欧李深加工产品开发研究进展
2021-01-20张可欣张士凯丁政宇张启月
张可欣,张士凯,王 敏,丁政宇,张启月,吴 澎
(山东农业大学食品科学与工程学院,山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室,山东泰安 271018)
欧李作为我国特有的新兴保健水果,具有很强的抗干燥性以及储水性和耐盐碱性[1],生物量极为丰富,由于钙含量很高而被称为钙果和绿色“天然钙粉”[2],其果实、果仁、枝叶等都可以综合利用[3],是一种典型的药食同源的水果,非常适合加工成各种产品,在食品、营养、保健、医疗行业等方面都有很大的开发价值以及十分广阔的应用前景[4],近年来成为研究与利用的热点。
研究表明,欧李果实中含有的有机酸是加工营养饮料的首选材料,其中L-苹果酸是天然果汁的主要成分,其味道柔和并且有特殊香味,可以抑制口腔、牙周产生的危害,不积累脂肪,有利于氨基酸的吸收,可以作为比较理想的食品酸味剂,浓郁的香气[5]还能用于香料的加工;果实中还含有较多的γ-氨基丁酸,对大脑的神经健康发育有很大的益处,有研究发现,γ-氨基丁酸有治疗Ⅰ型糖尿病的功效[6]。同时,欧李隶属浆果类,是天然的抗氧化食品[7],其成熟果实中含有较多的酚类,约为18.5 mg·g-1[8],可以清除人体内的自由基,防止氧化损伤[9],有抗衰老、抗辐射、抗血脂等的效果,对人体健康有很大贡献[10];欧李花色苷是一种广泛分布于果实中的天然色素,属于黄酮类物质,具有预防心脏病、抗癌等多种生理功效,可以用作食品添加剂,还可以用来制作化妆品。
欧李果仁也具有很高的营养和药用价值[11],可以治疗消化不良、便秘、水肿等疾病,其主要成分为亚油酸和油酸[12],稳定性较好而且容易被人体吸收,可以清除人体内的自由基以及促进消化系统、神经系统和骨骼的发育[13],果仁中含有的阿福豆苷可以抗炎杀菌[14]以及调节黑色素原的生成[15],经过加工处理后可作为食用油并用于食品加工,还可以用来加工营养保健油或生物柴油[16],代替石油等不可再生资源[17]。所以,欧李在医药、保健品、化妆品、食品的深加工等方面都具有十分广阔的前景。目前欧李的主要应用只集中于少数加工领域。要充分利用欧李的营养价值,加大对欧李的开发,还需要对其深加工技术及产品进行系统的梳理分析。本文对欧李深加工开发及利用的现状进行了总结,提出了解决思路并进行了进一步展望,拟为我国欧李资源综合开发及合理利用提供科学依据。
1 欧李深加工现状
1.1 欧李果醋饮料
以欧李果实为原料,采用液态发酵工艺,在酒液中加入一定的醋酸菌并经过发酵,可酿造出澄清透明、香味浓郁、品质较好的高级果醋。再对通过调配、杀菌等加工工艺,可制作成口味宜人的欧李果醋饮料。薛洁等[18]研究了以欧李为原料,通过酒精发酵和醋酸发酵生产天然营养保健饮料的主要工艺,研究表明,欧李醋酸饮料最佳生产工艺参数为:发酵温度34 ℃,接种量5%,果汁添加量30%,醋酸发酵时间15 d;崔东波等[19]对欧李果醋的醋酸发酵工艺进行了研究,结果显示,醋酸发酵的最佳条件是初始酒精度6%vol,接种量6%,发酵最佳温度34 ℃,并通过单因素实验和正交试验研究确定了欧李果醋饮料的最佳配方是欧李果醋的用量10 mL/100 mL,欧李果汁的用量30 mL/100 mL,糖的用量12 g/100 mL,酿制的产品呈樱桃红色,具有钙果浓郁的果香味,醋香纯正,口感柔和,酸甜爽口;潘艳芳等[20]在欧李中加入果葡糖浆和蜂蜜,利用液态发酵工艺,对原料进行烫漂、打浆、酶解、发酵及调配,酿造出颜色美观、味道适宜、风味宜人的营养保健果醋,其中钙含量和VC的含量都十分丰富。
