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循环经济下的枇杷花综合利用

2019/09/17 阅读:

摘要:以循环经济理念为指导,建立从枇杷花饮料加工到枇杷花主要活性成分提取的综合利用产业链,是一种可持续发展的模式。

关键词:枇杷花;综合利用;循环经济

枇杷是我国南方的特有水果之一,也是原产于我国的水果之一,在我国已有2200多年的历史。我国是世界上最大的枇杷主产国,栽培面积和产量占世界的2/3以上[1~2]。枇杷花量大,开花时每个花序有80~100朵,而实际形成产量的果实数仅占总花数的3%~5%[3],生产上常会疏去60%~80%的鲜花,以提高枇杷的产量和质量,疏掉的枇杷花一般弃于果园而未充分利用,造成了资源的极大浪费[4]。循环经济是对社会生产和再生产活动中的资源流动方式实施的“减量化、再利用、再循环和无害化”管理原则,将“资源—产品—废物”这一传统的线性物质流动方式改造为“资源—产品—再生资源”物质循环模式,以最少的资源能源消耗,取得最大的经济产出和最低的污染排放,实现经济、环境和社会效益的统一,形成可持续的生产和消费模式[5]。本文应用循环经济理论,设计枇杷花综合利用产业链。

1枇杷花产业链设计与分析

枇杷花富含18种氨基酸,含有较高的钙、铁、锌等营养元素及黄酮类和三萜类化合物。枇杷花可入肺散寒,疏风止咳,通鼻窍,主治感冒咳嗽、鼻塞流涕、虚劳久咳、痰中带血、头风等症,民间常用于小儿肺热咳嗽及久咳不愈患者,现代研究证明枇杷花中的药用成分可开发成治疗心血管疾病的药物、减肥药品、抗癌防癌新药、预防AIDS的药物及化妆品等[2]。本文运用循环经济的“减量化、再利用、再循环和无害化”原则,以枇杷花活性成分的提取为核心,以低消耗、低排放、高效率为基本特征,模仿生态系统的物质流和能量流来设计枇杷花的加工利用产业链,其构成如图1所示,以尽可能小的资源消耗和环境成本,获得尽可能大的经济效益和社会效益。

2枇杷花饮料加工

2.1枇杷花薄荷饮料。

马春华等[6]以枇杷花和薄荷为主要原料,配以白砂糖和柠檬酸2种辅料,通过正交试验,研制出枇杷花薄荷饮料,口感上有枇杷花的清香,兼具薄荷的清凉,又克服了传统饮料添加剂多的缺点,减少了对饮料和环境的污染,同时生产后的枇杷花和薄荷渣可以作为有机废料返用于果园,增加果园的有机质含量。其工艺流程为:

2.2枇杷叶花饮品。

周志明[7]以枇杷叶、枇杷花为主料,金银花、菊花、桑叶、蜂蜜为辅料,以熊果酸的提取率为主要指标,通过单因素法,筛选出微波—乙醇提取法最佳工艺条件:微波功率480W,乙醇浓度70%,料水比1∶30,提取时间4min,熊果酸提取率为80%;试验还表明,料水比为1∶40时熊果酸提取率仅略高于料水比为l∶30,考虑到酒精回收所消耗的动力等问题,确定料水比为l∶30。该饮料的生产工艺为:

2.2.1主料萃取工艺流程。枇杷叶花→粉碎→热浸→微波处理→乙醇提取→分离→初滤→精滤→超滤→叶花提取液。

2.2.2辅料萃取工艺流程。辅料→配制→冷浸→热浸→萃取→分离→初滤→精滤→辅料提取液。

2.2.3生产工艺流程。主、辅料提取液→调配→搅拌→三级过滤→定容→调pH值、调色→超高温灭菌→无菌热灌装→灯检→喷码→自动套标→装箱。

3枇杷花活性成分的提取

枇杷花含醛、酸、酯等64种精油组分,并含有类胡萝卜素、蛋白质及黄酮类和三萜类化合物。目前枇杷花生产和科研上应用较多的是黄酮类和三萜类化合物的提取[8,9]。黄酮类化合物是一类存在于多种植物中的多酚化合物,具有抗氧化和清除自由基、抗肿瘤、抗癌、抗菌和抗病毒、抗炎免疫、改善微循环、降血糖、镇痛、抗过敏、抗辐射等多种药理作用,在医药、食品领域具有广阔的应用前景[10]。三萜类化合物则具有抗肿瘤、抗病毒、抗细菌、保肝、调节机体免疫力等广泛的生物活性,是中药化学研究的热点领域之一[11]。

