板栗資源的綜合利用與開發研究進展

張 航，王恩勝，孫乾香，張雯雯，邢淑婕，邵 穎，朱 靜，李 坤

（1.河南信息統計職業學院公共基礎學院，河南鄭州 450000；2.信陽農林學院食品學院，河南信陽 464000）

板栗是一種含水量較高的季節性果實，采收期短，貯藏性能差。采收后板栗的新陳代謝能力提高，呼吸速率增加，果仁極易失水皺縮、發黑、果質量減輕。常溫條件下，隨著貯藏期的延長，板栗水分減少，水分活度下降，使板栗中的淀粉酶活性增高，促進淀粉的水解。在貯藏過程中，自由基不斷積累會破壞細胞膜、酶及遺傳物質等活性生物分子，影響細胞的完整性和生理機能，從而影響板栗的貯藏。

此外，板栗在授粉時一些腐生真菌的孢子進入到板栗殼內，當接觸到板栗仁時會迅速生長，使板栗殼出現細小的裂縫，板栗果肉從內部腐壞，板栗將無法食用[1]?，F有的板栗貯藏方法包括沙藏法、冷藏法、氣調貯藏法、輻照處理法、超高壓技術、涂膜保鮮法和殺菌防腐劑法等。

結合國內外研究，總結板栗貯藏保鮮、淀粉、功能及生物活性物質及深加工產品的研究現狀，以期相關學者能夠快速地了解目前關于板栗資源綜合利用和開發研究的前沿動態，啟發相關領域的學者更加深入地進行相關研究。

1 板栗貯藏保鮮的研究

1.1 板栗的貯前采收及預處理

板栗在貯藏前要運用適當的方法采收并進行預處理。板栗的采收主要分為拾取法和打落法。拾取法是拾取完全成熟后掉落的板栗，采收的板栗果實飽滿、耐貯藏性好。打落法是用竹竿將板栗一次性打落，該方法雖然省時，但采收的板栗成熟度參差不齊，耐貯藏性差[2]。許凌云等人[3]提出影響板栗貯藏效果因素主要有板栗產地及品種、采收方式、采收成熟度、堆制方式、預處理和貯藏環境?？梢罁數胤N植及貯藏經驗篩選出適合當地且耐貯藏的板栗品種，采收過程中可采用拾取法與打落法相結合，保證板栗果實的成熟度。

部分板栗中寄生有大量蟲卵，如桃蛀螟和栗實象甲等，在果實中等待合適的孵化條件。在授粉期間感染的病菌（如青霉菌屬、鐮刀菌、毛霉、炭疽菌等） 會通過板栗表皮進入果實，從而使板栗果仁腐敗變質。因此，板栗在貯藏前要進行一定的篩選處理。劉雙[1]研究發現，將采收后的板栗先放于陰涼透風室內堆積，使板栗中的蟲卵失去孵化條件。堆積后的板栗用0.1%的鹽水清洗，同時篩選出含有蟲卵、成熟度低、有裂縫的板栗。將鹽水篩選過的板栗用0.1%的多菌靈溶液浸泡1 h，以破壞菌類適宜生長環境，達到滅菌的作用。瀝水后裝袋，以20 mL/m3二硫化碳為熏蒸劑，對密封的貯藏室進行熏蒸。

1.2 板栗的貯藏保鮮方法

板栗是我國主要的經濟作物之一，在我國南北方均有廣泛種植。據調查，板栗的耐貯藏性北方品種優于南方品種，如北方的油栗、明栗比南方的焦扎、遲栗耐貯藏性好；高海拔地區的板栗優于低海拔地區的板栗；中晚熟品種優于早熟品種；同一地區干旱年份的板栗優于多雨年份的板栗；表面帶毛絨的板栗優于光栗；同品種內大果實優于小果實；成熟度高的板栗優于成熟度低的板栗。板栗適宜的貯藏溫度為0～4 ℃，相對濕度為90%～95%。適當降低O2含量，提高CO2含量，可以抑制呼吸作用，降低酶活性，還可以抑制微生物的生長繁殖，延長保鮮期。

