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澳洲坚果精深加工研究进展

2024-07-22奚志芳彭庆蕤齐凤坤

安徽农业科学 2024年13期

摘要 澳洲坚果营养丰富,具有独特的奶香味,较其他木本坚果具有更高的经济价值,在我国南方地区种植广泛,具有广阔的应用前景和开发潜力。我国现有的澳洲坚果加工产品中,初级加工品占95%以上,精深加工产品较少。随着我国澳洲坚果产量逐年提升,澳洲坚果及其副产品的精深加工成为产业急需开发的方向。澳洲坚果精深加工研究主要集中在澳洲坚果仁及澳洲坚果壳部分,其他各部分产品开发相对较少,有待于进一步开发利用。澳洲坚果的精深加工不仅能为农户带来经济效益,对保护环境、推动农村产业转型升级都有着重要的意义。对近年来澳洲坚果不同部位的精深加工利用及产品开发进行分析和讨论,探讨制约澳洲坚果精深加工发展的因素,以期为澳洲坚果的精深加工技术的提升与产业发展提供理论支撑。

关键词 澳洲坚果;产品;开发;利用

中图分类号 TS255 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2024)13-0004-07

doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.13.002

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

Research Advances in Further Processing of Macadamia ternifolia

XI Zhi-fang,PENG Qing-rui,QI Feng-kun

(College of Horticulture and Food,Guangdong Vocational College of Ecological Engineering,Guangzhou,Guangdong 510520 )

Abstract Macadamia ternifolia have high nutritional value and aunique flavor.They have higher economic value than other tree nuts and are widely planted in our country. They also have a relatively broad international market and development potential.In the total amount of M.ternifolia processed products,the primary processed products are more than 95%,and the further processed products account for less.With the steady increase of the output of M.ternifolia in our country,the further processing of M.ternifolia and its by-products has become an urgent problem that needs to be solved in the development of the industry.The further processing of M.ternifolia mainly focuses on macadamia kernel and macadamia shell,while the other parts of M.ternifolia are less developed and need to be further developed and utilized.It is of great significance to protect the environment and promote the transformation and upgrading of rural industries.In this paper,the further processing and utilization of different parts of M.ternifolia in recent years were analyzed and discussed,and the influence factors restricting the development of M.ternifolia further processing industry were discussed.It provides theoretical support for the upgrading of macadamia nut processing technology and the development of M.ternifolia nut industry.

Key words Macadamia ternifolia;Product;Development;Utilization

基金项目 广东省林业科技创新项目(2021kjcx010);广东生态工程职业学院校级精品课程项目(2020zlgc-xj-jpkc022);广东生态工程职业学院校级科研项目(2020kykt-xj-zk07)。

作者简介 奚志芳(1980—),女,黑龙江哈尔滨人,讲师,博士,从事特色林果的加工贮藏、产品开发的教学与科研工作。*通信作者,副教授,博士,从事园艺遗传育种、产品开发的教学与科研工作。

收稿日期 2023-08-14;修回日期 2023-09-25

澳洲坚果(Macadamia tegrifolia)是山龙眼科(Proteaceae)澳洲坚果属(Macadamia F.Muell)植物,又称夏威夷果[1]。澳洲坚果原产澳大利亚,坚果产品香脆可口具有微妙的类似黄油的味道,具有奶油质地,营养丰富,被誉为“干果之王”[2-5]。近年来,我国澳洲坚果产业发展迅速,种植面积占全球澳洲坚果种植面积(约30.67万hm2)超过50%,在中国南方地区广泛种植,尤其是在云南、广西、广东等省(区)。目前,我国已成为世界上澳洲坚果种植面积最大的国家[6]。

澳洲坚果具有很高的营养价值和积极的健康作用,作为一种被广泛食用的坚果,澳洲坚果因其风味独特且营养丰富而备受推崇。澳洲坚果富有人体必需的各类营养素,包括脂肪酸、矿物质(锰、铁、镁)、碳水化合物、蛋白质和膳食纤维等。与杏仁等其他营养丰富的食用坚果相比,澳洲坚果含有大量的脂肪(75%左右),尤其是单不饱和脂肪酸MUFA,主要是油酸和棕榈油酸,约占其总脂肪含量的 59%。另外,澳洲坚果还富含生育酚、生育三烯酚、植物甾醇、角鲨烯、缩合单宁或原花青素、类胡萝卜素、生物碱和植物激素等活性物质。据统计,澳洲坚果的加工产品主要集中在壳果、开口壳果、果仁等初级加工利用[1]等方面,其中相关壳果产品占加工产品总量60%~70%,果仁类产品占30%~40%,其他加工产品占比较少,仅占5%左右。澳洲坚果现有的加工中,除果仁被广泛应用外,澳洲坚果树的花、叶以及坚果加工过程中产生大量果粕、青皮、果壳等副产物多被直接丢弃,造成了极大的浪费。这些因粗/初加工而被直接丢弃的废弃物中还含有大量的芳香类物质、挥发性油、抗氧化成分和纤维素,有待进一步加工利用。在营养和功能方面,澳洲坚果的粗/初加工使得产品单一,难以发挥出澳洲坚果出色的功能特性。因此,对澳洲坚果的精深加工研究有助于改善产品的品质和风味,满足不同年龄段消费者的需要。另外,对澳洲坚果的精深加工研究有助于实现对其功能特性和活性成分的最大化利用,从而生产出更具营养价值和商业价值的产品,最大化提升其商业化价值和产品竞争力。该研究以近年国内外澳洲坚果的加工应用相关研究文献为基础,梳理了澳洲坚果各部位加工利用的现状,总结了澳洲坚果精深加工产业变化趋势,并对现有的文献进行了比较和分析,为澳洲坚果精深加工工艺的提高和相关产品的开发提供理论依据,对澳洲坚果的提质增效、农民就业增收和一二三产业融合发展都具有十分重要的意义,旨在为澳洲坚果产业发展提供参考。