3.1枇杷花中黄酮类的提取。

李琪等[12]按1∶30固液比用50%乙醇浸泡30min后在40KHz、30min和75℃的条件下超声提取出花中的黄酮,其含量约为8%(鲜花),按枇杷最高含水量68.09%计[8],折干花黄酮含量为2.5528‰。郑美瑜等[3]通过对提取温度、时间和固液比进行正交试验,得到以水提法提取枇杷花中总黄酮的较佳条件:提取温度100℃,时间3h,固液(干花∶水)比1∶30,提取率为16%,即总黄酮含量为160mg/g(干花)。试验结果也表明,随着固液比的升高,枇杷花中总黄酮的提取率也提高,但固液比超过l∶30后,提取率上升已变缓慢。基于循环经济理论,溶剂量过大,增加了生产成本和能源消耗,建议以固液比l∶30左右为宜。胡娟[10]开展了枇杷花中的有效成分提取和纯化研究,比较了回流、超声波及索氏提取3种方法对枇杷花中总黄酮得率影响,结果表明,回流提取的得率达5.584‰,大于索氏提取和超声提取的2.153‰和3.791‰。综合胡娟[10]、郑美瑜[3]和李琪[12]等的研究成果,考虑生产周期、生产成本、环境污染、废物利用及工业化生产等因素,以乙醇或水的超声提取为宜,提取后的废弃物可作为有机废料直接返田,改善果园土壤条件,废水可用于果园灌溉。

3.2枇杷花中三萜类的提取。

陈建琴等[13]采用索氏提取和超声波提取对枇杷花中的三萜类化合物的提取工艺进行研究,结果表明,“晚钟”枇杷用索氏提取和超声波提取三萜类化合物的含量分别为24.1mg/g和21.9mg/g,“早钟”枇杷为21.3mg/g和17.1mg/g,说明索氏提取法对枇杷花中的三萜类化合物的提取更彻底,但索氏提取法耗时长达8h,耗能大,不利于节能。胡娟[10]以枇杷花总三萜及三萜化合物(熊果酸、齐墩果酸)的提出量为指标,开展超声提取与回流提取试验,结果表明,超声提取与回流提取所得熊果酸、齐墩果酸的含量相当,熊果酸、齐墩果酸含量仅差0.86%,回流提取虽然适合目前工业化生产工艺,但提取时间长达6h,而且溶剂用量大、效率不高,而超声波提取具有短时、高效、操作简单等优势,是未来主要提取技术之一,综合胡娟[10]、陈建琴等[13]的研究成果,建议用超声提取枇杷花总三萜,提取温度80℃,固液比1∶10,提取15min,提取次数为2次。

4结语

针对目前我国枇杷产业发展的现状,本文运用循环经济的原则,变废为宝,对枇杷花的产业进行了产业链设计,以枇杷花有效成分的提取为主线,构建了从枇杷花饮料到枇杷有效成分提取的产业体系,基本实现了废弃物的返田利用,是一种低消耗、低排放、高效率的集约型发展模式,对枇杷产业的发展具有重要的参考价值。

参考文献

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[2]张晓喻,张宏,黄春萍,等.枇杷花的调查和研究进展[A].第九届全国中药和天然药物学术研讨会论文集[C].南昌:中国药学会,2007,82~86.

[3]郑美瑜,陆胜民,陈剑兵,等.枇杷花总黄酮的提取工艺优化[J].食品与发酵科技,2009,45(04):52~54.

[4]杨必坤.枇杷花药材的质量标准研究[D].成都:四川师范大学,2010.

[5]任勇,吴玉萍.中国循环经济内涵及有关理论问题探讨[J].中国人口•资源与环境,2005,15(04):131~136.

[6]马春华,兰天水.枇杷花薄荷饮料的研制[J].饮料工业,2012,15(1):32~33.

[7]周志明,曹连黄.天喔“枇杷叶花”饮品的研制及其品质特点[J].饮料工业,2009(08):28~30.

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[9]成丽,刘燕,陈凌亚,等.枇杷花三萜皂甙成分的研究[J].华西医大学报,2001,32(02):283~285.

[10]胡娟.枇杷花有效成分提取纯化工艺研究[D].成都:四川师范大学,2009.

[11]宋长城,吕祥.中药所含三萜类化合物的药理作用研究进展[J].世界中医药,2012,7(06):76~79.

[12]李琪,杨必坤,张晓喻,等.枇杷花主要有效成分的含量[J].广西植物,2009,29(05):698~702.

[13]陈建琴.枇杷花中三萜类化合物的提取工艺研究[J].莆田学院学报,2010,17(05):25~27,36.

作者:沈丽华 单位:福建省莆田市科学技术开发服务中心

循环经济下的枇杷花综合利用

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