1.2.1 沙藏法

板栗的常溫貯藏主要包括沙藏、架藏、缸藏、袋藏等。沙藏是板栗貯藏的一種傳統方法，在干燥、通風、排水的儲藏室內，將濕度8%～10%的河沙，以沙子與板栗7∶3 的比例進行貯藏。貯藏前2 個月板栗每隔5～7 h 翻一次，貯藏期約為5 個月，板栗腐爛損失率一般為30%～40%[4]。郜海燕等人[5]發現，用介質散熱裝置和0.04 mm PE 薄膜覆罩對傳統的沙藏進行改良的微氣調沙藏法，能使板栗在保持適宜的溫度、濕度、O2與CO2濃度比例等條件下進行貯藏。有效地改善了板栗貯藏環境，提高了板栗的貯藏品質，經過2 個月的常溫貯藏后，好果率仍達到93.4%。

1.2.2 冷藏法

冷藏法是指將溫度控制在一定范圍的低溫條件下用通風換氣的冷庫對板栗進行貯藏，溫度是影響板栗貯藏期的首要因素[6]。采用浸有0.5%高錳酸鉀溶液的濕麻袋或內襯塑料薄膜袋的箱子對板栗進行適當大小的包裝，迅速預冷，每隔4～5 h 適當在地面和包裝上噴水，以免板栗失水皺縮。若是不易透氣的包裝，可以打上幾個小孔，以防板栗在貯藏期間進行呼吸作用，釋放出大量CO2而缺氧腐敗。冷庫溫度一般保持在-3～0 ℃，濕度維持在90%～95%，過干或過濕都會影響板栗的貯藏品質[7]。

1.2.3 氣調貯藏法

氣調貯藏法是通過調節冷庫內不同氣體的比例來調節果蔬的呼吸作用，降低呼吸強度，延緩果蔬的衰老，抑制酶活性和微生物繁殖，以此保證貯藏果蔬的品質和貯藏期。氣調貯藏包括乙烯塑料薄膜小包裝自發性氣調貯藏、人工氣調貯藏和硅窗氣調貯藏[4]。自發性氣調貯藏是將板栗裝入聚乙烯薄膜袋中，通過自身的呼吸作用調節袋內環境。人工氣調貯藏是用人工或機械控制庫內氣體組成，結合低溫處理，減少代謝活動。硅窗氣調貯藏是利用硅橡膠膜對氧氣和二氧化碳獨特的滲透性，并結合高效除氧劑進行保鮮。氣調貯藏法是應用范圍較為廣泛，最為有效的一種貯藏方法，對于單一的氣調貯藏來說，與溫度和濕度相結合的氣調貯藏效果更佳。對于果蔬氣調貯藏的研究相對較少，有些果蔬在具體氣調貯藏時各種氣體的最適比例還未確定。因此，還需加大對氣調貯藏的學術研究。

1.2.4 輻照處理法

輻照處理是利用電離輻射產生的γ，β，X 射線及電子束對果蔬進行處理，使微生物發生物理、化學反應。能抑制果蔬的呼吸作用、酶活性、果實發芽率等，減少乙烯的產生，殺死寄生害蟲，增強果蔬的耐貯藏性[8]。目前，食品輻照處理以γ 射線應用最多，60Co 和137Cs 作為輻射源。γ 輻射被世界衛生組織認為是一種安全、清潔、廉價的甲基溴替代品，是一種在不改變食品的毒理學、生物或營養質量的情況下提高食品安全，可用于處理密封容器或大量食品的食品保存技術。昆蟲、蠕蟲和真菌是板栗貯藏期間造成損失的主要原因，輻射處理能有效抑制該現象。

