枇杷營養價值和功能價值的應用研究

羅吉慶，張永杰，江麗慧，吳艾頻，夏 敏

（四川輕化工大學生物工程學院，四川宜賓 644000）

枇杷，薔薇科、枇杷屬植物，原產于中國東南部，因其葉子似樂器“枇杷”而得名。我國的南方地區是枇杷的主要種植基地，近年來，我國的枇杷種植業發展迅猛，影響力不斷提高，浙江、福建、廣東、貴州、四川等地均有種植，果實出口歐盟[1]、東盟[2]等地區的國家。枇杷果實是枇杷種植的經濟效益體現，在枇杷的種植管理過程中需經常修剪和砍伐樹體，枇杷的葉片及其他的廢棄部位含有豐富的活性功能成分可應用于生物、醫療、食品等行業，大量廢棄枝葉需要處理。枇杷種植需秉持枇杷果實的品質與枇杷綜合利用并重的原則，更好地提高枇杷的種植價值。如今，枇杷經多次選育育種后呈現出品種的多樣性，目前我國的枇杷屬種[3]至少有21種，種植區域主要分布在亞熱帶地區，常見的枇杷品種及相關特性各有不同。

我國常見的枇杷品種見表1。

我國枇杷種類繁多、種植區域廣，不同品種、種植條件等因素使枇杷風味呈現出多樣性。近年來，人們逐漸加深了對果蔬的認識，在果蔬產品質量安全的前提下，更強調了果蔬的營養功效。枇杷是一種綜合資源可利用性較強的植物，前人對枇杷葉、核、果實等組成的研究有力地證實了枇杷的營養價值和功能價值，圍繞枇杷營養價值、功能價值和果實產品加工方面闡述枇杷的應用研究情況。

1 枇杷營養價值

成熟的枇杷味道鮮美、營養豐富，富含大量的營養物質。其中，碳水化合物是枇杷果實的主要營養物質能量貯藏形式，主要包括果糖、葡萄糖等糖類物質，含少量的膳食纖維和蛋白質，該類物質在人體新陳代謝上發揮著積極的作用。膳食纖維是一種不被腸胃消化吸收而不產生能量的多糖，具有較強的吸附性，可改善腸道的環境、降低血液中低密度脂蛋白含量，對人體健康發揮著重要的作用。近年來，研究膳食纖維對膽固醇和糖尿病均有較好的防治效用[9]，枇杷果實作為攝取膳食纖維的良好途徑有重要意義。此外，枇杷果實含有的蛋白質類物質經人體腸道消化吸收后轉化成氨基酸物質參與人體的能量代謝與物質的合成，包括苯丙氨酸、蘇氨酸、賴氨酸等7 種人體必需氨基酸[10]。枇杷果實中除含糖類和蛋白質營養成分，還含有維生素和微量元素，其中維生素主要有胡蘿卜素、視黃醇、硫胺素、核黃素、煙酸、維E 和維C，枇杷果實能提供較為全面的B 族維生素而在人體的生理代謝發揮著重要的作用，同時枇杷果實也是鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅、磷、硒等元素的良好來源，該類微量元素以輔基形式參與酶構建，增強機體代謝的酶活水平，對人體生理代謝活動和正常的生理功能及增強免疫力起到良好的促進效果。枇杷果實營養成分比例諧調（如圖1），豐富的營養價值深受不同年齡層次消費者的喜愛。

