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仙草开发与利用的研究进展

来源:未知 发布日期:2016-07-21 21:10:55作者:admin 点击次数:
摘要: 仙草作为重要的药食两用植物资源,是生产天然、营养、保健食品的理想原料,有着广泛的加工利用价值。本文综述了仙草的开发与利用现状,为进一步开发利用我国丰富的仙草资源与仙草功能保健食品的研发提供参考。仙草( Mesona chiensis Benth) ,又名凉粉草、薪草、仙人草( 《职方典》) 、仙人冻( 《纲目拾遗》) ,为唇形科( Labiatae) 凉粉草属( Mesona BI.) 植物。
仙草
 
全世界约有 8 ~10 种凉粉草属植物,我国主要有凉粉草( M.chiensis Benth) 和小花凉粉草( M.par-viflora ( Benth) Briq.) 两种( 《中国植物志》) 。仙草适宜生长在微酸、微碱及中性的疏松砂质土壤环境,其抗病虫害和适应能力均较强,耐荫、耐涝、耐肥力,但不耐寒和干旱,在坡地、田间、林间或沟溪边草丛中均可生长,也适合于农家庭院内种植,其根系较发达,又适种于沙化性土壤,因此具有良好的生态效应,是治理沙化与发展庭院经济的好选择。
仙草是一种药食两用东方植物资源,据《中药大辞典》记载,仙草性味涩、甘、寒,具清暑解渴、凉血解暑及利尿之功效; 中医常用之主治中暑、消渴、感冒、黄疸、高血压、肾脏病、糖尿病和关节肌肉疼痛等症; 现代之医学分析测定认为,仙草具有镇静、降温、降血糖、抗缺氧等作用,故仙草有着很高的药用价值。仙草虽不宜直接食用,但适于提取仙草多糖、色素等各类有效成分,进行加工或添加到食品中制成具有保健作用的功能性食品,是一种极具开发前景的食用原料。为进一步开发利用仙草资源,充分发挥其经济效益,本文主要对仙草深加工与各色仙草产品进行介绍。
1 仙草成分的提取与应用
仙草中含有丰富的多糖( 野生: 29.12%,栽培: 28.53%) 、黄 酮 ( 野 生: 6.21%,栽 培:5.47% ) 、酚类( 野生: 2.56% ,栽培: 1.98% ) 、色素( 野生: 1.30%,栽培: 1.01%) 等物质,使仙草具有抗氧化,抗衰老,降血糖等活性作用。
1.1 仙草胶的提取与应用
仙草胶( mesona blume gum,MBG) 是仙草中含有的一种组成较为复杂的、具有凝胶性的水溶性粗多糖,广泛存在于仙草的叶、根、茎中,并以仙草叶中含量最高,其主要成分为仙草多糖。仙草多糖主要由糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖、甘露糖及阿拉伯糖等组成; 凝胶色谱分析得多糖平均相对分子质量为 423000。仙草胶的凝胶性很好,热稳定性也优于一般的食品胶,并且拥有较好的耐碱性,还具有一定的保健功能。冯碧香等研究发现匍匐型仙草的仙草胶含量( 33.96g /100g) 明显高于直立型仙草( 27.13 g /100g) ,并且前者凝胶性能也优于后者,因此在提取仙草胶时匍匐型仙草更具利用价值。
仙草胶属于酸性多糖,易溶于碱性溶液中,故在试验研究和实际生产中大多采用碱液提取仙草胶工艺。于辉等比较研究了仙草胶的碱液沸水提取工艺和碱液超声波提取工艺,试验结果表明碱液超声波提取工艺相比碱液沸水提取工艺而言,提取时间更短,仙草胶得率更高,黏度更大,生理活性多糖含量更高,品质更好。冯翠兰等为提高仙草胶的提取率,并保证其良好风味,研究通过酶法来提取仙草胶的最佳工艺。
酶法提取植物中的有效成分主要是利用了酶反应的专一性,因植物的有效成分多存在于细胞壁内,采用适宜的酶将植物细胞壁组分降解或水解,通过破坏植物细胞壁而提高有效成分的提取率。植物的细胞壁主要由纤维素构成,而纤维素则由 β - D - 葡萄糖以 1,4 - β 葡萄糖苷键连接,用纤维素酶可酶解破坏该键,使植物细胞壁破坏而利于有效成分的提取。相较于传统的提取工艺,纤维素酶提取法操作简单,所提取的仙草胶无不良风味,提高了仙草的利用率。
仙草胶可运用于果冻的生产,能够提高产品的弹性、韧性和咀嚼性,使其拥有嫩滑的口感、独特的风味。Feng 等研究发现,用仙草胶和大米淀粉制备的混合凝胶可以作为广式腊肠中脂肪的替代品,减少广式腊肠的脂肪含量,且不影响腊肠风味,能够很好满足消费者对低脂健康食品的需求。仙草胶良好的胶凝性与保健功能,将使其在食品生产中拥有广阔的应用前景,但由于仙草胶的生产成本较高,故未能在生产中得到广泛应用。
1.2 仙草黄酮的提取与应用
黄酮类化合物( flavonids) 是存在于植物中的一大类天然产物的总称,在植物中大部分与糖结合成苷类或者以碳糖基的形式而存在,仅小部分以游离态( 苷元) 形式存在。天然来源的生物黄酮分子量较小,可以被人体迅速地吸收,在生物体内具有清除自由基、预防心血管疾病、防癌抗癌、调节免疫、抗衰老、抗菌抗病毒、抗炎抗过敏等效用,已被列为保健食品的一类功能因子; 也是我国许多中草药如黄芩、银杏、沙棘等的活性成分,可用于肝炎、冠心病、慢性支气管炎等病的治疗。在仙草中,黄酮类化合物的含量高达5.47% ~ 6.21% ,可作为黄酮提取的优质原料。
目前,提取黄酮类化合物的方法主要有热水提取法、有机溶剂提取法、碱性稀醇提取法和微波法。热水提取法仅适用于苷类化合物的提取,其生产安全、提取设备简单,但收率不高、较为耗时; 有机溶剂法和碱性稀醇提取法,在国内有着广泛的应用,能够实现工业化生产; 微波提取法具有高效性和强选择性等特点,操作简便,副产物少,产率高,产物易提纯,但不适合于大规模生产运用。朱良等研究通过超声波来强化提取仙草中的黄酮类化合物,试验得最佳提取条件: 提取 温 度60℃ ,提取时间 30 min,乙醇浓度 80% ,超声功率200 W; 运用此法粗黄酮得率达到 2.05% 。张瑞霞等研究以乙醇为提取剂的总黄酮提取优化工艺,得出最佳工艺条件为: 以 50%的乙醇、12 倍的溶媒倍量在 100 ℃下提取 2 次( 1 h/次) ; 该提取工艺操作简便、稳定可行。

