我国橡子资源开发利用现状与对策
氨基酸和生物资源2009。31(3):10一14
Am/no
Acids&BioticResources
我国橡子资源开发利用现状与对策
张志健,王
勇
(1、陕西理工学院生物科学与工程学院陕西汉中723000;2、陕西省资源生物重点实验室陕西汉中723000)
摘要:在总结前人研究成果及作者实地调查的基础上,论述了我国,尤其是陕南秦巴山区的汉中地区橡子资源的植物物
种来源和分类,并调查分析了我国橡子及橡子食品的营养、功能及安全特性、橡子资源的开发利用和橡子淀粉加工技术现状。
指出了我国目前橡子资源开发利用存在的主要问题,并提出了解决措施。
关键词:橡子;物种来源;开发利用中图分类号:Q一9
文献标识码:A
文章编号:1006—8376(2009)03—0010一05
1橡子资源与特性1.1橡子资源概况
橡子(acorn)是壳斗科(Fagaceae)植物果实的通称。壳斗科植物一般为落叶或常绿乔木,稀为灌木。本科共有7属,约有900种,广布于温带和亚热带,主产亚洲。我国是世界橡子的主要产地之一[1]。我国有5属,各地均有,主产南部和西南;我国北方著名的橡树有辽东栎、蒙古栎,南方有青冈栎、高山栎、刺叶栎等数十种,栓皮栎、麻栎、槲栎、柞栎南北均有。
陕西省是我国橡子资源大省,橡树分布总面积达3000万亩,遍及全省7市的31县,约占全国总面积的50%左右,其中以秦巴山区的汉中、商洛和安康三市为主,橡子年产量可达60亿公斤以上,约占全国的三分之一左右旧J。秦岭产4属,16种,4变种。这4属分别是水青冈属、栗属、桐属、栎属。陕西省汉中市位于秦岭、巴山之间,是陕西省橡子资源的主要分布区。根据我们的野外调查和文献查阅,汉中橡子主要来源于壳斗科水青冈属(FagusLinn.)、桐属(Cyclobalanopisis
Val".acuteserrata)(槲栎的变种)、辽东栎(口.施D-
tungensis)、小橡子(Q.1iaotungensisvar.6删枷tiola—ta)(辽东栎的变种)、栓皮栎(Q.variabilis)、麻栎(Q.acutissima)共17种。1.2橡子的营养特性
橡子仁含淀粉50.6%一58.7%、蛋白质11.7%一15.8%、脂肪2.1%一2.6%、灰分1.3%一2.2%、单宁10.2%~14.1%…;橡壳含有大量的色素和单宁等成分口-4]。据何瑞国等(2000)研究结果表
明,橡子仁的可利用营养价值接近或略低于玉米,但
略优于稻谷,是一种良好的可利用野生经济植物资源∞]。橡子中含量最低的氨基酸是胱氨酸,其次是
色氨酸、蛋氨酸,但谷物类的限制氨基酸——精氨酸
和赖氨酸的相对含量高出玉米52%和68%L3J。橡子中锌、铁含量稍低于玉米和高粱,但钾、钠、钙、镁、钴、锰的含量均高于玉米和高粱旧1。敖特根等(1998)测定结果表明:蒙古栎橡子每100g含VBl
0.0725mg、VB20.0950mg、Vcl4.15mg、V^1.039mg;
Oerst)、栎属(Qz朋淞
engle—
脂肪酸主要以亚油酸(50.98%)、油酸(29.41%)为
主,橡子(鲜)V。。含量为青冈橡子的2.5倍,明显低
于玉米,是玉米的1/3旧J。1.3橡子的保健功能特性
孙思邈说:“橡子既不属果类又不属谷类但却最益人,凡服食者还不能断谷的,吃此物最佳。无气则给予气,无味则给予味,消食止痢,使人健无比。”据《本草纲目》记载,橡子富含的微量元素对人体有
Linn.)3个属,具体植物种类有米心树(Fagus
dana)、桐(Cyclobalanopisisglauca)、小叶桐(c.