1 澳洲坚果不同部位的精深加工利用

1.1 坚果仁(包含果粕)

澳洲坚果果仁是其主要的食用部分,被广泛应用于食品工业,除了富含不饱和脂肪酸,还含有大量的蛋白质和碳水化合物,以及各类营养物质。不仅能为人体提供所需的营养素,还有有效地调节胆固醇、降低心血管疾病等作用。澳洲坚果仁榨油之后剩下的果粕及蛋白粉也富含一定的有效物质,具备开发利用的价值[7-8]。近年来澳洲坚果仁(果粕)研究情况见表1。

1.1.1 坚果零食。

澳洲坚果果仁作为食品原料被广泛使用,郭刚军等[14]以面粉与澳洲坚果粕粉为主要原料,添加奶粉、白砂糖、坚果油等辅料,进行焙烤等加工制作澳洲坚果饼干。国外也有相关研究,利用澳洲坚果仁及脱脂蛋白粉制作无麸质食品,供乳糜泻患者食用[10]。郭刚军等[15]以澳洲坚果粕粉为主要原料,辅以奶粉、白砂糖等材料,通过混合、制软材、造粒、干燥与压片等加工工序,制成多种口味的澳洲坚果片,产品营养丰富,软硬适中,咀嚼感好。澳洲利亚Go Natural公司以澳洲坚果为原料,生产纯天然有助于身体健康的澳洲坚果能量棒。零食类产品开发使澳洲坚果原料得以广泛利用,填补了市场空白。

1.1.2 饮料酸奶。

植物蛋白饮料是指利用蛋白质含量较高的植物果实、坚果类的果仁等为原料,经处理、制浆、调配、均质、灌装、杀菌等工序加工而成的一类液体饮料[20]。将澳洲坚果果仁开发研制成饮料,既符合市场需求,又能发挥其营养保健价值,是一种不错的应用方向。前期坚果乳品或坚果蛋白乳品饮料研究在工艺开发上[16,19],随着研究深入,产品类型由单一型向复合型转化,研究人员利用了多种酶通过酶解工艺制作燕麦坚果乳复合饮料,并添加不同类型稳定剂来改善复合乳饮料的口感及产品稳定性[20]。产品的加工技术不断完善,产品的品质考查不断提升,黄克昌等[23]以澳洲坚果果粕为原料,用单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯为乳化剂,采用高压均质法制备澳洲坚果乳,以产品稳定系数和感官评分为指标,研究澳洲坚果果粕与水质量比、乳液pH对澳洲坚果乳品质和稳定性的影响。近年来,研究人员以澳洲坚果仁浆为主要原料,通过研究调节糖的添加量、筛选发酵温度、发酵时间等多条件改善产品口感、酸度等,开发了澳洲坚果酸奶[24]。澳洲坚果酸奶奶香浓郁、酸甜适宜、感官细腻,是一款纯植物基的高蛋白、风味佳酸奶。以上研究丰富了澳洲坚果系列产品,提升了澳洲坚果精深加工水平。澳洲坚果饮料酸奶研究情况见表2。

1.1.3 酱制品。

研究人员以黄皮果、山黄皮为主要原材料,添加黄豆酱、澳洲坚果麸粕、蒜、白砂糖等材料,开发一款坚果果酱产品。开发的坚果果酱口感细腻,风味独特,感官评分较高,是一款创新产品,符合大众消费口味,为坚果粕的开发提供新的参考[22]。

1.1.4 动物饲料。澳洲坚果脱脂蛋白粉富含蛋白质及碳水化合物,对动物健康有益[11-12]。澳洲坚果脱脂坚果蛋白粉很早被作为喂养使用,研究发现澳洲坚果脱脂蛋白粉可以替代鱼类饲料中豆类蛋白[11]。当给鸡的饲料中添加10%的澳洲坚果粉不会对动物生长造成不良影响,但是100%澳洲坚果粉作为鸡饲料是不可行的,鸡会表现出生长迟缓和增重不足[12]。

1.1.5 高蛋白食品。

澳洲坚果中蛋白质含量约占9%,富含18种不同氨基酸[25-26]。黄茂忠等[16,25]研究了澳洲坚果粉加工后的蛋白质含量、含水量、灰分含量、单宁含量、颜色、蛋白质溶解度、表观黏度、泡沫特性、持油能力等性质,发现脱脂后的澳洲坚果粉也富含丰富的蛋白质,相关特性有一定的加工优势,可作为开发高蛋白食品的配料(配制蛋白饮料的粉末)。

