提高牡丹副產物附加值對策研究

陳鳳真，王 波，趙貴紅，宋慧波

（菏澤學院牡丹學院，山東菏澤 274015）

山東菏澤是“中國牡丹之都”，其牡丹資源優勢突出，牡丹產業已成為山東花卉業的著名“特色支柱產業”。近年來，一系列扶持政策、措施的出臺和落實，推動了牡丹產業快速發展，牡丹種植實現規模化發展，其加工能力逐漸提高，加工的產品種類日益豐富。但由于加工技術和相關研究的缺乏，大量牡丹副產物如果莢、牡丹種皮、牡丹籽粕、牡丹葉等被作為廢棄物丟棄或者被農民當做薪柴使用，不僅造成了資源浪費，還導致環境污染。目前，牡丹加工企業存在小、散、低、弱的狀態，在牡丹高附加值天然產物高效提取制備與產品開發方面面臨瓶頸。鑒于此，本文綜述了牡丹副產物的利用現狀，提出促進牡丹副產物綜合利用的對策，為牡丹全產業鏈的發展提供參考。

1 牡丹副產物綜合利用現狀

牡丹全身是寶，其花和根皮（牡丹皮）已被廣泛開發利用。為延長牡丹產業鏈，應加快對牡丹加工副產物如牡丹葉、果實、果莢、種皮與牡丹籽粕等的綜合利用，為牡丹產業發展注入活力[1]。

1.1 牡丹葉

我國觀賞、藥用及油用牡丹栽培面積逐年擴增，牡丹葉資源豐富，但目前對牡丹葉的利用率較低。牡丹葉中蛋白質含量約為15%，可溶性糖含量約為12%，必需氨基酸約為8%，脂肪含量約4%[2]。

牡丹葉除富含各種營養物質外，還富含黃酮、多糖、多酚及丹皮酚，具有抗氧化、增強免疫力的作用，可作為抗氧化劑、抑菌劑或抗炎劑應用于化妝品、功能性食品、醫藥領域與動物飼料添加劑，如牡丹葉可治療慢性痛風性關節炎、原發性痛經和消炎，可外用于護理壓瘡[3-4]。此外，牡丹葉還可以作為調節植物生長的抑制劑[5]，抑制種子發霉。目前對牡丹葉提取物的研究主要集中于多糖、多酚、黃酮。

1.1.1 牡丹葉黃酮

目前關于牡丹葉黃酮的研究較多，主要集中在黃酮的提取工藝條件、抗氧化性及抑菌方面[6-7]。李佩艷等[8]采用纖維素酶輔助提取牡丹葉黃酮，通過正交試驗確定了提取牡丹葉黃酮的最佳工藝參數為纖維素酶用量12.5 U/mL、pH 4.5、45 ℃酶解4 h，黃酮提取率為2.43%。Shan等[6]研究認為微波提取牡丹葉黃酮在提取率和純度上要優于超聲波提取；牡丹葉總黃酮抗氧化活性較強，但不同提取方法及純化方法都會影響牡丹葉黃酮的抗氧化性，其中大孔吸附樹脂純化的提取物效果最好，微波萃取次之，乙醇浸泡提取物抗氧化能力最小；牡丹葉抗氧化性強于牡丹花，抗氧化成分主要為黃酮類化合物[7]。

1.1.2 牡丹葉多酚

牡丹葉中多酚含量較高，且具有較強的抗氧化性與抑菌性。對于牡丹葉中多酚的提取，采用纖維素酶法比乙醇溶劑法提取率高[9-10]，且牡丹葉提取物活性普遍優于牡丹花提取物活性[5]。野牡丹葉乙醇提取物具有較強的抗氧化性與抑菌性能。野牡丹葉乙醇提取物抗氧化活性IC50值為328 μg/mL，具有較強的抗氧化性；對蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大腸桿菌、奇異變形桿菌和銅綠假單胞菌均具有抑制作用；野牡丹乙醇提取物與阿莫西林聯用對大腸桿菌、蠟樣芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和奇異變形桿菌的具有協同抑制性[11]。

1.1.3 牡丹葉多糖

對牡丹葉多糖的研究主要集中在提取條件的優化及抗氧化研究。朱月等[12]采用正交實驗得出了‘洛陽紅’牡丹葉片多糖提取的最佳條件為料液比1∶30（g/mL），70 ℃浸提2 次，浸提時間30 min，多糖含量為11.29%。不同產地或品種牡丹葉中多糖含量及抗氧化性差異較大[13]。牡丹葉中4 個多糖組分中PW-25 多糖組分對自由基的清除能力最強[14]。不同紫斑牡丹葉片多糖對羥自由基清除能力差異較大，清除能力最強的品種為‘紫冠玉珠’，其次為‘奧運圣火’，最弱的為實生苗[15]。

