西番莲功能特性与加工工艺研究进展

郑煊宇，雍佳雨，刘思迪，胡嘉淼，郭泽镔

（福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002）

0 引言

西番莲又称百香果、巴西果、热情果、鸡蛋果、受难果，英文名为“Passion fruit”，是西番莲科西番莲属植物，原产于南美洲，主要分布于热带与亚热带地区，现于我国广西、广东、江西、福建、四川、云南、台湾等地栽培[1]。西番莲生长周期短、产量高、效益好、适应性广，2011年其种植面积全国不足700 hm2，到2019年初在我国各栽培区迅猛发展逾3万hm2[2]。

西番莲适应性强、生长较快、种植方便、病虫害较少，农田、旱地、宅基地等均可栽培。西番莲品种诸多，作为食用栽培的大多为紫果西番莲、樟叶西番莲、黄果西番莲、大果西番莲、甜果西番莲和香蕉西番莲等6种[1]。除传统食用外，西番莲还具有营养、保健、药用等方面的功能。随着对西番莲功能的深入探索，利用西番莲独特风味和营养价值所开展的加工工艺研究也与日俱增。通过介绍西番莲在食用、营养、药用方面的功能特性，概述以西番莲为原料所制成果汁、果酒、果脯、果粉等方面的加工工艺研究进展，为我国西番莲产业的发展提供借鉴。

1 西番莲功能特性研究进展

西番莲酸甜可口、营养丰富、用途广泛，除了具有水果的一般特性之外，还具有抑菌、抗氧化、抗焦虑等功能，这些价值与西番莲含有的生物活性成分密切相关。

1.1 食用功能

西番莲口感独特、美味多汁、芳香可口，深受大众喜爱。近年来，西番莲在餐饮行业发展迅速，市场上可以见到有关西番莲的复合果汁、果酱、果酒、果醋、果脯等产品。

西番莲果质量30～50 g，果内种籽约占10%，种籽含油量达28.2%，籽仁的含油率大于60%，种籽油中的不饱和脂肪酸含量高达80%以上[3]。西番莲味美多汁、口味独特，果实含有番桃、石榴、菠萝、芒果、香蕉等100多种水果的香味，是理想的饮料产品原材料，被誉为“果汁之王”。杨锋等人[4]研究表明西番莲果汁可溶性固形物高达16.5%，对热具有较好的化学稳定性，是一种优质的果汁加工原料。西番莲果皮占西番莲质量的50%～55%，果胶含量丰富，可用来制成蜜饯、果酱等产品。西番莲果籽中脂肪酸组成丰富，Nyanzi S A等人[5]对黄色西番莲籽油的脂肪酸组成进行了比较研究，证实西番莲籽油是必需不饱和脂肪酸的良好来源。张静波等人[6]试验表明，西番莲籽在脂肪酸组成中以亚油酸、油酸2种不饱和脂肪酸为主，其中亚油酸高达72%以上。西番莲中含有多种香气成分，邝瑞彬等人[7]通过测定4个品种西番莲，发现其香气成分具有一定的相似性，4个品种共鉴定出153种成分，包括酯类61种、醇类29种、烯类19种、酮类12种、酸类9种、烷类6种、醛类5种，以及杂环类和其他12种物质。Janzantti S J等人[8]从西番莲中分离出挥发性化合物，通过高分辨率气相色谱法进行分离，并使用OSME（嗅觉测量技术）技术进行评估，共鉴定出64种香气化合物，可作为香料添加到糕点等食品中，开发高质量产品。

1.2 营养功能

西番莲营养价值丰富，郭艳峰等人[9]对不同品种的西番莲进行了营养素含量的测定，得出不同品种西番莲营养成分含量存在一定差异，黄金果果汁的蛋白质、矿物质含量高于紫果一号和台农，紫果一号果汁的维C含量最高，台农的粗脂肪和总糖含量最高。此外，西番莲不仅含蛋白质、矿物质等营养素，还含有人体所需的黄酮类物质、17种氨基酸，以及脂肪、钙、磷、铁、钾、SOD酶等165种对人体有益的物质。

