提高牡丹副产物附加值对策研究

陈凤真，王 波，赵贵红，宋慧波

（菏泽学院牡丹学院，山东菏泽 274015）

山东菏泽是“中国牡丹之都”，其牡丹资源优势突出，牡丹产业已成为山东花卉业的著名“特色支柱产业”。近年来，一系列扶持政策、措施的出台和落实，推动了牡丹产业快速发展，牡丹种植实现规模化发展，其加工能力逐渐提高，加工的产品种类日益丰富。但由于加工技术和相关研究的缺乏，大量牡丹副产物如果荚、牡丹种皮、牡丹籽粕、牡丹叶等被作为废弃物丢弃或者被农民当做薪柴使用，不仅造成了资源浪费，还导致环境污染。目前，牡丹加工企业存在小、散、低、弱的状态，在牡丹高附加值天然产物高效提取制备与产品开发方面面临瓶颈。鉴于此，本文综述了牡丹副产物的利用现状，提出促进牡丹副产物综合利用的对策，为牡丹全产业链的发展提供参考。

1 牡丹副产物综合利用现状

牡丹全身是宝，其花和根皮（牡丹皮）已被广泛开发利用。为延长牡丹产业链，应加快对牡丹加工副产物如牡丹叶、果实、果荚、种皮与牡丹籽粕等的综合利用，为牡丹产业发展注入活力[1]。

1.1 牡丹叶

我国观赏、药用及油用牡丹栽培面积逐年扩增，牡丹叶资源丰富，但目前对牡丹叶的利用率较低。牡丹叶中蛋白质含量约为15%，可溶性糖含量约为12%，必需氨基酸约为8%，脂肪含量约4%[2]。

牡丹叶除富含各种营养物质外，还富含黄酮、多糖、多酚及丹皮酚，具有抗氧化、增强免疫力的作用，可作为抗氧化剂、抑菌剂或抗炎剂应用于化妆品、功能性食品、医药领域与动物饲料添加剂，如牡丹叶可治疗慢性痛风性关节炎、原发性痛经和消炎，可外用于护理压疮[3-4]。此外，牡丹叶还可以作为调节植物生长的抑制剂[5]，抑制种子发霉。目前对牡丹叶提取物的研究主要集中于多糖、多酚、黄酮。

1.1.1 牡丹叶黄酮

目前关于牡丹叶黄酮的研究较多，主要集中在黄酮的提取工艺条件、抗氧化性及抑菌方面[6-7]。李佩艳等[8]采用纤维素酶辅助提取牡丹叶黄酮，通过正交试验确定了提取牡丹叶黄酮的最佳工艺参数为纤维素酶用量12.5 U/mL、pH 4.5、45 ℃酶解4 h，黄酮提取率为2.43%。Shan等[6]研究认为微波提取牡丹叶黄酮在提取率和纯度上要优于超声波提取；牡丹叶总黄酮抗氧化活性较强，但不同提取方法及纯化方法都会影响牡丹叶黄酮的抗氧化性，其中大孔吸附树脂纯化的提取物效果最好，微波萃取次之，乙醇浸泡提取物抗氧化能力最小；牡丹叶抗氧化性强于牡丹花，抗氧化成分主要为黄酮类化合物[7]。

1.1.2 牡丹叶多酚

牡丹叶中多酚含量较高，且具有较强的抗氧化性与抑菌性。对于牡丹叶中多酚的提取，采用纤维素酶法比乙醇溶剂法提取率高[9-10]，且牡丹叶提取物活性普遍优于牡丹花提取物活性[5]。野牡丹叶乙醇提取物具有较强的抗氧化性与抑菌性能。野牡丹叶乙醇提取物抗氧化活性IC50值为328 μg/mL，具有较强的抗氧化性；对蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌、奇异变形杆菌和铜绿假单胞菌均具有抑制作用；野牡丹乙醇提取物与阿莫西林联用对大肠杆菌、蜡样芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和奇异变形杆菌的具有协同抑制性[11]。

1.1.3 牡丹叶多糖

对牡丹叶多糖的研究主要集中在提取条件的优化及抗氧化研究。朱月等[12]采用正交实验得出了‘洛阳红’牡丹叶片多糖提取的最佳条件为料液比1∶30（g/mL），70 ℃浸提2 次，浸提时间30 min，多糖含量为11.29%。不同产地或品种牡丹叶中多糖含量及抗氧化性差异较大[13]。牡丹叶中4 个多糖组分中PW-25 多糖组分对自由基的清除能力最强[14]。不同紫斑牡丹叶片多糖对羟自由基清除能力差异较大，清除能力最强的品种为‘紫冠玉珠’，其次为‘奥运圣火’，最弱的为实生苗[15]。

