油橄榄果渣综合利用研究进展

周巧，王元清，李莎，李建龙，李琴，胡凯弟，刘爱平，刘书亮,2*

1(四川农业大学 食品学院，四川 雅安，625000)2(四川农业大学 食品加工与安全研究所，四川 雅安，625000)

油橄榄(OleaeuropaeaL.)是木犀科木犀榄属(Oleaceae)的油料作物，全球主要分布于意大利、西班牙及土耳其等亚热带地区，我国主要分布在四川、甘肃及广东等地。随着橄榄油需求量不断增加，油橄榄产业得到不断发展，生产的油橄榄果渣(olive pomace，OP)也随之增加。据国际橄榄油理事会统计，2011年橄榄油的世界年产量约339万 t，全球消费量约308万t，中国橄榄油消费量占全球消费量1.3%，约4万t，但近几年中国橄榄油消费量年均增加速度达49.38%，将成为世界橄榄油重要消费国之一[1]。2014年中国油橄榄鲜果年产量约1.5万t，2019年约4万t，年均增长率为0.21%，按鲜油橄榄果实每100 kg榨油后产生35～40 kg果渣[2-3]计算，目前中国大约产生2～2.3万 t果渣，之后会大幅度增加。鲜OP除粗纤维含量高外，含水量和含油量也较高，通常4～5 d后会快速腐败和酸败；OP还含有粗蛋白、粗脂肪、矿物质等营养成分和酚、酸、酮类等生物活性物质。因此，OP直接废弃或堆积不仅造成环境污染，也导致资源浪费，如何有效利用OP成为亟待解决的问题。本文聚焦于OP综合利用的研究现状，包括在动物养殖及发酵蛋白饲料、食品加工、医药与化妆品、环境领域中的应用，旨在为丰富蛋白饲料原料、开发生物活性物质产品及增加综合利用效率提供参考，对果渣变废为宝、保护生态环境具有指导意义。

1 油橄榄果渣的营养成分和生物活性成分

1.1 营养成分

油橄榄鲜果经压榨后通过两相或三相分离工艺得到橄榄油和混合废弃物或橄榄油、果渣和橄榄汁。经两相分离的油橄榄混合废弃物残渣和汁液含有果渣油、酚类、糖类、有机酸和矿物质等，经三相分离得到的果渣即OP富含膳食纤维、脂肪、蛋白质、氨基酸、矿物质等营养成分和酚类、萜类及黄酮类等生物活性成分。OP粉中总膳食纤维含量可达80%左右，其营养成分及含量主要包括粗纤维43.29%、粗脂肪12.71%、粗蛋白4.54%、钾0.72%、总黄酮1.67%、总酚1.13%，存在多种矿物质如K、Ca、Mg、Na、Fe、Zn等[4]；鲜OP除水分外也含有粗纤维、粗脂肪、果胶和还原糖等成分，含量分别为26.41%、8.02%、0.77%、0.25%[5]。

1.2 生物活性成分

OP中含有酚类、三萜类、黄酮类、裂环烯醚萜类、植物甾醇类和维生素等生物活性物质。OP中酚类物质主要是羟基酪醇，黄酮类物质有芹菜素、木犀草苷，具有抗氧化活性；三萜类物质有山楂酸、齐墩果酸、熊果酸、甘草次酸、高根二醇、熊果醇，其中最主要的是山楂酸和齐墩果酸；木犀榄属植物标记性化合物裂环烯醚萜类物质主要是橄榄苦苷，具有重要的药理活性。表1归纳了OP主要代表性生物活性物质结构、提取工艺及含量。由于油橄榄产地、采摘时间、提取工艺等不同，所含各类物质含量也有所差异。油橄榄果中还含有β-谷甾醇、豆甾醇、岩藻甾醇、胆甾醇等植物甾醇，具有抗癌活性。此外，角鲨烯也是油橄榄果中一种重要的活性成分，具有多种生理和药理功能。因此，OP中多种生物活性化合物在保健品、功能性食品、药品和化妆品等方面具有开发价值。