表1 我國常見的枇杷品種

枇杷的營養價值見圖1。

2 枇杷功能價值

枇杷具有極高的藥用價值，枇杷葉、核等部位含有大量的萜類、皂苷類、酚、酮等成分，通過利用枇杷的有效成分實現人體病癥的預防和治療，枇杷的有效生物活性成分是其功能價值的主要體現。據《滇南本草》記載：“枇杷治肺萎癆傷吐血、咳嗽吐痰、哮喘，又治小兒驚風發熱”[11]，枇杷在治療呼吸相關疾病的應用起源較早，一直靠經驗總結傳承但缺乏科學依據，現階段已有大量的研究從枇杷化學成分方面闡述其功能效用，枇杷功能價值越來越被認可。對枇杷功能價值研究，首先對果實的風味成分進行鑒定，以新白8 號枇杷[12]為例，其果香主要以醛類、烷類、芳香烴、酮類和醇類為主，含量較高的物質有己醛、（E）- 2 -己烯醛、正丁基環己烷、2-庚酮、正戊基環己烷、（E）- 2 -己烯- 1 -醇和苯乙烯，該類物質賦予了枇杷果實獨特的香氣風味成分。此外，枇杷葉、核含有的皂苷類化合物、萜類化合物、酚類化合物和黃酮類化合物是枇杷功能價值的主要體現。

圖1 枇杷的營養價值

2.1 枇杷皂苷類化合物

皂苷類化合物是苷元為三萜或螺旋錙烷類化合物的一種糖苷，主要存在于高等植物中，皂苷類化合物具有降血糖、降膽固醇、抗真菌、提高免疫力等生物功效[13]。枇杷葉、枇杷核含有的主要的功能性成分包括枇杷苷和苦杏仁苷。苦杏仁苷（圖1 A）能通過誘導抑癌基因的表達，調控癌癥細胞的凋亡而應用在癌癥患者臨床藥物治療并發揮較好的治療效果。在細胞生命周期內主要伴隨著復制、轉錄和翻譯過程，癌變細胞也如此，利用苦杏仁苷干擾細胞的內切酶和外切酶的活性、抑制細胞DNA 復制過程而影響癌細胞分裂，對ATP 結合盒、亞家族F、ABCF2、MRE11A、拓撲異構酶和FK506 結合蛋白等相關蛋白基因都存在阻礙作用，干擾轉錄和翻譯過程，降低了細胞的生理活性，調控癌細胞生命周期，有效地實現結腸癌[14]、乳腺癌[15]、前列腺癌[16]、膀胱癌[17]等的治療。此外，枇杷對咳嗽的治療效果最佳，苦杏仁苷在消化系統內酸性環境下，經β -糖苷酶酶解后生成氫氰酸和苯甲醛，微量的氫氰酸及其衍生物對呼吸酶有一定抑制作用[18]，進而抑制呼吸中樞靈敏度、降低呼吸運動的活潑性，最終達到平喘止咳[19]的目的。苦杏仁苷對腎臟[14]、肺等器官的纖維化[20]程度均有一定的抑制作用，可利用枇杷葉和枇杷核提取苦杏仁苷等苷類化合物，應用在抗動脈粥樣硬化、抗高氧誘導肺損、免疫抑制、免疫調節和抗潰瘍等方面[21]。

結構式見圖2。

圖2 結構式

2.2 枇杷三萜類化合物

萜類化合物是以甲戊二羥酸為前體合成的，以異戊二烯為結構單元的化合物，廣泛存在于天然植物中，是植物精油的生物活性成分的主要體現。三萜化合物以6 個異戊二烯結構單元構成，枇杷含有熊果酸（圖2 B）、齊墩果酸（圖2 C）、2α -羥基熊果酸、坡模酸、薔薇酸、馬斯里酸甲酯等三萜類化合物[22]，其中熊果酸和齊墩果酸是枇葉片中萜類的主體成分。熊果酸可誘導癌癥細胞的自噬和凋亡而抑制癌變細胞，以達到治療和預防目的。利用熊果酸對前列腺癌細胞[23]、胃癌細胞[24]進行體外的培養試驗均有一定的抑制效果而證實了熊果酸的有效性；熊果酸對糖尿病及其引起的視網膜障礙等相關癥狀[25]表現為良性作用，該方面試驗在相關模型小鼠中已得到證實；熊果酸通過抑制輔助性T 細胞（CD4+T）向Th17 分化，升高Treg 細胞比例而維持Th17/Treg 細胞平衡，緩解膠原性誘導的關節炎[26]。熊果酸的生物活性功能并不局限于抗癌、抗糖尿病和炎癥，熊果酸還有鎮靜、抗菌、抗潰瘍、降低血糖等多種生物學功能效應。

