花生皮殼的綜合利用
來源:環球糧機網發布時間:2015-04-28 21:52:25
花生是我國的主要油料作物和經濟作物,其種植面積僅次于油菜籽,位居第二位,而總產量占第一位。我國生產的花生除少部分作為干果食用外,大部分作為油料用于制取花生油。花生是由花生殼、花生種皮和花生子葉3部分組成,花生中的油脂和蛋白質等營養成分主要集中在花生子葉的含油細胞中。花生殼占花生果質量的27%~33%,殼中含油0.5%~1.0%,含蛋白質4%一5%;花生種皮又稱花生紅衣,其含量占種子的2.5%~3.5%。花生殼作為花生加工中的下腳料,常被作為飼料和燃料使用,造成了資源的浪費。作為花生加工中的副產品——花生殼和花生紅衣,若將它們合理進行開發和利用,對于提高花生的經濟效益,充分利用花生資源和保護環境都有著重要的現實意義。
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1花生皮殼的主要成分
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花生殼及種皮的主要成分及含量如表1所示。由表1可見,花生殼的粗纖維含量高,達60%以上,其次是碳水化合物、蛋白質;花生種皮中碳水化合物含量高,達40%以上,其次是粗纖維及蛋白質。
花生殼中還含有一些礦物質,如鈣0.20%、磷0.06%、鎂0.07%、鉀0.57%、氮1.09%等,此外,花生殼中還含有一些藥用成分,如一谷固醇、胡蘿卜素、皂甙、木糖等,經處理后還可提取出重要的化工原料,如醋酸、糠醛、丙酮、甲醇、菲汀等。花生種皮占粒重的1%一3%,含有原花青素、白藜蘆醇、維生素K等生物活性物質,藥理學研究和臨床試驗表明,花生種皮具有良好的止血和抗氧化作用。
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2花生殼的利用
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2.1在飼料中的應用
花生殼含有蛋白質、粗纖維及畜禽生長所需要的礦物質,可作為畜禽飼料。但是花生殼中的粗纖維含量高,若直接食用不易消化吸收,可經過化學處理或發酵后作為飼料使用。據報道,美國一家研究所利用廢棄的花生殼制造出一種營養豐富的高蛋白牛飼料。其先將花生殼粉碎進行蒸煮,涼至60℃左右,加入1%的干酵母粉和分解細菌,在發酵池內進行發酵,4d后將發酵過的花生殼過篩,篩選出沒有分解的粗殼,已分解成細粉的即可用作牛飼料。經測定這種花生殼飼料的蛋白質含量達18%左右,可消化率在65%以上,是一種營養高而成本低的牛飼料。
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2.2在食品工業中的應用
2.2.1花生殼培養食用菌
花生殼中含有豐富的木質素、纖維素、磷、鉀等營養元素,可用來培養食用菌。花生殼可作為平菇、草菇、香菇、雞腿菇、金針菇等食用菌的培養基料。據報道,用花生殼栽培食用菌,其產量要比用棉籽殼、谷殼、木屑、稻草等的產量高1倍以上,且食用菌中的營養成分,在粗纖維含量、粗蛋白含量等方面,都以花生殼為優。周大鵬將花生殼粉碎后按100kg花生殼加麩皮50kg、磷肥和石灰各2kg,水160~180kg比例配料,建堆經保溫發酵栽培平菇。
2.2.2花生殼提取膳食纖維
膳食纖維是指在人體內難以被酶解消化的高分子多糖類物質的總稱。雖然膳食纖維不能被消化吸收,但研究發現它有許多特殊的功能和生理作用,可預防腸道疾病、預防動脈粥樣硬化、預防糖尿病、排泄有毒物質、改善腸道菌群等,對人體健康有著重要作用。自20世紀8O年代以來,西方國家已陸續將膳食纖維作為一種功能性食品原料應用于食品工業,如作為食用纖維素添加于面包和糕點中,增加了食品的纖維含量,使面包等食品的質量、比容、色澤、口感等有了提高。花生殼中膳食纖維含量超過60%,是一種生產膳食纖維廉價易得的原料。目前關于從花生殼中提取膳食纖維的方法很多,有微波輔助提取、酶法提取、堿液浸提法、酸堿結合法等多種方法。