表1 油橄榄果渣主要生物活性物质结构、提取工艺及含量

2 油橄榄果渣综合利用的研究现状

2.1 在动物养殖及发酵蛋白饲料中的应用

2.1.1 在水产、畜禽养殖中的应用

OP是橄榄油加工过程中产生的固体副产物，是粗蛋白、粗脂肪、矿物质等营养成分以及多酚、橄榄苦苷和黄酮等功能性化合物的良好来源，将其添加至动物日粮中可减少饲料成本，增强动物体质和改善生长性能。

在水产养殖中，NASOPOULOU等[12]将OP和油橄榄果渣油(olive pomace oil，OPO)替代鱼油日粮(fish oil，FO)中8%的鱼油饲喂鲷鱼，90 d后，饲喂OP和OPO组的鲷鱼采食量、饲料转化率、比增长率和死亡率与FO组无显著差异，且饲喂OP组的鲷鱼死亡率比OPO组显著降低，所以，在不影响生长性能的情况下，OP可作为部分鱼油日粮在鲷鱼中使用，此外，饲喂OP组鲷鱼肌肉中的饱和脂肪酸含量显著降低，同时具有抗血小板聚集的生物活性，表明OP可部分替代鱼油作为鱼类饲料的膳食脂源，降低饲养成本，具有增加鱼类极性脂质和保护心脏的功能。

2.1.2 在发酵蛋白饲料中的应用

发酵蛋白饲料是指以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂，将植物性、动物性中的抗营养因子分解为微生物菌体蛋白、生物活性小肽、氨基酸等的生物发酵饲料。表2列出了近年来用于生产发酵蛋白饲料的原辅料、发酵剂及发酵效果。发酵蛋白饲料所用的原料种类较多，一类是营养丰富、生产成本高的玉米、豆粕渣、麸皮等优质饲料原料；另一类是生产成本低的木薯渣、果渣、菌糠、酒糟等，这类饲料原料中含纤维素、果胶、单宁等抗营养因子，其中单宁可与糖类、蛋白质形成不易被动物消化吸收的复合物，使蛋白质利用率降低，不仅影响饲料适口性，也影响了饲料利用率。发酵能有效去除抗营养因子，提高饲料的利用率和营养价值，且发酵后的饲料风味更加浓烈，适口性好，能被动物更好地利用，是一种改善饲料营养质量、增强畜禽免疫功能和生长性能的经济手段。

表2 发酵蛋白饲料原料及发酵效果

表3列出了以油橄榄渣为原料，通过微生物或酶发酵后产物的指标变化。谢普军等[21]以油橄榄叶渣为原料，经黑曲霉与产朊假丝酵母混菌发酵7 d后，蛋白质含量可达18.63%，比初始油橄榄叶渣的蛋白质含量(7.82%)提高了138.23%，单宁降解率86.94%；IBRAHIM等[22]发现添加经β木聚糖酶和β-葡聚糖酶发酵的OP饲料可提高其转化率和养分消化率，并通过增加编码消化酶和葡萄糖转运蛋白基因的表达，从而增加对营养成分的消化和葡萄糖吸收，表明发酵OP可作为饲料补充剂替代成本较高的传统饲料成分；ISMAIL等[23]研究了添加5%、10%、15%、20%经米曲霉发酵OP的鱼饲料饲喂尼罗罗非鱼3个月后对其生长性能、血液生化、溶菌酶活性、肠道免疫相关基因和肉质的影响，结果发现鱼的生长性能没有受到影响，添加15%发酵OP鱼的血清中胆固醇显著降低且含量最低，高密度脂蛋白含量显著增加且含量最高，溶菌酶水平显著增加，肿瘤坏死因子α和白细胞介素1β的相对mRNA表达更高，提高了鱼的免疫应答。以上研究表明，发酵可改善OP作为动物饲料的缺陷，得到高蛋白、低纤维素等营养价值更高、风味优良的饲料，这不仅丰富了发酵蛋白饲料的原料，而且使OP中的营养物质得到了充分利用。

