板栗资源的综合利用与开发研究进展

张 航，王恩胜，孙乾香，张雯雯，邢淑婕，邵 颖，朱 静，李 坤

（1.河南信息统计职业学院公共基础学院，河南郑州 450000；2.信阳农林学院食品学院，河南信阳 464000）

板栗是一种含水量较高的季节性果实，采收期短，贮藏性能差。采收后板栗的新陈代谢能力提高，呼吸速率增加，果仁极易失水皱缩、发黑、果质量减轻。常温条件下，随着贮藏期的延长，板栗水分减少，水分活度下降，使板栗中的淀粉酶活性增高，促进淀粉的水解。在贮藏过程中，自由基不断积累会破坏细胞膜、酶及遗传物质等活性生物分子，影响细胞的完整性和生理机能，从而影响板栗的贮藏。

此外，板栗在授粉时一些腐生真菌的孢子进入到板栗壳内，当接触到板栗仁时会迅速生长，使板栗壳出现细小的裂缝，板栗果肉从内部腐坏，板栗将无法食用[1]。现有的板栗贮藏方法包括沙藏法、冷藏法、气调贮藏法、辐照处理法、超高压技术、涂膜保鲜法和杀菌防腐剂法等。

结合国内外研究，总结板栗贮藏保鲜、淀粉、功能及生物活性物质及深加工产品的研究现状，以期相关学者能够快速地了解目前关于板栗资源综合利用和开发研究的前沿动态，启发相关领域的学者更加深入地进行相关研究。

1 板栗贮藏保鲜的研究

1.1 板栗的贮前采收及预处理

板栗在贮藏前要运用适当的方法采收并进行预处理。板栗的采收主要分为拾取法和打落法。拾取法是拾取完全成熟后掉落的板栗，采收的板栗果实饱满、耐贮藏性好。打落法是用竹竿将板栗一次性打落，该方法虽然省时，但采收的板栗成熟度参差不齐，耐贮藏性差[2]。许凌云等人[3]提出影响板栗贮藏效果因素主要有板栗产地及品种、采收方式、采收成熟度、堆制方式、预处理和贮藏环境。可依据当地种植及贮藏经验筛选出适合当地且耐贮藏的板栗品种，采收过程中可采用拾取法与打落法相结合，保证板栗果实的成熟度。

部分板栗中寄生有大量虫卵，如桃蛀螟和栗实象甲等，在果实中等待合适的孵化条件。在授粉期间感染的病菌（如青霉菌属、镰刀菌、毛霉、炭疽菌等） 会通过板栗表皮进入果实，从而使板栗果仁腐败变质。因此，板栗在贮藏前要进行一定的筛选处理。刘双[1]研究发现，将采收后的板栗先放于阴凉透风室内堆积，使板栗中的虫卵失去孵化条件。堆积后的板栗用0.1%的盐水清洗，同时筛选出含有虫卵、成熟度低、有裂缝的板栗。将盐水筛选过的板栗用0.1%的多菌灵溶液浸泡1 h，以破坏菌类适宜生长环境，达到灭菌的作用。沥水后装袋，以20 mL/m3二硫化碳为熏蒸剂，对密封的贮藏室进行熏蒸。

1.2 板栗的贮藏保鲜方法

板栗是我国主要的经济作物之一，在我国南北方均有广泛种植。据调查，板栗的耐贮藏性北方品种优于南方品种，如北方的油栗、明栗比南方的焦扎、迟栗耐贮藏性好；高海拔地区的板栗优于低海拔地区的板栗；中晚熟品种优于早熟品种；同一地区干旱年份的板栗优于多雨年份的板栗；表面带毛绒的板栗优于光栗；同品种内大果实优于小果实；成熟度高的板栗优于成熟度低的板栗。板栗适宜的贮藏温度为0～4 ℃，相对湿度为90%～95%。适当降低O2含量，提高CO2含量，可以抑制呼吸作用，降低酶活性，还可以抑制微生物的生长繁殖，延长保鲜期。

1.2.1 沙藏法

板栗的常温贮藏主要包括沙藏、架藏、缸藏、袋藏等。沙藏是板栗贮藏的一种传统方法，在干燥、通风、排水的储藏室内，将湿度8%～10%的河沙，以沙子与板栗7∶3 的比例进行贮藏。贮藏前2 个月板栗每隔5～7 h 翻一次，贮藏期约为5 个月，板栗腐烂损失率一般为30%～40%[4]。郜海燕等人[5]发现，用介质散热装置和0.04 mm PE 薄膜覆罩对传统的沙藏进行改良的微气调沙藏法，能使板栗在保持适宜的温度、湿度、O2与CO2浓度比例等条件下进行贮藏。有效地改善了板栗贮藏环境，提高了板栗的贮藏品质，经过2 个月的常温贮藏后，好果率仍达到93.4%。