1.1.6 蛋白肽。

澳洲坚果油被应用后,剩下的果粕中含有不少优质蛋白,有待利用。生物蛋白肽更容易被消化吸收,还具有抗氧化、降血压、免疫调节等多种生理功能,研究人员多利用澳洲坚果果粕等为原料,采用加碱溶解加酸沉淀的方法提取粗蛋白,单一酶或者复合酶水解法制备蛋白多肽[13,18],研究也从初期简单加工技术逐渐向复合技术研究转变。范方宇等[13]以澳洲坚果残渣为原料,通过碱溶酸沉法及碱性蛋白酶酶解工艺得到坚果蛋白,通过等电点、pH、底物浓度、水解时间等参数优化,确定最佳工艺。杜丽清等[18]利用冷榨澳洲坚果粕,通过碱提酸沉法得到澳洲坚果蛋白,木瓜蛋白酶或复合酶酶解澳洲坚果蛋白制备蛋白肽,研究发现澳洲坚果蛋白肽具有较强的抗氧化活性。帅希祥等[21]利用复合酶酶解法制备澳洲坚果蛋白肽,分析各部分抗氧化活性,发现其酶解产物可作为抗氧化剂用于生产中。坚果蛋白的利用较简单的加工品技术水平升级,功能更加广泛,坚果蛋白产品的开发利用为消费者提供了更多营养的选择,是动物蛋白不错的替代,具备一定的开发潜力,在加工利用上还需要更多的研究。

1.1.7 多糖。

多糖是植物中一类重要的有效物质,具有很多显著的药理活性。澳洲坚果中也含有一定数量的多糖,但是相关研究较少。许良等[17]采用水提醇沉的方法提取多糖,比较Sevage法、TCA法、碱性蛋白酶法和碱性蛋白酶-Sevage联用法多种方法对60%~90%醇沉粗多糖脱除蛋白的效果,再利用琼脂糖凝胶柱层析进一步纯化多糖。结果显示,碱性蛋白酶-Sevage联用法为多糖脱蛋白最佳方法,效果较佳。澳洲坚果多糖的生物活性还没有被开发利用,需要进一步进行活性筛选,更好的指导产品开发利用。

1.2 坚果油

综合前期研究发现,澳洲坚果是一种高含油量的果品,澳洲坚果油是目前品质最好的天然色拉油及基础油之一,也具有一定的保健功效[7-8]。

1.2.1 食品原料。

澳洲坚果油作为食品原料有着一定的应用[27],澳洲坚果油是具有坚果香味的黄色油状液体。Clif Bar公司以有机澳洲坚果黄油,配以大豆脆米,有机燕麦片,维生素C等生产澳洲坚果能量棒。澳洲坚果油也被作为烹饪用油,由于其烟点较高(>210°),在烧烤、烘焙、煎炸等方面均可以使用,还可以用来制作沙拉,但由于其价格较贵,制约了其应用。

1.2.2 化妆品原料。

澳洲坚果油性质温和不刺激,且延展性好易吸收,对各类油类成分及护肤活性物质均具有较好的溶解度,被作为化妆品基础油广泛使用。澳洲坚果油富含15%的棕榈油酸,脂肪酸组成类型与人体脂肪类型相近,有延缓细胞衰老,促进细胞修复再生,有效的调节皮肤的角质化,保湿等功效,也对晒伤和冻伤有一定的治疗作用[27-30]。澳洲坚果油比较安全,风险系数为1,对于孕妇一般没有影响,没有致痘性。近年来,澳洲坚果油被作为化妆品原料广泛使用,在膏霜与乳剂中使用量为2%~10%,按摩油中可高达100%。邓强[31]以澳洲坚果油为原料,添加了紫草提取物、其他油脂及相关提取物等制备紫草口红,上色效果和滋润效果较好,消费者满意。周礼云等[32]考察了6 种植物油脂的护发作用,结果显示:澳洲坚果油可以保护细胞膜,延缓脂质体的过氧化作用,减少紫外线对头皮头发的侵害。澳洲坚果油在化妆品开发中具有广阔的应用前景。

1.2.3 固体饮料。

澳洲坚果油微胶囊产品以水提法提取澳洲坚果油和碱提酸沉提到的澳洲坚果蛋白为原料[33]。仪器检测干燥后胶囊微观结构,产品包埋率为89%左右,水分含量为2.42%,蛋白质含量6.85%,经感官实验分析发现澳洲坚果油微胶囊产品在颜色、组织结构、口感、冲调性等方面都较好,与传统的胶囊类产品相比,微胶囊更容易服用消化吸收,该研究为坚果类原料开发微胶囊型固体饮料产品提供参考。

1.2.4 坚果口服液。

朱冰清[34]利用了溶剂提取法、超声辅助提取法、索氏抽提法、超临界CO2萃取及亚临界萃取5种提取方法,通过成分分析及酸价、碘价及过氧化值等指标比较研究,发现超临界CO2萃取工艺较优,纳米口服液具有稳定、缓慢释放、作用靶向等优点,还能增大不易溶解物质的溶解度、提高营养成分生物利用度等优点,纳米口服液拓展了澳洲坚果在营养与保健方面的应用。

1.3 坚果花

澳洲坚果花为下垂总状花序,花朵繁多,落花率高,花香宜人,花期长达 1 个月。澳洲坚果花中含有丰富的挥发油及氨基酸成分,具有一定的保健功能,也是配制香精的主要原料,在食品、 化妆品、医疗与化工等应用上具有广阔的前景。

1.3.1 挥发油。

澳洲坚果花富含挥发性成分,CO2超临界萃取技术在相关研究中较为常用。刘劲芸等[35]将超临界CO2 萃取与一般蒸馏萃取技术进行比较,通过加工温度、萃取压力、气体的流量及萃取时间等因素考察,分析对挥发油萃取率的影响,发现超临界CO2 萃取技术提取效果较好。郭刚军等[36]在CO2超临界萃取基础上,运用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术分析并鉴定了澳洲坚果花化学成分、相对含量,为进一步开发坚果花中芳香成分奠定了基础。澳洲坚果花挥发油中含有很多功能性成分,没有被开发利用,有待进一步的研究和开发。