3种西番莲果汁营养成分含量见表1。

表1 3种西番莲果汁营养成分含量

1.2.1 维生素

西番莲果汁维生素含量见表2。

表2 西番莲果汁维生素含量

西番莲中维生素含量丰富，郭艳峰等人[9]测得不同品种西番莲的维C含量12.33～13.47 mg/100 g，维B含量60.07～0.15 mg/100 g，维A含量0～0.024 mg/100 g。西番莲中维C含量比其他水果中维C含量更高，因此被称作水果中的“维C之王”，维C具有增强人体抵抗力、提高人体免疫力的功能。此外，袁启凤等人[10]采用高效液相色谱法测定西番莲中还含有维A、维B1、维E等营养元素，这些维生素具有特殊生理功能，可维持人体正常物质代谢。

1.2.2 黄酮

西番莲黄酮有较好的抗氧化活性，对·OH（羟自由基）和O2-·（超氧阴离子自由基）的清除率比同浓度的维C清除率高[11]。Mareck U等人[12]通过HPLC（高效液相色谱法）发现黄色西番莲果汁中含有芹菜素-6-C-葡萄糖基-8-C-阿拉伯糖苷/芹菜素-6-C-阿拉伯糖基-8-C-葡萄糖苷，木犀草素-6-C-葡萄糖苷，木犀草素-8-C-葡糖苷，芹菜素-6-C-葡糖苷，其中木犀草素-6-C-chinovoside和木犀草素-6-C-岩藻糖苷在之前的文献中未报道。García-Ruiz A等人[13]通过分离鉴定并定量出18种类黄酮化合物、9种原花色素和9种flavan-3-ol单体，发现西番莲果实中黄酮类化合物含量丰富、种类繁多，不同部位含量差异显著，其中类黄酮化合物主要为黄酮-三醇单体和原花青素。Ferreres F等人[14]采用HPLC-DAD-MS/MS（高效液相色谱-二极管阵列检测-串联质谱）对西番莲叶中的黄酮类化合物进行了鉴定，表明西番莲叶的抗DPPH自由基、超氧阴离子自由基、羟基自由基及次氯酸具有良好的抗氧化能力，并具有浓度依赖性。

1.2.3 氨基酸

氨基酸是构成人体的最基本物质之一，也是生命代谢的物质基础，与生物的生命活动有密切相关。西番莲中氨基酸种类齐全、含量丰富，邝瑞彬等人[7]利用氨基酸仪检测到西番莲果实中17种氨基酸，包括2种儿童必需氨基酸，7种人体必需氨基酸及8种其他氨基酸，其中谷氨酸含量高达204.00～256.00 mg/100 g，占总氨基酸总量19.93%，且不同品种西番莲的氨基酸种类及含量差异显著。邓博一等人[15]试验表明西番莲中氨基酸种类丰富。何洁等人[16]通过氨基酸全自动分析仪测定西番莲中的氨基酸组分，并分析出天冬氨酸和谷氨酸对紫果西番莲的风味有着重要贡献。

1.2.4 其他营养成分

西番莲中含有多种维持人体生命活动的必需元素，西番莲中钙、镁、钾含量丰富，张丽敏等人[17]分析测定每100 g西番莲含钙455.00 mg，镁34.00 mg，钾523.00 mg。此外，西番莲还含有人体必需微量元素铁、锌、硒、铜等，具有大多数热带水果中含有的矿物质[18]。邓博一等人[15]以西番莲、莲雾、青枣作为研究对象，发现西番莲中铁、锰、锌等主要元素含量均为三者中最高，分别为0.39，0.11，0.46 mg/100 g，其中西番莲的SOD含量也为三者最高。

