花生精深加工研究进展

张明振，张京良，丛晓飞，付慧彦，刘 霞

（1.乳山市华隆生物科技股份有限公司，山东 威海 264500；2.威海市花生精深加工技术创新中心，山东 威海 264500；3.中国海洋大学医药学院，山东 青岛 266003；4.乳山市科学技术学会，山东 威海 264599；5.华隆（乳山） 食品工业有限公司，山东 威海 264500）

花生是我国的主要油料作物之一，据统计2021年我国花生产量达1 820 万t，同比增长1.15%，占全球花生产量的35.95%，居世界首位。当前国内花生主要用于榨油和花生休闲食品的初加工。花生加工过程中产生大量的花生粕、花生秧、花生壳、花生红衣等副产物，富含蛋白、多糖、纤维等营养成分。国内对这些副产物的应用及深层开发虽有一定的研究基础，但距产业化应用还有较大的差距。由此导致大量副产物的堆积与丢弃，造成资源的浪费与环境的污染。对当前国内花生精深加工研究进展进行综述，总结了花生加工技术现状与存在问题，展望了发展方向，以期为实现花生资源的综合利用提供参考。

1 花生粕

花生粕是花生加工主要副产物，蛋白含量40%～50%，花生粕中含有蛋白质、糖类、黄酮类、三萜类等多种物质，主要用作饲料，少数用于食品，深加工不足[1]。目前，对其精深加工主要集中在提取制备花生蛋白、花生肽、花生多糖等方面[2]。

1.1 提取花生蛋白

利用花生粕制备花生蛋白是当前花生精深加工的主要方向。利用花生粕制备花生蛋白的主要工艺有超声辅助提取[3]、浸出法[4]、碱溶酸沉[5]、醇提法[6]等，工艺技术和产业化水平都已比较成熟。

盐溶法是利用氯化钠溶液提取花生蛋白的一种新方法，陈胜兵等人[7]利用盐溶法提取花生蛋白并对提取工艺进行了优化，获得最佳提取条件为料液比1∶19，NaCl 浓度0.17 mol/L，浸提温度58 ℃，浸提时间42 min，pH 值9.86，此条件下花生粕蛋白提取率达到39.33%。该方法原料来源范围广、价格廉价、可行性高。

1.1.1 花生蛋白的物理功能特性

花生蛋白包含清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白等，理化和功能特性等对后期的开发与应用有重要的影响。王颖佳等人[8]对花生蛋白及其组分乳化性质进行了研究，发现碱性条件下与花生蛋白及球蛋白组分相比，伴球蛋白的乳化活性指数更高。刘岩等人[9]对花生球蛋白和伴球蛋白的功能特性进行了深入的研究，发现花生球蛋白比伴球蛋白热稳定性高。而伴球蛋白的乳化活性、起泡能力和热凝胶特性都要优于花生球蛋白。Wang Q[10]研究发现花生球蛋白、伴花生球蛋白质量分数低于6%时，凝胶性差。为16%时伴花生球蛋白具有最好的胶凝性。李婷等人[11]分级提取花生清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，并分别研究了4 种蛋白的理化、功能特性。发现球蛋白的持水性最好，清蛋白的持油性、乳化性和乳化稳定性相对较好。

虽然花生蛋白具有一定的凝胶性、乳化性等蛋白特性，但其整体蛋白特性相比大豆较差。为了进一步改善花生蛋白的特性，可对花生蛋白进行改性处理，常用的改性方法有物理法、化学法和酶法等，Zhu Y D 等人[12]利用葡萄糖酸内酯对花生蛋白溶液进行酸处理，发现至少40 min 可形成蛋白凝胶。李响等人[13]利用挤压膨化、酶法和挤压协同酶解3 种方法分别对花生蛋白进行改性处理，发现挤压协同酶法处理后的花生蛋白溶解性、乳化性和起泡性显著提高。Guo Y 等人[14]将TG 酶与高温高压蒸煮结合制备花生豆腐并研究其凝胶特性，发现添加0.75 mg/g 的TG 酶可明显改善豆腐的质地，致密性增加。关家乐等人[15]通过双螺杆挤压机对花生蛋白进行改性生产高水分组织化花生蛋白，获得最优挤压工艺为挤压温度150 ℃，螺杆转速260 r/min，含水量65%，喂料速度9 kg/h，冷却温度45 ℃。

