梨的营养成分、功效评价及产业应用研究进展
2023-12-21唐延东天津市食品研究所有限公司天津301699
唐延东(天津市食品研究所有限公司 天津 301699)
我国食用梨的历史可以追溯到3000 年以前,自古以来梨作为药食两用食品被广泛使用。我国梨资源丰富,是梨属植物的中心发源地,主要品种有黄冠梨、鸭梨、白梨、香梨等,拥有较高的产销量。梨是在我国产量仅次于苹果、柑橘的第三大水果,也是重要的经济作物之一。2022 年,我国梨种植面积约92 万公顷,产量约1 887.59 万吨。梨具有丰富的营养成分,其果实富含维生素、矿物质、蛋白质、纤维素等多种营养物质,具有降火、清心、润肺、化痰、止咳、退热等功效,有着很高的食补价值。因此,探讨梨的营养成分、功效评价及产业应用研究进展具有重要意义。
一、梨的营养成分及功效评价
(一)多糖
多糖不仅是构成机体的重要基础物质,也是维持生命的重要供能物质之一。大量研究表明,植物中含有的天然多糖具有许多优良的生物活性,如抗菌、抗氧化、抗肿瘤、降血压等,故其早已被广泛运用到医药、食品等领域中。梨中富含多糖,近年来成为研究的热点。
对于梨中多糖的提取,研究人员分别以山西贡梨、南果梨和库尔勒香梨为原料优化提取条件,为梨多糖的提取方法提供了理论指导。目前,相关研究主要以梨中粗多糖为对象,而粗多糖通常组分复杂,无法明晰其分子构成及作用机理,使用纯化多糖则可避免这种情况。目前新兴的酶提法、超滤法等提取纯化方法,具有条件温和、分离效率高、多糖损失小等优点,对纯化的粗多糖组分进行研究,可以更好地揭示梨多糖的分子构成及其构效关系。
梨多糖具有免疫调节、抗氧化、抗炎等功能。有研究测定了梨渣多糖对α-淀粉酶活性的抑制作用,并分析其抑制类型为非竞争可逆型,表明梨多糖在控制血糖稳定方面具有潜在的应用价值。此外,梨多糖不仅能提升肿瘤小鼠免疫力,还具有抗肿瘤作用,故梨多糖具有成为功能性食品原料或天然抗肿瘤药物的潜力。梨多糖具有抗氧化活性,研究发现其具有清除DPPH·和·OH 的能力,对DPPH·和·OH 的最大清除率分别可达87.9%和78.6%,且含量越高,其清除能力也越强。此外,相关研究表明库尔勒香梨多糖具有抗炎作用,库尔勒香梨中的粗多糖、中性多糖和酸性多糖具有抑制RAW264.7 细胞焦亡的作用,通过qPCR及Western-Blot 实验推测其机制可能是多糖通过抑制NLRP3 信号通路及其下游消皮素D(gasdermin D,GSDMD)蛋白的表达,从而抑制细胞破裂,阻滞内容物的释放,降低促炎因子IL-1β、IL-18 的表达水平,进而抑制炎症反应的扩大。库尔勒香梨多糖可抑制TLR4、NF-κB 蛋白的表达,基于此库尔勒香梨多糖可以抑制NF-κB、NLRP3 及GSDMD 的表达从而抑制细胞焦亡的发生进而发挥抗炎作用。
目前,对梨中多糖的研究还有待进一步挖掘。为促进梨中多糖物质的研究与开发,一方面可培育多糖含量较高的梨品种,进一步开发提高多糖提取率的新工艺,深入开展多糖结构、功效机制的研究;另一方面也可针对梨多糖的特点进行修饰,从而加强其在食品、保健品等方面的进一步利用。
(二)多酚
多酚,也称多羟基苯酚,是一类具有大量酚结构单元的有机化合物,主要存在于植物中。现代研究表明,梨果实中含有大量的酚类物质,并且在梨的生长过程中,随着梨果实的成熟,其酚类物质含量呈现明显的下降趋势。