1.3 功能特性研究进展

随着西番莲科学研究逐渐深入，诸多学者研究发现西番莲具有抑菌、抗氧化、抗焦虑等功效，为西番莲保健食品开发提供一定理论依据。

1.3.1 抑菌作用

西番莲各部位提取物含有的多种活性成分可以抑制一些细菌生长，岑春艺等人[19]通过采用病原菌生长速率法对三七黑斑病、炭疽病菌进行不同浓度新鲜西番莲叶、茎、果提取物的处理，测得西番莲水和乙醇提取物对三七黑斑病、炭疽病菌有良好的抑制活性。许晓静[20]通过滤纸片扩散法研究黄色西番莲籽油和紫色西番莲籽油对5种细菌：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、志贺氏菌和绿脓杆菌都存在抑制作用，且黄色西番莲籽油的抑菌性要弱于紫色西番莲籽油。同时，西番莲多糖具有良好的抑菌效用，张帅等人[21]研究表明，西番莲壳中含有很多抑菌性较强的多糖组分，郑明銮[22]通过对西番莲果壳多糖的抑菌性研究发现，其多糖对酵母菌、细菌有良好的抑制作用，但对霉菌的抑制性较弱。陈颖珊[23]经过混和酸法提取紫果西番莲果皮、果胶、多糖，表明紫果西番莲果皮、果胶、多糖通过调节炎症因子能够很好地改善溃疡性结肠炎大鼠结肠黏膜炎症。代义闯等人[24]在平板抑菌试验中，得出西番莲果肉汁作用于6种常见食源性病原菌（金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、肠炎沙门菌、蜡样芽孢杆菌、福氏志贺菌以及肠出血性大肠杆菌）的抑菌效果显著。Rotta E M等人[25]研究表明，在西番莲种子中获得的多酚提取物有可能提高含ω-3脂肪酸饮料的氧化稳定性，起到一定抑菌作用。

1.3.2 抗氧化作用

随着生活品质的改善，人们越来越多地摄入富含抗氧化成分的食物，特别是具有抗氧化、抗衰老功能的相关食物。一些学者研究发现西番莲籽油、果肉中的类胡萝卜素和多糖、果皮中的花色苷等具有良好的抗氧化能力，且已有研究表明西番莲中的果皮、果肉和果汁中具有强抗氧化能力，其原因与其黄酮类物质含量较高有关[26]。Ferreira B S等人[27]研究发现西番莲籽油具有一定的抗氧化活性。王琴飞等人[28]通过HPLC检测方法实现短时间提取测定西番莲果肉中的叶黄素和β-胡萝卜素，这些丰富的类胡萝卜素在人体内可以转化成维A，从而起到抗氧化功效。贺银菊等人[29]研究表明西番莲果肉多糖有一定清除DPPH自由基和羟基自由基的能力。西番莲果皮中存在的花色苷同样具有抗氧化功效，何丹等人[30]鉴定出紫果西番莲果皮中存在12种花色苷具有显著的抗氧化活性。此外，许海棠等人[31]通过测定西番莲叶多酚对α-葡萄糖苷酶的抑制作用，表明西番莲叶多酚具有良好的抗氧化活性。

1.3.3 抗焦虑作用

焦虑性神经症简称焦虑症，是一种常伴有植物神经症状和运动性紧张的神经症性障碍，并以持续、广泛性焦虑或反复发作的惊恐不安为主要特征。近年来，国内外研究学者以西番莲为研究对象，对其抗焦虑的活性成分和作用机制进行了探究。赵瑞瑞等人[32]研究认为GABA（γ-氨基丁酸）、苯并黄酮、γ-咔啉吲哚生物碱、白杨素、亲脂性物质等是西番莲属植物中具有抗焦虑活性的成分，其作用机制与GABA-苯二氮受体复合体的作用、单胺氧化酶抑制作用、芳香酶抑制作用等相关。邹江冰等人[33]通过以高架十字迷宫试验为动物模型，得出紫果西番莲中的叶醇提取物具有明显的抗焦虑作用，其作用机制可能与调节GABAA（γ-氨基丁酸A型受体）、亚型的mRNA表达程度有关。Elsas S M等人[34]利用体外大鼠海马锥体神经细胞证实，西番莲植物提取物富含的GABA可以诱导GABAA受体产生流入电流而产生镇静作用。

