核桃资源综合利用的现状与发展趋势

核桃资源综合利用的现状与发展趋势

坚果又名核桃和羌桃，属于核桃科的一种植物。它产于西亚、欧洲东部和南部。在北半球（北美、北美、东亚等地）广泛种植。核桃、扁桃、腰果、榛子有世界四大干果之称。中国核桃资源丰富,大多数省份均有分布,但以云南、山西、四川、河北、新疆、陕西等省为多,是一种营养和经济价值都很高的珍贵果木。我国现有核桃栽培面积200万hm2,年产量50万t,居世界之首,目前核桃栽培面积以每年10%的速度递增,到2015年,核桃种植面积可望达到266.7万hm2,届时年产量将达70万t。但目前对核桃的开发利用还远远不够,大多还局限于初加工状态,产品附加值低[2~3]。采用高新技术对核桃进行精深加工,可以使核桃资源为人类带来更大的利益。1坚果的营养价值和保健功能1.1人体维生素含量据分析,核桃仁含有丰富的营养成分,其中脂肪含量60%~70%,高于大豆、芝麻、花生、油菜等油料作物,蛋白质含量15%~20%的,碳水化合物含量10%左右,纤维素含量6.0%左右,人体必须的VA、VE、VD、VK等多种维生素和K、Na、Zn、Ca、P、Fe、Se等矿质元素含量较高(表1),且含有肌醇、咖啡酸等活性成分,Cu、Mn含量适中。核桃油中不饱和脂肪酸约占90%,主要有油酸、亚油酸和亚麻酸,其中亚油酸含量高达58%~68%,亚麻酸含量一般在10%~15%。1.2核桃营养丰富,增长指标中医学认为核桃性温、味甘、无毒,有健胃、补血、润肺、养神之功效。核桃仁含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸及维生素、矿物质,是核桃表现出特殊的生理功能。其中亚油酸、亚麻酸是人体必需脂肪酸,是人体合成前列腺素的前驱物质,具有调节血压,促进新陈代谢的作用。核桃油中饱和脂肪酸约占90%,主要有棕榈酸、硬脂酸。核桃油富含生理活性物质,在细胞修复、消炎、抗病毒、抗血栓等方面有特效。经动物毒性、致突变、致畸实验,核桃油无毒、无致癌成分,宜长期食用。核桃中的维生素能够防止细胞膜中不饱和脂肪酸发生过氧化作用形成过氧化脂质,从而达到稳定细胞膜的作用,特别是VE可使细胞免受自由基的氧化损害,具有美容抗衰老的功效。现代医学研究认为,核桃中磷脂可以增强细胞活力,提高脑神经的功能,对脑神经有良好的保健作用,核桃磷脂还具有促进骨髓造血、加强肌体抗病能力、延年益寿的作用。核桃中所含的亚油酸和亚麻酸,是大脑组织细胞的主要结构脂肪,具有防治动脉硬化的功效,他能排除血管壁新陈代谢产生的杂质,使血液净化,为大脑提供新鲜血液,从而提高大脑的生理功能。核桃富含锌、锰、铬等人体不可缺少的元素,锌元素是组成脑垂体的关键成分之一,对预防高血压、心血管疾病有显著疗效。研究发现,核桃仁中天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸的含量较高,而赖氨酸:精氨酸的比率较低,这对人体的生理功能非常重要。谷氨酸可以用于治疗精神疾病,它通过可促进人体内合成γ-氨基丁酸来降低血氨,从而促进脑细胞的呼吸。谷氨酸对如神经衰弱、脑血管障碍、精神分裂等引起的语言障碍、记忆障碍、小儿智力不全等有疗效。精氨酸有助于人体内苏氨酸的循环,可以促进肝脏将大量的氨合成尿素以尿液的形式排出,以解氨毒,因此精氨酸有解毒、恢复肝功、强肾助肝以及防治性功能减退的特殊生理作用。2我国坚果加工现状2.1核桃油2.1.1核桃油加工核桃→清选→去硬壳→去种皮→提取油脂→精炼(脱色、脱臭、脱胶等)→包装→成品油2.1.2核桃粕的加工核桃仁中主要含有五种脂肪酸,含量高低依次为:亚油酸>油酸>α-亚麻酸>棕榈酸>硬脂酸,其中不饱和脂肪酸达到了90%以上。核桃油的生产方法主要有压榨法、水代法、溶剂浸出法、预榨-浸出法、超临界流体萃取法等,目前生产中多用压榨法和溶剂浸出法。冷榨法可避免对核桃蛋白的过度加热,使得成品油和饼粕的品质都得到相应提高,能保持油的纯天然特性,同时加工后的核桃粕还可得到充分利用。