把新鲜欧李加工成果醋饮品,具有许多优势。第一,欧李有很强的抗虫抗病能力,在培育过程中不使用农药,保证了果实的安全性。第二,欧李果实营养价值高,尤其钙含量很高,利于人体吸收,提高了欧李果醋的保健功效。第三,欧李有浓郁香味,色泽鲜艳,提升了果醋的感官品质。另外,欧李果实中氨基酸含量丰富,氨基酸作为醋的主要成分,在醋的味道、口感等方面发挥了很大的作用,果醋的香味也是来自于氨基酸和醇类物质发生的酯化反应。
1.2 欧李果酒
随着大众生活水平的提高,果酒渐渐受到人们的关注。将成熟的欧李果实进行破碎处理,在18~22 ℃环境发酵8 d左右,再利用酿酒工艺的步骤可加工制作出甜型和半干型的宝石红色果酒。目前,国内对欧李果酒已经有许多研发,郄志民等[21]以山西省的世丰1号欧李为原料,调整欧李汁的糖度为22%、pH为3.8、游离SO2浓度为100 mg/L,以安琪牌酿酒酵母为发酵菌种,于22~25 ℃条件下进行发酵,最终酿造出了风味独特、品质优良的欧李果酒,初步证明了用欧李酿造果酒的可行性;何卫军等[22]研发的欧李果酒澄清透明、酒香浓郁、酒体醇厚、口味独特;研究表明,利用欧李酿造的果酒中含有多种人体所需的氨基酸以及钙、铁、钾和丰富的维生素等营养物质。李凤英等[23]在酿造欧李果酒的过程中使用了6种不同的活性干酵母,通过对其理化指标的测定以及感官评价分析,可以确定欧李果酒的优选菌株;王菁等[24]采用浸泡法、鲜汁发酵和熟汁发酵三种工艺制作欧李果酒,获得品质最佳的酿造工艺,研究结果表明,熟汁发酵由于对欧李汁进行了加热,钙含量较高,酯类香气突出,单宁涩味柔和,酒体细腻柔顺,在香气浓郁度、口感质量和整体平衡性方面均更佳。因此,熟汁发酵能在一定程度上提高欧李酒的香气及口感质量,整体品质较佳。
预调酒是在蒸馏酒、发酵酒、食用酒精等各种酒中加入不同种类的果蔬汁加工调制成的饮料酒[25],是近年来才兴起的一种新型果酒,随着原料和加工技术的多样化,其产品种类更加丰富、味道更加独特,与其他种类的酒相比具有很大优势。李文芳等[26]以欧李果汁为主要原料、发酵的干白葡萄为基酒,探索加气欧李汁预调酒的最佳加工工艺条件。通过进行单因素实验分别研究了欧李果汁、干白葡萄基酒、白砂糖和柠檬酸的添加量对加气欧李汁预调酒感官品质的影响,通过进行正交实验筛选出加气欧李汁预调酒的最佳配方,加工出的欧李汁预调酒产品澄清透明、有浓郁香味、口感较好、有欧李和干白葡萄酒特有的香气和风味。目前,国内外对于欧李预调酒的研究还比较少,处于初级阶段。
在对欧李果酒的研究中发现,目前存在的主要问题是酿酒技术的掌握以及适合酿酒的欧李果实的选择,解决和完善这些问题也是欧李果酒研发的关键。
1.3 欧李发酵液
植物发酵液是一种新兴的天然保健食品,是以新鲜的蔬菜、水果、米、药食同源中药等植物为原料,经过榨汁、提取和浓缩一系列工艺后,再添加酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等益生菌发酵菌株进行发酵而成的产品,含有丰富的糖类、有机酸、矿物质、维生素、酶、氨基酸、酚类、醇类等营养成分[27-28],具有提高免疫力、抗氧化、调节肠道菌群、降血脂等多种生物活性。
近年来,植物发酵液调控血脂研究在国内外日益增多[29-30]。成婧荷等[31]采用植物乳杆菌制备欧李果肉发酵液,并建立大鼠高脂模型,探索欧李发酵液对高脂血症大鼠血脂的调控作用及肝脏的保护作用,研究结果表明,欧李发酵液可显著降低高脂血症大鼠体重、血清甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平,并能显著降低肝脏脂滴比、缓解肝脏脂质沉积与肝细胞病变损伤情况,表明欧李发酵液可改善高脂血症大鼠血脂紊乱情况,具有较强的肝脏保护作用,这一研究为高脂血症的预防提供科学实验依据;梁永海等[32]以钙果和鲜牛乳为主要原料,杀菌后接种乳酸菌混合发酵剂进行乳酸发酵,进而调配成钙果发酵乳饮料,通过正交实验确定出最佳配方,结果表明,混合菌种添加量为5%,发酵温度为43 ℃、发酵时间为5 h、钙果果汁与原料奶的配比为1.5:1、加糖量11%时,产品的风味和组织状态较好,色泽淡红乳色,酸甜适中,口感细腻,具有钙果和发酵乳的混合香味。欧李发酵液的研制为欧李的进一步开发利用提供理论依据。