提取设备

提取设备
 
1.3 仙草酚类物质的提取与应用
酚类物质具有抑菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等众多生理功能,在食品、医药、农业、林业等领域都有科研工作者对植物多酚进行基础与应用研究,使其在食品、保健品、医药及日化用品等方面均得到了较为广泛的应用。咖啡酸是仙草多酚的主要成分之一,易溶于冷乙醇、热水,微溶于冷水,具有凝血、解毒、抗菌、抗病毒等功效。
因酚类物质易被氧化,故在提取时需防止酚类物质被氧化以及制备液中酶的作用。研究表明,常用的酚类物质提取溶剂主要有甲醇、乙醇和丙酮,并且甲醇的提取效果优于乙醇。用 50% ~ 80%的甲醇提取酚酸,不仅可以抑制酶活性,还能取得理想的提取效果; 有机试剂提取的缺点主要是不够安全、危害健康以及污染环境等; 近年来探索了一些改进的方法,如微波辅助提取技术、超声波辅助提取技术、超临界流体提取技术、固相萃取技术等,这些新提取方法与传统的有机溶剂提取法相比可以减少有机溶剂的使用量,但费用昂贵,提取效率不够高,提取条件较难控制。冯涛等经试验确定了仙草总多酚的优化萃取条件,采用 1∶35 的料液比,25%的乙醇在 60 ℃下萃取 1 小时,并测得 经 此 法 提 取 的 总 多 酚 其 咖 啡 酸 含 量 为0.028%。
1.4 仙草色素的提取与应用
仙草中富含咖啡色色素,可作为提取天然食用色素的上等原料。仙草色素具有良好的加工性能与食用功能,可运用于饮料、酱油等的生产; 又因其含有黄酮、花青素等诸多功能性成分,可满足老年人、高血压、糖尿病等特殊人群的需求。仙草色素属于纯天然色素,根据食品添加剂安全使用原则,它在食品上可用作咖啡色、酱色和褐色色素使用。试验表明用仙草提取色素是可行的,当浸提酸碱度 pH 值为 14,原料颗粒度为 40 目,以水为浸提剂在室温( 25 ℃) 浸提 90 min 时,色素的提取率可达到12.44 %; 并且研究表明,超声波或微波处理能够缩短色素的提取时间。若用有机溶剂提取仙草色素,其耐光、耐热、耐碱、耐盐( 15% ~20%) 性均较好,但在酸中不稳定,色泽易变浅。仙草用于提取色素后会留下大量的仙草残渣,而残渣中各种功能性成分的含量仍然很高,对残渣的进一步利用还有待深入研究。
2 仙草产品
目前,市场上常见的仙草产品主要有仙草冻、烧仙草以及泰山公司生产的仙草系列产品( 仙草蜜,泰山仙草蜜茶,泰山烧仙草冻等) 等,而在“加多宝”、“王老吉”等凉茶的配方中也均含有仙草。
2.1 传统消暑佳品
仙草冻在我国民间,人们常把仙草加水煎煮,再加入稀淀粉,制成风味独特的仙草冻,是夏季消暑解渴的绝佳食品。仙草冻在粤港澳地区被称为“凉粉”,而台湾著名小吃烧仙草则是在仙草冻上加煮熟的花生、红豆、银耳、桂圆等配料,使其味道更加丰富。