1.2.5 超高壓技術

超高壓技術是目前新興且廣泛應用的非熱殺菌技術之一，以控制板栗中的微生物和昆蟲幼蟲的增殖，抑制果實中的酶活性及呼吸強度，減緩淀粉的水解和呼吸消耗速率[9]。Enrique P 等人[10]將板栗在20 ℃下分別通過400，500，600 MPa 處理5 min，結果表明與對照組相比高壓處理的果實更能保持其營養成分和抗壞血酸含量，且在貯藏的前30 d，果實顏色沒有變化。相比于傳統殺菌工藝，高壓處理成本低、效率高、減少對環境的污染，可在滅活微生物及昆蟲幼蟲的同時更好地保持果實的營養和品質。

1.2.6 涂膜保鮮法

涂膜保鮮法是果蔬等需要長時間保存時常用的一種可食性包裝，其無污染的特點越來越受消費者的喜愛[11]。涂膜保鮮法是將多糖、脂質、蛋白質等具有可食性、成膜性和抑菌性的單一或復合材料涂抹在果蔬的表面或浸泡果蔬，形成一種選擇透過性薄膜，保護食品免受物理、機械、化學和微生物的損害。目前，國內外關于涂膜法貯藏板栗的研究較多[3]。Fernandes L 等人[11]分別用殼聚糖、乳清蛋白和海藻酸鈉涂膜板栗，在0 ℃，90%相對濕度下貯藏6 個月，發現3 種涂膜對板栗水分含量、水分活度均沒有明顯影響。其中，殼聚糖涂膜可有效降低板栗貯藏期間失重率，且可有效抑制板栗貯藏過程中的微生物生長。

目前，國內外對殺菌劑、保鮮劑、超高壓、弱酸電解水等技術與涂膜技術相結合研究更多，其原因是能夠產生協同效應，如將一些精油與海藻酸鈉結合能改變水蒸氣滲透性、水溶性和溶脹性差的不足，以期為板栗貯藏研究出更綠色、高效的新材料。雖然復合涂膜保鮮板栗的研究很多，但涂膜保鮮機理及涂膜間協同增效作用的研究較淺，植物精油等保鮮劑的釋放規律與模型研究匱乏。

1.2.7 殺菌防腐劑

凡是能抑制微生物生長、延緩食品腐敗或生物代謝的化學制品都是食品化學防腐劑，根據對微生物作用的程度，可以將食品防腐劑分為殺菌劑和抑菌劑。二氧化氯是國際公認的A1 級消毒物質，具有殺菌效果強、性能優良等特點。張義國等人[12]發現，經過質量濃度為100 mg/L的二氧化氯水溶液處理12 h，板栗在貯藏期間可溶性糖、蛋白質含量變化最小，保鮮率常溫可達92.45%，冷藏可達96%以上。曹恰等人[13]發現在25 ℃下，用質量濃度分別為0.70 g/L的1 - 甲基環丙烯和0.50 g/L 的月桂酰精氨酸乙酯鹽酸鹽聯合處理板栗，經過96 d 的貯藏之后，質量損失率、腐爛率、干癟率分別比對照組低3.89%，5.00%，8.33%；硬度和淀粉含量分別高出3.69 HA，0.01 mg/g。

2 板栗的營養成分研究

2.1 板栗淀粉的研究

2.1.1 不同處理工藝對板栗淀粉的結構及功能的影響

淀粉是許多高等植物的主要碳水化合物儲備，是僅次于纖維素的天然和可再生生物聚合物，也是人類飲食中最常見的碳水化合物來源之一。板栗淀粉的晶型屬于C 型，呈卵形或球型，具有相似的顆粒形態和結構成分[14-15]。

天然淀粉具有惰性、不溶于水、抗酶水解、可逆性并伴有相關的脫水收縮，在溫度、pH 值和剪切力的變化方面不穩定[16]。因此，改性淀粉更受大眾喜愛。通常通過物理、化學和酶等方法對淀粉溶解度、增稠力、黏化性、凝膠化、凍融穩定性等功能性質產生影響[17]。目前，國內外對板栗淀粉改性的研究較多，表1 和2 為不同處理工藝對板栗淀粉的結構及功能性質的影響。