目前，国内对花生蛋白改性研究有一定基础，但实际应用及产业化不足，如在凝胶性方面，对花生蛋白分子亚基水平热聚集及胶凝机理等方面的研究还不够深入。也是目前花生蛋白在食品方面应用受限制的主要原因之一。

1.1.2 花生蛋白的营养特性

花生蛋白与其他植物源蛋白相比，具有易消化、氨基酸种类齐全等优点，含有人体必需的8 种氨基酸。但其氨基酸含量组成不均衡，如赖氨酸、苏氨酸、含硫氨酸含量低[16]，从营养角度来讲，花生蛋白营养是相对缺陷的，也是限制花生蛋白在食品、营养保健品等领域应用的主要原因之一。因此，当前花生蛋白在饲料及食品中的应用也大多与其他蛋白复配使用，以弥补氨基酸的不均衡。

花生蛋白与花生水解蛋白氨基酸组成见表1。

表1 花生蛋白与花生水解蛋白氨基酸组成 / mg·g-1

综上所述，与目前使用领域广阔的大豆蛋白相比，花生蛋白在其蛋白营养性、加工适应性上有诸多不足。要实现花生蛋白更广范围领域的应用，将是首先需要解决的问题，也是下一步科研主要研究的方向之一。

1.2 花生肽

花生肽是基于花生蛋白的进一步深度加工利用。花生肽具抗氧化、降血压、抗菌、抗疲劳、抗凝血、醒酒等功能活性[17]。

截至目前，国内对花生肽的制备研究比较充分，主要有酶解法和发酵法。花生肽制备技术及产业化水平已相对成熟。当前，国内对花生肽的研究主要集中在特定功能活性肽的制备研究上，即通过控制制备工艺条件的改变而获得具有某种目标特定功能的花生肽。江晨等人[18]优化了超声波辅助酶解制备花生抗菌肽的工艺并获得最佳条件为底物质量分数10.9%，初始pH 值8.3，加酶量26.6 U/L，超声波功率210 W，超声波频率28 kHz，反应体系温度48 ℃，反应时间40 min。该条件下获得的花生肽对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和米曲霉抑菌率显示出良好的抗菌性。唐金鑫等人[19]则通过优化获得了利用花生粕制备α - 淀粉酶抑制肽的最佳工艺，在超声功率150 W 下30 min，料液比1∶20（g∶mL），酶添加量5 000 U/g，酶解时间2 h 的条件下获得的多肽对α - 淀粉酶抑制率为50.62%。李晨等人[20]则研究制备了花生肽与锌离子螯合物并优化了制备条件。孙晓静等人[21]利用花生粕制备呈味肽，为拓展花生肽的应用范围提供了理论基础。

综上所述，花生蛋白氨基酸的组成决定了其营养的不全面性，但特定的氨基酸序列却使得其显示出不同的特定生理活性。因此，特定生理活性花生肽的制备将是花生蛋白精深加工及应用方面的主要方向。

1.3 花生多糖

花生多糖是花生粕中第二大营养组分，其可溶性总糖含量为32.5%。花生多糖具有增强免疫力、抗氧化、降血压等多种生理活性。当前花生多糖的制备方法主要有发酵法、酶法、酸碱提取法及超声辅助提取法等方法[22]。

武金霞等人[23]利用发酵法制备提取制备花生多糖，并对其抗氧化活性进行了研究，发现0.50 g/L 花生多糖能显著提高果蝇的总抗氧化力，延长果蝇的最高寿命。刘辉等人[24]利用酶法对花生多糖提取工艺进行了优化，获得最佳提取条件为pH 值5.0，酶解时间6 h，料液比1∶20，加酶量为酸性蛋白酶10%，木瓜蛋白酶8%。在此条件下花生多糖提取率为10.06%。阎欲晓等人[25]利用超声波对酶解后的花生粕进行处理，获得的多糖提取率提高了57.47%。其他的提取方法如酸碱提取法也有较多的研究，但该方法产业化环境污染严重，多见于早期的研究。