仙草冻的制作原理为将仙草萃取液与淀粉混合,经加热而使淀粉糊化,利用仙草胶质中的多糖键与淀粉链分子之间的彼此键结,从而形成网状结构而将水分子包于其中。干仙草和淀粉是仙草冻加工的主要原料,且干仙草宜选用叶片比率较高者,因相较于仙草的根、茎,仙草叶中仙草胶( Mesona Blume Gum,MBG) 含量最为丰富,有利于凝胶的形成; 且不同淀粉与仙草胶的凝胶作用差异显著,故选取适宜的淀粉,对于制作优质的仙草冻极为重要。冯涛等研究发现,MBG 与大米淀粉所形成的凝胶硬度最大,与马铃薯淀粉所形成的凝胶硬度较小,与豌豆淀粉所形成的凝胶硬度则最小。廖文锋曾介绍过以干仙草和大米为原料加工制作仙草冻的方法,具体如下:
( 1) 大米( 1500 g) 浸泡 4 小时,磨成米浆; ( 2) 干仙草( 500 g) 洗净,加适量水于锅中煮烂; ( 3) 用过滤袋将蒸烂的仙草过滤并挤净,即成母液; ( 4)将母液倒入 80 斤装的大锅中并加满水,用大火煮沸; ( 5) 煮沸后改用温火,再将米浆倒入锅中搅拌均匀,半小时后舀一小勺置于地面,冷却后若凝固成块,便可起锅; ( 6) 起锅后,将仙草冻分别倒在两个干净大笸箕中摊凉,注意防鼠、防尘,彻底冷却后即为晶莹剔透,富有弹性的食品,再将其切成小块。根据个人的口味,可佐以蜂蜜、白糖或酱油等,食之能解渴能充饥,且有清热解毒、降压抗癌之效。
程勇等研发了无菌包装仙草冻的制作工艺,通过对仙草冻这一传统产品的生产工艺和包装形式的改变,改善仙草冻货架期短和无法进行工业化生产的难题,并赋予传统产品新的形象,提高其品质,增加其附加值。现今,也有许多含颗粒仙草冻的半固体饮料,如泰山仙草蜜,保健仙草蜜等,均深受消费者欢迎。
2.2 速溶仙草冻粉
仙草冻的民间制作工艺较为繁杂、耗时,为方便食用而研制出的速溶仙草冻粉,能够很好地满足了消费者对于便捷的需求: 只需按冲调说明往仙草冻粉中加入一定量的开水,而后进行充分的搅匀,冷却后即可凝结成仙草冻,再依个人喜好加入适量蜂蜜、薄荷、牛奶等调料即可享用; 其先进的生产工艺、简便的包装,可为家庭、冷饮店、舞厅、宾馆等制作理想凉点提供极大的便利。
根据仙草的生长形态可将其分为匍匐型、半直立型和直立型三种,在制作仙草冻粉时,仙草的品系对于制冻率有着较大的影响,其中直立型仙草的制冻率约为 26%,而匍匐型仙草的制冻率则可达到 37% 左右。制作仙草冻粉的主要原料为仙草和淀粉,虽然玉米、番薯、马铃薯、百合以及葛根等的淀粉均可用于仙草冻粉的生产,但以木薯淀粉制作的仙草冻口感较为嫩滑、细腻且具有较为适宜的弹性和韧性。
仙草冻粉加工工艺流程为:
仙草( 挑选,清洗)→切段→ NaCO3或 NaH-CO3热水溶液浸提→取汁→过滤(→脱色)→减压浓缩→添加淀粉与辅料→调制→干燥→粉碎→包装→ 检验→ 成品
由此工艺所生产的仙草冻粉,直接加水冲制即成爽口滑嫩、质地柔韧的仙草冻,可作为炎炎夏日里人们解渴消暑的营养保健食品。若在上述工艺中加入脱色处理,而后添加所需颜色的天然色素即可制成各色仙草冻。
2.3 仙草茶
2.3.1 仙草保健茶
仙草保健茶