1.3.4 其他功能

除上述功能外，西番莲还具有其他的功能，如抗癌、促进新陈代谢等。Takayuki Y等人[35]研究了PFSE（西番莲种子提取物）对2种不同表达水平的人癌细胞株NCI-H 522细胞（高表达GLOI（乙二醛酶I））和HCT 116细胞（低表达GLOI）的抗癌作用。PFSE及其二苯乙烯对GLOI活性有抑制作用。Araujo MH D等人[36]从西番莲属中分离了β-扁桃体三萜可用于新的方法治疗重度结核病，旨在减轻炎症反应，提出西番莲含有的类黄酮物质存在用于治疗结核病的潜力。西番莲果壳占全果质量50%～55%，含有的总膳食纤维含量可达到果壳干质量的73%[37]，膳食纤维的功能为促进排泄、清除肠道内滞留黏附的刺激物质、降低血糖和血清胆固醇含量，调节胃肠道功能、辅助治疗心血管疾病等[38]。为优化西番莲膳食纤维在食品中的应用，江文韬等人[39]采用DHPM（动态高压微射流技术）降低西番莲果壳膳食纤维二次粒度，使其达到了微米级水平，为西番莲果壳的高值化应用提供理论依据。

2 西番莲加工工艺研究进展

西番莲以其独特的口感和丰富的营养价值深受大众喜爱，一些与西番莲相关的食品不断创新，市场上关于利用西番莲营养价值所延伸的加工工艺也不断更新，如果酒、果汁、果脯等含有西番莲独特风味的产品深受大众喜爱。

2.1 生物活性物质提取工艺

通过提取西番莲中的果胶、黄酮、籽油等物质大大提高了西番莲利用率。西番莲果胶是西番莲中普遍存在的一种水溶性多糖。黎英等人[40]采用超声-微波协同法提取西番莲干果皮果胶，得出最佳工艺参数为料液比1∶30（g∶mL），水浴60 min，温度50℃，pH值2.0，超声功率50 W，微波功率600 W，超声-微波时间8.0 min，在此参数下可制得果胶12.14%±0.06%。Abboud K Y等人[38]证明了PFPP（西番莲果皮多糖）与商业HMP（高甲氧基果胶）有不同的性质，因为其不需要蔗糖或低pH值形成凝胶，而是加强西番莲果皮作为可溶性膳食纤维和果胶在多种产品如低糖产品中的应用。另有研究学者采用微波提取法[41]和汽爆工艺法[42]，相较于传统酸法，这2种方法提取效率高且对果胶质量无影响。杨翠凤等人[43]研究发现，西番莲果皮黄酮提取率最佳条件为乙醇体积分数70%，料液比1∶15的条件下超声波提取33 min，提取率为1.321%。西番莲加工生产过程中大量残留物的产生，如西番莲籽，其含量约占西番莲果实成分的5%，含油量约为30%。宁芯等人[44]通过超声波辅助溶剂法以西番莲果籽为研究对象提取出含量为24.7%西番莲果籽油，其最佳提取工艺条件为超声温度35℃，超声时间39.3 min，超声功率160 W，料液比1∶16（g∶mL）。刘松奇等人[45]通过水酶法提取西番莲籽油，采用响应面法和混料设计优化具体工艺参数，探究pH值、料液比等因素对籽油提取率的影响。由此确定的最佳提取工艺所得油脂色泽良好，DPPH自由基清除效果较佳。