glauca
var.gracilis)(桐的变种)、铁橡树(Q.spi—
spathula—
nosa)、小青冈(Q.engleriana)、青檀(G
ta)、檀子树(Q.baronii)、尖叶栎(Q.oxyphylla)、乌冈栎(Q.phillyraeoides)、岩栎(Q.acrodonta)、槲树(Q.dentate)、槲栎(Q.aliena)、锐齿栎(Q.aliena
收稿口期:2009—04—27
作者简介:张志健,男(1961一)副教授,从事食品科学与资源开发教学和研究工作
基金资助:陕西省教育厅专项科研计划项目一橡子资源开发利用研究(07JK213)
收敛和调理脾胃、排毒、减肥等保健作用,具有很高
的药用价值。据央视2004.11.05报道,橡子含有18种氨基酸,其中人体不能合成的苯丙氨酸、异亮氨酸的含量尤其丰富,这种氨基酸在体内能促进细胞新陈代谢,激发脑垂体激素和肾上激素分泌,促进
万方数据
张志健等:我国橡子资源开发利用现状与对策
微循环,而提高机体活力;橡子含有其他生物很少含有的微量元素钒,钒能在人体内控制血浆和组织中的脑酸浓度,控制磷脂氧化和COA一脱酰酶的活性,肥胖者长期食用,能达到减肥、降脂、养颜排毒的功效,从而控制和延缓人体衰老。任莹等(1996)的研究结果表明,橡子面有拮抗重金属铅毒性的趋势及保护微量元素(如铜)不被丢失的作用¨1。橡子富含单宁,医药上单宁可止血愈伤,抑菌抗过敏,尤其是具有抗氧化、抗癌变、防止心脑血管疾病的功效,成为近年酚类物质的研究热点。因而橡子在韩国、日本已成为家喻户晓的食品。1.4橡子的安全特性
橡子含有比较高的抗营养物质单宁(4.55%)和有毒的氢氰酸(0.98%)bJ。单宁味涩,适口性差,单宁在消化道中可与饲粮中蛋白质结合,从而降低其利用率,单宁又可与胃肠道粘膜蛋白质结合生成鞣酸蛋白质沉淀,使胃肠道运动机能减弱而发生胃肠弛缓,引起动物便秘,大量单宁会引起动物出血性或溃疡性胃肠炎,发生腹痛腹泻等旧.9J。橡子仁中含有生氰糖甙,生氰糖甙本身不呈现毒性,但被动物采食、咀嚼后,在有水分和适宜的温度下,经过与甙共存的酶的作用,水解产生氢氰酸,而引起动物中毒,甚至死亡旧’9J。但氢氰酸的沸点低,加热易挥发。因此,可在橡子仁的晒制和加工过程中自然挥发掉。
2橡子资源开发利用研究现状2.1橡子作为动物饲料
为了开辟饲料资源,充分利用自然资源优势,节省粮食,降低饲养成本,提高经济效益,缓解人畜争粮的矛盾,人们对橡子作为动物饲料进行大量试验研究。结果表明:橡子脱单宁与否对猪的日增重、肉的品质均无影响¨引;橡子用水浸泡或烘炒后均可降低单宁含量,提高消化率¨u;橡子取代猪日粮中玉米的比例以30%一40%为宜,这样在不影响增重和肉品质的前提下,可降低饲料成本15%一20%,料肉比为3.11—3.40:1llo};用0.12kg的橡子可代替
0.2
kg的基础日粮¨¨等。
2.2橡子淀粉加工
橡子淀粉是我国目前主要的橡子加工产品。橡
子淀粉的生产工艺有干法和湿法两种,采用于法工艺生产的橡子淀粉因未经过脱除蛋白质、可溶性糖、矿物质、纤维素等成分而品质较差,但从营养学角度
来看,其营养价值却较湿法加工淀粉高,故又称其为
橡子全粉。湿法工艺生产的橡子淀粉的淀粉含量
万
方数据高,故认为其品质好,但其蛋白质等营养成分含量低于干法淀粉。橡子淀粉具有广泛的用途,如可用于发酵酿酒(食用橡子淀粉出酒率为25%一40%)或制造葡萄糖(转化率为95%),纺织工业上作为上浆剂,石油工业上作为缓凝剂和堵漏剂,也被用来生产变性淀粉、有机酸、绿色燃料和绿色膜材料等¨2—81。2.3橡子食品加工
至目前,我国有报道的以橡子或橡子淀粉为原料加工的食品有橡子豆腐、橡子酱、橡子羹、橡子酱油、橡子酒、橡子凉粉、橡子饼干、橡子醋、橡子粉丝、橡子挂面等,但市场上橡子加工食品较少¨卧29]。2.4橡子综合利用
综合利用是目前橡子开发利用研究的热点,主要有:
2.4.1从橡子壳(皮)中提取色素物质。从橡子壳中
可提取出类似咖啡色的粉状色素,为多羟基黄酮类化合物,黄色固体粉末,易溶于水和稀乙醇,难溶于氯仿和乙醚等,在pH4~10稳定不沉淀ⅢJ,着色力强,如用量0.01%一0.02%可做成近似白兰地的色酒,0.1%浓度接近可口可乐的颜色。从橡子皮中提取的棕色色素无异味,耐光、耐热、抗氧化性好,可用于食品加工业【32|,如用于低度酒、可乐型饮料、烘烤食品等的着色。李新兰等(1990)对该色素的毒性进行了检测,结果表明,橡子壳色素作为食品色素是安全的,可代替焦糖色素[31|。近年,我们也对橡子壳色素的提取技术和稳定性进行了试验研究,效果良好。