研究人员对梨不同品种、不同部位的酚类物质含量进行了研究,通过对比我国10 个品种梨果实中酚类物质的组分含量,发现不同品种梨果实中同一种酚类化合物在含量上差异显著;在梨不同部位中,总酚含量由果心、果皮到果肉不断下降,果皮中的总酚含量约为果肉的两倍。
多酚具有重要的生物活性,因其羟基含量较高,故可以有效地抵御氧化应激和自由基的侵害,从而可预防动脉粥样硬化等疾病。梨中的多酚类物质结构复杂、不易被提取分离,故其开发利用仍存在一些问题亟待解决,例如成本过高、难以工业化生产、有机溶剂残留等。超声协同低共熔溶剂是一种环保的提取方法,但在梨多酚的提取中较鲜见,有待进一步研究。因此,在追求纯度与得率的同时,未来持续开发新型提取技术是梨多酚能够进一步得到个性化开发和高值化应用的研究方向之一。
(三)黄酮类化合物
黄酮类化合物泛指两个具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子相互连结而成的一系列化合物,对抗氧化、延缓衰老、增强免疫力均具有一定的作用。自然界中的黄酮类化合物大部分维持着苷类的形态,由于其分子结构上糖的种类、数量、连接位置和连接方式的不同可以存在各种各样的黄酮类化合物。
梨果实中含有丰富的黄酮,一般以混合物形式存在,研究人员采用氯化铝-亚硝酸钠比色法测定了鸭梨中的黄酮含量,发现其游离黄酮占黄酮总含量的98%。有研究采用超声波辅助提取野生南果梨果肉中的黄酮类化合物。
黄酮类化合物是一种很强的抗氧化剂,可有效清除体内的氧自由基,抗氧化的能力是维生素E 的10 倍以上,这种抗氧化作用可以阻止细胞衰老,也可阻止癌症的发生,目前研究均以梨中总黄酮来评价其生物活性。黄酮类化合物还可以改善血液循环,从而降低胆固醇,这些作用一定程度上降低了心脑血管疾病的发病率,也可改善心脑血管疾病的症状。
梨中的黄酮类化合物具有多种优良的生物活性,但提取过程中存在污染环境、成本高等问题,因此需要进一步优化提取工艺,在相对低廉的生产成本下提高效率和产量并减少环境污染,是梨黄酮产业化的关键。若得以有效地提取和开发,梨中的黄酮类化合物可以在食品、药品等领域以及开发天然抗氧化剂方面有广阔的应用前景。
二、梨的产业应用现状
梨产业在果品产业中占有重要地位,是生态环保、绿色健康的特色产业和乡村富民产业。众多城乡都以梨产业为切入点开展工作并取得成效,随着云南巍山县的红雪梨、山西隰县的玉露香梨、安徽砀山县的酥梨、重庆万州的翠玉梨产业的不断壮大,农民收入有效提升,但其发展瓶颈也日益凸显。多年来鲜梨价格涨幅不明显,导致果农种植积极性降低;梨深加工水平低,产品种类单一等问题也制约着梨产业的发展。我国梨产业的产销主要以鲜果为主,辅以梨汁、梨干等产品的形式出现,加工方式较为单一,获得产品附加值较低。随着我国梨产量的逐年提高,梨产业在精细化深加工的需求日益增加。
(一)梨汁
梨汁是梨产品中市场占有率较高的品类。梨汁酸甜宜人,可以较好地保留梨果实中营养成分及风味物质,无论是即饮还是佐餐,都深受消费者的喜爱。随着国内外果蔬汁饮料逐渐向营养型方向转变,梨汁中含有的营养物质和活性成分使其成为营养型饮料的研究热点之一。我国梨汁加工的主要品种有鸭梨、雪花梨、莱阳梨、酥梨和安梨等。防腐保鲜和控制褐变是梨汁加工中的重要环节,褐变不仅影响梨汁的色泽和风味,还会对其营养物质造成一定的损失,目前主要的护色技术有超高压处理、辐照处理等。此外,避免产品同质化和加大创新研发也是梨汁产业下一步的主要发展方向。
