火棘果功能成分与提取工艺研究进展

邹严俊杰，周 文，龙 勃，陈秋生，黄克霞，祝义伟

（重庆食品工业研究所，重庆 400042）

火棘（Pyracantha fortuneana） 是蔷薇科苹果亚科（Maloideae） 火棘属（Pyracantha） 多年生常绿灌木，广泛分布于亚洲东部至欧洲南部。火棘属（Pyacantha） 共有10种，我国已发现其中7种，主要产于东南和西南各省区[1]。

当前国内的研究者已陆续对火棘果营养成分、多糖、植物色素等开展了诸多研究[2-5]，并在开发利用方面，研发出火棘果果粉、饮料、果醋、保健酒等系列产品[6-8]。但上述产品仍处于相对初级的开发阶段，且都未见大规模的工业化生产。综述了近年来对火棘果功能成分及其提取工艺的研究进展，为进一步对火棘果资源开展深度开发，以及将其作为功能食品和药品的重要原料提供研究基础和参考。

1 天然色素

李安林等人[9]通过正交试验确定了超声辅助下最佳火棘果红色素的提取条件。确定提取火棘果红色素的最佳条件为溶剂采用95%乙醇，pH值1，料液比1∶16，超声时间30 min，提取级数二级。所得提取液旋蒸浓缩，常温干燥后可得深红色固体，产率为26.9%，火棘果红色素的色价E1%1 cm（424 nm）=6.13。该研究还发现火棘果提取红色素对羟基自由基具有一定清除效果。

李鹏霄等人[10]在70%乙醇（pH值3，HCl），40℃，料液比1∶9（m∶V）条件下，浸提3次，每次40 min，再将滤液于50℃条件下减压浓缩，得到火棘果红色素粗提物PFE（得率30.3%），后经C18Sep-Pak型柱得纯化后产物PPFE。分别采用pH值示差法、福林-肖卡尔法及蒽酮比色法测定火棘果红色素提取物PFE，PPFE中花色苷、总酚和总糖含量。结果表明，PFE中花色苷含量1.16 mg/100 g，总酚含量2.18 mg/100 g，总糖含量1 095.34 mg/100 g；PPFE中花色苷含量20.61 mg/100 g，总酚含量48.62 mg/100 g，无总糖检出。且均对对DPPH自由基、·OH与O2-·有较强的清除能力。

熊海蓉等人[11]用酸性（pH值3） 乙醇作提取剂，采用超声波提取法，在最佳条件（料液比1∶9，超声波功率350 W，超声工作/间歇时间6∶4，提取总时间50 min，提取温度40℃，提取3次）下提取野生火棘果中红色素。测试结果显示野生火棘果红色素的提取率达96.3%。经减压蒸馏和真空干燥等处理后得到膏状红色素产率达22.7%，色价为9.27。周夏禹等人[12]以75%乙醇（pH值3） 作提取剂，采用微波辅助法提取野生火棘果中红色素。优化后的最佳提取条件为料液比1∶10，微波功率500 W，提取时间40 s，提取次数3次。该条件下的火棘红色素提取率为94.8%，减压蒸馏、真空干燥所得膏状红色素产率24.6%，色价8.38。微波辅助提取具有提取时间短、提取率高、提取次数少等优点，虽然微波法产品的纯度低于常规溶剂法，但其产率高于常规溶剂法。

红色火棘果中除了含有大量的红色素外，还含有较多的黄色素。蒋利华等人[13]用已提尽红色素的火棘果渣为原料，然后使用95%乙醇用于黄色素的提取。并研究得到火棘果黄色素的最佳提取条件为料液比1∶9，提取时间75 min，提取次数5次，提取温度60℃。该条件下所得到的火棘果黄色素的提取率为92.5%，产率为2.1%，色价22.2。该研究还对比了火棘果黄色素在水、丙酮、乙醇作为提取剂的效果明显优于水，因此认为火棘果黄色素为脂溶性色素。

在上述研究的基础上，蒋利华等人[14]用95%乙醇作提取剂，研究了微波法辅助提取火棘黄色素的最佳工艺条件。当微波功率600 W，料液比1∶10，提取时间50 s，提取4次的条件下，火棘黄色素的提取率91.2%，粉末状黄色素产率1.8%，色价24.1，达到最佳提取效果。虽然提取率、产率稍低于上述溶剂普通提取方法，但微波法辅助提取时间很短，且产品的纯度（色价）相对更高，整体效果更优。