1.2 牡丹果實副產物

牡丹果實的副產物主要是牡丹籽采集與加工過程中產生的，主要有牡丹果莢、牡丹種皮與牡丹籽粕。

1.2.1 牡丹果莢

牡丹果莢和種子一起進行采收，在晾曬后再進行分離，牡丹果莢約占單果質量的60%[16]。對牡丹果莢的研究主要集中在對其功能物質的提取及結構確定、提取工藝及抗氧化性等方面，如對多糖化合物[16-17]、多酚[18]、低聚茋類化合物[19]、芍藥苷和丹皮酚[19-20]、果膠化合物的提取及其抗氧化性[17,20]研究。經研究，牡丹果莢比牡丹枝和牡丹葉更適合作為制備發酵用還原糖的原材料[21]；紫斑牡丹果莢中白藜蘆醇的含量遠高于花生和巨峰葡萄[22]，因此可作為白藜蘆醇制備的良好原料。Chen 等[23]模擬人工胃腸液處理，經消化處理后牡丹果莢黃酮對羥基自由基的清除能力增強，證實牡丹果莢可作為天然抗氧化劑的來源。因此牡丹果莢在生物基材料、生物醫藥、化工和食品等領域的高附加值資源化綜合利用具有良好的開發和應用前景。

1.2.2 牡丹種皮與牡丹籽粕

牡丹種皮在生產牡丹籽油之前被脫除，約占種子質量的33%。在牡丹種子中，75%的白藜蘆醇主存要在于牡丹種皮中，牡丹種皮提取物中茋類成分含量遠超過種仁[24]；牡丹種皮中亞麻酸含量最高，超過牡丹籽油中的含量[25]，說明種皮比種仁具有更高的營養價值與抗氧化潛力。孟慶煥等[26]研究表明牡丹種皮中總黃酮具有一定的抗氧化、抗疲勞作用。Gao 等[27]發現牡丹籽中順式與反式磁素H（白藜蘆醇低聚物）在抑制四種人類腫瘤的增殖方面具有優越的活性，可作為癌癥化療藥物的候選藥物。

牡丹籽粕是壓榨牡丹籽油的副產物，含有豐富的蛋白質（18%～35%），是重要的天然植物蛋白來源，也是制備活性多肽的優良來源。我國每年產生高達5 萬t 的牡丹籽殼和餅粕，但大多被用作蛋白飼料或丟棄。不同的提取方法對提取率、純度有一定的影響。如劉柏華等[28]用超聲輔助堿提取，相比常規堿提取法，提取率、純度與氨基酸含量均提高，堿液消耗減少。Wang 等[29]通過研究得出用堿性蛋白酶水解牡丹籽蛋白顯示出較好的游離酶解效果。

根據牡丹果實副產物中主要營養物質和功效成分，牡丹果實副產物可用于食品、化妝品、功能性食品及醫藥的制備。如牡丹籽粕發酵酒和飲料的研制[30]，牡丹籽粕降血糖肽、抗氧化肽、血管緊張素酶抑制肽的研發等[31-32]。牡丹籽粕還是良好的栽培基質，用牡丹籽粕代替麥麩，能顯著提高平菇菌絲生長速度和子實體生物學效率，并提高出菇集中度[33]。這些研究為今后制備牡丹籽粕活性肽產品提供了一定的研究方向，為牡丹籽粕的開發利用和進一步拓寬牡丹籽粕產業提供發展思路。

2 牡丹副產物綜合利用方面存在的問題

菏澤市以打造“特色支柱產業”為目標，出臺和落實一系列扶持政策，推動菏澤市牡丹產業化進程不斷加快，取得了顯著成效。但是，對牡丹副產物綜合作用方面仍存在一些問題，導致牡丹副產物產業的發展非常緩慢。

2.1 加工企業分散，精深加工產品少

牡丹產品加工企業存在小、散、低、弱的狀態，加工產品單一、綜合效益低、技術落后、缺乏研發能力、缺少具有競爭力的市場品牌等劣勢；牡丹果實副產物加工產品單一甚至空白，深加工嚴重滯后等問題，如牡丹副產物功能物質局限于理論研究，產業化程度低等；嚴重影響了牡丹副產物的深加工增值與綜合利用。

2.2 缺乏對牡丹副產物政策支持，人才隊伍有待加強，科研項目少

目前政策與課題主要集中在牡丹栽培種植與育種等方面，如《關于加快發展木本油料產業的意見》《牡丹產業發展規劃(2015—2020)》和《菏澤市牡丹產業發展總體規劃(2018—2022)》等政策及國家“863”項目“牡丹新品種選育與產業化開發”、國家自然科學基金“牡丹品種資源評價”等科研課題較多；極少有關對牡丹副產物利用的政策的支持。

