芒果中不同成分的提取技术研究进展
2021-03-30卢建龙
◎孙 俊,卢建龙,王 丽
(1.广州市领航食品有限公司,广东 广州 511458;2.广东岭南职业技术学院,广东 广州 510663)
芒果是著名的热带水果之一,种植广泛,全球有80 多个国家种植,年产量超过1 000 万t,资源丰富。其果实含糖量较高,口味香甜深受广大消费者喜欢。
芒果同样也是我国的主要水果之一,分布于广东、海南、广西以及四川等省区。我国每年产量约160 万t,每年在芒果生产加工过程中产生数十万吨皮核渣,大部分被当作边角料来处理,严重污染环境。芒果皮核占鲜果重的44%~56%,含有芒果多糖、芒果苷、芒果多酚、芒果果胶、芒果纤维素、芒果没食子酸、芒果核仁油和芒果黄酮等天然成分,此外还具有很高的药用价值[1-2],因此,全方位地开发芒果产品,对提高芒果深加工产业附加值具有深刻的意义。
目前,很少有文献对芒果不同营养成分的提取技术进行综合分析报道,因此本文收集整理了目前关于芒果不同营养成分的各种不同提取技术的相关资料,希望能为未来芒果的综合开发利用提供理论帮助。
1 芒果不同成分的提取技术
1.1 芒果多糖
多糖广泛存在于自然界的动植物和微生物的细胞壁中,具有多种生物活性,如调节免疫、抗肿瘤、抗病毒病菌、降血糖血脂和抗溃疡等作用[1]。
王维民等人以芒果皮渣为原料,详细研究了芒果多糖的提取工艺与影响因素。结果表明,在最佳提取条件下,芒果皮中的芒果多糖提取率高达3.5%[1]。
赵巧丽等人以芒果皮渣为原料,采用热水浸提法,在单因素试验的基础上,通过响应面法优化芒果皮渣多糖的提取工艺,同时分析芒果皮渣多糖的最佳沉淀条件[2]。
孙延芳等人采用热水浸提、乙醇沉淀法得到芒果多糖粗品。采用苯酚-硫酸法测其多糖含量为(46.3±1.75)mg·g-1。多糖是由鼠李糖、半乳糖和葡萄糖等单糖组成,其含量分别为(6.3±1.40)mg·g-1、(11.9±1.76)mg·g-1和(13.8±1.52)mg·g-1[3]。
赵仕花等人采用纤维素酶酶解法协助水提取法提取了芒果果皮中的多糖,并研究了其体外抗氧化活性。在最佳条件下芒果果皮多糖得率为5.17%,芒果果皮多糖具有较强的体外抗氧活性,对DPPH·和·OH清除的半数抑制浓度IC50分别为1.385 mg·mL-1、3.612 mg·mL-1,但与维生素C 比较,抗氧化活性较弱[4]。
朱莹等人采用响应面法优化芒果多糖提取工艺,结果表明芒果多糖的最佳提取参数为液料比32∶1、超声温度33 ℃、提取次数3次,实际多糖提取率是3.58%[5]。
1.2 芒果苷
芒果苷不仅是芒果中特有的成分,同时还是知母等中药材中的目标成分之一,其降血糖的活性尤为突出,但在目前的技术条件下生物利用度较低,仅为1.2%。
赵东兴等人研究了芒果叶中芒果苷的提取条件,采用单因素法和正交设计对提取条件进行优化,结果表明超声萃取法可以缩短提取时间,提高了效率,与浸渍提取法相比,超声萃取提取芒果苷量增加21.60%~26.69%[6]。
邓红梅等人研究了芒果皮和叶中提取芒果苷的分离纯化条件并对其进行鉴定[7]。结果表明,纯化后芒果皮和叶的芒果苷含量分别为1.537 mg·mL-1、1.981 mg·mL-1,与纯化前相比分别提高了1.43 倍、1.51 倍。
马妍丽等人以芒果叶为原料,用乙醇-水溶剂提取芒果苷,分析了乙醇浓度、提取温度和时间对芒果苷提取率的影响,确定最佳工艺条件。结果表明,选用60%乙醇、75 ℃下水浴加热50 min 提取效果最好[8]。
1.3 芒果多酚
植物多酚是一类广泛存在于植物体内的多酚类物质,主要存在于植物的木、根、皮、叶和果中,在含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。植物多酚具有止血、抑制微生物、抗过敏、抗突变、抗癌、抗肿瘤和抗衰老等多种生物活性[9]。