1.2 牡丹果实副产物

牡丹果实的副产物主要是牡丹籽采集与加工过程中产生的，主要有牡丹果荚、牡丹种皮与牡丹籽粕。

1.2.1 牡丹果荚

牡丹果荚和种子一起进行采收，在晾晒后再进行分离，牡丹果荚约占单果质量的60%[16]。对牡丹果荚的研究主要集中在对其功能物质的提取及结构确定、提取工艺及抗氧化性等方面，如对多糖化合物[16-17]、多酚[18]、低聚茋类化合物[19]、芍药苷和丹皮酚[19-20]、果胶化合物的提取及其抗氧化性[17,20]研究。经研究，牡丹果荚比牡丹枝和牡丹叶更适合作为制备发酵用还原糖的原材料[21]；紫斑牡丹果荚中白藜芦醇的含量远高于花生和巨峰葡萄[22]，因此可作为白藜芦醇制备的良好原料。Chen 等[23]模拟人工胃肠液处理，经消化处理后牡丹果荚黄酮对羟基自由基的清除能力增强，证实牡丹果荚可作为天然抗氧化剂的来源。因此牡丹果荚在生物基材料、生物医药、化工和食品等领域的高附加值资源化综合利用具有良好的开发和应用前景。

1.2.2 牡丹种皮与牡丹籽粕

牡丹种皮在生产牡丹籽油之前被脱除，约占种子质量的33%。在牡丹种子中，75%的白藜芦醇主存要在于牡丹种皮中，牡丹种皮提取物中茋类成分含量远超过种仁[24]；牡丹种皮中亚麻酸含量最高，超过牡丹籽油中的含量[25]，说明种皮比种仁具有更高的营养价值与抗氧化潜力。孟庆焕等[26]研究表明牡丹种皮中总黄酮具有一定的抗氧化、抗疲劳作用。Gao 等[27]发现牡丹籽中顺式与反式磁素H（白藜芦醇低聚物）在抑制四种人类肿瘤的增殖方面具有优越的活性，可作为癌症化疗药物的候选药物。

牡丹籽粕是压榨牡丹籽油的副产物，含有丰富的蛋白质（18%～35%），是重要的天然植物蛋白来源，也是制备活性多肽的优良来源。我国每年产生高达5 万t 的牡丹籽壳和饼粕，但大多被用作蛋白饲料或丢弃。不同的提取方法对提取率、纯度有一定的影响。如刘柏华等[28]用超声辅助碱提取，相比常规碱提取法，提取率、纯度与氨基酸含量均提高，碱液消耗减少。Wang 等[29]通过研究得出用碱性蛋白酶水解牡丹籽蛋白显示出较好的游离酶解效果。

根据牡丹果实副产物中主要营养物质和功效成分，牡丹果实副产物可用于食品、化妆品、功能性食品及医药的制备。如牡丹籽粕发酵酒和饮料的研制[30]，牡丹籽粕降血糖肽、抗氧化肽、血管紧张素酶抑制肽的研发等[31-32]。牡丹籽粕还是良好的栽培基质，用牡丹籽粕代替麦麸，能显著提高平菇菌丝生长速度和子实体生物学效率，并提高出菇集中度[33]。这些研究为今后制备牡丹籽粕活性肽产品提供了一定的研究方向，为牡丹籽粕的开发利用和进一步拓宽牡丹籽粕产业提供发展思路。

2 牡丹副产物综合利用方面存在的问题

菏泽市以打造“特色支柱产业”为目标，出台和落实一系列扶持政策，推动菏泽市牡丹产业化进程不断加快，取得了显著成效。但是，对牡丹副产物综合作用方面仍存在一些问题，导致牡丹副产物产业的发展非常缓慢。

2.1 加工企业分散，精深加工产品少

牡丹产品加工企业存在小、散、低、弱的状态，加工产品单一、综合效益低、技术落后、缺乏研发能力、缺少具有竞争力的市场品牌等劣势；牡丹果实副产物加工产品单一甚至空白，深加工严重滞后等问题，如牡丹副产物功能物质局限于理论研究，产业化程度低等；严重影响了牡丹副产物的深加工增值与综合利用。

2.2 缺乏对牡丹副产物政策支持，人才队伍有待加强，科研项目少

目前政策与课题主要集中在牡丹栽培种植与育种等方面，如《关于加快发展木本油料产业的意见》《牡丹产业发展规划(2015—2020)》和《菏泽市牡丹产业发展总体规划(2018—2022)》等政策及国家“863”项目“牡丹新品种选育与产业化开发”、国家自然科学基金“牡丹品种资源评价”等科研课题较多；极少有关对牡丹副产物利用的政策的支持。