1.3.2 坚果蜂蜜。

王文林等[37]以云南产澳洲坚果酿制蜂蜜为原料,采用国家相关标准测定澳洲坚果蜂蜜感官要求、微生物限量、理化指标完全符合国家标准,检测发现澳洲坚果蜂蜜是一种低钠低脂高品质的产品。王桃红等[38]利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法对3种云南产澳洲坚果蜜挥发性成分进行测定,并进行系统分析,共检测出105 种物质,指导澳洲坚果蜂蜜之后的开发与应用。澳洲坚果蜂蜜根据澳洲坚果产地、蜜蜂品种的不同,造成多种化学成分的差异,使坚果蜂蜜的色泽、滋味和气味有所差别,需要更多的理论研究支持与补充。

1.3.3 花茶。

宋海云等[39]以新鲜澳洲坚果花为原料,利用自然风干技术,60 ℃热风对坚果花干燥4 h,制作澳洲坚果花茶。经检测发现,澳洲坚果花茶中含有游离氨基酸17 种,人体必需氨基酸7 种,苏氨酸和脯氨酸含量高并且符合世界卫生组织-联合国粮农组织推荐的必需氨基酸组成比例,具有一定的研究和应用前景。

1.4 坚果叶

澳洲坚果每年修剪,遗弃的叶片数量巨大,澳洲坚果叶片中富含丰富的烃及其衍生物,各类酮、醛、醇、酸及酯类等成分。随着坚果产业的不断发展,修剪遗弃掉的澳洲坚果叶片将迅速增加,迫切需要为修剪遗弃的澳洲坚果叶寻找合理的利用途径,提升其利用价值,变废为宝。

1.4.1 叶片精油。

精油常被称为“液体黄金”,澳洲坚果叶片富含精油类成分,何凤平等[40]利用水蒸气蒸馏法提取叶片精油,通过单因素试验和正交试验分析提取率,筛选摸索该法提取澳洲坚果叶精油的最佳工艺条件,为坚果叶片精油提取加工提供参考。澳洲坚果叶片精油的功能需要进一步研究,为精深加工提供指导。

1.4.2 叶茶。

前期研究发现澳洲坚果叶片富含酚类及各类不饱和脂肪酸等,具有抗氧化、降压等功效,澳洲坚果嫩叶有类似茶叶鲜叶的表型特征[7-8]。韩树全等[41]以澳洲坚果春季采摘的一芽三叶为原材料,经炒青等工序后加工成绿茶,其外形完整、外观饱满,滋味浓厚,具备茶叶的品质特征。试验表明,澳洲坚果叶茶中咖啡碱含量小于0.01%,适合痛风患者或神经衰弱患者饮用。结合前期研究,澳洲坚果叶茶具备一定的开发价值,可以结合药理试验、功能性实验、感官评价不断完善研究数据。

1.5 坚果青皮

澳洲坚果青皮占鲜果重量的45%~60%,很多时候被废弃处理,造成浪费和环境的污染。研究发现[7-8],澳洲坚果青皮含有多酚类、黄酮与多糖等成分,具有抑菌及植物生长调控等作用,具备一定的开发潜力。

1.5.1 植物生长调节剂。

研究发现[42],利用高浓度乙醇溶液和接近大自然状态的水分别通过加热回流法提取青皮中极性成分,并对提取物进行作物种子萌发及根茎的生长抑制试验,发现提取物对种子萌发及根茎生长均具有一定的抑制作用,且提取物质量浓度与其抑制作用成正比;研究发现,在一定浓度下,相同质量浓度的水提液抑制作用强于醇提液;醇提液对一些植物的生长有高质量浓度抑制、低质量浓度促进的现象,开发植物生长调节可以作为澳洲坚果青皮的一个不错的利用方向。

1.5.2 青皮发酵肥。

研究发现[43],以废弃的澳洲坚果青皮为原料发酵成堆肥,以常规化肥施肥为对照,连续2次施澳洲坚果青皮发酵肥茶叶品质有所提升,发酵肥可改良茶园土壤酸碱度,对茶叶的产量和品质都有提高。宋海云等[44]以澳洲坚果皮和蘑菇渣、蚯蚓粪为原料制备有机肥,并与其他农作物生产的有机肥进行比较。结果显示,澳洲坚果皮发酵有机肥中的营养物质与有机成分含量均较高;生产的有机肥符合NY 525—2012《有机肥料》的要求,可以进一步生产和推广。

1.5.3 化妆水。

因澳洲坚果青皮含有熊果苷、豆腐果苷、天麻素等美容成分,施蕊等[45]利用乙醇浸渍法提取青皮中有效成分,经石油醚萃取后得浸膏,加以其他原料制备具有舒缓保湿作用的澳洲坚果青皮化妆水,拓宽了澳洲坚果青皮的利用模式,澳洲坚果青皮成分丰富,可以进一步加深成分研究、功能性试验,拓展应用。

1.6 坚果壳

澳洲坚果壳很多时候作为垃圾丢弃,不仅造成资源浪费,而且破坏生态平衡、污染环境。 澳洲坚果果壳作为加工副产物,质量约占壳果总质量的60%以上,按照计算,目前全世界产生的澳洲坚果果壳超过 2 万t,精深加工利用的案例不多,造成资源严重浪费及环境污染。近年来澳洲坚果壳研究情况见表3。