2 多酚

火棘果多酚分为游离多酚和结合在细胞壁上的水合单宁酸和原花青素类物质。许盈芃等人[15]先通过有机溶剂萃取方法（料液比1∶10（g∶mL），加入90%（V∶V）乙醇，于90℃下回流提取1 h，过滤，滤渣重复提取2次）提取火棘果中的游离多酚。之后再将过滤干燥后火棘果渣采用乙醇-硫酸溶剂水浴回流方法进行结合状态火棘果多酚的提取。通过单因素试验确定乙醇-硫酸溶剂中乙醇所占比例为95%，料液比为1∶20（g∶mL）。通过响应面优化后的最佳提取条件为提取时间2.68 h，乙醇体积分数94.44%，温度83.47℃。该条件下所提取的结合状态火棘果多酚质量浓度为167.328 mg/g，游离态多酚为40.4 mg/g，说明能提取到的火棘果结合状态多酚约为其游离多酚的4倍。

李伟等人[16]用火棘果干粉以乙醇作为溶剂制作浸提液，取上清液减压浓缩提取制备出3种火棘果多酚类物质 （Pyracantha fortuneana polyphenol，PFP）。分别是将火棘果粉浸提液经旋转浓缩所得沉淀，经冷冻干燥后得到的火棘果多酚产品PFP1；浸提液离心后上清液置于冰箱中冷藏1周，所得结晶沉淀物，经冷冻干燥得火棘果多酚产品PFP2；取沉淀后将上清液进行冷冻干燥，得火棘果多酚产品PFP3。对上述方法制备的火棘果多酚类物质进行体外抗氧化作用研究。结果表明，3种火棘果多酚对羟自由基的清除率以及对超氧自由基清除率大小顺序均为PFP1＞PFP2＞PFP3。3种多酚提取物对羟自由基的50%清除率（EC50）浓度分别为0.335 3，0.400 0，1.634 8 mg/mL；对超氧自由基的50%清除率（EC50）浓度分别为0.112 8，0.129 9，0.277 0 mg/mL。表明该方法所提取的火棘果多酚类物质具有较强的自由基清除作用，同时产生的差异性与所提取多酚类物质结构相关。

翁文江等人[17]研究评价了火棘果总提物不同极性部位的体外抗氧化活性。该研究用75%乙醇冷浸提取3次，所得浸出液经过滤、减压浓缩、干燥得到火棘果总提物。将上述总提取物溶于温水中，依次用石油醚、乙酸乙酯及正丁醇萃取2～3次，分别得到火棘果石油醚部位、乙酸乙酯部位、正丁醇部位和水部位的萃取物。将各组萃取物减压浓缩后，真空冷冻干燥并测定其总酚含量，其中正丁醇部位总酚含量最大为（2 763±3.91） mg GAE/100 g干质量，总酚含量最小的石油醚部位为（1 987±3.28） mg GAE/100 g干样品，表明火棘果中酚类物质具有相对较大的极性。该研究还发现火棘果不同极性部位提取物的抗氧化能力与多酚含量存在较好的相关关系，但同时也反映出火棘果中除多酚类化合物外，还存在其他具有抗氧化活性的物质。

吴伟等人[18]研究并建立了以火棘果多酚提取率为评价指标，以乙醇体积分数、提取温度和料液比为评价因素的响应面模型。通过对回归方程进行优化计算，可得到火棘果多酚提取最佳工艺参数为乙醇体积分数70%，提取温度70℃，料液比1∶20（g∶mL）。通过回归模型预测火棘果多酚的提取率为预测值2.85%。再通过3次验证试验，可得到该最优条件下的火棘果多酚平均提取率为2.84%，与预测值基本一致。该研究说明响应面优化法对在火棘果多酚提取优化方面的可行性。

