安琪30年
葡萄酒及果酒

苹果的综合利用现状

发布人:酿造及生物能源事业部    发表时间:2014-02-19

          苹果的综合利用研究现状

              许引虎

  安琪酵母股份有限公司,湖北 宜昌 443003      

  摘要  本文就苹果的不同组分果皮,果肉,果渣和果籽的营养成分和研究利用现状做了简要的综述。希望通过系统性的介绍概述,能够对苹果----这一我国最重要的农产品资源的深加工和综合开发利用起到推动作用,从而促进 “三农”问题的解决。

  关键词 苹果果皮  果渣  果肉  果籽  利用

  前言

  苹果作为世界第一果树栽培品种,在世界果品市场中占有十分重要的地位。2001年世界苹果种植面积568.5 万公顷,产量6289.7万吨,分别占世界果树总面积和总产量的11.7%和13.3%。其中我国苹果面积240.1 万公顷,产量2400.7万吨,占世界苹果总面积和总产量的42.2%和38.2%,均位居世界首位。[1]随着西部大开发和农业经济产业结构的调整,近年来西部特别是陕西的苹果及其相关产业获得了飞速的发展。作为全世界唯一符合苹果生产七项生态标准的黄土高原的陕西苹果,截止2005年,陕西的苹果种植面积达到43万公顷,居全国第一位,产量突破580万吨,市场占有率达到全国的27%和全球的9.8%。同时,陕西的苹果浓缩汁也得到了跳跃式的发展, 仅到2005年年7月底,陕西浓缩苹果汁出口已占到了全国第一,出口量和货值分别占全国的40%和40%,欧洲、北美两大市场占到陕西浓缩苹果汁出口的88.6%。[1]目前,陕西浓缩果汁加工产业年消耗苹果原料已近200万吨,占总产量三分之一以上,同时也产出了越来越多的果渣,果籽等副产品,据测定,在果渣果籽甚至苹果果皮这些看似处理麻烦的副产品中,含有大量的糖,果胶,蛋白质,籽油等高价值有益成分,只要相关的加工提取技术合理可行,就可实现这些副产品变废为宝,提高原料的综合利用率,达到企业增收增效。因此,本文将分别从果皮,果肉,果籽三个大的方面对苹果的加工利用研究现状进行概述,希望形成系统性的技术指导,以利于相关企业对苹果价值的进一步开发与挖掘,同时引导出更具有科学性,使用性,高效性的研究成果。

  1.苹果皮的研究进展

  苹果皮富含维生素、糖、纤维素、果胶等物质,具有抗氧化性和癌细胞增殖的作用。椐试验测定,苹果果皮中的纤维素含量是果肉中的2--3 倍,用其加工而成的膳食纤维饮料是一种很好的保健饮料,对动脉硬化、心肌梗塞、直肠癌等疾病有一定防治作用。[2]另外,果皮中果胶含量也达到1.0克--1.8克/100克,因此是提取果胶的好原料。

  1.1 色素的提取

  苹果→清洗→削皮→苹果皮捣碎→加水→浸提液→滤液→紫红色素

  麻明友等[3]通过研究得出苹果色素的最佳浸提条件为苹果皮捣碎加水300% ,并在80~90℃下浸提20分钟。该色素着色力强,安全性高,有较好的耐氧化性,常见金属离子、常见食用甜味剂对其无明显的影响,但其耐热性、耐还原性较差;在酸性条件下,苹果皮紫色色素色调鲜艳,可广泛用于酸性食品的着色,是一种值得开发应用的天然食用色素。

  1.2 香精的回收

  苹果皮是苹果中芳香物质的主要来源,尤其在放置24 h后,这些芳香物质显著增加。杨寿清等[4] 介绍了一种苹果皮香精回收技术,对芳香物质的产生原因进行了初探。综合利用苹果罐头、苹果干、苹果脯生产中的副产品苹果皮,是生产天然苹果香精的一条重要途径。苹果皮在放置后芳香物质的增加,可能是苹果在去皮后,苹果皮与空气充分接触,苹果皮下酶系统和氧气共同作用的结果利用本实验装置,也可进行其他植物挥发性芳香物质的回收。

  1.3 苹果皮果醋的研制

  时惠英等人[5]在上世纪80年代就试验成功了以苹果皮为主料,通过菌种的联合作用与酒精发酵管理和醋酸发酵管理来制造苹果醋的生产技术,其生产过程的主要工艺流程是:

  苹果皮→ 洗涤→ 蒸煮→破碎榨汁→浓缩→冷却→ 加果胶酶 →过滤→酒精发酵→苹果酒→醋酸发酵→ 苹果醋 →加热灭菌 →调配  →苹果醋 →调配   →果醋饮料

  1.4 其他方面

  在苹果皮的有效成分中,研究的较多的还有抗氧化成分[7]如黄铜类、多酚类及生物活性成分[6],这些物质对有效预防慢性心血管疾病、冠心病等十分有效。丢弃的苹果皮应该被视为一种很有价值的产品,因此人们在吃苹果时应该带皮一起吃下。从苹果皮中提取生物活性物质有利于功能性食品的开发和增加产品的附加值,把其作为天然的食品添加剂强化食品,很少量的投入就可增加食品中的多酚类、黄酮类物质的含量,对人的身体有益。

  2.苹果果肉的利用研究

  2.1果汁类产品的加工

  果汁是苹果最主要的加工产品, 占世界苹果加工总量的90%以上。由于有中国特有的资源优势作为基础,浓缩苹果汁近年来发展迅速,生产规模快速扩张。

  其工艺流程:

  原料果暂存库→ 一级提升→ 二级提升→ 一级果拣选→清洗机清洗→三级提升→二级苹果拣选→四级提升→苹果破碎→二次压榨→震动筛过滤→巴氏杀菌→酶解→管道循环过滤→超滤→清汁罐→树脂吸附→蒸发浓缩→巴氏杀菌→灭菌罐装→成品

  2.2苹果酒的生产

  苹果酒的生产源自英国。目前世界上生产苹果酒的国家主要有法国、英国、西班牙、瑞典等欧洲国家,法国苹果酒年产量约为30万t,英国年产量1996年就达到52.8万t。我国苹果酒生产起源于烟台,现在尚处于起步阶段,发展空间巨大,有着无限的市场价值。

  酿酒业是世界粮食消耗的大行业。酿酒业要求实现的四个转变,其中一项就是实现粮食酒向果酒的转化,节约粮食资源。国家也在税制上实行限制与优惠井举的政策。苹果酒价位比葡萄酒低,消费群体较大,易于接受。苹果酒生产既符合国家产业政策,创造较高的经济效益,能带来广泛的社会效益,因此开发苹果酒前景广阔。[10] ~ [14]其生产工艺:

      苹果分选→漂洗→去皮去核→打浆→调pH→加果胶酶→榨汁→沉降24 h→虹吸除去沉淀物→酸调糖→接入酵母(活化) →主酵→倒瓶(糖度不明显下降时) →后酵→倒瓶(糖度基本恒定) →加硅藻土→沉降24 h→过滤→低温后熟陈酿→调酒→灭菌并无菌检测→装瓶→成品

  2.3 苹果罐头

  加工成苹果罐头是苹果仅次于加工成苹果汁的主要加工途径之一。在生产过程中还要加入糖浆,添加糖浆的作用是填充细胞组织间隙,参与凝胶的形成。糖浆有利于果实硬度的产生。其主要的生产工艺流程是:

  苹果挑选→洗涤→去皮清洗→切半挖芯→真空浸渍→沥水→烘烤→装罐→排气密封→杀菌冷却→贴标→贮藏→品评

  2.4苹果脯

  苹果加工成果脯[9],风味独特,甜酸适日,深受消费者的欢迎。通过苹果加工成果脯,而在各种果脯的村作工艺中,苹果脯的加工工艺最具代表性。工艺流程:

  选料→分级→去皮→切瓣→去籽→浸泡→抽空→糖煮→糖渍→烘烤→挑选→包装。

  2.5苹果脆片

  果蔬脆片是九十年代兴起的休闲食品,苹果脆片是在真空状态下,通过油炸的方法,将苹果内的水分蒸发掉,从而得到含水在5 %左右的制品。它不含色素、无防腐剂、富含纤维,是纯天然的休闲食品。主要工艺流程[8]:

  苹果→清洗→去花萼果把→切片→护色→杀青膨化→浸糖→沥水→真空油炸→脱油→冷却→称量→封合→装箱

  理化指标

  水分≤6%;粗脂肪≤12%糖类化合物≥65%;酸度(以苹果酸计)0.5%;酸价(以脂肪计)≤5%过氧化值(以脂肪计)≤0.25%,砷(以砷计)≤0.5mg/kg;铅(以铅计)≤0.5mg/kg。

   微生物指标

  黄曲霉毒素<5 g/kg;细菌总数≤750个/g;大肠杆菌≤3O个/100g,霉菌计数≤5O个/g;致病菌不得检出。

  3苹果渣的开发利用

  苹果渣是苹果加工厂的主要副产物。我国是世界上最大的苹果生产国,2002年苹果年产量为2 550万t,占世界总产的40 % 以上,可产生苹果渣300多万t,总产量十分可观,鲜苹果渣含水量在70 %~80 %,极易腐败变质,既污染环境又造成浪费,因此对其进行加工再利用十分有必要。