齊墩果酸與熊果酸均是五環三萜化合物，屬同分異構體結構。齊墩果酸的生物活性功能與熊果酸相似，能誘導癌癥細胞的自噬或凋亡對癌細胞進行防控。有研究發現，該誘導過程涉及多種調控因子作用[27]，包括核因子kappa B、AKT、信號轉換器和轉錄激活劑3、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白、caspases、細胞間黏附分子、血管內皮生長因子和多聚（ADP -核糖）聚合酶等，齊墩果酸對該類的調節因子起抑制的作用，進而降低癌細胞的活性，這與苦杏仁苷的抗腫瘤抗癌作用的機理相似。齊墩果酸的生物活性功能主要表現在對肝臟[28-29]的保護作用上，齊墩果酸能通過誘導ERK-p53 抑癌基因表達介導線粒體阻滯和凋亡而抑制肝癌并能起保肝護肝的作用[30]。利用齊墩果酸的生物功能效應，在治療支氣管炎、肺炎、急性扁桃體炎、牙周炎、菌痢、急性腸胃炎、泌尿系統感染等方面均有較好的藥用效果[31]。

熊果酸和齊墩果酸在枇杷不同的器官中存在一定的差異性，通過日常攝食從果實中帶入到人體并發揮三萜酸這種成分在抗癌、抗腫瘤、糖尿病控制和皮膚修復等方面功效具有廣泛用途，是一類重要的膳食補充劑[32]。

2.3 枇杷酚類化合物

酚類化合物是植物普遍存在的內源生成有機物質，大多數以植物香氣的形式存在并揮發。植物體內的酚類物質參與機體的生理活性表達，主要表現在植物自身的抗病性，如利用阿魏酸、咖啡酸、肉桂酸等酚類物質作為木質素生成的前體物質增強植物細胞的機械強度[33]。此外，利用酚類物質的還原性，在植物細胞中可作為抗氧化有機成分而清除自由基而保護細胞的完整性。枇杷果實含有新綠原酸、綠原酸、隱綠原酸、表兒茶素、咖啡酸、鞣花酸、阿魏酸等7 種酚單體[34]，但不同種類間含量差異較大，其中綠原酸、新綠原酸、隱綠原酸含量較高且抗氧化性較強。利用枇杷果實酚類的抗氧化作用可以清除人體細胞內的自由基，從而降低細胞膜的損傷程度，增強機體細胞正常生理代謝活性，提高人體免疫力、延緩衰老。但酚類物質的還原性對枇杷食品生產加工造成一定影響，酚類存在是導致枇杷原料加工過程中發生褐變的主要原因，在生產加工中需要對枇杷原料及產品進行護色處理，避免褐變對生產產品的感官和營養價值的影響。

2.4 枇杷黃酮類化合物

黃酮類化合物泛指2 個具有酚羥基的苯環（A-與B -環）通過中央三碳原子相互連結而成的一系列化合物，常以糖苷形式存在。枇杷花、葉、核仁均含有不同程度含量的黃酮類物質[35]，主要有槲皮素- 3 - O -葡萄糖苷、山奈酚- 3 - O -新橙皮苷、異鼠李糖- 3 - O - α - L - 2、4 - E -二阿魏酰鼠李糖苷、4 - Z -二對香豆酰鼠李糖苷及黃酮類化合物等有強抗氧化性作用，具有改善血液循環、降低膽固醇、降血糖等功效[36]。

3 枇杷產品的食品加工

枇杷不同部位均可加工成產品，實現工業化生產。利用枇杷根、葉、花和核仁含有不同程度的皂苷類化合物、萜類物質和揮發性油等物質，經提取、濃縮和純化后利用于食品、制藥、醫療等行業。其中，枇杷葉、枇杷花含有以三萜類為主的生物活性成分在功能性產品開發與研究中被廣泛利用。將枇杷葉加工成泡飲片和顆粒沖劑[37]，將枇杷花加工成飲料[38]等，對枇杷葉和花的加工利用。枇杷葉片資源受季節變化影響較小，原料來源廣且成本低，能顯著提高產品的價值。以枇杷葉、枇杷花為主原料的產品開發提高了枇杷資源的綜合利用率，對產品的質量安全有一定的意義。