1.2.2 冷藏法

冷藏法是指将温度控制在一定范围的低温条件下用通风换气的冷库对板栗进行贮藏，温度是影响板栗贮藏期的首要因素[6]。采用浸有0.5%高锰酸钾溶液的湿麻袋或内衬塑料薄膜袋的箱子对板栗进行适当大小的包装，迅速预冷，每隔4～5 h 适当在地面和包装上喷水，以免板栗失水皱缩。若是不易透气的包装，可以打上几个小孔，以防板栗在贮藏期间进行呼吸作用，释放出大量CO2而缺氧腐败。冷库温度一般保持在-3～0 ℃，湿度维持在90%～95%，过干或过湿都会影响板栗的贮藏品质[7]。

1.2.3 气调贮藏法

气调贮藏法是通过调节冷库内不同气体的比例来调节果蔬的呼吸作用，降低呼吸强度，延缓果蔬的衰老，抑制酶活性和微生物繁殖，以此保证贮藏果蔬的品质和贮藏期。气调贮藏包括乙烯塑料薄膜小包装自发性气调贮藏、人工气调贮藏和硅窗气调贮藏[4]。自发性气调贮藏是将板栗装入聚乙烯薄膜袋中，通过自身的呼吸作用调节袋内环境。人工气调贮藏是用人工或机械控制库内气体组成，结合低温处理，减少代谢活动。硅窗气调贮藏是利用硅橡胶膜对氧气和二氧化碳独特的渗透性，并结合高效除氧剂进行保鲜。气调贮藏法是应用范围较为广泛，最为有效的一种贮藏方法，对于单一的气调贮藏来说，与温度和湿度相结合的气调贮藏效果更佳。对于果蔬气调贮藏的研究相对较少，有些果蔬在具体气调贮藏时各种气体的最适比例还未确定。因此，还需加大对气调贮藏的学术研究。

1.2.4 辐照处理法

辐照处理是利用电离辐射产生的γ，β，X 射线及电子束对果蔬进行处理，使微生物发生物理、化学反应。能抑制果蔬的呼吸作用、酶活性、果实发芽率等，减少乙烯的产生，杀死寄生害虫，增强果蔬的耐贮藏性[8]。目前，食品辐照处理以γ 射线应用最多，60Co 和137Cs 作为辐射源。γ 辐射被世界卫生组织认为是一种安全、清洁、廉价的甲基溴替代品，是一种在不改变食品的毒理学、生物或营养质量的情况下提高食品安全，可用于处理密封容器或大量食品的食品保存技术。昆虫、蠕虫和真菌是板栗贮藏期间造成损失的主要原因，辐射处理能有效抑制该现象。

1.2.5 超高压技术

超高压技术是目前新兴且广泛应用的非热杀菌技术之一，以控制板栗中的微生物和昆虫幼虫的增殖，抑制果实中的酶活性及呼吸强度，减缓淀粉的水解和呼吸消耗速率[9]。Enrique P 等人[10]将板栗在20 ℃下分别通过400，500，600 MPa 处理5 min，结果表明与对照组相比高压处理的果实更能保持其营养成分和抗坏血酸含量，且在贮藏的前30 d，果实颜色没有变化。相比于传统杀菌工艺，高压处理成本低、效率高、减少对环境的污染，可在灭活微生物及昆虫幼虫的同时更好地保持果实的营养和品质。

1.2.6 涂膜保鲜法

涂膜保鲜法是果蔬等需要长时间保存时常用的一种可食性包装，其无污染的特点越来越受消费者的喜爱[11]。涂膜保鲜法是将多糖、脂质、蛋白质等具有可食性、成膜性和抑菌性的单一或复合材料涂抹在果蔬的表面或浸泡果蔬，形成一种选择透过性薄膜，保护食品免受物理、机械、化学和微生物的损害。目前，国内外关于涂膜法贮藏板栗的研究较多[3]。Fernandes L 等人[11]分别用壳聚糖、乳清蛋白和海藻酸钠涂膜板栗，在0 ℃，90%相对湿度下贮藏6 个月，发现3 种涂膜对板栗水分含量、水分活度均没有明显影响。其中，壳聚糖涂膜可有效降低板栗贮藏期间失重率，且可有效抑制板栗贮藏过程中的微生物生长。