  3.1加工生产饲料

  我国是畜牧业大国,饲料资源相对缺乏,因此,开发苹果渣作为新型饲料显得尤为重要。苹果渣中,果皮果肉占96.2%,果籽占3.l%,果梗占0.7%,其含有丰富的可溶性糖、维生素、矿物质、纤维素等多种营养物质,是良好的多汁饲料资源。国外利用果渣做饲料已取得了显著的经济效益,如美国、加拿大等国家已将苹果渣、葡萄渣和柑橘渣作为标准饲料成分列入国家颁发的饲料成分表中。但我国果渣尚末得到很好的利用,目前除少量苹果渣被用作饲料外,绝大部分被当作废物抛弃[17] ~ [21]。

  只要通过合适的技术对其进行加工,用苹果渣可以生产青贮、干燥、先青贮再自然干燥、苹果渣生物活性伺料等不同应用类型的饲料产品。由于苹果渣含水量高达70%~80%以上,含有丰富的可溶性营养物质,为微生物的滋生繁殖创造了适宜条件,故废弃的苹果渣极易腐败发臭。这不仅造成了资源的浪费,而且还污染环境。因而,研究开发苹果渣饲料的营养价值与加工利用,很有必要,使其变废为宝,也可解决人畜争粮的矛盾。

  3.2食用菌的生产

  平菇、金针菇、灵芝等食用菌是一类高蛋白、低脂肪、低热量、营养成份齐全、风味独特的保健食品.目前主要以棉籽壳、木屑为原料,利用自然条件进行人工栽培,生产和供应受原料、季节变化影响较大,难以满足市场需求。经分析苹果渣中的碳氮比更适宜于生产食用菌等[17] ,且菌丝生长快,出菇多,其接种量一般为培养料的10~15%,最适温度为25~27摄氏度,空气相对湿度70%。通常每百公斤含苹果渣的培养基,可生产鲜蘑菇100公斤左右,所产蘑菇不仅产量高,而且味道鲜美,营养丰富。

  3.3发酵生产酒精类产物[17]

  用天然酵母在30摄氏度下发酵苹果渣需要9.5个小时,由于酒精获得效率比较低,因此,采用给苹果渣直接接种酵母的方法可以加快发酵的进行。酒精的获得情况依发酵程度和苹果渣起始浓度而定,发酵剩余物还可生产沼气。其主要生产工艺是:苹果渣→固相发酵→真空蒸发→乙醇

  3.4酶解制备柠檬酸

  研究表明柠檬酸的获得率与添加的甲醇量、发酵时间、发酵温度、使用的霉菌菌种和苹果渣的品种有关。其最佳的工艺条件:发酵温度30℃,时间5天,发酵前在基质中加八4%的甲醇,其得率比不加甲醇要高出一倍,且实验证明,在使用HRRL567菌种,4%的甲醇,时间5天,温度30℃的条件下,每公斤果渣可以得柠檬酸约90克。其工艺流程是:

  苹果渣→→固相发酵→→萃取→→结晶→→柠檬酸

   3.5制取果胶

  陈雪峰等[15]根据试验结果,确定了从苹果渣中提取果胶的最佳提取工艺参数为酸液pH2.0~2.5.原料与酸液比为1:8,萃取温度87~90C,时间lh。1t苹果湿渣大约能提取23.8kg成品果胶,经标准化处理,可得31kg商品果胶。其工艺流程

  苹果湿渣→干燥→粉碎→酸液水解→过滤→表缩→沉析→干燥→粉碎→检验→标准化处理→成品

  生产果胶的经济效益将会十分显著利用浓缩苹果汁下脚料苹果渣生产果胶,既可解决果胶生产原料不足的问题,又可解决苹果渣带来的工业垃圾污染问题.并能带来可观的经济效益,为苹果渣的综合利用开辟了一条新途径。

  3.6加工制备苹果纤维粉

  工艺流程

  苹果→挑选→清洗→切块→榨汁→过滤→测糖度→加麦芽糊精、乙基麦芽酚→喷雾干燥→成品

  许兴才等[22]采用了麦芽糊精包埋的方法,并确定了最佳的工艺流程和参数。麦芽糊精的添加量系数k取1.5g/mL;乙基麦芽酚的添加量为500ppm;喷雾干燥进口温度Ti取180% ;蠕动泵流量S取40mL/min。