2.2.3花生殼提取天然抗氧化劑
花生殼中除了含有大量的碳水化合物和粗纖維外,還含有多酚類和黃酮類物質。據報道,成熟的花生殼中含有多酚類物質3.34%~7.13%。多酚類物質是油脂的抗氧化劑,若把花生殼中的多酚類物質提取出來,即可獲得天然的食品抗氧化劑。花生殼中的黃酮類物質——木犀草素有降壓、降血脂和治療冠心病的作用,而且也具有抗氧化活性。
王靜等通過單因素試驗和正交試驗,優化出花生殼中多酚類物質的最佳提取工藝條件為:乙醇體積分數65%,浸提溫度75℃,料液比為1:30,浸提時間5h。在此條件下,多酚提取率可達56.6mg/g。該工藝為花生殼中多酚類物質的純化和生物活性評價等研究奠定了基礎。
孫蘭萍等以乙醇作為提取溶劑,通過單因素試驗和正交試驗,研究了花生殼中總黃酮的最佳提取條件,并對提取物的抗氧化性進行了研究。結果表明:花生殼中黃酮類化合物的最佳提取條件為乙醇體積分數60%,料液比1:30,提取時間150min,提取溫度6OoC;優化后花生殼中黃酮的最大提取率為92.32%;花生殼中黃酮類化合物對豬油有明顯的抗氧化作用,當添加量為0.2%時抗氧化效果與0.2%BHT接近。
2.2.4花生殼制作醬油及白酒
將精選的花生殼洗凈、磨成粉,用溫水潤濕后上鍋蒸,然后拌入培養菌種,通過制坯、發酵、熬制等工序處理,即可得到營養豐富、風味獨特的食用醬油。通常情況下,每50kg花生殼粉可加工醬油150kg,剩下的渣可作飼料。
花生殼還可以用來制酒,花生殼經過粉碎、蒸煮、發酵、接曲、蒸餾可制白酒。每100kg花生殼可制體積分數為10%乙醇的白酒6kg。
2.3在化工、醫藥中的應用
2.3.1花生殼制取植酸鈣
植酸鈣是植酸與鈣、鎂等金屬離子形成的一種復鹽,簡稱植酸鈣,又叫菲汀。植酸鈣是重要的化工和醫藥原料,可以用來生產植酸和肌醇等。花生中植酸鈣的含量為3.2%,且大多存在于花生殼中,因此利用花生殼生產植酸鈣,對于提高花生殼的綜合利用具有重要意義。
將經過挑選除雜的花生殼洗去泥沙后烘干,破碎至粒徑為2—4mm,水解除去其中的膠質、果膠、灰分及色素等,過濾棄去濾液,在濾渣中加入0.1mol/L稀鹽酸溶液,在60~70℃下浸泡7~8h,浸出液用新鮮石灰乳中和至pH8~8.5。中和完畢后靜置2h左右,待菲汀完全沉淀后,沉淀物經過濾機過濾后,送入恒溫干燥箱中干燥,即得粗品菲汀,產物收率達2%左右。
制得的植酸鈣粗品應烘干后存放,或直接用來制取肌醇和植酸,以防其分解。如果作為藥用植酸鈣則需要對其粗品進行精制處理。植酸鈣精制后具有補腦、治療神經炎、神經衰弱和小兒佝僂病的作用。
2.3.2花生殼制取糠醛
花生殼中含有較多的多縮戊聚糖,多縮戊聚糖通過水解、脫水反應可制得糠醛,糠醛是重要的化工原料,它可用于合成樹脂、合成塑料、合成纖維、合成橡膠等,糠醛及其液態衍生物有特殊的溶解性能,可用作精制潤滑油、松香等的選擇性溶劑。糠醛及其衍生物是藥物生產的重要原料,用它可以合成呋喃西林、呋喃妥因、維生素B等,糠醛對足部皮癬也有治療作用。
余錫孟等采用常壓水解工藝從花生殼中提取糠醛,通過正交試驗分析研究得出:在常壓下,用25%HSO溶液為反應介質,FeC1。為催化劑(質量為花生殼的3%),液固比5:1,在不斷加水以保證體積恒定的條件下蒸餾90rain,然后在50min內蒸干,糠醛收率可達7.0%。
2.4花生殼制備新型復合材料
花生殼中含有豐富的纖維素和木質素,它們易與樹脂結合,將花生殼清洗除去泥沙等雜質,經烘干、粉碎、篩分至一定粒度,可作為聚烯烴類塑料的填料。將其和聚烯烴類樹脂及各種助劑按一定比例混合,經混煉、擠出、熱壓成型等工藝處理后,即可制得新型復合材料——花生殼粉復合塑料。據報道,這種材料除抗沖擊強度外,拉伸、彎曲、壓縮強度都有明顯提高,可用來制造建筑物的門窗及家具等。它在許多方面性能比木材更加優越,可取代木材。
