花生皮壳的综合利用
来源:环球粮机网发布时间:2015-04-28 21:52:25
花生是我国的主要油料作物和经济作物,其种植面积仅次于油菜籽,位居第二位,而总产量占第一位。我国生产的花生除少部分作为干果食用外,大部分作为油料用于制取花生油。花生是由花生壳、花生种皮和花生子叶3部分组成,花生中的油脂和蛋白质等营养成分主要集中在花生子叶的含油细胞中。花生壳占花生果质量的27%~33%,壳中含油0.5%~1.0%,含蛋白质4%一5%;花生种皮又称花生红衣,其含量占种子的2.5%~3.5%。花生壳作为花生加工中的下脚料,常被作为饲料和燃料使用,造成了资源的浪费。作为花生加工中的副产品——花生壳和花生红衣,若将它们合理进行开发和利用,对于提高花生的经济效益,充分利用花生资源和保护环境都有着重要的现实意义。
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1花生皮壳的主要成分
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花生壳及种皮的主要成分及含量如表1所示。由表1可见,花生壳的粗纤维含量高,达60%以上,其次是碳水化合物、蛋白质;花生种皮中碳水化合物含量高,达40%以上,其次是粗纤维及蛋白质。
花生壳中还含有一些矿物质,如钙0.20%、磷0.06%、镁0.07%、钾0.57%、氮1.09%等,此外,花生壳中还含有一些药用成分,如一谷固醇、胡萝卜素、皂甙、木糖等,经处理后还可提取出重要的化工原料,如醋酸、糠醛、丙酮、甲醇、菲汀等。花生种皮占粒重的1%一3%,含有原花青素、白藜芦醇、维生素K等生物活性物质,药理学研究和临床试验表明,花生种皮具有良好的止血和抗氧化作用。
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2花生壳的利用
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2.1在饲料中的应用
花生壳含有蛋白质、粗纤维及畜禽生长所需要的矿物质,可作为畜禽饲料。但是花生壳中的粗纤维含量高,若直接食用不易消化吸收,可经过化学处理或发酵后作为饲料使用。据报道,美国一家研究所利用废弃的花生壳制造出一种营养丰富的高蛋白牛饲料。其先将花生壳粉碎进行蒸煮,凉至60℃左右,加入1%的干酵母粉和分解细菌,在发酵池内进行发酵,4d后将发酵过的花生壳过筛,筛选出没有分解的粗壳,已分解成细粉的即可用作牛饲料。经测定这种花生壳饲料的蛋白质含量达18%左右,可消化率在65%以上,是一种营养高而成本低的牛饲料。
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2.2在食品工业中的应用
2.2.1花生壳培养食用菌
花生壳中含有丰富的木质素、纤维素、磷、钾等营养元素,可用来培养食用菌。花生壳可作为平菇、草菇、香菇、鸡腿菇、金针菇等食用菌的培养基料。据报道,用花生壳栽培食用菌,其产量要比用棉籽壳、谷壳、木屑、稻草等的产量高1倍以上,且食用菌中的营养成分,在粗纤维含量、粗蛋白含量等方面,都以花生壳为优。周大鹏将花生壳粉碎后按100kg花生壳加麸皮50kg、磷肥和石灰各2kg,水160~180kg比例配料,建堆经保温发酵栽培平菇。
2.2.2花生壳提取膳食纤维
膳食纤维是指在人体内难以被酶解消化的高分子多糖类物质的总称。虽然膳食纤维不能被消化吸收,但研究发现它有许多特殊的功能和生理作用,可预防肠道疾病、预防动脉粥样硬化、预防糖尿病、排泄有毒物质、改善肠道菌群等,对人体健康有着重要作用。自20世纪8O年代以来,西方国家已陆续将膳食纤维作为一种功能性食品原料应用于食品工业,如作为食用纤维素添加于面包和糕点中,增加了食品的纤维含量,使面包等食品的质量、比容、色泽、口感等有了提高。花生壳中膳食纤维含量超过60%,是一种生产膳食纤维廉价易得的原料。目前关于从花生壳中提取膳食纤维的方法很多,有微波辅助提取、酶法提取、碱液浸提法、酸碱结合法等多种方法。