  3.7提取天然防腐剂------果胶酶解物

  高分子的果胶物质经过适度酶解后,所得的果胶酶解物对一些食品腐败细菌,特别是乳酸菌具有明显的抑制作用。因此果胶酶解物是一种极具开发价值的新型天然食品防腐剂。

  由于果胶酶解物抑菌陡能与其酶解程度直接相关,因此制备工艺的关键是控制好酶解条件,保证酶解程度。李学红等[15]通过研究确定了提取工艺条件为果胶酶0.1%,果胶浸提液果胶含量9.18%,酶解温度50"C,理想的酶解时间为40分钟。其主要工艺流程是:

  果渣→水浸泡、清洗数次→加水→酸调pH→加热浸提→中和→过滤除渣→滤液冷却→加果胶酶保温酶解→加热灭酶→过滤→浓缩→产品

  3.8  生产带肉果汁

  苹果渣的收集→ 脱色→ 粗碎→ 超微处理→脱气及均质→ 瞬时加热杀菌→装罐密封→成品。

  用本法[22]加工的带肉果汁,既含有果肉成分又含有果皮成分, 因此它本身含有大量的膳食纤维,膳食纤维在维持人体健康方面所起的物理生化作用越来越受到人们和医疗工作者的关注,所以本法制作的果汁有较高的营养价值。

  4.苹果果籽的研究进展

  4.1苹果果籽的成分分析

  洪庆慈等[28]通过对苹果籽皮仁分离,已醚提取,对其出仁率、粗脂肪含量、脂肪酸组成、蛋白质含量和淀粉含量进行了测定。结果表明,苹果籽出仁率为69.36%,籽仁含油率为28.9%,其中主要脂肪酸油酸和亚油酸的含量分别为33.6%和55.5%。籽仁中含蛋白质和淀粉分别为48.72%和5.01%。甲醇提取物含量为10.4%,定性试验表明其中很可能含有酚性的还原物质和糖甙等物质。

  苹果籽油是一种以不饱和脂肪酸油酸和亚油酸为主的油脂[29]。亚油酸是人体必需脂肪酸,曾被命名为维生素F,具有重要的功能特性,如可预防动脉粥状硬化、高血压和高胆固醇等疾病。因此,在苹果果籽中,对这些高附价值的活性成分进行市场开发利用也是大有前景。

  4.2苹果籽油的提取

  苹果主要以鲜食和苹果汁的加工为主,而对苹果籽的加工利用很少。于修烛等[30]研究认为,我国苹果籽的含油率为277g/kg,高于大豆含油量,具有较大的开发价值。苹果加工企业完全可以利用苹果果汁、果酒等生产中的苹果籽副产物制取油脂,变废为宝,创造经济效益。与国外相比,我国苹果籽油未检出亚麻酸,其花生酸含量为0.91% ,油酸为39.69% ,而国外苹果籽油的亚麻酸含量达6.94% ,油酸为5.08% (花生酸未检出),造成这一差别的原因可能是苹果品种和产地的不同所致。从苹果籽油的脂肪酸组成可以看出,我国苹果籽油的脂肪酸组成较为合理,不饱和脂肪酸(油酸和亚油酸)含量高达89.33% ,可作为优质食用油源,具有较高的开发利用价值。

  5.展望

  我国苹果业发展迅速,由于每年上市鲜果量大且时间集中,极容易因一时滞销造成积压腐烂。为此,大力开发水果深加工,推广深加工新技术新成果,既有利于缓解一些地方出现的产销矛盾,又可以提高果品的附加值,满足不同层次人们的需求。[25] [26]

  依据国家对苹果加工产业的战略要求,相关部门要瞄准苹果加工技术和产业未来和国际发展趋势,根据苹果不同优势区域的实际情况,从苹果的主要加工产品———苹果浓缩汁、鲜榨苹果汁入手,以解决限制苹果浓缩汁出口贸易量以及市场价格的制约技术和优质鲜榨苹果汁生产的关键技术为重点突破口;积极攻克发酵型苹果酒、苹果醋“瓶颈”技术,以点带面、整体推进、分类指导、分步实施,促进苹果加工技术和产业国际竞争力全面提升和协调发展。
     苹果产业在整个果品产业中占有非常重要的地位,涉及到工农商业的协调发展和利益分配,对社会稳定,经济发展,“三农”问题的解决都有巨大的促进作用。因此,相关部门要立足苹果浓缩汁产业的稳固发展,着眼我国现实消费状况以及未来经济发展前景和居民消费趋势变化,积极引导鲜榨苹果汁、苹果酒、苹果醋的国内消费,主动创造鲜榨苹果汁、苹果酒、苹果醋的知名品牌和优势企业,提高国产鲜榨苹果汁、苹果酒、苹果醋市场占有率,大力扶持鲜榨苹果汁、苹果酒、苹果醋产业的健康发展。