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3花生紅衣的利用
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3.1生產止血藥的原料
花生紅衣中含有維生素K,具有止血功能,有研究表明花生紅衣的止血效力比花生仁強50倍。利用花生紅衣為原料制成的寧血片、止血寧注射液和寧血糖漿等,對于消化道出血、肺結核及支氣管擴張咯血、泌尿系統出血、齒齦出血及外傷性滲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、色澤自然,并具有一定的藥理保健作用,深受消費者的喜愛。花生紅衣色素是一種優良的天然色素,具有開發利用的價值。花生紅衣色素的主要成分為黃酮類化合物,此外還含有花色苷、黃酮、二氫黃酮等,易溶于熱水及稀乙醇溶液。可作為西式火腿、糕點、香腸等的著色劑。
李麗輝等研究了花生紅衣色素提取的工藝條件,考察了以乙醇為浸提溶劑,在不同提取時間、溫度、料液比和浸提次數條件下對花生紅衣色素的提取,通過單因素試驗確定了花生紅衣色素提取的最佳工藝條件。并研究了不同提取方法對花生紅衣色素提取效果的影響。經綜合分析得出花生紅衣色素提取的最佳工藝條件:提取溫度40℃,料液比1:20,提取時間30min,提取次數2次;采用超聲波輔助提取效果最好,微波輔助法次之,直接浸泡法最差。
3.3提取生物活性物質
花生紅衣含有白藜蘆醇、原花青素等生物活性物質。白藜蘆醇是一種天然的抗氧化劑,可降低血液黏稠度,抑制血小板凝結和血管舒張,保持血液暢通,可預防癌癥的發生及發展,具有抗動脈粥樣硬化的作用,并對冠心病、缺血性心臟病、高血脂具有防治作用。在日本,已將含白藜蘆醇的植物提取物作為食品添加劑使用;在我國,也有將白藜蘆醇的植物提取物制成降脂、美容、減肥和抗癌的天然保健食品及膠囊的研究。
原花青素具有很強的生物活性,具有抗老化、抗花生仁酸敗和抗氧化的作用,可用作安全無毒的新型天然抗氧化劑。除了抗氧化作用,原花青素還具有抗菌、抗癌癥、抗炎癥、抗過敏和血管舒張的作用。此外,原花青素還能抑制脂肪的超氧化、血小板聚集等,它還可以影響一些酶的活性如磷脂酶、環加氧酶和脂肪氧化酶等。
劉大川等對超聲波輔助提取花生紅衣中白藜蘆醇、原花青素的工藝進行了研究,并對花生紅衣提取物中白藜蘆醇、原花青素的分離工藝進行了研究。在超聲波輔助提取工藝中,從5種常用試劑(水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮)中選擇乙醇為提取劑,通過單因素試驗和正交試驗優化了白藜蘆醇、原花青素的提取條件:乙醇濃度60%,料液比1:6,提取溫度7O℃,提取時間20min,pH3,提取次數1次;在最佳工藝條件下,白藜蘆醇、原花青素的提取率分別為0.036%、4.96%。通過靜態吸附、解吸試驗選出AB-8大孔吸附樹脂,通過單因素、正交試驗優化了白蔾盧醇、原花青素的富集、分離條件。經濃縮、冷凍干燥后制得純度較高的白藜蘆醇、原青花素含量達93.06%。
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4結束語
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花生皮殼在華工、醫藥、食品、飼料等方面都具有開發利用價值。作為花生加工的副產品,花生皮殼原料來源豐富,如何將這一資源充分的開發與利用,變廢為寶、造福人類,值得科研工作者深入的研究。加大花生皮殼的亞牛開發力度,充分利用新的研發手段,不斷探索、開發新的生產工藝和提取方法,提高花生皮殼的綜合利用率,對充分利用廢物資源,減少環境污染,提高農副產品的經濟利用價值都具有重要意義。