1.6.1 活性炭。

随着全球化能源危机日趋严重,利用废弃生物材料制备生物炭成为替代化石能源的有效方法之一。目前,研究人员利用澳洲坚果壳为原料制备活性炭,为澳洲坚果壳的综合利用提供了重要参考[48,62-64]。不同的研究团队分别利用了不同的方法对废弃的澳洲坚果壳进行加工。其中,磷酸法在制备活性炭中被广泛使用,宁平等[47-48,51]以澳洲坚果壳为原料,磷酸为活化剂,分别浸渍处理不同时间制备活性炭,并比较磷酸活化法制取活性炭工艺以及制备条件、被吸附样品浓度对活性炭吸附性能的影响。氯化锌活化法也被经常使用,郭刚军等[62,64]以澳洲坚果壳作为原料,通过高温碳化技术制备生物活性炭材料,分析了不同活化剂对澳洲坚果壳生物活性炭材料微观状态和吸附性能的影响。徐行浩等[52]利用微波加热澳洲坚果壳氯化锌活化法制备活性炭,发现对吸附率及活性炭得率的影响因素的影响是微波辐照时间最大,ZnCl2质量分数较小,该方法生产的活性炭外观相对均匀,吸附性能超过国家标准。巫丹等[65]利用固定床反应器制备生物炭,考察了热解温度对生物炭挥发分、固定碳、HHV 值、质量产量和能量等因素,发现该法制得的活性炭可以作为燃料使用,且该法生物炭制备温度与制备活性炭的着火温度、燃尽温度、综合燃烧特性指数均具有一定关系。澳洲坚果壳活性炭是一个既具备生态效益,又具备经济价值的利用方向。澳洲坚果壳活性炭研究情况见表4。

1.6.2 坚果露酒。

澳洲坚果不仅具有一定的营养保健功效,也有特殊的香气、香甜的口感,利用不同类型酒加工成坚果露酒,顶空固相微萃取(HS-SPME)方法与气相色谱质谱联用法常被用于检测坚果露酒香气成分,由此来判断其风味和口感。陈海生等[59]以广西龙州产 50°米酒为酒基,分别添加澳洲坚果的壳果、果壳及果仁,利用广西传统露酒泡制方法加工得到3种澳洲坚果露酒,对香味物质的定性定量分析,结果显示果壳露酒品质更佳。贺鹏等[56]采用氨基酸比值系数法等技术对3种露酒的香气成分、营养成分进行分析与比较,测定各样品中各化学组分的相对含量,分析各种澳洲坚果露酒的质量差异。以上研究显示,以澳洲坚果果壳为材料制备露酒具有较大的开发潜力。康专苗等[60]定性分析澳洲坚果露酒及浸泡基酒的挥发成分及香气成分,2个样品依次检测出67及79种香气成分,主要以酯类化合物为主,尤其是棕榈酸乙酯的含量最高,可以根据不同类型香气物质的添加和改善使坚果露酒达到相应的功效,该研究为澳洲坚果露酒的进一步开发利用提供了科学依据和数据参考。张涛等[61]对3种露酒及酒基的挥发性香气成分进行研究,通过因子分析对其挥发性香气成分进行比较与评价,最后通过感官评定进行验证,得出果仁露酒香气品质最佳。关于坚果露酒的研究有待进一步完善和开展。

1.6.3 色素。

澳洲坚果壳呈棕褐色,涂行浩等[53]以蒸馏水为提取溶剂,通过涡旋振荡、离心等工序从澳洲坚果壳中提取的色素,结果显示澳洲坚果壳色素与很多坚果类色素相近,为水溶性色素,保存温度和溶液pH、不同光照条件、常见的金属离子、常见的食品添加剂等均会对澳洲坚果色素产生一定的影响,澳洲坚果色素在使用的过程中可以根据以上研究进行适当的处理达到相应的效果。

1.6.4 吸附剂。

目前,工业上广泛应用的一些离子型染料及重金属在环境中会产生毒性和致病性,会危害人体健康和破坏环境,急需寻找高性价比的治理方法,而利用吸附剂去除是有效的解决途径之一。研究发现[51,54],澳洲坚果壳活性炭对金属铬等污染物具有较强的吸附能力,受到酸度、振荡时间等因素的影响,吸附量随铬溶液初始质量浓度的增加而增加,属于物理吸附。梁其勇等[57]以澳洲坚果壳为原料,通过用焙烧法、磷酸活化联合焙烧法等工艺分别制备果壳碳吸附剂。研究发现,磷酸活化可增加果壳碳产品的比表面积,比较不同碳对亚甲基蓝吸附情况发现,在样品溶液浓度较低(<60 mg/L)的情况下,磷酸活化制备的果壳碳对亚甲基蓝的吸附性能优于商品吸附炭。杨雯等[54]利用超声-碱组合技术,以澳洲坚果壳为原料,制备新型多羟基澳洲坚果壳吸附剂,利用电镜扫描、热稳定性分析、表面官能团与元素组成分析等试验考察改性前后各项指标特征和结构变化,发现该吸附剂具有开发潜力。通过微波辅助将澳洲坚果壳改性成一种新型复合物,可以吸附溶液中铅离子(II)[63]。结果表明,坚果壳吸附剂是一种高效且可以再生利用的吸附剂,并且吸附剂成本低于商业活性炭,可以广泛推广使用。