目前国内橡子淀粉生产多采用湿法,且大多仍采用传统工艺技术,所生产的橡子淀粉中单宁及其他杂质高,难以达到出口要求,而且淀粉的产率和产量低,使得经济效益受到严重影响。更为重要的是传统工艺加工周期长,费时,用水量及废水产生量大,废水处理压力大,易造成环境污染。从而使橡子淀粉加工的发展受到很大的影响。脱单宁是橡子淀粉加工的关键技术之一,也是目前对橡子加工技术研究的重点和热点。目前国内d左右,每天换水
1。2
7欠[12’13’39]。杨欣等‘12’13’15,401开展了橡子单宁
2.4.2橡子单宁提取与废水净化¨2’13’33|.2.4.3橡子壳渣在食用菌栽培中的应用‘12.13,34].2.4.4利用橡子生产有机酸【3“粥。等。3橡子淀粉加工技术现状
3.1椽子单宁脱除技术
橡子淀粉加工企业仍采用传统橡子脱单宁方法,即用大量水反复浸泡,浸泡时间约6
・12・
氨基酸和生物资源
热水(40~80。C)脱除试验研究,结果表明可大大缩短浸泡时间,但仍需2d以上。如将橡仁破碎成粒度2mm的颗粒、以料水比1:5、温度45℃的热水浸泡48h后,单宁的残留量为0.726%[蚰J。国内对橡子化学脱单宁技术也进行了大量研究,如用硫酸亚铁水溶液【41|、石灰水溶液[17,41,40]、丙酮一水mJ、NaOH水溶液…浸泡橡子等。这些技术虽然可以缩短橡子脱单宁时间,但使脱单宁成本增大,废水处理难度增加。我们在陕西省教育厅的资助下(橡子资源开发利用研究项目,07JK213)对超声辅助脱除橡子仁单宁进行了试验研究,结果表明,最佳橡子仁单宁脱除条件为:料水比1:30(g/mL),温度45℃,时间40min,超声波功率和频率分别为454W和47.6kHz。6次提取累计提取率约为90%,而不用超声的常规水浸提累计提取率只有48%,用水量较常规方法减少一半,而时间不到常规方法的20%[45,46]。因此认为,采用超声波助提不仅对橡子仁脱单宁效率高,而且可大大缩短提取时间,节省水用量及减少废水排放量,经济效益好,且不会对环境造成污染。此外,脱单宁所产废水中单宁含量高,为此废水的综合利用(如制备栲胶,分离提取单宁)奠定了良好基础。3.2橡子淀粉纯化技术
淀粉产品对蛋白质、纤维素、果胶物质、可溶性糖、矿物质(灰分)等有一定限制,因此,在淀粉加工中均需进行纯化处理。传统方法是采用大量水漂洗沉降法(如用沉淀池自然沉淀分离、流槽沉降分离等),此法用水量及废水产量大,且纯化效果较差。目前在玉米淀粉、薯类淀粉等加工中已有采用现代技术(如碟式离心机分离、旋流器分离等)进行纯化,此法效率高,效果好,但一般投资大,技术要求高。
3.3橡子淀粉干燥技术
干燥是橡子淀粉加工的另一个主要环节,目前国内普遍采用日晒法‘15’43]、烘干法‘12’13’”】。此法干燥的淀粉含水量高、色泽不均匀,且易出现焦糊,淀粉品质较差。目前在玉米淀粉、薯类淀粉等加工中采用的比较先进的淀粉干燥方法是气流干燥法Ⅲ1。此外,干燥技术还有微波干燥、真空干燥、喷雾干燥等,但因其一般投资大,运行费用高,目前在淀粉加工中尚未采用。
3.4橡子淀粉护色技术
色泽是淀粉产品的重要指标之一,用传统方法
生产的橡子淀粉因单宁及其他杂质脱除不彻底,色泽较差,多为灰色。于是企业大多采用硫试剂
万
方数据(so:、NaS03等)、次氯酸钠‘441、双氧水‘431等进行漂白处理。我们的研究结果表明,采用本研究技术加工橡子淀粉不需要漂白即可获得较好色泽(浅黄色)[471。
4我国橡子资源开发利用中存在的问题与对策4.1橡子资源开发利用研究中存在的问题
我国对橡子资源的开发利用比较重视,有不少企业已涉足橡子产业,但从目前情况来看仍存在许多问题:
4.1.1橡树仍处于野生状态,导致橡子采收困难,回收率低,资源浪费严重;品种混杂,既不便于加工,又影响商品价值。
4.1.2鲜橡子干燥仍采用传统日晒方法,干燥速度慢,效果差,导致回收的橡子大量发芽、生虫、橡子仁霉变。
4.1.3橡子加工企业少,且产品档次低、规模小,技术水平落后,产品质量差,加工成本高,导致橡子收购价格低,农民不愿采收;据调查,陕西省目前尚无橡子淀粉出口,所回收的少量橡子大部分以橡子仁销售,附加值未得充分利用,影响了当地的经济效益。