目前對牡丹副產物的研究主要集中在理論研究階段，實際投產較少，沒有做到真正物盡其用。社會進入全面深化改革的關鍵時期，科技產業人才隊伍緊缺，特別是技術和生產一線能相銜接的人才稀缺，副產物的利用需要專門從事科研的人才，但科研隊伍數量和質量嚴重不足，成為牡丹副產物發展的短板，因此存在科研、平臺建設投入不足，科研立項、科研資金投入有待加強，人才隊伍有待完善的問題。

3 提高菏澤牡丹副產物附加值的對策

提高牡丹副產物附加值問題，可以化劣勢為優勢，帶動牡丹產業的全面發展，充分發揮出牡丹產業對菏澤整個經濟的帶動作用；其次，有助于菏澤市地方政府制定相關政策，徹底解決牡丹副產物生產、流通、管理所存在的問題，并且解決牡丹種植戶收入低的問題，積極調動種植積極性。

3.1 提高對牡丹副產物的認識，加大政策扶持

牡丹果實副產物綜合利用與國民經濟和人民生活品質及健康緊密相關，符合國家戰略發展方向，對提高人們生活品質，滿足美好生活需求具有重要意義。因此宏觀上加強科學引導，對牡丹加工過程中副產物或下腳料實施高效節能、廢棄物再利用；統籌規劃使牡丹副產物的屬性更加多元化，既可飼用又可食用，由此減少牡丹莖、果莢堆放問題或焚燒造成的環境污染問題，以此集中處理農村生活垃圾，改善農村環境。制定牡丹副產物科學化利用扶持政策，加大資金投入力度，增加對牡丹副產物利用的財政支持；實行保險制度[34]，減少農戶因自然災害導致的減產，保證農戶的收入，提高種植牡丹的積極性。

3.2 借鑒深加工創新案例，提高牡丹副產物附加值

目前，多種作物的副產物或加工原料副產物附加值通過科技創新得到很大提高，如核桃殼、花生殼、大豆籽粕、向日葵托盤等。雖然各種原料自身特性不同，提高附加值的策略方法不同。但牡丹副產物可以借鑒這些成功案例，對牡丹副產物科技進行創新與發展，并鼓勵發展農業信息化、智能化等先進技術，攻克牡丹產業高精尖技術，為牡丹產業發展提供技術支持。如對牡丹副產物中功能物質的制備，可采取綠色環保方法，不斷優化提取工藝流程，可以節約資源，減少生產成本，提高提取率；將制備的功能物質進行純化，并應用到化工領域、食品領域及醫藥領域，提高其附加值。

3.3 發展龍頭企業，壯大企業規模

牡丹副產物的綜合利用程度是牡丹全產業鏈發展的重要環節，對提高牡丹產品競爭力起著重要的作用。目前菏澤市多家牡丹標桿加工企業開發出了牡丹功能性新資源食品、飲品、菜品，牡丹日化產品，牡丹藥用產品；建設了牡丹產業研發中心、油用牡丹產業化研發基地等研發機構[34]；但對牡丹副產物的研究與應用較少，因此應鼓勵企業和科研院校聯合進行牡丹副產物綜合利用研究，促進企業加工技術升級和副產物的綜合利用率，堅持市場導向，發展龍頭企業，整合產業結構，發揮集聚效應[35]，創立地方特色品牌，提高產品競爭力。

3.4 創新研發體系，加強對牡丹副產物的研發力度

地方應提高科研投入，創建副產物綜合利用平臺和配套基礎設施建設，增加科研立項，加大對牡丹副產物發展關鍵技術研究和集成的支持，鼓勵以企業為主導的科研團隊與科研單位高校，在生態優先的原則下依托高新技術，加快解決共性關鍵技術，促進科研成果向現實生產力轉化，延長牡丹產業鏈，大力提高牡丹果實副產物深加工產品的科技附加值，促進牡丹產業的跨越式發展，為地方經濟的發展和精準扶貧提供技術支撐。

4 小結

對牡丹副產物的綜合利用，可以填補我國牡丹副產物深加工產品方面的空白，有效提高牡丹深加工轉化率和利用率，實現牡丹果實副產物的高值高效利用，開拓優化牡丹產業結構和產品結構，推動整個牡丹果實副產物產業乃至功能食品行業的發展，拓展牡丹果實副產物高值深加工產品在功能性食品和醫藥的生產應用，同時也可促進產業鏈的延伸和可持續發展，增加地方財政收入，產生巨大的經濟效益；同時由于產品利潤空間的增加，將使牡丹副產物價格上漲，這將有力地促進農業增效和農民增收，并助力農民精準脫貧，實現鄉村產業振興發展，更好地使我國的產品與國際接軌，助力提高相關產業的國際競爭力，對振興地方經濟和促進社會經濟發展具有重要意義，經濟效益顯著，前景廣闊。