1.4 欧李果脯
果脯是我国特有的传统食品。欧李果肉中含有十分丰富的营养物质,适合加工成果脯蜜饯类产品。选择成熟度7~8成、无生青、软烂、病虫和伤残的新鲜欧李果实,经过去核、浸硫、渗糖、烘干、修整等工艺,可加工成形状整齐且有弹性、半透明、甜酸适口的补钙型功能蜜饯或果脯。利用欧李果实加工的果脯硬度均匀,饱满无皱纹,色泽美观,不流糖、不结晶返砂而且口味纯正[33]。
但是随着低糖、低盐、低脂肪的“三低化”趋势的出现和影响,传统的高糖果脯受到了冲击,低糖果脯的生产受到重视[34]。将欧李制成低糖果脯已有相关报道,王静华等[35]利用一次煮成法,研制出了低糖欧李果脯的最佳加工工艺参数:糖制时间为60 min,中心点糖制浓度为35°Brix,防腐剂浓度为0.01%;肖春玲等[36]对影响低糖钙果果脯品质的烫漂、硬化、渗糖、浸糖和干燥等关键工艺及工艺参数进行了研究,结果表明,烫漂时间2 min,温度105 ℃;采用δ-葡萄糖酸内酯硬化,硬化浓度为4%,硬化时间为4 h;45%的糖液,真空渗糖25 min;50%的糖液浸渍24 h;真空干燥12 h,生产出低糖、营养丰富且具有良好保健作用的钙果果脯。目前,有关欧李果脯微波渗糖工艺的系统研究非常少,因此冯媛媛等[37]采用微波渗糖的方式,通过正交试验得到最佳渗糖液配方和最佳微波工艺条件,试验结果表明,最佳渗糖液配方为糖液浓度40%(蔗糖:葡萄糖=5:1)、NaCl 0.5%、柠檬酸0.2%、填充剂0.6%,在此条件下加工出的欧李果脯风味独特、颜色美观、硬度均匀、味道合适。欧李果脯的研制为今后欧李的生产实践提供依据。
1.5 欧李果汁饮料
随着饮料行业的不断发展和大众消费水平的提高,我国软饮料的发展渐渐趋于天然型、营养型和保健型。探索开发欧李果汁不但使软饮料工业得到进一步发展,而且也解决了欧李果实不耐贮藏的问题。新鲜欧李果实通用洁净水冲洗后,去除茎和核,用手动压榨机压榨,得到的汁液通过多层滤布过滤可以获得质量较好的果汁[38]。
欧李营养价值非常高,可以开发成果汁饮品,欧李果汁是市场开发的主要加工产品之一,但目前加工和销售的欧李果汁饮品中,原果汁含量比较低,欧李的营养价值和独特的风味并没有得到充分的体现,市场销售量也不容乐观。所以,要想深刻体现欧李的保健功能和营养价值,使大众最大限度受益,开发研制出的欧李果汁质量要达标甚至要达到上等水平。目前,国内主要栽培加工的欧李品种为果皮、果肉的颜色都是鲜艳红色的“农大4号”果实,利用这种品种加工出的欧李原果汁呈宝石红色,而且具有浓郁独特的香气,感官品质较好,液体澄清透明。在目前已有的关于欧李原汁澄清工艺的报道中并未对选用欧李原料的特性进行具体说明,但原料的特性其实会对果汁澄清的加工工艺产生很大的影响。罗婷薇[39]以目前国内主要的栽培品种“农大4号”欧李为原料,研究适宜的果胶酶类型和最佳反应条件,再通过进一步澄清获得生产欧李原果汁的最优工艺;高海生等[40]研制了欧李带肉果汁的生产工艺,研究发现,采用先煮制后磨浆、先脱气后均质的工艺处理顺序,可最大程度地保持产品的感官品质和营养;梁彦等[41]以欧李为主要原料,在单因素实验基础上,进行正交试验,确定澄清型钙果饮料的最佳生产工艺及配方,结果表明:欧李果汁的最佳酶解条件为果胶酶0.05%、酶解温度45 ℃、酶解时间4 h,研制出的欧李果汁具有良好的感官品质和一定的保健功能;程兆宇等[42]以蓝靛果、钙果为主要原料,研究出一种具有抗疲劳作用的天然饮料,通过单因素实验和正交试验确定了最佳配方,并对该产品进行抗疲劳功能性动物试验,试验结果表明:最佳配方为蓝靛果提取液60 mL、钙果提取液40 mL、木糖醇11 g、柠檬酸0.03 g,以此配方研制出来的复合饮料具有抗疲劳作用,兼有蓝靛果和钙果的香味、色泽和酸甜可口。这些研究丰富了国内软饮料市场,并对欧李产业化发展做出贡献。