2.2.3花生壳提取天然抗氧化剂
花生壳中除了含有大量的碳水化合物和粗纤维外,还含有多酚类和黄酮类物质。据报道,成熟的花生壳中含有多酚类物质3.34%~7.13%。多酚类物质是油脂的抗氧化剂,若把花生壳中的多酚类物质提取出来,即可获得天然的食品抗氧化剂。花生壳中的黄酮类物质——木犀草素有降压、降血脂和治疗冠心病的作用,而且也具有抗氧化活性。
王静等通过单因素试验和正交试验,优化出花生壳中多酚类物质的最佳提取工艺条件为:乙醇体积分数65%,浸提温度75℃,料液比为1:30,浸提时间5h。在此条件下,多酚提取率可达56.6mg/g。该工艺为花生壳中多酚类物质的纯化和生物活性评价等研究奠定了基础。
孙兰萍等以乙醇作为提取溶剂,通过单因素试验和正交试验,研究了花生壳中总黄酮的最佳提取条件,并对提取物的抗氧化性进行了研究。结果表明:花生壳中黄酮类化合物的最佳提取条件为乙醇体积分数60%,料液比1:30,提取时间150min,提取温度6OoC;优化后花生壳中黄酮的最大提取率为92.32%;花生壳中黄酮类化合物对猪油有明显的抗氧化作用,当添加量为0.2%时抗氧化效果与0.2%BHT接近。
2.2.4花生壳制作酱油及白酒
将精选的花生壳洗净、磨成粉,用温水润湿后上锅蒸,然后拌入培养菌种,通过制坯、发酵、熬制等工序处理,即可得到营养丰富、风味独特的食用酱油。通常情况下,每50kg花生壳粉可加工酱油150kg,剩下的渣可作饲料。
花生壳还可以用来制酒,花生壳经过粉碎、蒸煮、发酵、接曲、蒸馏可制白酒。每100kg花生壳可制体积分数为10%乙醇的白酒6kg。
2.3在化工、医药中的应用
2.3.1花生壳制取植酸钙
植酸钙是植酸与钙、镁等金属离子形成的一种复盐,简称植酸钙,又叫菲汀。植酸钙是重要的化工和医药原料,可以用来生产植酸和肌醇等。花生中植酸钙的含量为3.2%,且大多存在于花生壳中,因此利用花生壳生产植酸钙,对于提高花生壳的综合利用具有重要意义。
将经过挑选除杂的花生壳洗去泥沙后烘干,破碎至粒径为2—4mm,水解除去其中的胶质、果胶、灰分及色素等,过滤弃去滤液,在滤渣中加入0.1mol/L稀盐酸溶液,在60~70℃下浸泡7~8h,浸出液用新鲜石灰乳中和至pH8~8.5。中和完毕后静置2h左右,待菲汀完全沉淀后,沉淀物经过滤机过滤后,送入恒温干燥箱中干燥,即得粗品菲汀,产物收率达2%左右。
制得的植酸钙粗品应烘干后存放,或直接用来制取肌醇和植酸,以防其分解。如果作为药用植酸钙则需要对其粗品进行精制处理。植酸钙精制后具有补脑、治疗神经炎、神经衰弱和小儿佝偻病的作用。
2.3.2花生壳制取糠醛
花生壳中含有较多的多缩戊聚糖,多缩戊聚糖通过水解、脱水反应可制得糠醛,糠醛是重要的化工原料,它可用于合成树脂、合成塑料、合成纤维、合成橡胶等,糠醛及其液态衍生物有特殊的溶解性能,可用作精制润滑油、松香等的选择性溶剂。糠醛及其衍生物是药物生产的重要原料,用它可以合成呋喃西林、呋喃妥因、维生素B等,糠醛对足部皮癣也有治疗作用。
余锡孟等采用常压水解工艺从花生壳中提取糠醛,通过正交试验分析研究得出:在常压下,用25%HSO溶液为反应介质,FeC1。为催化剂(质量为花生壳的3%),液固比5:1,在不断加水以保证体积恒定的条件下蒸馏90rain,然后在50min内蒸干,糠醛收率可达7.0%。
2.4花生壳制备新型复合材料
花生壳中含有丰富的纤维素和木质素,它们易与树脂结合,将花生壳清洗除去泥沙等杂质,经烘干、粉碎、筛分至一定粒度,可作为聚烯烃类塑料的填料。将其和聚烯烃类树脂及各种助剂按一定比例混合,经混炼、挤出、热压成型等工艺处理后,即可制得新型复合材料——花生壳粉复合塑料。据报道,这种材料除抗冲击强度外,拉伸、弯曲、压缩强度都有明显提高,可用来制造建筑物的门窗及家具等。它在许多方面性能比木材更加优越,可取代木材。