从目前的研究来看，国内对花生多糖的研究并不充分，尤其是近几年的研究相对较少，该产品一直没有形成工业化生产，主要与现有制备方法得率低、分离纯化难等有关；另一方面，对于花生多糖的功能研究相对较少，其复杂的多糖结构也导致其构效关系及功能机制缺乏进一步的研究，限制了花生多糖的产业化进程。将是未来花生多糖研究与发展所面临的主要课题。

2 花生秧

花生秧是花生种植的主要副产物，其粗蛋白质含量、各营养成分及能量价值的降解率显著高于水稻秸秆、玉米秸秆和小麦秸秆，且适口性好[26]。因此，饲料化利用是当前花生秧精深加工实现再次利用的主要方向，对促进禽畜营养物质吸收、调节肠道菌群等具有积极的作用[27]。属于比较基础的循环利用，伴随对花生秧研究的深入，一些研究转向对花生茎叶活性物质成分的提取上来。李磊等人[28]利用花生茎叶提取异甘草素，并通过研究证实了其对小鼠促进睡眠和提高学习记忆能力具有显著的影响，且异甘草素无神经毒性，不会损伤小鼠的认知和记忆力。焦昆鹏等人[29]利用花生茎叶提取黄酮，并获得其优化条件为在乙醇体积分数49%，料液比1∶10，提取温度67 ℃条件下提取2.4 h，黄酮提取率可达（37.32±0.12） mg/g。同时对质量浓度为500 μg/mL时的花生茎叶黄酮抗氧化能力进行了研究。其对DPPH 自由基和羟自由基的清除活性分别达到了83.2%和99.9%，证实了其具有较好的抗氧化活性。鉏晓艳等人[30]则优化了利用花生茎叶提取多糖的工艺，在提取条件为NaOH 溶液浓度0.75 mol/L，料液比1∶12.00（g∶mL），反应时间3.00 h，碱提后继续以50 kGy 剂量辐照，350 MPa 超高压处理下，获得的花生茎叶多糖提取率可达（6.08±0.27） %。同时证实所提取的花生茎叶多糖具有较高的抗氧化活性。另外，还有相关研究利用花生茎叶提取生物碱、降血压等生物活性成分。

花生秧年产量巨大，无论在动物饲料应用还是在生物活性物质提取上并没有实现花生秧的完全开发。尤其是在生物活性物质提取产业化上，还面临着技术、设备、成本等诸多问题。未来花生秧其特有的助眠及抗氧化活性成分将是未来深加工的研究方向之一。

3 花生壳

花生壳是花生加工过程中的主要副产物之一，花生壳含有大量的粗纤维（65.7%～79.3%），少量的蛋白质（4.8%） 及其他如脂肪、淀粉、还原糖、矿物质等组分，同时含有一些如β - 谷甾醇、胡萝卜素、多酚、木糖等生物活性成分[31]。目前，中国年产花生壳约520 万t，当前主要应用在农业肥料、饲料、食品、复合材料及活性炭等领域，且已有一定的产业化及市场应用基础[32]。当前国内外对花生壳的深加工研究也集中在了生物活性物质提取与应用等高附加值的开发研究上。

3.1 花生壳膳食纤维

膳食纤维被称为人体第七大营养物质，具有降低患癌风险、调理肠胃、降低胆固醇、预防心脑血管疾病等诸多生理活性。伴随健康饮食观念的深入，膳食纤维也得到越来越多的关注与应用。花生壳富含纤维且价格低廉易得，是理想的膳食纤维原料来源。