除国产梨汁外,西班牙、塞浦路斯、韩国等国家的梨汁产品已经进入中国市场。未来我国的梨汁市场将进一步细化,向浓缩果汁原产地化、纯果汁高端化、复合果肉饮料市场化的趋势发展。
(二)鲜切梨产品
鲜切水果受到很多消费者的青睐,近年消费量逐年增加。鲜切梨产品加工处理过程中的机械处理易损伤梨果组织,故其普遍存在着表面褐变、果肉软化、微生物污染及营养损失等问题,造成产品质量下降,并进一步导致了产品贮藏寿命的缩短,影响了鲜切梨果产品的品质和商品化。
有研究以皇冠梨为原料,研究短波紫外线(Ultraviolet-C,UV-C)预处理后鲜切和鲜切后UV-C 辐照两种方式对鲜切梨褐变的控制效果及其生理机制,结果显示两种UV-C 处理均可不同程度提高鲜切梨的多酚氧化酶活性、降低苯丙氨酸解氨酶活性和总酚含量,同时提高鲜切梨的抗氧化酶活性以及非酶抗氧化能力,抑制了H2O2和丙二醛的积累,有效抑制鲜切梨的褐变,其中鲜切后UV-C 处理效果更好。除此以外,褪黑素处理也是一种可以较好抑制鲜切梨褐变及保持鲜切梨品质的方法。褪黑素不仅可以抑制多酚氧化酶和过氧化物酶的活性,还可以显著提高鲜切梨抗坏血酸过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性,进而降低活性氧含量。经褪黑素处理后,鲜切梨中氧化型谷胱甘肽与还原型谷胱甘肽的含量比例及抗坏血酸与脱氢抗坏血酸的含量比例均得到了提高,体现了较好的护色效果。
依托于我国丰富的梨资源,未来需在鲜切梨的防褐变保鲜等方面开展更深入研究,进而推动高感官品质、高营养、安全方便鲜切水果的新发展潮流,促进梨果行业规模化发展。
(三)发酵梨制品
梨是酿造果酒、果醋的良好原料,由于品种、发酵条件、发酵菌种等差异,发酵梨制品的有机酸、氨基酸、风味等均有较大的不同。有机酸组分与含量是产品品质、风味的重要影响因素,有机酸含量不仅对各类化学物质及产品pH 值有重要影响,更对发酵梨制品风味、口感和色泽的平衡有重要作用。近些年,梨酒、梨醋等发酵梨制品成为市场的新宠,因其能结合梨中营养成分和益生菌的优良特性,使得发酵梨制品的研究不断取得新进展。
研究显示,梨酒与梨果汁相比有机酸总量增加,梨酒中酒石酸、莽草酸、柠檬酸、琥珀酸和乳酸含量增加,草酸含量降低,发酵后梨酒中酒石酸、乳酸和琥珀酸为主要有机酸,且不同梨品种发酵后梨酒中有机酸含量存在较大差异。对梨醋的研究显示发酵可以显著提高挥发性风味物质的种类和含量,能提高有机酸和氨基酸的含量,改善其风味和营养品质。
发酵技术可减少梨中营养物质的损失,提高产品的价值,弥补加工成本,具有盈利的空间,因此通过发酵加工来延长梨果的产业链是有效的方法之一。
三、展望
我国作为梨的主要产地之一,已形成规模较大、范围较广的种植、加工产地。未来,我国梨产业的发展仍有着广阔的前景。随着消费者对健康食品的追求,梨的保健功效也越来越受到重视。同时,随着农业技术的不断进步和产业结构的不断调整,我国梨产业的产量和品质还将继续提高,为消费者提供更多更好的选择。通过介绍梨的几类营养成分和相应的功效评价,并对目前梨产业的应用研究进展进行阐述,更多、更广泛的开发利用价值仍需要研究人员不断挖掘,以实现梨的高效综合开发利用,从而有效推动我国梨产业的健康、高效发展。未来,相关部门应积极扶持梨果加工企业,培育适于加工的梨新品种,建立适于梨加工的现代化基地,开发高技术含量和附加值的新产品,同时赋予产品更多的文化内涵,逐渐迎合人们的消费和保健心理。