目前对牡丹副产物的研究主要集中在理论研究阶段，实际投产较少，没有做到真正物尽其用。社会进入全面深化改革的关键时期，科技产业人才队伍紧缺，特别是技术和生产一线能相衔接的人才稀缺，副产物的利用需要专门从事科研的人才，但科研队伍数量和质量严重不足，成为牡丹副产物发展的短板，因此存在科研、平台建设投入不足，科研立项、科研资金投入有待加强，人才队伍有待完善的问题。

3 提高菏泽牡丹副产物附加值的对策

提高牡丹副产物附加值问题，可以化劣势为优势，带动牡丹产业的全面发展，充分发挥出牡丹产业对菏泽整个经济的带动作用；其次，有助于菏泽市地方政府制定相关政策，彻底解决牡丹副产物生产、流通、管理所存在的问题，并且解决牡丹种植户收入低的问题，积极调动种植积极性。

3.1 提高对牡丹副产物的认识，加大政策扶持

牡丹果实副产物综合利用与国民经济和人民生活品质及健康紧密相关，符合国家战略发展方向，对提高人们生活品质，满足美好生活需求具有重要意义。因此宏观上加强科学引导，对牡丹加工过程中副产物或下脚料实施高效节能、废弃物再利用；统筹规划使牡丹副产物的属性更加多元化，既可饲用又可食用，由此减少牡丹茎、果荚堆放问题或焚烧造成的环境污染问题，以此集中处理农村生活垃圾，改善农村环境。制定牡丹副产物科学化利用扶持政策，加大资金投入力度，增加对牡丹副产物利用的财政支持；实行保险制度[34]，减少农户因自然灾害导致的减产，保证农户的收入，提高种植牡丹的积极性。

3.2 借鉴深加工创新案例，提高牡丹副产物附加值

目前，多种作物的副产物或加工原料副产物附加值通过科技创新得到很大提高，如核桃壳、花生壳、大豆籽粕、向日葵托盘等。虽然各种原料自身特性不同，提高附加值的策略方法不同。但牡丹副产物可以借鉴这些成功案例，对牡丹副产物科技进行创新与发展，并鼓励发展农业信息化、智能化等先进技术，攻克牡丹产业高精尖技术，为牡丹产业发展提供技术支持。如对牡丹副产物中功能物质的制备，可采取绿色环保方法，不断优化提取工艺流程，可以节约资源，减少生产成本，提高提取率；将制备的功能物质进行纯化，并应用到化工领域、食品领域及医药领域，提高其附加值。

3.3 发展龙头企业，壮大企业规模

牡丹副产物的综合利用程度是牡丹全产业链发展的重要环节，对提高牡丹产品竞争力起着重要的作用。目前菏泽市多家牡丹标杆加工企业开发出了牡丹功能性新资源食品、饮品、菜品，牡丹日化产品，牡丹药用产品；建设了牡丹产业研发中心、油用牡丹产业化研发基地等研发机构[34]；但对牡丹副产物的研究与应用较少，因此应鼓励企业和科研院校联合进行牡丹副产物综合利用研究，促进企业加工技术升级和副产物的综合利用率，坚持市场导向，发展龙头企业，整合产业结构，发挥集聚效应[35]，创立地方特色品牌，提高产品竞争力。

3.4 创新研发体系，加强对牡丹副产物的研发力度

地方应提高科研投入，创建副产物综合利用平台和配套基础设施建设，增加科研立项，加大对牡丹副产物发展关键技术研究和集成的支持，鼓励以企业为主导的科研团队与科研单位高校，在生态优先的原则下依托高新技术，加快解决共性关键技术，促进科研成果向现实生产力转化，延长牡丹产业链，大力提高牡丹果实副产物深加工产品的科技附加值，促进牡丹产业的跨越式发展，为地方经济的发展和精准扶贫提供技术支撑。

4 小结

对牡丹副产物的综合利用，可以填补我国牡丹副产物深加工产品方面的空白，有效提高牡丹深加工转化率和利用率，实现牡丹果实副产物的高值高效利用，开拓优化牡丹产业结构和产品结构，推动整个牡丹果实副产物产业乃至功能食品行业的发展，拓展牡丹果实副产物高值深加工产品在功能性食品和医药的生产应用，同时也可促进产业链的延伸和可持续发展，增加地方财政收入，产生巨大的经济效益；同时由于产品利润空间的增加，将使牡丹副产物价格上涨，这将有力地促进农业增效和农民增收，并助力农民精准脱贫，实现乡村产业振兴发展，更好地使我国的产品与国际接轨，助力提高相关产业的国际竞争力，对振兴地方经济和促进社会经济发展具有重要意义，经济效益显著，前景广阔。