酶法制备是制备花生壳膳食纤维的一种常用的制备方法，王磊等人[33]利用蒸汽爆破与酶解耦合（SEE）制备花生壳可溶性膳食纤维，在压力为0.6 MPa，保压时间4 min，加酶量4.0%，酶解时间8 min，温度50 ℃，pH 值4.0 条件下可溶性膳食纤维提取率达到34.5%。王瑞等人[34]通过酶解法，在pH 值6.0，温度60 ℃条件下，酶解时间180 min，花生壳膳食纤维提取得率为74.82%。于滨[35]则通过发酵利用绿色木霉降解花生壳制备膳食纤维，在温度 33 ℃下，接种量设定5.3%，发酵时间127 h，获得可溶性膳食纤维含量达19.49%。

当前利用花生壳制备膳食纤维的方法还有水提法、酸法、超声辅助法提取等[36]，但各种提取方法获得的提取率、纯度还有待进一步提升，对未来在食品、保健品及药品中应用至关重要。随着工业生产效率及工业生产环境要求的不断提升，高效、环保的酶法在花生壳制备膳食纤维领域将会得到更多的重视与发展。

3.2 花生壳多酚

多酚是一种天然的抗氧化剂，具有清除自由基、延缓衰老、预防心脑血管疾病等多种生理活性。花生壳中含有丰富的多酚类活性成分，成熟的花生壳中的含量为3.34%～7.13%[37]。杨慧等人[38]利用超高压技术提取花生壳多酚，并获得最佳工艺条件为乙醇体积分数70%，料液比1∶28，超高压压力320 MPa，提取时间7.2 min，在此条件下多酚得率为4.283%。刘志祥等人[39]以花生壳为原料，采用纤维素酶，利用响应面法，对酶辅助提取花生壳多酚类化合物的工艺进行优化。获得最佳提取工艺为pH 值5.2，加酶量8.8 mg/g，酶解温度51 ℃，酶解时间2.4 h，在此工艺条件下多酚提取量为6.887 mg/g。研究发现，花生壳多酚具有突出的抗氧化活性，其对1,1 - 二联苯基- 2 - 苦肼自由基（DPPH·）、羟自由基（·OH）、超氧阴离子自由基（O2-·） 清除率要显著高于茶多酚[40]，是一种理想的天然抗氧化剂。未来在食品、医药行业将会有广泛的应用。因此，提高产业化水平、降低生产成本是实现产业及市场应用所亟需解决的问题。

3.3 花生壳木糖

木糖具有低热、稳定等特性，并具有调节肠道菌群、提高免疫力、促进钙吸收等生理活性。当前在利用花生壳制备木糖方面，已有初步的研究，制备方法大都以酸法或碱法水解为主。

李明华等人[41]以酸水解法利用花生壳制备木糖，获得最佳制备工艺条件为花生壳粒度40 目，硫酸质量分数为2.1%，水解温度为121.5 ℃，水解时间为5 h，在此条件下木糖产率达10.12%。许晓燕等人[42]以花生壳为原料，在以碱法提取木糖后对其进行酶解制备低聚木糖，确定了最佳酶解条件为50 ℃，pH值4.8，加酶量2%，搅拌速度80 r/min，反应时间24 h，低聚木糖得率达到81.2%。武秋颖[43]提取制备花生木糖后通过薄层层析（TLC）、红外光谱和核磁共振氢谱3 种分析手段相结合，对花生壳木聚糖糖基组成和糖链结构进行了研究，结果表明，花生壳木聚糖是以吡喃型β - 糖苷键连接木糖为主链，含有阿拉伯糖侧链、葡萄糖醛酸侧链和乙酰基侧链的聚糖。并酶解制备低聚木糖，通过凝胶层析纯化分析，得到水解液主要成分为木二糖和木三糖，木二糖纯化得率为45%，木三糖纯化得率为13%。

当前对花生壳木糖的制备研究相对较少，对其结构研究也有待进一步深入，但当前研究已经证实了利用花生壳制备木糖的可行性，伴随技术研究的推进，利用花生壳制备木糖也是花生壳实现高附加值综合利用的方向之一。