表3 油橄榄渣发酵产物的指标变化

2.2 在食品加工中的应用

因OP富含膳食纤维，常作为食品辅料添加于小麦粉中制作面条、面包和饼干等食品。黄俊僮等[42]发现在小麦粉中添加不超过10%(质量分数)OP粉时，具有较好的糊化特性和面团特性。LIN等[43]在小麦粉中添加OP粉制作的饼干，其血糖指数远低于未添加OP粉的普通饼干，古小露等[44]在面粉中添加OP和OP粉，研发出了一款口感层次丰富、酚类成分含量较高、风味独特的酥性饼干，表明OP粉可用于开发高膳食纤维、高营养、低卡路里、低血糖指数的更适合糖尿病人食用的功能性食品。OP中残留的可发酵糖类物质，通过微生物发酵可制备具有橄榄香味的保健饮品，如橄榄果酒和植物酵素。

此外，OP也富含酚类、黄酮类物质，其提取物具有潜在的抗氧化和抗菌活性，也可作为益生元促进短链脂肪酸的产生，改善人体肠道菌群。OP提取物的主要用途：(1)抗菌包装材料。OP提取物对细菌和真菌呈现出抗菌活性，如富含酚类的OP提取物应用于水果的可食用涂层中，能够抑制大肠杆菌、单核增生李斯特菌和沙门氏菌等致病菌的生长；将橄榄油残渣提取物应用于壳聚糖可食性薄膜中，可抑制匍枝根霉和扩展青霉的生长繁殖，显著降低苹果和草莓的腐烂率，有助于提高其采后质量和货架期[45]，表明OP提取物具有作为新型潜在的可食用抗菌包装材料的潜力。(2)天然抗氧化剂。将OP提取总酚类物质添加至马肉饼中可使其高铁肌红蛋白，过氧化值、硫代巴比妥酸值和羰基含量显著降低，改善了马肉饼贮藏过程颜色变化，并延缓脂质和蛋白氧化[46]；DE BRUNO等[47]测定了OP提取物的抗氧化活性，结果显示提取物具有良好的抗氧化活性，表明该提取物可作为食品工业中合成抗氧化剂的替代品。(3)获得具有高营养特性的功能性食品。提取OP中酚类和膳食纤维作为强化剂添加到意大利面中，烹饪后不仅保留酚类化合物和膳食纤维，而且保持了良好的烹饪抗性和质地，从而增强了意大利面的营养特性[48]。(4)延长食品的保质期。通过利用OP中多不饱和脂肪酸、酚类化合物和膳食纤维用于面食和烘焙食品的配方中来获得高附加值的健康食品，延长其保质期。

2.3 在医药与化妆品中的应用

油橄榄果及果渣中含酚类、三萜类、裂环烯醚萜类、植物甾醇类等多种功能活性成分，具有抗菌消炎、降血糖血脂、抗人免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)、抗肿瘤、清除自由基等多种药理和生理活性[49]，在医学与化妆品领域有较大应用价值。