周丽明等人研究了从芒果核中提取芒果多酚的工艺条件,通过实验确定了从芒果核中提取芒果多酚的最佳工艺条件为提取温度60 ℃、提取时间1 h、乙醇浓度60%、料液比1∶10,在此工艺条件下多酚得率为7.16%,还研究了芒果多酚的抗氧化性和抑菌性[9]。
杨郑州等人研究了3 种芒果叶和芒果皮,采用超声波辅助乙醇提取法提取芒果多酚,并测定其多酚含量,结果表明芒果皮多酚含量较高,且芒果皮和芒果叶提取液有较好的抗氧化效果,对于·OH 和DPPH 都有较强的清除作用[10]。
何丽芳等人为探明提取芒果多酚最佳工艺条件及芒果多酚的抑菌作用,采用微波萃取法对芒果核多酚进行提取,并用滤纸圆片法测定其粗提物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和伤寒杆菌的抑菌效果。结果显示,芒果多酚具有一定的抑菌能力,可用于食品贮存与加工[11]。
1.4 芒果果胶
果胶是一种结构比较繁琐的天然植物多糖,具有降低人体血脂、胆固醇的作用,因其安全无毒,被认定是天然食品添加剂,作为胶凝剂、乳化剂、增稠剂而广泛应用于医药、食品、化妆品等。据统计,果胶的需求量仍以每年15%~20%的速度增长,而我国约有70%依靠进口[12]。
张影等人在单因素试验基础上,研究了提取的各个条件,并以果胶得率为指标进行正交设计,得到了芒果皮果胶提取的最佳工艺参数[13]。结果表明,最佳提取工艺条件为酸解pH 值3,盐析温度40 ℃,盐析pH 值5,酸解温度95 ℃。
康文尚等人在单因素试验基础上,以果胶得率为指标进行正交设计,确定芒果皮果胶提取的最佳工艺参数[14]。结果表明,最佳条件为果皮经过预处理后,水解用酸为盐酸、料液比1∶15、提取时间2 h、提取温度90 ℃、pH 值2.5、乙醇用量与提取液用量比为1∶1 时,果胶提取率高。
赵宏霞利用芒果皮提取果胶,制备芒果皮果胶—壳聚糖可食性膜[15]。实验结果表明,当果胶含量40%、甘油2%时,制备的可食性膜有较好的应用前景。
赵玉梅研究了不同冷藏处理对象牙芒果贮藏保鲜效果的影响,以及果胶及其相关酶活性的变化[16]。结果表明,保鲜剂A 处理在13 ℃条件下贮藏效果显著优于保鲜剂B 和对照,而且低温(13 ℃)+保鲜剂A+气调(MA)处理的效果最佳,可明显抑制酶的活性,延长芒果的贮藏保鲜期。
刘凤霞等人研究了芒果浆黏度对加工过程中产品输送阻力及产品口感的影响,以及高压和热处理后芒果浆粒度大小、果胶组成及含量对芒果浆黏度的影响,以期更好地指导芒果浆及相关复配产品的生产[17]。结果表明,高温短时灭菌(HTST)处理后芒果浆粒度分布有增大的趋势,可溶性果胶半乳糖醛酸含量增加,导致体系黏度增大。
1.5 芒果纤维素
膳食纤维作为一种功能性食品配料,具有明显的生理功能,研究表明,膳食纤维具有清脂、减肥[18]、润肠通便[19-21]、调节血糖浓度[21-22]、降血脂[23-24]、降低胆固醇[25]和预防心血管疾病以及预防结肠癌[26]等生理功能,因此被称作人类第七大营养素[27]。
黄晓兵等人以芒果皮为原料,以1∶1 比例混合的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为发酵菌种,以发酵时间、菌种接种量、发酵温度对膳食纤维得率的影响为评价指标,通过正交设计研究了对发酵法制备芒果皮膳食纤维的工艺条件[28]。结果表明,发酵法的最佳工艺为:接种量3%,发酵温度38 ℃,发酵时间3 h。在此条件下制备的膳食纤维得率为31.74%,其总膳食纤维含量为68.00%。
刘铭等采用单因素法及响应面法优化了提取芒果中可溶性膳食纤维(SDF)工艺条件,结果表明最佳提取条件为:纤维素酶量2.7 U·mL-1、料液比1∶27、提取时间2.5 h、提取温度55 ℃、醇沉时间6 h,在此条件下提取芒果中可溶性膳食纤维得率为18.30%[29]。
张晓娟等采取超声波辅助酶法提取青皮芒果皮中不溶性膳食纤维(IDF),采用正交试验法优化提取工艺条件,研究结果表明,最佳条件下芒果皮的IDF提取率为32.06%[30]。