4.1.4橡子食品种类虽然不少,但大多为传统产品,新型深加工、高科技含量产品少,且产量普遍较低,市场供应量很少。
4.1.5橡子淀粉加工仍采用传统工艺技术,费时、费水、废水产量大,既易加重环境污染或增加废水处理费用,又不利于单宁的回收利用。4.1.6对壳斗、皮壳基本上未加利用。
4.1.7对橡子资源开发利用的研究力度不够,可为企业利用的成熟、先进加工技术很少。4.2加强我国橡子资源开发利用的对策
4.2.1加强橡子树种质资源研究,选育适宜我国栽
培、品质优良、产量高的品种,进行人工栽培,形成橡
子种植示范基地。
4.2.2加强新型橡子食品开发研究,橡子淀粉加工新工艺、新技术研究,橡子综合利用技术研究等。为企业提供工艺技术先进、科技含量高、产品质量好、原料利用率高、无或少环境污染的高新技术。4.2.3整合现有橡子加工企业,集中人力和财团,提高技术水平和装备水平,降低生产加工成本,提高产品档次、质量和原料利用率,减少环境污染。参考文献
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(1.SchoolofBiological
Zhi—jian,WANG
ofShaanxi
Yongof
Technology,ttanzhong723000;
Sc沈,嬲&Engineering,Shaanxi
University
2.Bioresources研Laboratory
Abstract:Thepaperis
corn
a
Province,Hanzhong
723000)
and
briefreviewofacornplants,andthenutrition,functionandsafetyof
resources
acornsa.
products.Thepresentsituationofexploitationandutilizationofacorn
starch
are
andthetechniqueofpurifying
are
andprocessingof
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alsointroduced.Themainproblemsandthesolutions
discussed.
Keywords:acorns;plantspecies;exploitationandutilization
◆‘m◆IH◆・nlb◆-q)-41)-・¨’◆-¨◆m◆”Ip◆・I。◆I‘◆-¨“◆一Ill・◆1l-●q。◆q,'ql*-“1'411I_l。◆・・l。◆-l¨◆¨-◆_’◆H’◆¨l'◆I-◆
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TechnologyofPurifyingRiceProteinfrom
Rice
Residue
throughtheEnzymolysisofDiastase
QIANJun—qing+,SHU
(CollegeofPharmaceutical,Zhejiang
University
De—hai
ofTechnology,Hangzhou310014,China)
solid(V:
Abstract:Purifyingriceproteinfromriceresiduebydiastasewasstudied,andratioofliquidand
W),enzymolysis
time,pHvalue,temperatureandenzymequantityweretested.珏rough
orthogonalexperiment,
theconditionsofenzymolysiswereoptimized:V:W=5,3hours,pH4.0,65。Cand30U・g~.Undertheoptimumconditions.theextractionyieldandpurityofriceproteinwere81.3%and76.8%.
Keywords:riceprotein;enzymolysis;diastase;purification
万方数据