1.6.5 生物质碳。

生物质炭含有大量的碳和相关营养物质、具有多种孔隙及比表面积大的多功能性多孔材料。Kumar等[66]研究发现,澳洲坚果果壳在500~1 300 ℃范围内可以热解产生生物质炭,在特定的条件下可用于铁的还原,当制备温度超过 1 000 ℃时,生成的生物质炭表面具有更多的晶体结构,对硝酸盐等可起到有效的吸附[67]。通过温室试验,研究澳洲坚果壳生物炭对桉树幼苗盆栽混合料中氮、钾、磷、镁、钙、钠含量的影响,添加生物质炭浓度达到一定浓度时,桉树组织对营养元素的吸收起着一定的影响[58]。此外,澳洲坚果制备的生物质炭还具有改善土壤的组成,影响植物根的深度、作物生长及其产量的作用[49,68]。国内关于澳洲坚果果壳制备生物质炭的研究不多, 有待进一步开展相关研究。

1.6.6 滤料。

废弃澳洲坚果壳为原材料利用碱性药剂处理[50],在水溶液中进行脱脂处理后,通过烘干、过滤等工序制备滤料,具有很好的过滤性能,澳洲坚果壳颗粒可以吸附油脂及悬浮物,从而达到过滤的效果。该应用工艺简单、成本低,可为废弃资源开发利用及农民增收提供参考。

1.6.7 抗氧化剂。

杨申明等[69]利用微波法提取澳洲坚果壳中的总黄酮类物质,黄酮类成分具有较强的抗氧化性,能有效地清除羟基自由基,且其质量浓度与抗氧化活性呈现一定的量效关系,澳洲坚果壳可以作为一种良好的天然抗氧化剂使用。植物多糖作为一种重要的功效成分,一些多糖具有降血脂、抗肿瘤等药理活性,多糖应用范围正不断扩大,关于坚果壳多糖研究较少。研究发现[70],利用微波提取澳洲坚果壳多糖,提取的澳洲坚果壳多糖对羟基自由基、DPPH自由基等有较好的清除能力,表明澳洲坚果壳多糖具有较强的抗氧化能力,关于澳洲壳多糖的药理作用,有待进一步研究。

2 澳洲坚果精深加工利用存在的主要问题及发展对策

澳洲坚果的加工研究从20世纪90年代末已经开始,随着科技的发展、技术的进步,澳洲坚果加工品的种类和数量不断提升,已经取得了一定的进展。澳洲坚果精深加工研究主要集中在澳洲坚果仁及澳洲坚果壳部分,其他各部分产品开发相对滞后,有待进一步开发利用。制约澳洲坚果精深加工因素主要有:

① 澳洲坚果成分虽有很多文献报道,但是功效物质基础不明确或功效作用机制未被阐明,精深加工利用理论基础薄弱。

②澳洲坚果精深加工技术及装备能力有限,不能与前沿技术及装备接轨,技术装备集成创新能力不强。

③澳洲坚果精深加工产品创新发展能力不够,产业链较短,上下游环节不匹配,加工产品增值空间有限。

④澳洲坚果精深加工技术市场转化率不高,市场上澳洲坚果精深加工产品少见。

针对澳洲坚果精深加工利用中存在的主要问题,可采取以下对策:①利用现代分析技术结合其他相关成分研究,通过药理学、药效学等试验研究阐明物质基础、明确作用机理,指导精深加工开发及产品应用。②加大科研力度,提升澳洲坚果精深加工技术及装备创新能力,加大技术集成创新力度,加快精深加工技术与装备升级。③结合前期研究基础,加大产品创新力度,产品从简单加工品向复合型加工品逐渐转变,延长澳洲坚果产业链,提高产品附加值。④相关部门加大对科技创新的支持和投入,促进科技创新,做好专利保护,加快澳洲坚果精深加工技术转化。

3 总结与展望

澳洲坚果作为一种优质的木本坚果,不仅果仁被广泛使用,其他部位及加工副产物也均具有广阔的研究前景及利用空间。在全球澳洲坚果种植面积不断扩张的大趋势下,急需找到适合澳洲坚果产业高速发展的方向和途径,而澳洲坚果的精深加工则顺应了产业的未来发展需求,为澳洲坚果产业链的延伸、价值链的提升、供应链的优化、利益链的构建等提供了多方位的保障,为推动澳洲坚果现代化的发展提供了强有力的支撑。

未来澳洲坚果产业将充分发挥其食用、保健、美容和净化环境等作用,加速向食品工业、日用化工、环境保护等领域延伸,澳洲坚果精深加工将加速坚果产业提质增效、助力农民就业增收和一二三产业融合发展。

参考文献

[1]

任二芳,牛德宝,刘功德,等.澳洲坚果仁营养成分分析与其加工副产物的综合利用研究[J].食品研究与开发,2020,41(6):194-199.

[2] 黄锦媛.桂热1号等澳洲坚果的品种特性及其栽培技术[J].中国南方果树,2014,43(3):134,140.

[3] 贺熙勇,陶亮,柳觐,等.国内外澳洲坚果产业发展概况及趋势[J].中国热带农业,2017(1):4-11,18.

[4] 艾静汶,刘功德,黄欣欣,等.澳洲坚果产业发展现状与趋势[J].食品工业,2018,39(11):282-285.

[5] KAIJSER A,DUTTA P,SAVAGE G.Oxidative stability and lipid composition of macadamia nuts grown in New Zealand[J].Food chemistry,2000,71(1):67-70.

[6] 柏斌.云南:2020年澳洲坚果面积将达400万亩[J].中国果业信息,2019,36(9):36-37.

[7] 奚志芳.澳洲坚果应用的研究进展[J].食品安全导刊,2021(24):142-143.