表1 不同處理工藝對板栗淀粉結構的影響

不同處理工藝對板栗淀粉結構的影響見表1，不同處理工藝對板栗淀粉功能性質的影響見表2。

表2 不同處理工藝對板栗淀粉功能性質的影響

2.1.2 板栗抗性淀粉的研究

根據淀粉的抗消化能力，可分為快速消化淀粉（Ready digestible starch，RDS）、慢速消化淀粉（Slow digestion of starch，SDS） 和抗性淀粉（Resistant starch，RS）?？剐缘矸凼遣槐唤】等梭w小腸所吸收的淀粉及其水解物的總稱?？剐缘矸凼墙】的c道中的一種益生元[26]，也是一種新興的膳食纖維，能夠幫助腸道代謝、預防大腸癌、促進礦物質的吸收、控制血糖等，對易胖人群較為友好。

板栗淀粉中直鏈淀粉含量為22.27%～29.80%，受損淀粉含量為3.44%～11.94%[27]，抗性淀粉占板栗淀粉的70.1%～85.6%，與直鏈淀粉含量呈正相關。目前，國內外對抗性淀粉的研究主要集中于抗性淀粉的制備方法、體外消化率等方面。其制備方法多見壓熱法、酶脫支法、超聲波法、微波- 酶法[27]。

2.2 板栗的功能及生物活性物質的研究

板栗仁中除了含有38.28%～78.09%的淀粉之外，還含有多種功能及生物活性物質，包括多糖、酚類物質、黃酮類物質等。有研究表明，不同品種板栗中可溶性糖含量為11.28%～34.50%，蔗糖含量為3.35%～12.97%，可溶性蛋白含量為5.41～18.47 mg/g，多酚含量為40.59～95.01 mg/100 g，總黃酮含量為89.67～146.00 μg/g 等[28]。

多糖是板栗中主要的生物活性物質之一，具有抗腫瘤、抗氧化、預防心腦血管和糖尿病、清除自由基等作用[29]。板栗多糖是水溶性物質，以水為提取劑，借用外力作用破壞細胞壁，使細胞內溶物溶于水而提取。目前，提取方法包括沸水提取法、堿水提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、酶輔助提取法、亞臨界水提取法和加壓溶劑萃取法。純化方法有柱層析法和組合法。分析檢測方法有比色法和色譜法，比色法包括蒽酮- 硫酸法、苯酚-硫酸法、3,5 - 二硝基水楊酸比色法，色譜法包括氣相色譜法、薄層色譜法、紙色譜法、高效液相色譜法、高效凝膠色譜法、紅外光譜解析多糖組成[30]。

聶牧等人[31]對小鼠連續灌胃給藥（板栗多糖50，100，200 mg/kg） 10 d，用激光多普勒血流儀觀察記錄血栓形成時間、血流變異性，而后稱量血栓質量。結果表明，板栗多糖具有抗動脈血栓形成的作用，機制與其抗血小板和抗凝血有關。李清宇等人[32]對板栗多糖進行了分離純化和結構分析，并對其抗疲勞作用進行了研究，結果顯示板栗多糖具有良好的抗疲勞作用，其最佳用量為200 mg/（kg·d）[33]。

3 板栗衍生資源回收與綜合利用

3.1 板栗殼

作為板栗的剩余產品，每年有數百萬噸的板栗殼被直接遺棄，造成了資源的大量浪費。因此，板栗殼等廢棄物的回收再利用具有重要意義。板栗殼由纖維素、半纖維素和木質素組成，是一種無毒、生物相容、可降解、低成本、可再生原料[34]?？捎糜谏锾康闹苽?、對廢水中的重金屬離子的吸附等[35]。