目前，国内外对杀菌剂、保鲜剂、超高压、弱酸电解水等技术与涂膜技术相结合研究更多，其原因是能够产生协同效应，如将一些精油与海藻酸钠结合能改变水蒸气渗透性、水溶性和溶胀性差的不足，以期为板栗贮藏研究出更绿色、高效的新材料。虽然复合涂膜保鲜板栗的研究很多，但涂膜保鲜机理及涂膜间协同增效作用的研究较浅，植物精油等保鲜剂的释放规律与模型研究匮乏。

1.2.7 杀菌防腐剂

凡是能抑制微生物生长、延缓食品腐败或生物代谢的化学制品都是食品化学防腐剂，根据对微生物作用的程度，可以将食品防腐剂分为杀菌剂和抑菌剂。二氧化氯是国际公认的A1 级消毒物质，具有杀菌效果强、性能优良等特点。张义国等人[12]发现，经过质量浓度为100 mg/L的二氧化氯水溶液处理12 h，板栗在贮藏期间可溶性糖、蛋白质含量变化最小，保鲜率常温可达92.45%，冷藏可达96%以上。曹恰等人[13]发现在25 ℃下，用质量浓度分别为0.70 g/L的1 - 甲基环丙烯和0.50 g/L 的月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐联合处理板栗，经过96 d 的贮藏之后，质量损失率、腐烂率、干瘪率分别比对照组低3.89%，5.00%，8.33%；硬度和淀粉含量分别高出3.69 HA，0.01 mg/g。

2 板栗的营养成分研究

2.1 板栗淀粉的研究

2.1.1 不同处理工艺对板栗淀粉的结构及功能的影响

淀粉是许多高等植物的主要碳水化合物储备，是仅次于纤维素的天然和可再生生物聚合物，也是人类饮食中最常见的碳水化合物来源之一。板栗淀粉的晶型属于C 型，呈卵形或球型，具有相似的颗粒形态和结构成分[14-15]。

天然淀粉具有惰性、不溶于水、抗酶水解、可逆性并伴有相关的脱水收缩，在温度、pH 值和剪切力的变化方面不稳定[16]。因此，改性淀粉更受大众喜爱。通常通过物理、化学和酶等方法对淀粉溶解度、增稠力、黏化性、凝胶化、冻融稳定性等功能性质产生影响[17]。目前，国内外对板栗淀粉改性的研究较多，表1 和2 为不同处理工艺对板栗淀粉的结构及功能性质的影响。

表1 不同处理工艺对板栗淀粉结构的影响

不同处理工艺对板栗淀粉结构的影响见表1，不同处理工艺对板栗淀粉功能性质的影响见表2。

表2 不同处理工艺对板栗淀粉功能性质的影响

2.1.2 板栗抗性淀粉的研究

根据淀粉的抗消化能力，可分为快速消化淀粉（Ready digestible starch，RDS）、慢速消化淀粉（Slow digestion of starch，SDS） 和抗性淀粉（Resistant starch，RS）。抗性淀粉是不被健康人体小肠所吸收的淀粉及其水解物的总称。抗性淀粉是健康肠道中的一种益生元[26]，也是一种新兴的膳食纤维，能够帮助肠道代谢、预防大肠癌、促进矿物质的吸收、控制血糖等，对易胖人群较为友好。

板栗淀粉中直链淀粉含量为22.27%～29.80%，受损淀粉含量为3.44%～11.94%[27]，抗性淀粉占板栗淀粉的70.1%～85.6%，与直链淀粉含量呈正相关。目前，国内外对抗性淀粉的研究主要集中于抗性淀粉的制备方法、体外消化率等方面。其制备方法多见压热法、酶脱支法、超声波法、微波- 酶法[27]。

2.2 板栗的功能及生物活性物质的研究

板栗仁中除了含有38.28%～78.09%的淀粉之外，还含有多种功能及生物活性物质，包括多糖、酚类物质、黄酮类物质等。有研究表明，不同品种板栗中可溶性糖含量为11.28%～34.50%，蔗糖含量为3.35%～12.97%，可溶性蛋白含量为5.41～18.47 mg/g，多酚含量为40.59～95.01 mg/100 g，总黄酮含量为89.67～146.00 μg/g 等[28]。

多糖是板栗中主要的生物活性物质之一，具有抗肿瘤、抗氧化、预防心脑血管和糖尿病、清除自由基等作用[29]。板栗多糖是水溶性物质，以水为提取剂，借用外力作用破坏细胞壁，使细胞内溶物溶于水而提取。目前，提取方法包括沸水提取法、碱水提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、酶辅助提取法、亚临界水提取法和加压溶剂萃取法。纯化方法有柱层析法和组合法。分析检测方法有比色法和色谱法，比色法包括蒽酮- 硫酸法、苯酚-硫酸法、3,5 - 二硝基水杨酸比色法，色谱法包括气相色谱法、薄层色谱法、纸色谱法、高效液相色谱法、高效凝胶色谱法、红外光谱解析多糖组成[30]。