[8] 刘姚,徐小明,奚志芳,等.澳洲坚果不同部位化学成分分析与加工利用研究进展[J].广东农业科学,2020,47(6):116-125.

[9] BALOGUN A M,FAGBENRO O A.Use of macadamia presscake as a protein feedstuff in practical diets for tilapia,Oreochromis niloticus(L.)[J].Aquaculture research,1995,26(6):371-377.

[10] AL-EISA H.The effect of using gluten free flours on the palatability,texture and water activity of white chocolate chip Macadamia Nut Cookies[R].2006.

[11] JITNGARMKUSOL S,HONGSUWANKUL J,TANANUWONG K.Chemical compositions,functional properties,and microstructure of defatted macadamia flours[J].Food chemistry,2008,110(1):23-30.

[12] PHOSA M A.The nutritive value of macadamia oil cake meal and wood ash as alternative feed ingredients for chickens in rural areas[D].Pretoria:University of Pretoria,2010.

[13] 范方宇,阚欢,郭安,等.澳洲坚果蛋白质提取及多肽的制备[J].农业机械,2011(35):131-135.

[14] 郭刚军,胡小静,邹建云,等.澳洲坚果饼干加工技术研究[J].食品科技,2012,37(8):162-165.

[15] 郭刚军,徐荣,胡小静,等.澳洲坚果片加工工艺与技术研究[J].食品工业,2012,33(2):20-23.

[16] 黄茂忠,尹黎明,刘云飞,等.一种澳洲坚果蛋白饮料及其加工方法:CN201110370646.5[P].2012-03-28.

[17] 许良,叶丽君,黄雪松.澳洲坚果多糖脱蛋白方法研究[J].食品科技,2014,39(12):206-211.

[18] 杜丽清,帅希祥,涂行浩,等.澳洲坚果蛋白肽制备工艺及抗氧化活性研究[J].热带农业工程,2016,40(Z1):1-6.

[19] 田素梅,张晓梅,马艳粉,等.澳洲坚果乳饮料配方的研究[J].食品研究与开发,2017,38(7):94-96.

[20] 代欢欢,杨蕾,杨俊杰,等.燕麦坚果复合乳饮料加工工艺的研究[J].合肥师范学院学报,2019,37(6):17-21.

[21] 帅希祥,张明,马飞跃,等.复合酶法制备澳洲坚果蛋白肽及其抗氧化活性研究[J].热带作物学报,2020,41(7):1434-1439.

[22] 苏艳兰,刘功德,艾静汶,等.黄皮酱加工工艺及其优化[J].农业研究与应用,2021,34(1):76-81.

[23] 黄克昌,马尚玄,付镓榕,等.澳洲坚果乳的制备及稳定性研究[J].食品研究与开发,2022,43(16):88-95.

[24] 汤木果,汪玉兰,赵存朝,等.澳洲坚果酸奶的研制[J].现代食品科技,2022,38(6):214-222.

[25] SHARMA G M,SU M,JOSHI A U,et al.Functional properties of select edible oilseed proteins[J].Journal of agricultural and food chemistry,2010,58(9):5457-5464.

[26] 黄宗兰.澳洲坚果油和蛋白的提取、性质分析及蛋白的初步纯化探索[D].南昌:南昌大学,2015.

[27] MOREAU R A,KAMAL-ELDIN A.Gourmet and health-promoting specialty oils[M].Urbana,Illinois,USA:AOCS Press,2009.

[28] BLIN X,GUILLARD S.Cosmetic composition comprising macadamia oil and a wax:IB 2008055227[P].2009-06-18.

[29] HERNANDEZ E M,KAMAL-ELDIN A.Cosmetic and pharmaceutical properties of fats and oils[C]//Processing and Nutrition of Fats and Oils.New York:John Wiley & Sons,Ltd,2013:223-243.

[30] LINDBECK K,WAIT W.Cosmetic composition:AU2013/000243[P].2013-09-19.

[31] 邓强.紫草口红的制备及功能性研究[D].武汉:湖北工业大学,2021.

[32] 周礼云,万岳鹏,龚盛昭,等.几种植物油脂护发作用研究[J].香料香精化妆品,2019(6):21-24.

[33] 胡旭涛.腰果、澳洲坚果油的微胶囊化及腰果速溶粉产品开发[D].南昌:南昌大学,2015.

[34] 朱冰清.澳洲坚果油提取及其纳米乳口服液的研究[D].武汉:华中农业大学,2013.

[35] 刘劲芸,张虹娟,魏杰,等.超临界CO2萃取澳洲坚果花挥发油的工艺研究[J].食品研究与开发,2013,34(3):31-34.

[36] 郭刚军,伍英,徐荣,等.超临界CO2萃取澳洲坚果花挥发油的化学组成分析[J].现代食品科技,2013,29(12):3059-3062,3052.

[37] 王文林,贺鹏,覃振师,等.澳洲坚果蜂蜜质量评价[J].安徽农业科学,2016,44(24):72-74,77.

[38] 王桃红,张云双,姜晓林,等.云南3种特色蜂密的挥发性成分测定与比较[J].现代食品科技,2021,37(9):252-262.

[39] 宋海云,贺鹏,张涛,等.澳洲坚果花茶中营养成分和香气分析[J].食品研究与开发,2018,39(5):136-140.

[40] 何凤平,雷朝云,范建新,等.水蒸气蒸馏法提取澳洲坚果叶精油工艺[J].食品工业,2020,41(1):176-180.

[41] 韩树全,罗立娜,范建新,等.澳洲坚果叶茶的品质特征及挥发性成分分析[J].热带作物学报,2019,40(8):1645-1652.