板栗殼中的多酚、多糖、色素、黃酮等功能及生物活性物質具有抗氧化、抑菌、抗肝損傷、抗炎、降糖、治療肥胖等功能，廣泛應用于食品、醫藥、生物、材料、能源等方面[36]。劉袆帆等人[37]研究板栗殼中存在的多種天然活性成分的抑菌作用，結果顯示，板栗殼中抑菌成分的主要抑菌機制包括破壞菌體細胞，使細胞內容物流出；影響菌體內蛋白質的正常表達，使蛋白質的生理功能被破壞；導致菌體細胞內的酶失活，引起菌體細胞功能障礙，抑制菌體能量代謝和正常生長。Liu H 等人[38]從板栗殼中34,023-Da 酸性多糖純化出由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、核糖和半乳糖醛酸亞基組成的PCS-2A。傅里葉變換紅外光譜、甲基化和核磁共振分析顯示，PCS-2A 可能通過上調NRF2 信號通路對H2O2誘導的肝損傷產生保護作用。杜培波等人[39]用天然板栗殼中提取的色素對PA56 織物進行染色，探討了pH 值、染色溫度等因素對織物染色性能的影響。結果表明，染色織物具有良好的抗紫外線和抗菌性能，紫外線防護系數達到299；對大腸埃希菌和金黃葡萄球菌的抑菌率分別達到99.53%和92.80%；織物本身阻燃特性未受到明顯影響。

3.2 板栗苞

板栗苞中主要活性成分是多酚和黃酮，其中的多種酚酸衍生物具有抗氧化、抗糖尿病、抗腫瘤等功效，而板栗苞中的沒食子酸和色素具有抑菌作用和吸附作用[37]。

Wei W G 等人[40]采用超聲輔助二元溶劑系統和低溫冰晶固定制備了板栗苞吸附劑，實現了生物質吸附劑的高吸附性能，對亞甲基藍有較高的吸附效果。結果表明，板栗苞對亞甲基藍吸附是通過靜電吸引、氫鍵、離子- 偶極子相互作用和π-π 相互作用，為更安全、環保地制備高吸附性能吸附劑提供了一種有效的策略。李妍馥等人[41]研究不同提取方法對板栗苞中多酚的提取率，并提出板栗苞多酚具有降血糖的作用。板栗苞中的提取物能促進胰島β 細胞分泌胰島素及直接促進胰島素含量增加，與受體結合，降低血糖濃度。

4 板栗深加工產品的研究現狀

4.1 干制板栗

板栗是季節性果實，由于其高水分活性和糖含量，儲存時板栗容易發生失水、發霉等情況，保質期有限，干燥是最常見的一種板栗加工方法。沈峻峰等人[42]以羅田板栗為原料，研究微波加熱時間、微波干燥功率、糖液濃度、熱風干燥時間等工藝參數對板栗片的斷裂數、斷裂性和硬度等質構特性的影響。結果表明，微波加熱功率140 W，微波加熱時間3 min，糖液質量分數10%，熱風干燥時間4 min時，所制得板栗片質構特性最優。目前，干制板栗逐漸運用微波干燥、真空冷凍干燥、噴霧干燥等新研發的干燥技術，這些新型干燥技術與傳統的熱風干燥、滾筒干燥等方法相比更快速、高效、節省能源的損耗，保證了板栗干制后的色澤和營養成分。

4.2 板栗飲料

板栗飲料是以板栗為主要原料，將板栗去外殼、打漿、護色、熬煮、均質、滅菌、裝罐后獲得，便于攜帶，提高板栗的利用率。隨著生活水平的提高，消費者開始追求天然、營養的飲料，而板栗作為一種含有豐富營養的藥食同源的果實是研究營養飲料的一種較好的原料。萬景瑞等人[43]以板栗為原料制作板栗飲料，研究板栗飲料持水力最佳時的均質工藝。結果顯示，在均質溫度60 ℃，均質時間3 min，均質轉速6 000 r/min 的條件下板栗濁汁飲料的持水力為42.7%。