但冷榨法出油率低,核桃粕含油高。水代法即“以水代油”法,是小磨香油的经典制作方法,此法设备简单,耗能少,易操作,安全经济,毛油不需要精炼即可得到澄清的成品油,而且蛋白质变性少,利用率高,此法在核桃油生产中被广泛使用。溶剂浸出法是应用萃取原理,选用某种能够溶解油脂的有机溶剂,经过对油料的接触(浸泡或喷淋),使油料中的脂肪被萃取出来的一种提取方法,该法适于大批量连续化的生产,出油率较高,但会引起核桃蛋白变性。预榨-浸出法是压榨法和溶剂浸出法的结合,在预榨过程中,缓和压榨条件,先榨出部分油,然后再进行溶剂浸出,使油料中的剩余油脂得到充分溶出,该方法结合了压榨法和溶剂法的优点,在现代油脂工业中得到了广泛应用。超临界CO2流体萃取技术是一种新型的分离技术,具有效率高、操作方便等传统工艺不可比拟的优点,它克服了溶剂提取法在分离过程中需蒸馏加热、油脂易氧化酸败、有溶剂残留等缺陷,也克服了压榨法产油率低、精制工艺繁琐、油品色泽不理想等缺点,但由于设备昂贵、关键零部件不过关等问题,多处于试验研究阶段,随着关键技术的解决,可望用于规模化生产。2.2坚果蛋白粉2.2.1低脂坚果蛋白粉和速溶坚果粉的加工2.2.2核桃粉的生产技术核桃蛋白中含有18种氨基酸,其中有8种人体必需氨基酸,精氨酸和谷氨酸含量很高,表现出很高的营养价值,使核桃蛋白粉有很好的开发前景。目前市面上出现的核桃粉有以核桃仁为原料生产的速溶核桃营养粉和以核桃粕为原料生产的低脂高蛋白核桃粉,低脂高蛋白核桃粉由榨油后的核桃粕为原料生产,既提高了核桃原料的附加值及其营养资源的利用率,又可使企业获得较大的利润。目前核桃粉的生产技术主要有喷雾干燥法和超微粉碎法。喷雾干燥法生产的核桃粉,产品颗粒蓬松多孔,流动性、速溶性好,冲调时迅速溶解而不易分层。超微粉碎法生产的核桃粉工艺简化,节省投资,核桃粉表面吸附力强,具有很好的分散性和溶解性,容易消化吸收。核桃粉可广泛应用于饮料、香肠、面包、蛋糕等各类食品中。在速溶核桃粉的基础上,还开发有复合型与营养强化型核桃粉产品,这些产品对高血压、高血脂、高血糖的人群有重要意义。2.3-三大类化合物目前,核桃青皮中化学成分的提取分离和成分鉴定取得了一定的进展。用气相色谱/质谱联用法分别鉴定出核桃青皮中有39种挥发油和7种脂肪酸,青皮油脂中挥发油占79.09%,脂肪酸占19.02%。青皮种还含有酮类(3种)、醇类(6种)、呋喃类(1种)、酚类(1种)、肟类(1种)、酯类(1种)等六大类化合物,以倍半萜类为主。核桃青皮辛、苦、涩、有毒、微寒,具有清热、解毒、止痢、明目、抗肿瘤等作用,能治泄泻、痢疾、白带、目赤等,外用于皮肤疥癣、疣等皮肤病。白桃汤为民间祖传秘方,曾为不少病人解除病痛,而核桃青皮就是白桃汤剂中的主要成分之一。据药典记载头伏前采摘的青皮核桃泡酒有治疗胃病的功效。核桃青皮是生产天然色素的良好资源,采用热水浸提法提取核桃外皮色素,呈酒红色,且随着浓度的增加颜色加深,有植物清香味,性能稳定,是一种有开发前景的食用色素。核桃青皮含有多种次生物质,包括酚类、黄酮类、香豆素、萜类、甾类和有机酸等,可用于开发生物农药和生物肥料。核桃青皮还具有抗菌、抗病毒作用。2.4超微粉碎加工核桃壳硬度大,不容易破碎,因其这一特性隐藏着很好的商机。研究认为,核桃壳是一种制取不定型颗粒活性炭的原料,其综合得率为12%~16%,这为开发活性炭开辟了新的途径。莫树门等通过把核桃壳粉碎成为2.5~15mm的细小碎片成功研制获得了活性炭,再在810℃温度下活化150min以制得了优良活性炭。根据袁斌等的研究,在石油工业中,以经过处理的核桃壳颗粒制造而成的过滤器得到大量应用。美研究者发现,将核桃壳经过超微粉碎制得的超细粉的用途非常广泛。核桃木色泽淡雅,花纹美丽,质地细韧,经打磨后光泽宜人,且可染色,是制作高级家具、橱柜、工艺品、雕刻品、军工用材、高档商品包装箱及乐器的优良材料。用核桃木制作的家具和雕刻的工艺品以古朴雅致见长,质地温润细腻,纹理美观,坚实耐用,极能显示木质纹理的自然美。