聂牧等人[31]对小鼠连续灌胃给药（板栗多糖50，100，200 mg/kg） 10 d，用激光多普勒血流仪观察记录血栓形成时间、血流变异性，而后称量血栓质量。结果表明，板栗多糖具有抗动脉血栓形成的作用，机制与其抗血小板和抗凝血有关。李清宇等人[32]对板栗多糖进行了分离纯化和结构分析，并对其抗疲劳作用进行了研究，结果显示板栗多糖具有良好的抗疲劳作用，其最佳用量为200 mg/（kg·d）[33]。

3 板栗衍生资源回收与综合利用

3.1 板栗壳

作为板栗的剩余产品，每年有数百万吨的板栗壳被直接遗弃，造成了资源的大量浪费。因此，板栗壳等废弃物的回收再利用具有重要意义。板栗壳由纤维素、半纤维素和木质素组成，是一种无毒、生物相容、可降解、低成本、可再生原料[34]。可用于生物炭的制备、对废水中的重金属离子的吸附等[35]。

板栗壳中的多酚、多糖、色素、黄酮等功能及生物活性物质具有抗氧化、抑菌、抗肝损伤、抗炎、降糖、治疗肥胖等功能，广泛应用于食品、医药、生物、材料、能源等方面[36]。刘袆帆等人[37]研究板栗壳中存在的多种天然活性成分的抑菌作用，结果显示，板栗壳中抑菌成分的主要抑菌机制包括破坏菌体细胞，使细胞内容物流出；影响菌体内蛋白质的正常表达，使蛋白质的生理功能被破坏；导致菌体细胞内的酶失活，引起菌体细胞功能障碍，抑制菌体能量代谢和正常生长。Liu H 等人[38]从板栗壳中34,023-Da 酸性多糖纯化出由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、核糖和半乳糖醛酸亚基组成的PCS-2A。傅里叶变换红外光谱、甲基化和核磁共振分析显示，PCS-2A 可能通过上调NRF2 信号通路对H2O2诱导的肝损伤产生保护作用。杜培波等人[39]用天然板栗壳中提取的色素对PA56 织物进行染色，探讨了pH 值、染色温度等因素对织物染色性能的影响。结果表明，染色织物具有良好的抗紫外线和抗菌性能，紫外线防护系数达到299；对大肠埃希菌和金黄葡萄球菌的抑菌率分别达到99.53%和92.80%；织物本身阻燃特性未受到明显影响。

3.2 板栗苞

板栗苞中主要活性成分是多酚和黄酮，其中的多种酚酸衍生物具有抗氧化、抗糖尿病、抗肿瘤等功效，而板栗苞中的没食子酸和色素具有抑菌作用和吸附作用[37]。

Wei W G 等人[40]采用超声辅助二元溶剂系统和低温冰晶固定制备了板栗苞吸附剂，实现了生物质吸附剂的高吸附性能，对亚甲基蓝有较高的吸附效果。结果表明，板栗苞对亚甲基蓝吸附是通过静电吸引、氢键、离子- 偶极子相互作用和π-π 相互作用，为更安全、环保地制备高吸附性能吸附剂提供了一种有效的策略。李妍馥等人[41]研究不同提取方法对板栗苞中多酚的提取率，并提出板栗苞多酚具有降血糖的作用。板栗苞中的提取物能促进胰岛β 细胞分泌胰岛素及直接促进胰岛素含量增加，与受体结合，降低血糖浓度。

4 板栗深加工产品的研究现状

4.1 干制板栗

板栗是季节性果实，由于其高水分活性和糖含量，储存时板栗容易发生失水、发霉等情况，保质期有限，干燥是最常见的一种板栗加工方法。沈峻峰等人[42]以罗田板栗为原料，研究微波加热时间、微波干燥功率、糖液浓度、热风干燥时间等工艺参数对板栗片的断裂数、断裂性和硬度等质构特性的影响。结果表明，微波加热功率140 W，微波加热时间3 min，糖液质量分数10%，热风干燥时间4 min时，所制得板栗片质构特性最优。目前，干制板栗逐渐运用微波干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥等新研发的干燥技术，这些新型干燥技术与传统的热风干燥、滚筒干燥等方法相比更快速、高效、节省能源的损耗，保证了板栗干制后的色泽和营养成分。

