花椒籽的研究及开发利用现状

黄鹏 黄东杰

摘要    花椒籽是我国特有的食用香辛料花椒的主要副产物，其富含多种营养物质和生物活性成分。本文主要对花椒籽的化学成分及其提取工艺和相关产品的开发应用现状进行综述，以期为花椒籽的研究利用提供参考。

关键词    花椒籽;化学成分;提取工艺;开发利用

中图分类号    TS264.2        文献标识码    A        文章编号   1007-5739（2018）23-0231-02

花椒（Zanthexylum bungeanum Maxin）属芸香科植物，多年生灌木或小乔木，其品种超过200种，产地主要分布在亚洲的喜玛拉雅山脉附近、东南亚半岛及东亚地区。我国花椒种植面积最大，品种最为齐全，作为调味料食用广泛[1]。花椒主要分为花椒皮和花椒籽，其中花椒果皮占总质量的40%，籽占总质量的60%。花椒籽是生产调味品花椒的主要副产物。花椒籽富含多种营养物质和生物活性成分，是当前研究的一大热点。

1    花椒籽的化学成分及其提取工艺研究

1.1    花椒籽油

1.1.1    油脂成分。花椒籽中油脂含量为27%～31%[2]，其中皮油6%、仁油20%～25%，低于菜籽及花生油脂含量而高于大豆及棉籽油脂含量，属中等含油量油料。马传国等[3]分别对花椒籽皮油和仁油进行测定，发现皮油中亚麻酸含量很低，多数油脂中罕见的棕榈油酸的含量却在20%左右;仁油中不饱和酸含量在90%以上，主要为亚麻酸和亚油酸。王娅娅[4]通过GC-MS检测到花椒籽油脂中脂肪酸成分主要为α-亚麻酸50.94%、亚油酸25.50%、棕榈酸13.55%、棕榈油酸5.77%、油酸2.90%、硬脂酸1.34%等。其中，不饱和脂肪酸高达85%以上，且多不饱和脂肪酸占总脂肪酸的76.44%。

1.1.2    提取工艺。花椒籽油提取工艺的研究主要集中在不同的花椒籽品种、提取溶剂、提取方式对花椒籽油提取率的影响等方面。吴素玲等[5]针对不同品种的花椒籽（青花椒、红花椒）中籽油的提取率进行了研究，结果表明，不同品种的花椒籽油提取率有明显差异，红花椒籽油得率是青花椒籽油得率的3～4倍;采用索氏提取法对不同的提取溶剂进行比较，发现不同溶剂的提取率存在显著差异。

欧阳辉等[6]采用超临界CO2萃取法，花椒籽油提取率可达19.65%;最佳工艺条件为萃取压力37 MPa、萃取温度45 ℃、萃取时间65 min。张军华等[7]采用索氏提取法，以石油醚为提取剂，确定最佳提取工艺条件为提取温度85 ℃、提取时间2 h、料液比1∶6;提取温度对花椒籽油提取率的影响最大，其次是提取时间，影响最小的是料液比。徐文秀等[8]以脱蜡花椒籽为原料，采用超声波辅助提取法，花椒籽油得率为27.25%;最佳提取工艺参数为液料比21.5∶1.0（mL/g）、提取时间25 min、提取温度60 ℃、超声功率350 W。

刘春叶等[9]分别采用索氏法和超声波法提取工艺，并以石油醚为溶剂，确定索氏法提取的最佳工艺为料液比1∶13、提取温度75 ℃、提取时间2.0 h;超声波提取的最佳工艺条件为以石油醚为溶剂、料液比1∶13、提取时间90 min。

胡银川等[2]对水提法和醇提法进行了比较，结果发现，醇提法花椒油含量高且成分简单，水提法含量低且成分复杂，两者成分差异大。最终确定最佳工艺条件为乙醇浓度95%、提取温度50 ℃、提取时间5 h，最高提取率为12.33%。

王娅娅[4]采用水酶法提取花椒籽油，研究发现，影响花椒籽油出油率的因素由大到小依次为纤维素酶>酶解pH值    >酶解时间>中性蛋白酶;最佳提取工艺为纤维素酶添加量0.4%、蛋白酶添加量9%、酶解pH值5.0、酶解时间6 h。

1.2    花椒籽蛋白

1.2.1    利用价值与提取工艺。花椒籽富含蛋白质，含量约为18.7%，且氨基酸组成齐全，是一种优质、无毒的新型植物蛋白质资源，也是目前研究的一大热点。特别是花椒籽蛋白经水解、酶解后所得的多肽物质具有多种功能性作用，是一种廉价的功能性物质，作为保健食品及功能性产品，具有广阔的开发利用前景。张志清等[10]以盐提法提取花椒籽中蛋白质，提取率为18.92%;最佳工艺条件为NaCl浓度0.79 mol/L、提取时间60 min、提取温度35 ℃、料液比1∶17.5、pH值8.78。