1.6 欧李果酱
果酱一直以来都受到大众的喜爱,它不但可以直接食用,而且还可以用来搭配面包、蛋糕、冰淇淋等食品。欧李果酱的颜色为玫瑰红色,香味浓郁、风味独特、酸甜可口,深受人们喜爱。选择成熟度适中的欧李新鲜果实,经过打浆、胶磨、调配、杀菌等工艺,可以加工成颜色诱人、味道可口的欧李果酱。田金强等[43]对欧李不同形态果酱的生产工艺、产品配方及操作要点等进行一系列论述和探讨,试验表明,欧李透明带果块果酱外观精美,并实现了果肉的全部利用,果块富有黏弹性及柔韧性,是湿态蜜饯和果酱的巧妙结合,这一研究为欧李果酱的深加工提供了理论依据,同时也对其他水果果酱的加工有参考价值;匡明等[44]以自制的鲜奶酪和钙果为主要原料,利用单因素、正交试验,以产品的感官评价为指标,研究钙果奶酪涂抹酱的最佳配方,研究表明,产品最佳配方为:在鲜奶酪中分别添加9%钙果汁、0.2%的黄原胶、3%乳化剂、8%蔗糖,该产品不仅丰富了奶酪品种,而且提高了欧李的利用价值,进一步扩大了欧李的应用市场。
1.7 欧李果粉
果粉在食品行业的应用范围十分广泛,主要用来提升产品的营养、改善产品的风味色泽、质感和丰富产品的种类,冻干果粉可以用来制作馒头、面条等,也可以充当固体饮料和乳制品等产品的添加剂[45]。将水果直接制作成果粉,是目前比较流行的一种新型趋势。把新鲜的水果进行真空冷冻干燥,使其含水量低于7%。后期制作的果粉保持了新鲜水果原本的风味和营养成分,体积变小,质量减轻,可以较长时间在室温下储存以及运输,大大降低了耗损程度[46]。
欧李新鲜果实经过粉碎后,其细胞壁破碎,有效成分从细胞内溶出,提升了原料的利用价值,产品的质量也得到了改善[47]。晋楠等[48]以“农大4号”欧李冻干果实为原材料制备了冻干粉,研究表明,将欧李冻干果进行破壁粉碎后,释放出了更多的营养物质,抗氧化能力增强,这一研究为欧李冻干果粉的进一步开发提供了有力依据。目前,国内外关于欧李果粉的研究还比较少,仍需进行进一步的探索。
1.8 欧李猪肉香肠
将肉和脂肪放入搅拌机搅碎,加入糖、盐等调味剂以及香辛料,搅拌均匀之后灌入肠衣,经过微生物发酵后制成的发酵香肠口感和味道较好,便于贮藏。
程晓强等[49]以猪肉为主要原料,在传统发酵香肠的加工工艺基础上加入欧李果汁,经过乳酸菌发酵,制成欧李发酵香肠。采用单因素、正交试验确定最佳加工条件,并研究其在发酵和成熟期间各指标的变化情况。结果表明,在发酵期间,乳酸菌成为优势菌群,代谢碳水化合物产生乳酸,使pH下降,同时水分含量和水分活性也下降,抑制了微生物的繁殖,延长了货架期;在成熟期间,菌落总数、挥发性盐基氮和总酸值增加缓慢,非蛋白质态氮的含量增加显著,加快了亚硝酸盐的降解,欧李中的维生素C也起到稳定肉色的作用,同时可以防止二甲基亚硝胺的生产,赋予产品良好的色泽。欧李钙含量高且易吸收,将这些特点与发酵香肠的商业价值结合起来,不但可以提高产品的营养价值,而且还能促进欧李在发酵肉制品中的发展,丰富发酵香肠的种类。
1.9 欧李茶叶
我国具有悠久的饮茶文化。近年来,由于大众消费水平的提高,人们对茶的要求逐渐多元化,茶叶发展的方向也慢慢趋于保健、营养、美味等方面。目前保健茶叶类有苦丁茶、柿叶茶等,但是对于欧李叶茶加工工艺的研究比较少。