2.1 原花青素

鄢又玉等人[19]通过单因素试验分别考查了乙醇体积分数、料液比、加酸量、提取时间、提取温度、提取次数等因素对火棘果原花青素提取的影响，并从中选择影响显著的3个因素：乙醇体积分数、提取温度和盐酸体积进行提取方案的响应面优化设计。研究发现，火棘果原花青素最佳提取工艺为乙醇体积分数66%，提取温度90℃，酸醇比1∶50，料液比1∶10，提取时间80 min，提取2次，在该条件下可得原花青素提取率为18.32%。抗氧化能力测试表明，火棘果总抗氧化能力平均值为23 030 U/g，而火棘果原花青素的抗氧化能力平均值为21 173 U/g，由此证实火棘果原花青素对火棘果的抗氧化能力贡献显著。

刘佳等人[20]在上述研究的基础上，进一步研究了温度、pH值、食品添加剂、金属离子和光照条件等因素对火棘果原花青素稳定性的影响。结果显示，低于80℃的加工及存储温度对火棘果原花青素影响较小，且火棘原花青素在pH值3～7时稳定性较好。添加山梨酸钾和苯甲酸钠等食品添加剂对火棘果原花青素稳定性无明显影响，VC、柠檬酸钠、亚硫酸氢钠等的加入有助于维持原花青素稳定性；Cu2+，Fe3+的存在不利于火棘果原花青素的稳定性，而Na+，Al3+，Zn2+对稳定性影响较小；自然光照不利于火棘果原花青素的稳定性，紫外光照则会产生破坏性影响。因此，该研究建议火棘原花青素进行产业化时，应考虑尽量弱酸或中性条件下避光低温提取或存放，且尽量避免接触铜或铁器皿，避免紫外灭菌处理；并可适当加入VC，柠檬酸钠及亚硫酸氢钠等增加稳定性。

2.2 黄酮

为提高火棘果提取物中总黄酮含量，黄荣等人[21]分别对比了溶剂提取法、索氏提取法、循环超声提取法等提取方法，并选用D101等5种大孔吸附树脂对火棘果提取物进行纯化研究。结果表明，循环超声提取法能有效缩短提取时间，并提高火棘果中总黄酮的提取效率，适用于工业化生产。通过吸附与解析试验确定D101大孔吸附树脂为纯化火棘果总黄酮的最佳吸附树脂。

此外，黄荣等人[22]采用上述方法，以乙醇作为溶剂，采用循环超声提取法，通过预处理好的D101大孔吸附树脂柱，提取液以2.5 mL/min的速率上柱，再用5BV70%乙醇溶液以2.0 mL/min的速率洗脱，再经离心、浓缩、旋蒸、烘干可得到淡黄色火棘果黄酮。通过对马铃薯酪氨酸酶的抑制试验和人体皮肤美白效果测试发现，对马铃薯酪氨酸酶抑制率达到50%时火棘果黄酮质量浓度（IC50）为10.36 mg/mL，是熊果苷的2倍，火棘果黄酮制成的美白霜具有较好的美白皮肤效果。由此可证实，火棘果黄酮具有美白功效。

王晓静等人[23]以超声波辅助乙醇提取火棘果黄酮（乙醇体积分数60%，料液比1∶10（g∶mL），超声功率40 W，50℃的条件下提取40 min）得到粗提液PFF1（黄酮质量浓度为2.25 g/L）。再采用D101大孔吸附树脂进行纯化得到火棘果黄酮纯化液PFF2（黄酮质量浓度为3.49 g/L，提取率为5.11%，纯度为22.84%）。该研究测试了粗提液与纯化液对植物油、家禽油及动物油3大类6种油脂氧化体系的抗氧化性能。结果显示，火棘果黄酮提取液PFF1，PFF2对菜籽油、橄榄油、鹅油、鸡油、猪油、牛油等6种油脂均有明显的抗氧化效果，且与浓度剂量正相关。相同条件下黄酮含量高的PFF2较之黄酮含量低的PFF1抗氧化效果更好。在50～80℃，PFF1，PFF2能抑制油脂酸败水解，减少游离脂肪酸含量。

3 多糖

楚红英等人[24]采用超声波辅助提取技术，用去离子水在温度30℃，pH值7，提取时间40 min，料液比1∶30条件下进行提取。再加入乙醇沉淀、洗涤可得到平均提取率为2.148%的火棘果多糖。该研究还发现自9～12月，火棘叶中多糖含量逐渐变小，而火棘果中多糖从9～10月是逐渐增加的，从11月以后火棘果中的多糖呈下降趋势。