橄榄苦苷和羟基酪醇是油橄榄的特征性成分，YAVAS等[50]以抗炎药吲哚美辛诱导产生胃溃疡的大鼠为模型，采用橄榄苦苷灌胃给药，测定胃组织中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和髓过氧化物酶的活性，以及丙二醛和谷胱甘肽水平，考察橄榄苦苷对吲哚美辛诱导的大鼠胃溃疡的抗氧化作用，结果显示，灌胃18 mg/kg的橄榄苦苷可显著降低大鼠体内丙二醛水平和髓过氧化物酶的活性，同时提高了大鼠体内超氧化物歧化酶的活性，表明橄榄苦苷是一种有效的抗氧化剂，能减轻大鼠胃溃疡的氧化应激，具有明显的保护作用。MANSOURI等[51]采用橄榄苦苷对乳腺癌中组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)的表达影响进行研究，发现随着橄榄苦苷暴露时间和剂量的增加，HDAC4基因的表达显著下降，人乳腺癌细胞(MCF-7)的侵袭和细胞活力明显降低，即橄榄苦苷可以通过调节 MCF-7 细胞中重要的表观遗传因子HDAC4基因来诱导乳腺癌细胞的凋亡，从而抑制细胞的增殖和侵袭，因此提出橄榄苦苷有可能成为预防和治疗乳腺癌的新药物。橄榄苦苷还可缓解皮炎，并通过抑制酪氨酸酶的活性，抑制黑色素的生长，达到美白的功效，表明橄榄苦苷可用于开发美白护肤新产品[52]。

研究显示油橄榄中的羟基酪醇有助于调节肠道菌群、抑制肠道病原菌以及减少肠道病原菌的定植[53]。卜文文[54]利用酸水解和DM-2型大孔树脂提取和纯化油橄榄叶中的羟基酪醇，得到含量为66%的黄色膏体状羟基酪醇，其清除DPPH自由基能力超过了维生素C，且高血脂症小鼠摄入一定剂量的羟基酪醇后血清中总胆固醇和甘油三脂含量显著降低，超氧化物歧化酶活性和总抗氧化能力水平升高。羟基酪醇油溶解性较差且容易降解，通过酶促酯化反应合成羟基酪醇油酸酯，可提高羟基酪醇在油脂中的溶解性，促进羟基酪醇在油性食品、化妆品中的应用。

角鲨烯也是OP中的一种活性成分，已广泛用作皮肤保湿剂、增强疫苗抗原性的佐剂和活性亲脂分子的载体，能够中和异生物质，免受自由基的侵害、加速血液循环、增强细胞再生能力，防止皮肤或器官机能老化。因此，OP作为植物源角鲨烯的重要来源，提高了OP副产物的附加值，弥补了角鲨烯来源的缺陷。

2.4 在环境中的应用

3 结语与展望

虽然OP在动物养殖、食品加工、医药与化妆品及环境领域都有一些研究报道，但目前油橄榄企业对于果渣几乎是直接丢弃或部分直接用作饲料原料，对于OP的研究和实际应用尚有较大的差距。本文综述了OP综合利用的研究现状，为油橄榄产业可持续发展和OP资源再利用提供了参考。通过文献综述，结合油橄榄生产企业对OP利用的现状，提出今后研发方向：(1)OP的高纤维含量和抗营养因子限制其直接作为饲料的利用效率，非常有必要进一步筛选适宜的纤维素降解和抗营养因子减除、蛋白含量显著提高、适口性改善的发酵菌种如安全的木霉或米曲霉、高产蛋白假丝酵母以及乳酸菌，采用混菌发酵方式并优化发酵工艺参数，包括固态发酵的辅料选择、配方、混菌比列与接种顺序、发酵条件等，尤其是设计因地制宜的固态发酵方式如袋装或池装发酵，实现混菌发酵OP生物饲料的工业化生产，提升OP的经济价值和商业价值。(2)高膳食纤维源的OP经超微粉碎或提纯纤维素等工艺改良果渣，进一步拓展其在面团、面条及其他食品加工中作为辅料的应用研究。(3)围绕OP功能性物质提取纯化、简化工艺及工厂化应用开展研究，挖掘橄榄苦苷、羟基酪醇、山楂酸、齐墩果酸、角鲨烯以及其他活性化合物的功能及作用机制，加快应用转化。(4)作为一种生物质材料，继续加强其作为吸附材料、纳米材料、抗菌材料的研究，为OP高附加值应用提供新途径。