 
制作仙草保健茶叶的主要原料为仙草和茶叶,其加工工艺借鉴保健茶叶的加工工艺:
鲜茶叶→杀青→辅料
↓ ↓
鲜嫩仙草( 去根)→切段→混合调配→揉捻→烘干→灭菌→包装→检验→成品
经由此工艺生产出的仙草保健茶,其茶色如绿茶之色,形则可制成龙井、尖峰、狗牯脑或沱茶等不同形状,其味甘淡,有茶所特有的芳香,回味甘爽; 此茶清暑解渴、助消化,且对糖尿病、高血压和黄疽等具有一定的辅助治疗作用。
2.3.2 仙草降脂茶

仙草降脂茶

 
根据传统的中医药学原则和中药配伍原理研制而成的仙草降脂茶,是由仙草( 38% ~ 42%) 、刺玫果( 23% ~ 28%) 、北芪( 18% ~ 23%) 、茶叶( 12% ~18%) 经加工精制而成,可治疗高血脂、高血压、心脑血管等疾病。
仙草降脂茶加工工艺流程:
原料→挑选、除尘→清洗→烘干( 50 ~70℃)→粉碎( 40 目)→灭菌→检菌→封闭( 装桶)→ 包装→检验→成品
仙草降脂茶以纯天然中草药研制而成,以茶代药,既有治疗之效亦可作为保健佳品。其含有多种氨基酸,维生素和微量元素,可增强细胞活力,调解脂肪代谢,防止脂质在血管壁沉积,增强冠脉血流量,降低心肌壁张力和脑血管外阻力,增强细胞免疫机能,抑制肿瘤细胞增殖。
2.4 仙草饮料
2.4.1 仙草可乐
 仙草可乐