王晓静等人[25]采用超声波辅助水热法提取火棘果多糖（料液比1∶10（g∶mL），热水超声提取（80℃，6 h））。研究采用了无水乙醇、10%三氯乙酸沉淀分离粗提的火棘果多糖，溶剂后再通过3种不同质量分数的醇溶液（40%，60%，80%）沉淀得到3种不同分子质量段的多糖PS1，PS2，PS3，得率分别为0.68%，0.82%，1.25%。通过红外光谱初步分析初步鉴定上述多糖为吡喃糖链构型。进一步试验显示，火棘果多糖对油脂具有一定的抗氧化活性，其中多糖含量较高的PS2，PS3对各类油脂的抗氧化活性较优异。

3.1 膳食纤维

杨锋等人[26]将新鲜的火棘果烘干粉碎后，先通过乙醇回流脱脂，再于90℃下热水浸提9 h，降温至60℃后加入0.2%的木瓜蛋白酶和α-淀粉酶酶解2 h，经离心、灭酶、浓缩后用乙醇沉淀，并用5%H2O2脱色，洗涤烘干即可得到白色火棘果膳食纤维，得率约为6.5%。采用AOAC法991.43测定，所得火棘果膳食纤维中总膳食纤维含量为71.3%，其中水溶性膳食纤维占总膳食纤维的58.7%。测试发现，火棘膳食纤维可以有效降低挂面的弯曲折断率和蒸煮后的熟断条率和烹调损失，可改善挂面品质。

韩林等人[27]使用1.5%α-淀粉酶与糖化酶混合酶（1∶3）将加入10倍去离子水的火棘果粉在57℃下处理90 min，再于75℃下在3.6%NaOH溶液中处理90 min。经洗涤、干燥、过筛后，即可得火棘果膳食纤维。根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，可得到优化试验后的最佳提取工艺条件为酶添加量0.83%，酶解时间2 h，料液比1∶23，得率为5.91%。通过色谱分析可知，该研究方法所得的火棘果膳食纤维其主要单糖成分为木糖、阿拉伯糖、鼠李糖、山梨糖，同时还含有少量的果糖和甘露糖。对其物性的测试表明，火棘果膳食纤维持水性和持油性较好，同时对葡萄糖具有较好的吸收能力。

3.2 果胶

采用酸水解法从提尽色素的火棘果渣中提取果胶并研究其脱色条件。研究中发现酸水解法提取野生火棘果中果胶的最佳条件是以盐酸溶液为提取剂，pH值2，提取温度90℃，提取时间60 min，料液比1∶9，提取2次。该条件下可得到果胶产率为7.23%。所得果胶通过活性炭在65～70℃条件下可得到较好的脱色效果。

梁先长等人[28]研究了火棘果色素和果胶的综合提取工艺。先采用乙醇浸提法对火棘果色素进行提取，再对果渣采用盐酸水解法提取火棘果果胶，并分别对该2种工艺进行条件优化。研究得到火棘果色素的最佳提取工艺为提取温度90℃，提取时间2 h，料液比1∶20，此条件下火棘色素粗提物的提取率为25.31%；用盐酸水解已提取色素的火棘果渣提取火棘果胶，最优工艺条件为提取温度90℃，提取时间2.5 h，pH值1.5，料液比1∶25，此条件下的火棘果胶提取率为4.72%。通过上述试验方法可知，该研究所采用的工艺设备投入低、工艺简单，可适用于大规模生产。

4 结语

火棘果富含多种功能成分，是一种理想的植物化学资源，具有较大的实用价值和开发潜力。近年来，研究者已经围绕火棘果的功能成分分析和提取方法开展了大量研究，并取得诸多进展。然而，综合上述研究可发现，当前提取工艺主要采用溶剂法、微波辅助或超声促提等常见方法，对火棘果功能成分的研究也侧重于对其功效作用的测试。总体而言，对于火棘果的深度研究仍处于起步阶段，更未见有规模化工业产品进入市场。因此，上述研究可为火棘果相关功能性成分的深入开发利用提供基础和参考，随着对于新型提取技术的研发应用和对火棘果功能机理的进一步研究，火棘资源将挖掘出越来越大的应用价值。