2.2 果汁

近年来，西番莲果汁方面相关的研究较多，主要是果汁加工技术和复合饮料加工等方面。Moura C D M等人[46]以曼加巴为调味料，添加西番莲皮粉，此饮料具有很高的感官接受度，且强化了乳饮料的营养和工艺品质。郑欣瑶等人[47]将35%薏米汁，15%荞麦汁，10%的木糖醇，10%西番莲汁，0.05%柠檬酸的比例生产出高营养的复合谷物饮料。张丹等人[48]配制枸杞与西番莲果汁体积比为75∶25，并添加0.06 g/100 mL柠檬酸和8 g/100 mL白砂糖制得复合饮料。赵文清等人[49]以梨果仙人掌和西番莲果汁为原料通过响应面试验、正交试验设计法对其稳定性与配方进行优化得出西番莲仙人掌混合果蔬饮品。韦金娜等人[50]对西番莲乳饮料工艺进行探究，采用单因素试验、正交试验确定西番莲乳酸菌饮料的最佳工艺，生产出的饮品细腻可口，富有西番莲和发酵乳特有香味。曾钰鹏等人[51]以辣木叶提取液、西番莲果汁为主要原料，研制出具有独特辣木风味和西番莲层次口感的果汁饮料。此外，还有西番莲雪梨复合果汁[52]、西番莲杨桃复合果汁[53]等复合饮料。

2.3 果酒

西番莲果酒是以西番莲果汁为主要原料，通过酵母菌分解糖分所得，具有独特的西番莲风味。方晓纯等人[54]选用6种酿酒活性干酵母发酵制备西番莲酒，研究发现在发酵温度25℃，接种量0.1%酵母菌，初始糖度25.6 Brix的条件下，西番莲果酒的发酵能力强且感官评分最高的为安琪RW活性干酵母，在质量分数为50%的原料果汁下西番莲果酒品质最佳。程雅芳等人[55]鉴于西番莲风味物质丰富，出汁率低，果汁中低糖高酸，而甘蔗汁风味较平淡，含有充足的可供发酵的糖分，将两者进行复配可以形成优势互补的果酒。目前，有市售的西番莲果汁酒，而由于果皮利用率低，未见西番莲全果酒。程宏桢等人[56]通过单因素试验结合响应面法，确定西番莲全果酒的最适发酵工艺为酵母接种量0.04%，发酵时间5 d，初始糖度21%，发酵温度29℃，实现西番莲果酒加工工艺的突破。程昊等人[57]对果酒发酵工艺进行优化，先采用单因素试验考查3个重要因素，发酵温度、发酵液初始pH值及接种量对发酵液糖度变化的影响，然后在此基础上设计正交试验进一步优化工艺，最终确定果酒最优发酵工艺。

2.4 果醋

果醋富含有机酸、矿物质及多种氨基酸，具有丰富营养价值。一些学者将西番莲与一些水果复配研究出许多与之相关的西番莲果醋产品，如雪莲果-西番莲复合果醋[58]、香蕉-西番莲复合果醋[59]。王志江等人[60]研制了一款DPPH自由基清除率达97.5%，具有较高的抗氧化特性的西番莲山药复合果醋。康超等人[61]通过析因试验、单因素试验及响应面法优化了西番莲柿子果醋工艺，其中巴氏醋酸菌接种量11%，初始酒精度7%Vol，转速166 r/min，发酵温度30℃，发酵时间10 d下得到总酸含量为5.37 g/100 mL西番莲复合果醋。王从从等人[62]通过正交试验和单因素试验优化柿子果醋发酵工艺，最终得出总酸度为0.53±0.08 g/100 mL，总糖为6.95%的西番莲柿子果醋。

