿动物模型中,摄入西梅不仅可以预防还能逆转骨质流失[30]。迄今为止,有4 项随机对照试验和1 项案例研究评估了服用西梅对绝经后妇女骨骼健康的影响,这些研究结果发现服用西梅对骨转换和骨骼密度有较好的效果,表明补充西梅可能对该高危人群的骨骼健康产生显著的有益影响[31-33]。Arjmandi 等[34]描述了西梅对骨骼健康的保护作用的潜在机制,表明西梅的营养成分,包括矿物质、维生素K、酚类化合物和膳食纤维,可能会以相加或协同的方式对骨骼发挥有益作用。这些研究结果均表明,西梅在改善骨质流失方面具有潜在作用。但西梅的保护作用是否是通过抗炎、抗氧化和免疫调节机制介导的,还需进一步研究[35-36]。
慢性便秘是一种慢性消化系统疾病,药物治疗是治疗慢性便秘最主要的方法,但存在药物依赖性强的特点,所以许多患者会积极寻求通过饮食调整的方法来改善便秘症状[37]。西梅及西梅汁被认为具有缓解便秘和增强肠道功能的功效。每100 g 西梅含有6~7 g 膳食纤维,其中包括半纤维素、果胶和纤维素[18]。纤维素等不溶性膳食纤维可抵抗结肠发酵,并可能通过机械腔内刺激增加粪便水分和体积,同时刺激肠道的收缩和蠕动,加快大便排泄。
可溶性膳食纤维,如果胶,很容易被结肠微生物群发酵,导致细菌种群的增殖,产生短链脂肪酸,从而导致粪便质量的增加[38-40]。Koyama 等[39]对患有慢性便秘的受试者进行了西梅汁摄入试验,结果表明含有山梨糖醇、果胶和多酚的西梅汁能改善便秘和硬粪便,同时使粪便正常化,对慢性便秘发挥了有效和安全的天然食物疗法。此外,Koyama 等[40]开展的另一项慢性便秘患者的人体实验,结果发现每日摄入45 g 西梅可改善慢性便秘,改善生活质量,不会引起腹泻、稀便或急需排便或其他的副作用。Lever 等[41]系统地评估了西梅对胃肠道功能的影响,发现在便秘受试者中,所研究剂量(100 g/d)的西梅在增加粪便频率和改善粪便稠度方面优于车前子。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。
除了以上生物活性以外,西梅还被报道具有抗炎、抗菌、预防缺铁性贫血、抗衰老、保护视力、促进头发健康、预防老化相关的认知缺陷等功效[40]。此外,西梅的树皮、花卉和种子已被用于传统药物中,用于治疗发烧、咳嗽、肠道、疟疾或皮肤刺激等疾病[41-43]。
西梅水分含量较高,易腐烂,不耐贮存,将其加工成各种类型的产品,不但能提高其食用率和附加值,还能提高经济效益。然而,目前西梅的深加工产品较少,主要集中在果脯和果汁方面。
西梅干是通过将新鲜西梅从其72%以上的水分脱水至21%的水分而制成的。西梅中天然存在的蔗糖在干燥过程中转化为其他糖,产生约44.9%葡萄糖、25.4%果糖和28.5%山梨糖醇[44]。西梅干不仅是膳食纤维的来源,也是钾和维生素K 的良好来源。西梅干还含有几种膳食生物活性物质,如酚类化合物(3-咖啡酰奎宁酸、5-咖啡酰奎宁酸、3-对香豆酰奎宁酸、咖啡酸、对香豆酸和槲皮素-3-O-芸香糖苷)[45]。西梅果实制成的果脯具有帮助肠道消化、促进体内新陈代谢、促进排便排毒、减肥等功效,是西梅最常见的加工产品。韩宏伟等[46]以新疆主栽西梅品种‘法兰西’‘女神’的成熟期鲜果为原料,以烘干温度、碱处理液浓度、碱处理液温度、碱处理液浸泡时间为实验因素,研究了西梅鲜果电热烘干制干的适宜工艺条件,并表示采用该工艺不仅可以提高西梅果的制干速率,而且最大限度地保持了鲜果的颜色和果肉的品质。
西梅营养丰富且芳香甜美,是制作功能型饮料的良好原料,目前西梅主要被加工成非浓缩还原果汁、浓缩果汁和复合果汁饮料等。努力曼·阿不拉等[47]以西梅来客品种为原料,通过单因素实验确定了西梅果汁浸提的最佳工艺条件为果胶酶用量0.5%、料水比1∶4(体积比)、浸提时间2.5 h、浸提温度40 ℃、pH 4.0、加糖量为6%,该条件所得西梅汁酸甜可口,风味较好。伏强等[48]以西梅、枸杞、白砂糖、柠檬酸和黄原胶为原料,研制出了枸杞西梅复合果汁保健饮料,该款饮料具有枸杞和青西梅的天然果香,口感酸甜适中,细腻柔和。戴志伟等[49]以新疆‘女神’西梅为原料,分析了四种乳酸菌(保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌发酵)发酵西梅浆的品质,结果表明植物乳杆菌更适合西梅浆的发酵,该研究为西梅发酵饮料或果酱等产品的开发提供科学依据。
果酱是以水果为原料,浓缩后复配糖、酸度调节剂及增稠剂而制成的耐贮藏型凝胶状水果制品[5]。果酱常用于面包、吐司及饼干的搭配、调配茶或饮料,近年来,果酱制品在我国也逐渐受到消费者喜爱。热娜古丽·木沙等[50]以新疆西梅、蔗糖、果胶、抗坏血酸为原料,研制出蔗糖、果胶、抗坏血酸的添加量分别为38%、0.4%、0.04%时的西梅果酱具有西梅独特的果香,酸甜适宜,口感较好。戴志伟[5]研制了发酵型低糖西梅果酱,蔗糖溶液浓度为30%、柠檬酸添加量为0.3%、复合增稠剂添加量为0.4%时,果酱感官评分最高。
本文综述了西梅中维生素、膳食纤维、无机盐、有机酸和酚类化合物等营养成分,抗氧化、保护心血管系统、抗结肠癌、促进骨骼生长、缓解便秘等生物活性功能以及西梅果脯、果汁、果酱等加工制品的研究现状。目前,虽然对西梅的营养价值、化学成分、生物活性等方面已进行了一定研究,但仍缺乏深度和系统性,未来还需从以下两个方面加强研究:一是深入探索西梅活性成分的作用机制,阐明活性成分的组成、结构和特征,为各类疾病的研究开辟新思路;二是可利用新的加工技术加快对西梅产品的研发,有针对性地进行保健食品、医药、美容等产品研发,开发更全面的西梅深加工产品。