1.2.2    花椒籽蛋白降血压肽的提取。吴红洋[11]分别用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶和复合蛋白酶5种不同蛋白酶水解花椒籽蛋白，以酶解物對血管紧张素转换酶（ACE）抑制率为指标，考察酶解时间、加酶量、酶解温度和pH值等制备条件对酶解产物ACE抑制率的影响。结果表明，酶解法制备降血压肽的最佳工艺参数为底物质量浓度3 g/100 mL、酶解时间4.9 h、加酶量10 200 U/g、酶解温度37 ℃、pH值6.9，此条件下酶解产物的ACE抑制率为68.00%。张志清等[12]研究Alcalase蛋白酶水解花椒籽蛋白发现，当底物浓度为5%、温度为55 ℃、pH值为8.5、加酶量为4%时，花椒籽水解液DPPH自由基清除率可以达到61.00%，水解度则达12.00%。

1.3    花椒籽黑色素

天然黑色素具有保护神经、提高人体免疫力和清除自由基等多种保健功能，是一种天然抗氧化剂[13]。以花椒籽作为提取天然黑色素的原料是目前研究的一大热点。董小华[14]以脱脂花椒籽为原料，采用超声波提取方式，以花椒籽提取率、色素杂质含量、生物活性成分含量以及抗氧化能力和抑菌能力为指标，通过比较不同浓度乙醇提取溶剂对各项指标的影响、最终确定95%为乙醇最佳浓度，黑色素提取率为5.04%±0.90%。徐文秀等[15]采用溶液浸提法提取花椒籽中黑色素，最佳工艺为提取温度60 ℃、提取时间4.5 h、料液比1∶35（g/mL）、提取次数1次，花椒籽黑色素提取液的吸光度达到最高值0.345，且影响花椒籽黑色素提取率的因素由大到小依次为提取温度>料液比>提取时间。

杨秀芳等[16]对花椒籽种皮黑色素的提取工艺进行了优化，在NaOH浓度为1.3 mol/L、料液比为1∶20（g/mL）、提取温度为90 ℃、提取时间为1 h的条件下，花椒籽种皮黑色素的提取率最高达8.63%。徐文秀等[17]用花椒籽黑色素提取液的吸光值来代替黑色素含量，确定黑色素提取最佳工艺为提取温度66 ℃、提取时间4.5 h、料液比1∶33（g/mL），此条件下黑色素吸光值为0.305，3个因素对花椒籽黑色素得率的影响由大到小依次为温度>料液比>时间。

1.4    花椒籽膳食纤维

张志清等[18]采用酶解法确定花椒籽可溶性膳食纤维的最佳工艺条件为添加量2.0%、料液比1∶23、酶解温度42 ℃、酶解时间13 h、酶解pH值4.33、胰蛋白酶添加量0.4%，此条件下花椒籽可溶性膳食纤维的平均提取率为9.19%、持水力为2.33 g/g、膨胀率为2.05 mL/g。宋  燕等[19]采用酶-化学法确定了从花椒籽中提取不可溶性膳食纤维的最佳工艺条件为碱液质量分数3.17%、碱浸温度49.93 ℃、碱浸时间40.86 min、胰蛋白酶用量0.40%，此工艺条件下不可溶性膳食纤维提取率为80.58%。

1.5    花椒籽生物柴油

黄文捷[20]采用石油醚提取花椒籽油，石油醚在料液比1∶13、温度60 ℃的条件下提取2次（每次2 h），花椒籽油的提取率达到91.52%。通过酯化降酸碱催化法制备生物柴油，1 000 g毛油在最佳工艺下可以得到934.62 g生物柴油。

2    花椒籽的利用现状

花椒在我国分布广泛，其果实花椒籽产量大，但常作为废料被抛弃。因此，开展花椒籽的研究，对花椒的综合利用具有重要意义。

2.1    花椒籽粉

付兴周等[21]研究发现，在肉鸡饲料中添加1.0%花椒籽粉可以明显提高肉鸡生产性能和免疫器官指数、改善肉品质。王  杉等[22]选用1日龄普通肉雏鸡150只，将其分成5个对照组，研究花椒籽对肉雏鸡生长性能的影响。结果表明，花椒籽可以提高肉雏鸡的生长性能，促进肝、腺、胃、十二指肠的发育，最佳添加量为1.0%。

2.2    花椒籽油

花椒籽油是一种良好的功能保健食品，富含多种不饱和脂肪酸，主要为亚油酸及亚麻酸。王娅娅[4]在60只ICR雄性小鼠动物试验的研究中发现，花椒籽油既可显著降低小白鼠血清中的总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇的含量，又能提高高密度脂蛋白胆固醇含量。此外，花椒籽油还可以有效抑制小白鼠动脉硬化的发生。刘永英等[23]研究花椒籽仁油对试验性高脂血症大鼠脂质代谢的影响，结果表明，花椒籽仁油具有调节血脂、改善血流变、防止脂质过氧化的作用，其作用机制与其高含量的不饱和脂肪酸有关。