4.2 板栗饮料

板栗饮料是以板栗为主要原料，将板栗去外壳、打浆、护色、熬煮、均质、灭菌、装罐后获得，便于携带，提高板栗的利用率。随着生活水平的提高，消费者开始追求天然、营养的饮料，而板栗作为一种含有丰富营养的药食同源的果实是研究营养饮料的一种较好的原料。万景瑞等人[43]以板栗为原料制作板栗饮料，研究板栗饮料持水力最佳时的均质工艺。结果显示，在均质温度60 ℃，均质时间3 min，均质转速6 000 r/min 的条件下板栗浊汁饮料的持水力为42.7%。

4.3 板栗面制品

板栗面制品是以板栗粉为原料，以面粉等为辅料研制出的有关板栗深加工的产品。Brochard M 等人[44]以25%～55%板栗粉、5%～20%花粉和25%～70%小麦粉为原料制作意大利面，并对产品进行物理表征和化学分析。结果表明，最佳配方为板栗粉50%，花粉10%，小麦粉40%，该配方可以增加意大利面的黏性、黏附性，且保持了意大利面的硬度。此外，还含有丰富的纤维素和矿物质。胡欣宇等人[45]开发出具有板栗风味和功能特性的海绵蛋糕，研究了超微板栗粉质量分数对品质的影响。结果表明，超微板栗粉质量分数为5%～10%时，蛋糕的硬度、弹性、咀嚼性等质构品质最佳。

4.4 板栗酒

以板栗为原料制备板栗酒，板栗中丰富的营养物质将会转移到板栗酒中，具有独特的风味，也能实现板栗较高的经济价值。胡美怡等人[46]以板栗和糯米为原料、红曲和小曲作为发酵剂，对板栗黄酒最佳的发酵工艺进行研究。结果表明，于20 ℃条件下发酵7 d，红曲的添加量为13%，糯米与板栗的质量比7∶3，小曲的添加量为0.7%时发酵酿造的板栗黄酒风味和口感最佳。

4.5 板栗调味酱

随着人们口味越来越多样化，传统、单一的调味品已经无法满足人们对口味的需求，以板栗为原料研制出的风味酱一定程度上满足了人们的味蕾。马凌云等人[47]以板栗为原料，以感官品质为指标，探究板栗调味酱的最佳配方。结果显示，板栗调味酱的最佳配方为板栗60 g（其中板栗丁40 g，板栗浆20 g），黄豆酱15 g，白砂糖3.0 g，辣椒粉1.3 g，花椒粉0.6 g，该配方制作的板栗调味酱香味浓郁、口味丰富、咀嚼性好、色泽透亮。板栗调味酱的研制在近年来种类越来越多，一定程度上满足了人们的口味多样化需求，与蚕豆、芝麻等各种辅料进行中和制作以板栗为主料的板栗调味酱，增加了调味酱的功能性，形成独特的风味，实现板栗的经济价值和营养价值。

综上所述，我国对于板栗深加工的研究还有待持续进行，目前市面上大多以糖炒板栗、板栗糕销售为主，关于干制板栗、板栗饮料、板栗酒、板栗调味酱等方面的研究还不够深入，对板栗醋、板栗脆片、板栗乳制品等方面的研究鲜有。板栗深加工产品研究机制还不够完善，主要是板栗深加工过程中的稳定性问题亟待研究，进而提高板栗利用率，实现板栗较高的经济利用价值。

5 结语

综述了板栗贮藏保鲜、营养成分、板栗固体废弃物回收及综合利用及板栗深加工产品的研究现状。影响板栗贮藏效果因素主要有板栗产地及品种、采收方式、采收成熟度、堆制方式、预处理和贮藏环境。目前，板栗的贮藏保鲜技术包括沙藏法、冷藏法、气调贮藏法、辐照处理法、超高压技术、涂膜保鲜技术和杀菌保鲜剂等，应根据实际条件选择适宜的贮藏技术。国内外对板栗营养成分的研究主要集中于淀粉和多糖，板栗抗性淀粉作为一种新兴的膳食纤维，能够帮助肠道代谢、预防大肠癌、促进矿物质的吸收、控制血糖等，对易胖人群较为友好。板栗多糖具有抗肿瘤、抗氧化、预防心脑血管和糖尿病、清除自由基等作用。板栗固体废弃物中含有丰富的生物活性物质，其吸附、抗癌、抑菌、降糖等功效在食品、医药、化妆品、水污染处理等行业具有十分广泛的应用前景。