2.5 酸奶

相比于蔬菜和粮食酸奶，西番莲营养丰富及其具有独特百果之香，使西番莲适合作为风味酸奶制作的原料之一。西番莲酸奶具有色、香、味等口感俱全的特色，其营养也更全面。周鲜娇等人[63]通过PBD（Plackett-Burman设计）试验、最陡爬坡试验和单因素试验以发酵温度、果汁添加量、白砂糖添加量为自变量，通过响应面法优化得到酸奶的最佳发酵工艺为添加量白砂糖7.4%，酵母菌接种量0.1%，西番莲果汁5.5%，发酵时间5 h，发酵温度42.7℃。黄丽等人[64]以西番莲、胡萝卜为原料，探究出西番莲胡萝卜复合酸奶的最佳工艺配方为胡萝卜汁添加量23%，西番莲果汁4.5%，白砂糖9%，乳酸菌0.5%，黄原胶与羧甲基纤维素钠（1∶1）的复合稳定剂0.1%。目前，市场上的酸奶大多数含有稳定剂，蒋伟[65]利用西番莲的香气浓郁、酸甜可口助消化等优点通过单因素试验和正交试验研究出一款高蛋白果香味且不添加稳定剂的西番莲酸奶，为西番莲酸奶工业化生产提供理论依据。

2.6 果脯

目前，西番莲加工主要以果肉为主，却鲜有果皮副产品的加工工艺，原因是西番莲外层坚硬、光滑，可加工性差，果皮在加工中一般作为废弃物。曾帆[66]将西番莲紫香一号果皮经水煮腌渍后制成果脯，果脯甜味适中，不苦不腻不涩。黄桂涛等人[67]通过正交试验和单因素试验，以果皮为原料，果汁为渗透液，确定西番莲果脯的最佳加工工艺为柠檬酸添加量0.75%，预煮时间70 min，糖煮时间20 min，渗糖时间17 h，温度60℃下烘烤4.75 h，所得成品具有良好感官性质，饱满度强。

2.7 其他

西番莲除了开发成果汁、果醋、果脯等产品，还有许多研究人员利用西番莲开发出果冻、果皮粉、果糕等产品。例如，Siringoringo MT等人[68]采用完全随机因素研究出荷兰茄子、西番莲果冻在7%柠檬酸和80%蔗糖下，感官价值较高，品质最好。Silva E C O D等人[69]研究西番莲果粉的物理化学特性时，建议以80℃浸泡干燥为最佳温度。Garcia MV等人[70]将西番莲果皮粉作为一种配料添加入饼干中，结果表明，利用西番莲果皮粉替代面粉（30%西番莲果皮粉）的可行性及面粉作为膳食食品营养强化配料的潜力。邹世平等人[71]将脱苦及脱涩后的西番莲汁与面粉、蛋浆等材料混合制成一种高营养、风味独特的保健蛋糕。赵叶等人[72]将低筋面粉中添加西番莲果汁，并添加适当辅料开发一款风味独特具有良好品质的泡芙类新产品。

3 结语

西番莲风味独特、营养丰富，具有多种水果的综合香味，在市场上拥有巨大潜力。综上研究，西番莲果汁、果肉、果籽等均具有良好的食用价值，且西番莲果实中含有维生素、黄酮、氨基酸等丰富营养物质，以及具有抑菌、抗氧化等功能。市场上关于利用西番莲价值所延伸的加工工艺不断更新，果酒、果汁、果醋、酸奶、果脯等含有西番莲独特风味的产品广受大众喜爱。

目前，西番莲产品在开发、加工工艺等方面仍存在一些问题：一方面，西番莲的加工在我国起步较晚，其产品大多是简单的果汁加工，西番莲加工食品的多元化方面有所欠缺；另一方面，西番莲果皮和种子营养价值丰富，在果汁加工后常被当作废料处理，造成资源浪费。针对西番莲存在的问题，可产生若干思考：第一，西番莲具有巨大的产品开发潜力，应充分利用该资源，不断优化西番莲产品加工工艺，加大西番莲综合利用程度，在加工过程中最大限度保留其营养成分与口感风味，提高资源利用率；第二，西番莲除鲜食外，可根据其丰富的营养成分，开发成满足不同人群所需的功能性保健食品，拓宽西番莲产品开发方向；第三，西番莲产业发展加强引导和规范，鼓励对西番莲综合利用研究的投入力度，制定西番莲系列产品的行业标准，促进西番莲产业可持续发展。