枇杷果實是枇杷種植的主要產品價值指標，枇杷果實采摘后容易發生集體腐爛敗壞的現象，保鮮期較短造成質量安全問題頻繁發生，現階段對枇杷果實的利用不僅局限于新鮮水果的直接食用，還可以把枇杷果實經過加工成食品而實現工業化生產，產量化生產果肉飲料[39]、果醬[40]和果脯[41]，或利用枇杷含有糖類進行發酵產生具有枇杷獨特風味的果酒[42]、果醋[43]等飲料，經過枇杷果實的產品加工，枇杷果實轉化成保質期較長的產品且提高了枇杷的價值。

4 枇杷產業發展的影響因素

枇杷擁有豐富的營養成分和健全的功能價值，可加工成多種類型的產品，但實際生產中對枇杷的利用還停留在平喘止咳及食品產品開發方面，對枇杷功能價值應用仍不完全。此外，枇杷種植、產品及加工過程依然面臨著嚴峻的挑戰，這些問題歸納如下：

（1）農藥濫用及環境破壞造成病害的抗藥特質，給枇杷種植造成嚴重的影響[44]。枇杷在生長過程中，易受蟲害、致病菌、環境等因素的脅迫，而現階段對該類災害的防控措施主要是噴灑農藥和施加化肥，長期使用單一農藥會降低病害防治的有效性，但多種農藥的混合使用會加劇環境破壞程度。枇杷種植需注意環境保護和安全性，選擇植物激素型農藥和生防菌型農藥可降低對環境安全和人體健康的影響，枇杷種植質量提高，更符合生態農業的發展建設。

（2）枇杷在貯藏過程中常因病原菌感染、機械損傷等造成腐爛現象，而且枇杷含有大量的酚類化合物，貯藏過程易發生褐變，降低了枇杷的貯藏價值[45]。枇杷采后防腐保鮮貯藏是促進枇杷行業發展的關鍵技術，現多采用果蔬保鮮劑處理，常見的有苯萊特、施保功、百可得等人工化合物進行防控，有效提高果蔬的貯藏效果，但該類物質對人體健康有著比較大的安全隱患，利用該類物質防腐保鮮現已不能滿足人們對安全產品的需求，果蔬防腐保鮮技術需要向有機、高效的方向發展，其中天然提取物、成膜性、植物激素誘導、生物拮抗菌技術等是現階段枇杷防腐保鮮的研究重點。

（3）枇杷提取技術、產品化生產技術滯后限制枇杷行業發展。現有的工藝對枇杷葉、核等的提取率普遍偏低，利用超臨界、亞臨界等流體技術能達到較高的提取率，但成本偏高，在枇杷葉等的提取中不可行，亟須探求一種低成本、高效率、普遍適用性的提取技術[46]。此外，枇杷的產品需不斷提高生產技術，解決生產過程中褐變、中間產品保藏、產品污染等問題同時也要豐富產品種類，提供多類型選擇的產品。

（4）枇杷含有的苦杏仁苷、三萜類化合物在癌癥、腫瘤等治療的藥用機理逐漸清晰，但應用在臨床治療還需要大量的試驗來支持其作用的安全閾和有效閾。

5 結語

枇杷在我國多地區均有種植，經過多代選育，品種繁多，且存在較大的差異。如今，對枇杷的研究更專注于枇杷資源的綜合利用，枇杷含有多種生物活性的有效成分，利用枇杷的葉片、核等廢棄資源提取皂苷、烯萜等有機物質，提高了枇杷資源的利用率，以此為基礎的加工在未來的生產中有廣闊的市場前景，但枇杷種植、提取率和產品開發等方面仍然存在著較大的缺陷，相關技術需要不斷加強。