2.3    花椒籽黑色素

花椒籽黑色素是一种具有开发潜力的天然色素资源。张  伟等[24]通过研究测得黑色素含有苯环、烷烃C-H、羟基、羧基、氨基等官能团，是一种复杂大分子，其降解产物含有N-乙基异丙胺、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和丙氨酸丁氨酸硫醚，不含植物性黑色素的儿茶酚结构，是一种新的大分子黑色素。杨秀芳等[25]研究发现，花椒籽黑色素属于酚类物质，耐光性差，耐热良好，遇金属离子易沉淀，遇蔗糖、淀粉、食盐等无影响。花椒籽种皮黑色素具有较好的抗氧化活性，其中清除·OH能力与VC相当，其IC50为66.63 μg/mL;清除O2·能力比VC好，其IC50为36.55 μg/mL。董小华等[14]研究发现，花椒籽黑色素体外抗氧化能力与色素提取液质量浓度成正相关，质量浓度为1.0 mg/mL时，对脂质过氧化抑制率达65.68%;质量浓度为0.66、0.76 mg/mL时，花椒籽黑色素对DPPH·和·OH的清除率达50%，以上指标均低于VC;质量浓度为0.1 mg/mL时，对O2·的清除率达65.43%，远高于VC。

2.4    保鲜剂

董小华等[26]研究发现，在冷鲜肉的保鲜过程中添加花椒籽粗蛋白酶解液产物能有效抑制微生物的增长，延缓pH值、硫代巴比妥酸值的增加，减少汁液的流失，同时可以降低脂肪的氧化速率。保质期能比阴性对照组延长6 d。花椒籽粗蛋白酶解物是一种成本低廉、效果优良、具有开发价值的新型天然保鲜剂。由于黑色素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌效果显著，是一种具有开发潜力的生物保鲜剂。

2.5    抗菌肽

抗菌肽是具有抗菌活性的多肽物质，抗菌肽具有广谱抗菌活性，对细菌有很強的杀伤作用，此外，人们还发现，某些抗菌肽对部分病毒、真菌、寄生虫和肿瘤细胞等有杀灭作用，甚至能提高免疫力、加速伤口愈合。抗菌肽是前景广阔的天然防腐剂之一，它不仅能被人体内的酶系降解，还能最大程度地保持食品的营养价值。姜太玲[27]研究发现，由花椒籽提取的蛋白抗菌肽对大肠杆菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌均有抑制作用。花椒籽是花椒果皮生产中的主要副产物，含有丰富的蛋白质，是一种优质的蛋白质资源，利用现代生物技术对花椒籽蛋白深入研究可以有效提高花椒籽的经济价值。

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2.6    膳食纤维

花椒籽中富含膳食纤维。宋  燕等[19]研究发现，花椒籽含有48.93%左右的不溶性膳食纤维，提取率高达80.58%。膳食纤维被公认为“第七大营养素”，具有预防肥胖症、糖尿病、结肠癌，增强免疫、抑制有害菌等作用[28]。膳食纤维又可分为不溶性膳食纤维（IDF）和可溶性膳食纤维（SDF）。不溶性膳食纤维能增加饱腹感，并有助于肠道蠕动，可用于治疗便秘、化解结石、减轻体重。可溶性膳食纤维是既可溶解于水又可吸水膨胀，还能被大肠中微生物水解的一类纤维。这类物质能刺激肠道蠕动，预防便秘、直肠癌、痔疮及下肢静脉曲张，还能预防动脉粥样硬化和冠心病等心血管疾病的发生。由于产生饱腹感、改善耐糖性等特点，是肥胖病人、糖尿病人的可选食品。

2.7    生物柴油

苏印泉等[29]研究了花椒、水冬瓜、黄连木、苦楝、文冠果等几种木本油料资源的现状与制备生物柴油潜能，结果表明，5种树木种子油有望作为生物柴油的生产原料，在最佳的加工工艺下花椒籽生物柴油和水冬瓜生物柴油的燃料性能均与0号柴油标准接近。

3    结语

花椒是人们常见的调味料，被誉为“八大味之一”。花椒籽是生产调味品花椒的主要副产物，综合开发利用花椒籽既可以解决资源浪费、环境污染的问题，也能实现可观的经济效益，带动大批果农致富[8]。花椒籽应用范围广泛，无论食用、药用还是工业应用都具有极高的价值，花椒籽粉还可以直接用作饲料的添加劑，花椒籽可用于提炼花椒籽油、制备生物柴油、深加工提取α-亚麻酸等，它是功能性多肽、天然保鲜剂。花椒籽黑色素、花椒籽蛋白及功能性多肽的研究及产品的开发相对较少，提取工艺、净化工艺以及产品的加工工艺等尚待完善。花椒籽产业链目前仍属于粗放式，技术含量低，加工简单，附加值低。加强花椒籽的深入研究、提高花椒籽研究中高新技术的应用、加强对花椒籽高附加值产品的开发、提高花椒籽的利用率，对拓展花椒籽产品产业链具有重要意义。

4    参考文献

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