欧李主要分布于我国中西部地区和东北地区,长期处于野生状态。目前,很多国家都在积极开发探索野生资源,在对欧李的探索和利用上也得到了一定的成果。近年来通过进一步研究后发现欧李叶片中各种微量元素含量远高于果实,每100 g新鲜欧李叶片中钙含量高达465 mg,粗蛋白含量在7%左右[50],所以,研究欧李叶茶对食品行业有着很大的现实意义。高婧等[51]参考传统绿茶的加工技术,并将欧李叶制成绿茶成品,探索了漂烫、杀青时间对茶叶品质的影响;其进一步在采用传统发酵茶加工工艺的基础上,利用正交试验研究了漂烫时间、发酵罐装罐质量及发酵温度对成品品质的影响[52],结果表明,漂烫杀青5 min,40 ℃下装罐恒温发酵1周后干燥,得到了质量较好的产品。
参照茶叶的传统生产工艺对欧李茶进行探索,将欧李叶开发成方便冲泡饮用的茶品,不仅具有茶叶的香气、韵味,而且具有明显的强身健体之功效,长饮用欧李茶,可以降三高、减肥、防止老年痴呆,延缓衰老等[53]。欧李茶叶的研制为欧李提供一种新的深加工技术,对实际生产以及开发新型食品有很好的现实意义,同时对其它保健叶茶的加工有一定的参考价值,为保健茶产品的研究奠定了基础。
2 欧李主要活性成分
2.1 免疫活性肽
研究表明,欧李仁中蛋白质含量丰富,远高于杏仁、扁桃仁、核桃中蛋白的含量,且氨基酸齐全,必需氨基酸含量也较高,占总氨基酸的24%[54],而优质蛋白质的摄入也是提高机体免疫力的必要因素之一[55],故欧李仁也是制备免疫活性肽的较好原料。植物源免疫活性肽由于其分子量相对较小,不仅容易被机体吸收,还能够对机体产生免疫调节作用,有其独特的生理活性,应用前景十分广泛,近年来,对免疫活性肽的探索已成为活性肽研究领域的热点。
免疫活性肽在保健食品中的应用渐渐普及,对人类健康所发挥的作用也将会越来越大,但食源性多肽具体的功能片段在人体中参与代谢与调控的机制有待进一步探索与研究[56]。张玲等[57]在对欧李仁活性肽的研究中也发现欧李仁活性肽具有较好的抗氧化活性和免疫调节作用,以欧李仁为原料制备活性肽,对天然抗氧化剂和免疫调节剂的应用与开发以及蛋白质资源的综合利用提供理论基础及技术支撑。
2.2 欧李单宁
单宁是多元酚类的衍生物,在植物的果实、枝叶和树皮中较为常见。单宁含有多酚羟基的结构,所以有独特的化学性质和生理活性,从而起到保护生物组织的作用,可用作食品抗氧化剂。欧李果实中单宁含量很高,但是从欧李果实和种壳中提取单宁的研究却比较少。孙雁霞等[58]以欧李种壳为原料,利用正交试验对不同有机溶剂提取单宁进行探索,研究出了从欧李中提取单宁的最佳工艺条件。这一探索为欧李在食品和医疗方面的开发与利用提供了理论依据。
3 欧李研究存在的问题
欧李虽然具有独特的品质特性和较高的营养保健作用,非常适合加工,但目前仍未形成产业化的发展,主要原因是还未进行大规模种植栽培,没有形成加工用原料的资源优势,即可供选择的欧李加工品种少,而且大多数品种味道酸涩,品质不一,所以欧李品种选育依然需要加快步伐。
欧李加工研究的新成果也不多,目前仅有的还是初级加工产品,加工产品比较单一、局限,从欧李中提取的功能性物质种类很少,更没形成产品,在医药、保健食品等方面的研究也较少。研制某些欧李深加工产品时,对最佳工艺条件的掌握也不够精确。
4 展望
基于以上现状,我国应依然加强欧李加工用品种的选育工作;继续深入开展欧李深加工技术研究,如可以利用多种技术提取果实、果仁甚至果皮中的营养物质,并将其运用到食品、营养保健品行业中,剩余的欧李残渣可以用来提取膳食纤维进而开发出高纤维饮料等加工产品;还应注重欧李果实的深加工,由于欧李营养价值很高,可以与其他原料相结合研发出新型产品,比如欧李甜果冻、欧李酸奶以及代餐粉,在进一步利用欧李原料的基础上研发出更多利于当代大众健康的功能性新产品。要充分开发利用欧李这种珍贵的果树资源,为其在医药、食品、保健品等方面的应用奠定基础。