[42] 李彪,熊智,汪姝,等.澳洲坚果青皮提取物对4种作物幼苗生长的影响[J].西北农业学报,2011,20(10):168-172.

[43] 尚怀国,周泽宇,施蕊,等.澳洲坚果青皮发酵肥对茶园土壤养分和茶叶品质的影响[J].南方农业学报,2021,52(7):1877-1886.

[44] 宋海云,贺鹏,黄锡云,等.不同辅料发酵澳洲坚果皮有机肥品质比较[J].农业研究与应用,2020,33(6):28-32.

[45] 施蕊,熊智,柯瑾,等.澳洲坚果青皮浸膏的制备方法及化妆水:CN201210244385.7[P].2013-05-08.

[46] AHMADPOUR A,DO D.The preparation of activated carbon from macadamia nutshell by chemical activation[J].Carbon,1997,35(12):1723-1732.

[47] 宁平,杨月红,彭金辉,等.澳洲坚果壳活性炭制备的热解特性研究[J].林产化学与工业,2006,26(4):61-64.

[48] 刘晓芳,王如阳,叶艳青,等.澳洲坚果壳制备活性炭的工艺研究[J].安徽农业科学,2008,36(26):11186-11187.

[49] SPOKAS K A,BAKER J M,REICOSKY D C.Ethylene:Potential key for biochar amendment impacts[J].Plant and soil,2010,333(1):443-452.

[50] 陈玲,孙浩,缪福俊,等.澳洲坚果壳滤料的制备与过滤性能的研究[J].吉林农业,2011(5):134-135,137.

[51] 刘晓芳,刘满红,张晓梅,等.澳洲坚果壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能[J].云南民族大学学报(自然科学版),2012,21(3):178-181.

[52] 涂行浩,张秀梅,刘玉革,等.微波辐照澳洲坚果壳制备活性炭工艺研究[J].食品工业科技,2015,36(20):253-259,270.

[53] 涂行浩,张秀梅,刘玉革,等.澳洲坚果壳色素的理化性质及稳定性研究[J].食品科学,2015,36(15):35-39.

[54] 杨雯,冯骞,操家顺,等.新型多羟基澳洲坚果壳吸附处理印染废水[J].净水技术,2016,35(1):77-82.

[55] PAKADE V E,MAREMENI L C,NTULI T D,et al.Application of quaternized activated carbon derived from Macadamia nutshells for the removal of hexavalent chromium from aqueous solutions[J].South African journal of chemistry,2016,69:180-188.

[56] 贺鹏,张涛,宋海云,等.澳洲坚果露酒营养评价及香气质量综合评价[J].南方农业学报,2018,49(8):1619-1626.

[57] 梁其勇,胡雪玲,盘鸿,等.夏威夷果壳制备碳吸附剂的研究[J].大众科技,2018,20(7):52-54,58.

[58] WROBEL-TOBISZEWSKA A,BOERSMA M,SARGISON J,et al.Nutrient changes in potting mix and Eucalyptus nitens leaf tissue under macadamia biochar amendments[J].Journal of forestry research,2018,29(2):383-393.

[59] 陈海生,张涛,宋海云,等.不同原辅料澳洲坚果露酒的挥发性香气成分分析及比较研究[J].中国热带农业,2019(2):23-30.

[60] 康专苗,雷朝云,范建新,等.澳洲坚果露酒香气成分GC-MS分析[J].江苏农业科学,2019,47(19):218-223.

[61] 张涛,贺鹏,宋海云,等.基于因子分析的澳洲坚果露酒香气品质研究[J].中国南方果树,2019,48(4):46-52.

[62] 郭刚军,马尚玄,胡小静,等.氯化锌活化制备澳洲坚果壳活性炭试验[J].林业工程学报,2020,5(6):106-113.

[63] MORIFI E L,OFOMAJA A E,PILLAY K.Microwave assisted modified macadamia nutshells/Cu-Mn oxide composite for the removal of Pb(II) from aqueous solution[J].Journal of environmental chemical engineering,2020,8(4):1-10.

[64] 崔海鹏,龙爱春,户本相,等.澳洲坚果壳生物活性炭的活化调控及其吸波性能[J].热带作物学报,2021,42(11):3307-3315.

[65] 巫丹,范方宇,王昌命,等.温度对澳洲坚果壳生物炭特性影响[J].应用化工,2021,50(5):1282-1286,1291.

[66] KUMAR U,MAROUFI S,RAJARAO R,et al.Cleaner production of iron by using waste macadamia biomass as a carbon resource[J].Journal of cleaner production,2017,158:218-224.

[67] BAKLY S,AL-JUBOORI R A,BOWTELL L.Macadamia nutshell biochar for nitrate removal:Effect of biochar preparation and process parameters[J].C-journal of carbon research,2019,5(3):1-20.

[68] MCCLELLAN A,DEENIK J,UEHARA G,et al.Effects of flash carbonized macadamia nutshell charcoal on plant growth and soil chemical properties[C]//Proceedings of the SSA,ASA,CSSA,international annual meetings.New Orleans,LA,USA:[s.n.],2007:120.

[69] 杨申明,王振吉,韦薇,等.微波辅助提取澳洲坚果壳总黄酮的工艺优化及其抗氧化活性[J].粮食与油脂,2016,29(8):80-84.

[70] 杨申明,范树国,文美琼,等.微波辅助提取澳洲坚果壳多糖的工艺优化及抗氧化性评价[J].食品科学,2016,37(10):17-22.