利用铁核桃、夹绵核桃木生产的工艺品具有很高的欣赏价值和保存价值。李生正等用BSLB法研究表明,核桃枝醋酸乙酯提取物对癌细胞具有较明显的毒性,验证了核桃枝具有抗食道肿瘤的作用。核桃叶中VB、VC、VD、VE、胡萝卜素、挥发油、色素物质及核桃生物碱、胰岛素多糖、有机酸、无机盐等含量丰富,据测定鲜核桃叶中VC含量达70~120mg·100g-1,用核桃叶可制作核桃叶茶、核桃叶汽水、核桃叶保健饮料等。核桃叶茶成形好,颜色深绿,V-E含量为475.2mg·100g-1,冲出的茶水鲜绿、透明、澄清,具有浓厚纯正的芳香味,饮后清香宜人,余味悠长。鲜叶榨取汁富含单宁,可用做蚊香以及其他工业原料。核桃叶具有一定的药理功能和医疗价值,可用作治疗伤口、皮肤病及肠胃病等。我国民间记载,其制剂能改善新陈代谢,促进肌体强壮。核桃叶制剂对患维生素缺乏症、喉头炎、淋巴结、甲状腺肿大、结核病、黄胆病、妇科病、皮肤病等均有较好疗效。核桃叶中的乙醇、丙酮及水提取物均有很强的抗氧化作用。2.5核桃乳的功能我国以核桃仁为主、辅料生产的食品多达200多种,市面上见到的食品有琥珀核桃、五香核桃、蜂蜜核桃、盐核桃、脱皮核桃仁、核桃软糖、糖酥核桃仁、核桃酪等,这些丰富的核桃产品,改善了人民生活水平,提高了核桃附加值,增加了经济收入。罐头食品是指密封在容器中,经杀菌而在室温下能够较长时间保存的食品。核桃罐头以优质核桃仁为原料,经精细加工而成,品质优良,营养丰富,即可保持核桃的天然风味,又可延长保存期。核桃乳易于摄取,携带方便,水溶性维生素含量高,辅以牛奶、花生、红茶、红枣等不同辅料制成不同口味的核桃乳或核桃饮料,开辟了核桃资源利用的新途径。核桃乳中的亚油酸甘油脂是所含脂肪的主要成分,亚油酸甘油脂能减少胆固醇在肠道中的吸收,适宜作为动脉硬化和高血压病患者的滋补品。核桃乳中含有一定量的锌和锰,这些微量元素是脑垂体的重要组成成分,不仅有益于脑营养的补充,常食有健脑和益智作用。核桃乳是神经衰弱的治疗剂,还具有补气养血、润燥化痰、温肺润肠、散肿消毒等功能。2.6坚果多酒和坚果油2.6.1坚果酒的制备2.6.2米曲霉制曲、灌装、密封黑米蒸饭→加入核桃饼→粉碎→加入玉米粉、麦麸等混合→加水润湿→接种米曲霉→制曲(28℃,36~48h)→成曲粉碎→加入香菇浆液和盐水→稀醪发酵(后发酵)先期55℃,后期60℃→滤油℃沉淀澄清→调配→装瓶→灭菌→成品。2.6.3核桃多肽酒加工蛋白质在人体内以氨基酸或肽的形式被消化吸收,近年来研究发现非单一氨基酸形式的小肽类在人体的生命活动中具有重要的生理功能。核桃蛋白是一种很好的植物蛋白来源,核桃粕保留了核桃仁中的大量蛋白物质,以核桃粕为原料生产具有高附加值的核桃多肽酒,是核桃蛋白加工利用方向之一。姜莉等对核桃多肽酒生产进行了研究,在发酵温度24℃,接种量0.05%,pH4.0条件下发酵6d生产的核桃多肽酒对人体具有很好的保健功能。酱油是我国人民生活中应用最广泛、最普通的调味品,消耗量大,深受我国人民喜爱。随着人民生活水平的不断提高和科学技术的发展,要求酱油不仅具有调味品功能,还应具有功能性和保健性,追求高品质、高档次的酱油已成为发展趋势。曹海丽等用脱脂核桃蛋白为主要原料,生产出一种完全新型的功能型核桃黑米香菇酱油,产品富含核桃多肽、香菇多糖和黑米色素等生物活性物质,具有补肾益肝、增强肌体免疫力、抗癌、降血压等作用。以核桃粕为原料生产核桃蛋白酱油,既为生产高档酱油提供了方向,又为核桃的综合利用提供了广阔前景,在发展中国调味品和促进中国核桃产业健康发展方面都具有重要的意义。3核桃固体饮料的最佳配方近几年来的相关科学研究发现,核桃油中富含对人体有着重要保健功能的α-亚麻酸、亚油酸及共轭亚油酸。如果采用高新食品加工技术和设备将核桃油中的亚麻酸和亚油酸提取分离,再结合生物技术,可获得α-亚麻酸及共轭亚油酸的高纯度产品。微胶囊技术在保持油脂稳定性、改变分散性能、拓宽应用范围等方面具有实用价值。脱脂后的饼粕蛋白质、纤维素、矿物元素和维生素含量很高,采用超微粉碎技术可生产高品质的核桃固