4.3 板栗面制品

板栗面制品是以板栗粉為原料，以面粉等為輔料研制出的有關板栗深加工的產品。Brochard M 等人[44]以25%～55%板栗粉、5%～20%花粉和25%～70%小麥粉為原料制作意大利面，并對產品進行物理表征和化學分析。結果表明，最佳配方為板栗粉50%，花粉10%，小麥粉40%，該配方可以增加意大利面的黏性、黏附性，且保持了意大利面的硬度。此外，還含有豐富的纖維素和礦物質。胡欣宇等人[45]開發出具有板栗風味和功能特性的海綿蛋糕，研究了超微板栗粉質量分數對品質的影響。結果表明，超微板栗粉質量分數為5%～10%時，蛋糕的硬度、彈性、咀嚼性等質構品質最佳。

4.4 板栗酒

以板栗為原料制備板栗酒，板栗中豐富的營養物質將會轉移到板栗酒中，具有獨特的風味，也能實現板栗較高的經濟價值。胡美怡等人[46]以板栗和糯米為原料、紅曲和小曲作為發酵劑，對板栗黃酒最佳的發酵工藝進行研究。結果表明，于20 ℃條件下發酵7 d，紅曲的添加量為13%，糯米與板栗的質量比7∶3，小曲的添加量為0.7%時發酵釀造的板栗黃酒風味和口感最佳。

4.5 板栗調味醬

隨著人們口味越來越多樣化，傳統、單一的調味品已經無法滿足人們對口味的需求，以板栗為原料研制出的風味醬一定程度上滿足了人們的味蕾。馬凌云等人[47]以板栗為原料，以感官品質為指標，探究板栗調味醬的最佳配方。結果顯示，板栗調味醬的最佳配方為板栗60 g（其中板栗丁40 g，板栗漿20 g），黃豆醬15 g，白砂糖3.0 g，辣椒粉1.3 g，花椒粉0.6 g，該配方制作的板栗調味醬香味濃郁、口味豐富、咀嚼性好、色澤透亮。板栗調味醬的研制在近年來種類越來越多，一定程度上滿足了人們的口味多樣化需求，與蠶豆、芝麻等各種輔料進行中和制作以板栗為主料的板栗調味醬，增加了調味醬的功能性，形成獨特的風味，實現板栗的經濟價值和營養價值。

綜上所述，我國對于板栗深加工的研究還有待持續進行，目前市面上大多以糖炒板栗、板栗糕銷售為主，關于干制板栗、板栗飲料、板栗酒、板栗調味醬等方面的研究還不夠深入，對板栗醋、板栗脆片、板栗乳制品等方面的研究鮮有。板栗深加工產品研究機制還不夠完善，主要是板栗深加工過程中的穩定性問題亟待研究，進而提高板栗利用率，實現板栗較高的經濟利用價值。

5 結語

綜述了板栗貯藏保鮮、營養成分、板栗固體廢棄物回收及綜合利用及板栗深加工產品的研究現狀。影響板栗貯藏效果因素主要有板栗產地及品種、采收方式、采收成熟度、堆制方式、預處理和貯藏環境。目前，板栗的貯藏保鮮技術包括沙藏法、冷藏法、氣調貯藏法、輻照處理法、超高壓技術、涂膜保鮮技術和殺菌保鮮劑等，應根據實際條件選擇適宜的貯藏技術。國內外對板栗營養成分的研究主要集中于淀粉和多糖，板栗抗性淀粉作為一種新興的膳食纖維，能夠幫助腸道代謝、預防大腸癌、促進礦物質的吸收、控制血糖等，對易胖人群較為友好。板栗多糖具有抗腫瘤、抗氧化、預防心腦血管和糖尿病、清除自由基等作用。板栗固體廢棄物中含有豐富的生物活性物質，其吸附、抗癌、抑菌、降糖等功效在食品、醫藥、化妝品、水污染處理等行業具有十分廣泛的應用前景。