3.4 花生壳白藜芦醇

白藜芦醇是在植物中发现的一种芪类活性物质，是天然的植物抗毒素之一，具有抗氧化、保护肝脏、抑制癌细胞增殖等生物活性。研究发现，在花生根、茎、花、果壳、种衣等均含白藜芦醇，其中花生壳含量可达0.299 6 g/kg[44]。

孙慧等人[45]利用醇提法提取白藜芦醇，并获得最佳工艺为乙醇体积分数62%，提取温度41 ℃，提取时间91 min，料液比1∶20（g∶mL）。韦金双等人[46]利用花生壳提取制备白藜芦醇后，对其对DPPH 自由基、羟自由基和超氧自由基的清除能力及还原能力进行了研究，发现花生壳白藜芦醇具有显著的体外抗氧化活性，且其对小鼠具有常压耐氧作用。高强等人[47]采用超声辅助提取花生壳中白藜芦醇后研究了人工胃肠液对白藜芦醇活性的影响，发现白藜芦醇在胃液不降解而在肠液中降解。

当前国内白藜芦醇的提取制备主要集中在虎杖和葡萄等植物中，而花生壳资源充足、成本低，因此利用花生壳制备白藜芦醇未来空间广阔，但要实现产业化首先需要攻关解决的是花生壳白藜芦醇高效制备及分离纯化关键技术。

目前，也有相关的研究利用花生壳提取花生素、菲汀、花青素等其他活性物质，在国内花生壳生物活性物质提取研究方面已有一定的基础，但在产业产业化与市场应用方面还不够成熟，与设备技术要求、产业化技术水平、加工生产成本及市场应用有关。因此，加深对花生壳活性物质制备产业化关键技术攻关研究，推进产业化进程，对实现花生壳综合利用、提高产品附加值至关重要。

4 花生红衣

花生红衣是花生加工过程主要副产物之一，当前少数用作动物饲料及制药外，大部分被丢弃，造成资源的浪费和环境污染。花生红衣中含有大量的原花青素，其具有显著的抗氧化、抗癌、改善血糖水平、抑菌等生物活性[48]。

吕筱等人[49]以花生红衣为原料提取原花青素，并对工艺进行了优化，获得最佳工艺为乙醇体积分数70%，超声温度30 ℃，超声时间17.5 min，提取次数3 次，料液比1∶16（g∶mL），得率为（7.82±0.02） %。并证实其具有显著的抗氧化活性。黄武等人[50]对花生原花青素纯化工艺进行了研究，得出最优纯化条件，大孔树脂最佳型号为D4020，得出最佳纯化条件为上样流速1 mL/min，上样质量浓度1.5 mg/mL，洗脱液为40%乙醇，洗脱流速1 mL/min，最终所得花青素纯度达（97.35±1.58） %。为提高原花青素得率，胡江波等人[51]利用超声辅助纤维素酶法提取花生红衣原花青素，并获得最优条件为纤维素酶添加量0.3%，料液比1∶20（g∶mL），提取时间40 min，提取温度55 ℃，在此条件下原花青素得率为10.97%。并通过研究证实其具有较强的自由基清除能力。

花生红衣原花青素是良好的功能食品、保健食品原料，应用前景广阔。当前我国对原花青素的研究主要集中于葡萄籽。与葡萄籽相比，花生红衣提取的原花青素具有更优的功能特性。当前对于花生红衣原花青素的结构、功能活性机理、量效构效关系、安全性评价等方面研究尚不充分，致使市场应用较少，将是下一步的主要研究及发展方向。

5 结语

综上所述，我国对花生综合开发利用上有一定的基础，如在花生蛋白、花生肽开发上，已经实现了一定规模的产业化与市场化。但在花生秧、花生壳、花生红衣等开发利用上，虽有相关的研究，但在应用化研究及产业化实现上还有相当长的路要走。花生作为我国的主要油料作物之一，每年所产生的大量的加工副产物是宝贵的资源，因此对花生进行深加工研究，推进深加工产业进程，实现传统花生加工废弃物循环利用，打造绿色低碳花生产业，对带动花生种植的增收、促进乡村振兴的发展具有重要的意义。