 
以仙草为原料研制的仙草可乐,风味独特,且能利用其本身固有的咖啡色素,避免添加传统汽水、可乐饮料中的化学合成色素,更有益于健康;同时由于仙草的保健作用与药理功能,其生津止渴,去暑除烦的功效优于一般饮料。仙草可乐加工工艺流程:
糖浆

仙草→水煮提→过滤、浓缩→配料桶→灌浆
→压盖→检验→成品 ↑
水( 汽水混合机) 、瓶
仙草可乐中仙草煮提物的适宜含量为0.12%~ 0.15% ,若添加量小于 0.1% ,则仙草风味不明显,且色泽较浅影响外观; 若添加量大于 0.2%,则容易出现草涩味而影响口感。应用此法生产的仙草可乐色泽呈褐色,具仙草芳香,回味绵长。
2.4.2 仙草乳酸菌饮料
仙草乳酸菌饮料
 
仙草中含有较为丰富的黄酮类物质和离子性多糖,若将仙草作为食品加工的原辅料则有利于产品抗氧化性和稳定性的提高。乳酸菌饮料具有牛奶的营养、酸乳的功能以及饮料的特征,其作为一种优质蛋白饮料而深受消费者的青睐。通过对乳酸菌饮料的创新研发能够很好地满足消费者们对于营养健康和风味多样的追求。王志江等以仙草浸提液为配料,添加于乳酸菌饮料中,研究新型仙草乳酸菌饮料的配方、加工工艺及其质量控制方法。
仙草乳酸菌饮料加工工艺流程:
 ( 1) 制备仙草浸提液:
仙草→粉碎→加水煮 3 h( 料液比为1∶20)→纱布过滤、离心取上清液备用;
( 2) 制备发酵乳:
原料( 奶粉、糖)→水合→热处理( 杀菌)→ 迅速冷却 → 接种 → 发酵培养( 42℃、8 h)→冷却→后发酵( 4 ℃,12 h) ;
( 3) 仙草乳酸菌饮料的加工工艺:
原料( 发酵乳、仙草汁、稳定剂)→混匀→调味→均质→杀菌→冷却→灌装→低温保藏( 4 ℃)→检验→成品。
仙草乳酸菌饮料的最优配方为: 仙草浸提液10% ,发酵乳 30% ,复合稳定剂( 土豆淀粉 0.3% 、CMC 0.25% 、单甘酯 0.07% ) ,糖 6% 。研究表明当仙草浸提液的添加量为 10% 可以赋予产品良好的仙草芳香,而对于产品的均匀分散性无不良影响,且能提高其对 DPPH·自由基的清除能力。
运用上述工艺制成的仙草乳酸菌饮料色泽呈浅咖啡色,口感与风味俱佳,是集营养、美味、保健于一体的创新型乳饮料。
2.5 仙草含片
口含片具有食用方便,易于携带、保存,保质期长等优点,因而深受消费者欢迎。钟艳梅等研究以仙草为主要原料,采用湿颗粒法制得口感好、风味独特且具保健功能的新型仙草口含片,为仙草深加工提供一条新的加工途径,丰富了仙草产品,提高了其经济效益。
仙草含片加工工艺流程:
仙草→粉碎→浸提→过滤→浓缩→干燥粉碎过筛→仙草浸膏粉→与填充剂、甜味剂等混合→制软料( 添加湿润剂)→制粒→干燥→整粒→压片( 添加清凉剂与润滑剂)→灭菌→检验→成品。
仙草含片的最优配方为: 仙草浸膏粉 15 %、甘露醇粉( 填充剂) 77 %、蛋白糖( 甜味剂) 4 %,以浓度为 70 % 乙醇作润湿剂,薄荷脑( 清凉剂)0.1 % 和硬脂酸镁( 润滑剂) 3 % 。由此配方可制得口感良好、独具仙草特色风味、色泽一致、表面光滑美观、硬度与崩解性适宜的保健仙草含片。
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