陈多谋等人研究3 种芒果皮及果肉的膳食纤维(DF)组分,对制备得膳食纤维中的纤维素、半纤维素、木质素进行了测定[30],并采用糖腈乙酰化衍生GC 分析膳食纤维的单糖组分,结果表明3 种芒果果皮及果肉中纤维素、半纤维素的含量在10%~20%,木质素含量在5%~13%。
1.6 芒果没食子酸
没食子酸是一种天然多酚类化合物,广泛存在于天然植物或中药材中,如胡桃楸、五倍子、清茶、分心木和余甘子等[32-33]。没食子酸具有抗病毒、抗菌、抗氧化和抗炎等多种生物活性,为肝纤维化、糖尿病和肿瘤等治疗提供了广泛的应用前景[34]。
吴春燕通过离子化萃取分离法提取了芒果树叶中没食子酸,采用单因素实验和正交试验,考察了浸提温度、NaHCO3浓度、溶剂倍量和浸提时间对芒果叶中没食子酸提取率的影响[35]。结果表明,提取没食子酸的最佳工艺条件是:浸提温度100 ℃、NaHCO3浓度0.16%、溶剂倍量90 mL·g-1、浸提时间60 min,在此条件下没食子酸提取率为1.74%。
莫江敏等人采用HPLC 法测定芒果叶中没食子酸的含量,并建立了测定芒果叶中没食子酸含量的HPLC 定量分析方法[36]。
赵仕花等人研究了芒果果皮没食子酸提取法的最佳工艺,最佳条件下没食子酸提取率为2.42%[37]。
1.7 芒果核仁油
芒果核仁是芒果加工的副产物,其脂肪含量达9.1%~13.0%,核仁油是一种优质油脂,具有较高的营养价值及开发利用前景。
吴贤等人研究了响应面法实验优化超声辅助提取芒果核仁油的最佳提取条件[38]。结果表明,使用正己烷作有机溶剂,在料液比1∶25(g·mL-1)、超声时间70 min、提取温度65 ℃条件下,芒果核仁油提取工艺条件最佳,出油率可达8.01%。
涂行浩等人从芒果核仁油理化性质、脂质组成及开发利用等方面总结归纳近年来的科学研究进展,并与可可脂、类可可脂的甘油三酯组分进行对比分析,明确了芒果核仁油研究中存在的问题,并给出合理建议[39]。
谷毅鹏等人以芒果核仁为原料,采用响应面优化法,得到了最佳的提取条件。结果表明在最佳提取条件下,提取率可达10.49%,提取的芒果核仁油中主要有6 种脂肪酸,其中含量最高的是油酸40.6%和硬脂酸41.8%[40]。
颜忠业研究了芒果核仁油的提取工艺和分提工艺,进一步分析了芒果核仁油的脂肪酸成分和固体脂肪含量,比较发现芒果核仁油具有替代可可脂的潜在优势[41]。
1.8 芒果黄酮
芒果黄酮是芒果果肉中比较重要的功能性成分,含量丰富,属于黄酮类化合物,具有抗炎、抗病毒、抗衰老等作用[42-43]。
刘常凯等人建立芒果果肉中总黄酮及芒果苷含量的测定方法,采用紫外-分光光度计法测定总黄酮,采用高效液相色谱法测定芒果苷。该方法简便、准确度高、重复性良好,可用于芒果果肉中总黄酮及芒果苷的测定[44]。
白雪莲等人采用微波辅助溶剂法从不同品种的芒果皮中提取具有生理活性的黄酮,结果表明澳洲芒果果皮中黄酮含量显著高于海南凯特芒果和台湾水仙芒果的果皮,达0.912 mg/100 g[45]。
罗群等人利用芒果叶、芒果皮、芒果核和芒果根等副产品,采用不同的溶剂萃取,获得12 种萃取物,采用紫外分光光度法测定萃取物中的总黄酮含量和1,1- 二苯基苦苯肼DPPH·自由基体系测定抗氧化活性[46]。
汪敏等人研究了芒果皮黄酮的免疫调节作用,结果表明果皮黄酮200 mg·kg-1能显著增加正常小鼠脾脏重量;200 mg·kg-1·d-1、400 mg·kg-1·d-1剂量组可提高小鼠血液碳粒廓清速率;在体外能显著增强小鼠腹腔巨噬细胞吞噬中性红的能力(P<0.05),且具有剂量效应关系[47]。
2 结语
芒果是广大消费者喜爱的热带水果,在我国产量巨大,营养丰富。其营养成分在芒果各个部分均有不同,而针对不同营养成分的提取技术又相差巨大,所以在综合开发利用芒果的各个部位时,应充分考虑不同提取技术的目标成分,做到有的放矢。本文针对芒果不同成分的提取技术进行汇总,有利于芒果行业的综合开发利用。