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3花生红衣的利用
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3.1生产止血药的原料
花生红衣中含有维生素K,具有止血功能,有研究表明花生红衣的止血效力比花生仁强50倍。利用花生红衣为原料制成的宁血片、止血宁注射液和宁血糖浆等,对于消化道出血、肺结核及支气管扩张咯血、泌尿系统出血、齿龈出血及外伤性渗血等均有良好的止血作用。
3.2提取食用色素
食用天然色素安全可靠、毒副作用小、色泽自然,并具有一定的药理保健作用,深受消费者的喜爱。花生红衣色素是一种优良的天然色素,具有开发利用的价值。花生红衣色素的主要成分为黄酮类化合物,此外还含有花色苷、黄酮、二氢黄酮等,易溶于热水及稀乙醇溶液。可作为西式火腿、糕点、香肠等的着色剂。
李丽辉等研究了花生红衣色素提取的工艺条件,考察了以乙醇为浸提溶剂,在不同提取时间、温度、料液比和浸提次数条件下对花生红衣色素的提取,通过单因素试验确定了花生红衣色素提取的最佳工艺条件。并研究了不同提取方法对花生红衣色素提取效果的影响。经综合分析得出花生红衣色素提取的最佳工艺条件:提取温度40℃,料液比1:20,提取时间30min,提取次数2次;采用超声波辅助提取效果最好,微波辅助法次之,直接浸泡法最差。
3.3提取生物活性物质
花生红衣含有白藜芦醇、原花青素等生物活性物质。白藜芦醇是一种天然的抗氧化剂,可降低血液黏稠度,抑制血小板凝结和血管舒张,保持血液畅通,可预防癌症的发生及发展,具有抗动脉粥样硬化的作用,并对冠心病、缺血性心脏病、高血脂具有防治作用。在日本,已将含白藜芦醇的植物提取物作为食品添加剂使用;在我国,也有将白藜芦醇的植物提取物制成降脂、美容、减肥和抗癌的天然保健食品及胶囊的研究。
原花青素具有很强的生物活性,具有抗老化、抗花生仁酸败和抗氧化的作用,可用作安全无毒的新型天然抗氧化剂。除了抗氧化作用,原花青素还具有抗菌、抗癌症、抗炎症、抗过敏和血管舒张的作用。此外,原花青素还能抑制脂肪的超氧化、血小板聚集等,它还可以影响一些酶的活性如磷脂酶、环加氧酶和脂肪氧化酶等。
刘大川等对超声波辅助提取花生红衣中白藜芦醇、原花青素的工艺进行了研究,并对花生红衣提取物中白藜芦醇、原花青素的分离工艺进行了研究。在超声波辅助提取工艺中,从5种常用试剂(水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮)中选择乙醇为提取剂,通过单因素试验和正交试验优化了白藜芦醇、原花青素的提取条件:乙醇浓度60%,料液比1:6,提取温度7O℃,提取时间20min,pH3,提取次数1次;在最佳工艺条件下,白藜芦醇、原花青素的提取率分别为0.036%、4.96%。通过静态吸附、解吸试验选出AB-8大孔吸附树脂,通过单因素、正交试验优化了白蔾卢醇、原花青素的富集、分离条件。经浓缩、冷冻干燥后制得纯度较高的白藜芦醇、原青花素含量达93.06%。
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4结束语
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花生皮壳在华工、医药、食品、饲料等方面都具有开发利用价值。作为花生加工的副产品,花生皮壳原料来源丰富,如何将这一资源充分的开发与利用,变废为宝、造福人类,值得科研工作者深入的研究。加大花生皮壳的亚牛开发力度,充分利用新的研发手段,不断探索、开发新的生产工艺和提取方法,提高花生皮壳的综合利用率,对充分利用废物资源,减少环境污染,提高农副产品的经济利用价值都具有重要意义。