循環(huán)經(jīng)濟(jì)枇杷花綜合利用研究
時(shí)間:2022-09-17 10:40:48
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摘要:以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念為指導(dǎo),建立從枇杷花飲料加工到枇杷花主要活性成分提取的綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈,是一種可持續(xù)發(fā)展的模式。
關(guān)鍵詞:枇杷花;綜合利用;循環(huán)經(jīng)濟(jì)
枇杷是我國(guó)南方的特有水果之一,也是原產(chǎn)于我國(guó)的水果之一,在我國(guó)已有2200多年的歷史。我國(guó)是世界上最大的枇杷主產(chǎn)國(guó),栽培面積和產(chǎn)量占世界的2/3以上[1~2]。枇杷花量大,開花時(shí)每個(gè)花序有80~100朵,而實(shí)際形成產(chǎn)量的果實(shí)數(shù)僅占總花數(shù)的3%~5%[3],生產(chǎn)上常會(huì)疏去60%~80%的鮮花,以提高枇杷的產(chǎn)量和質(zhì)量,疏掉的枇杷花一般棄于果園而未充分利用,造成了資源的極大浪費(fèi)[4]。循環(huán)經(jīng)濟(jì)是對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和再生產(chǎn)活動(dòng)中的資源流動(dòng)方式實(shí)施的“減量化、再利用、再循環(huán)和無(wú)害化”管理原則,將“資源—產(chǎn)品—廢物”這一傳統(tǒng)的線性物質(zhì)流動(dòng)方式改造為“資源—產(chǎn)品—再生資源”物質(zhì)循環(huán)模式,以最少的資源能源消耗,取得最大的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和最低的污染排放,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益的統(tǒng)一,形成可持續(xù)的生產(chǎn)和消費(fèi)模式[5]。本文應(yīng)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論,設(shè)計(jì)枇杷花綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈。
1枇杷花產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)與分析
枇杷花富含18種氨基酸,含有較高的鈣、鐵、鋅等營(yíng)養(yǎng)元素及黃酮類和三萜類化合物。枇杷花可入肺散寒,疏風(fēng)止咳,通鼻竅,主治感冒咳嗽、鼻塞流涕、虛勞久咳、痰中帶血、頭風(fēng)等癥,民間常用于小兒肺熱咳嗽及久咳不愈患者,現(xiàn)代研究證明枇杷花中的藥用成分可開發(fā)成治療心血管疾病的藥物、減肥藥品、抗癌防癌新藥、預(yù)防AIDS的藥物及化妝品等[2]。本文運(yùn)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的“減量化、再利用、再循環(huán)和無(wú)害化”原則,以枇杷花活性成分的提取為核心,以低消耗、低排放、高效率為基本特征,模仿生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流和能量流來(lái)設(shè)計(jì)枇杷花的加工利用產(chǎn)業(yè)鏈,其構(gòu)成如圖1所示,以盡可能小的資源消耗和環(huán)境成本,獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2枇杷花飲料加工
2.1枇杷花薄荷飲料。馬春華等[6]以枇杷花和薄荷為主要原料,配以白砂糖和檸檬酸2種輔料,通過(guò)正交試驗(yàn),研制出枇杷花薄荷飲料,口感上有枇杷花的清香,兼具薄荷的清涼,又克服了傳統(tǒng)飲料添加劑多的缺點(diǎn),減少了對(duì)飲料和環(huán)境的污染,同時(shí)生產(chǎn)后的枇杷花和薄荷渣可以作為有機(jī)廢料返用于果園,增加果園的有機(jī)質(zhì)含量。其工藝流程為:白砂糖枇杷花→粉碎→浸提→過(guò)濾→枇杷花汁鄔→調(diào)配→精濾→灌裝→密封→殺菌→冷卻→成品邙薄荷→粉碎→浸提→過(guò)濾→薄荷汁檸檬酸2.2枇杷葉花飲品。周志明[7]以枇杷葉、枇杷花為主料,金銀花、菊花、桑葉、蜂蜜為輔料,以熊果酸的提取率為主要指標(biāo),通過(guò)單因素法,篩選出微波—乙醇提取法最佳工藝條件:微波功率480W,乙醇濃度70%,料水比1∶30,提取時(shí)間4min,熊果酸提取率為80%;試驗(yàn)還表明,料水比為1∶40時(shí)熊果酸提取率僅略高于料水比為l∶30,考慮到酒精回收所消耗的動(dòng)力等問(wèn)題,確定料水比為l∶30。該飲料的生產(chǎn)工藝為:2.2.1主料萃取工藝流程。枇杷葉花→粉碎→熱浸→微波處理→乙醇提取→分離→初濾→精濾→超濾→葉花提取液。2.2.2輔料萃取工藝流程。輔料→配制→冷浸→熱浸→萃取→分離→初濾→精濾→輔料提取液。2.2.3生產(chǎn)工藝流程。主、輔料提取液→調(diào)配→攪拌→三級(jí)過(guò)濾→定容→調(diào)pH值、調(diào)色→超高溫滅菌→無(wú)菌熱灌裝→燈檢→噴碼→自動(dòng)套標(biāo)→裝箱。
3枇杷花活性成分的提取
枇杷花含醛、酸、酯等64種精油組分,并含有類胡蘿卜素、蛋白質(zhì)及黃酮類和三萜類化合物。目前枇杷花生產(chǎn)和科研上應(yīng)用較多的是黃酮類和三萜類化合物的提取[8,9]。黃酮類化合物是一類存在于多種植物中的多酚化合物,具有抗氧化和清除自由基、抗腫瘤、抗癌、抗菌和抗病毒、抗炎免疫、改善微循環(huán)、降血糖、鎮(zhèn)痛、抗過(guò)敏、抗輻射等多種藥理作用,在醫(yī)藥、食品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[10]。三萜類化合物則具有抗腫瘤、抗病毒、抗細(xì)菌、保肝、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力等廣泛的生物活性,是中藥化學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一[11]。3.1枇杷花中黃酮類的提取。李琪等[12]按1∶30固液比用50%乙醇浸泡30min后在40KHz、30min和75℃的條件下超聲提取出花中的黃酮,其含量約為8%(鮮花),按枇杷最高含水量68.09%計(jì)[8],折干花黃酮含量廢水處理→灌溉水廢渣處理→有機(jī)肥返田為2.5528‰。鄭美瑜等[3]通過(guò)對(duì)提取溫度、時(shí)間和固液比進(jìn)行正交試驗(yàn),得到以水提法提取枇杷花中總黃酮的較佳條件:提取溫度100℃,時(shí)間3h,固液(干花∶水)比1∶30,提取率為16%,即總黃酮含量為160mg/g(干花)。試驗(yàn)結(jié)果也表明,隨著固液比的升高,枇杷花中總黃酮的提取率也提高,但固液比超過(guò)l∶30后,提取率上升已變緩慢。基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論,溶劑量過(guò)大,增加了生產(chǎn)成本和能源消耗,建議以固液比l∶30左右為宜。胡娟[10]開展了枇杷花中的有效成分提取和純化研究,比較了回流、超聲波及索氏提取3種方法對(duì)枇杷花中總黃酮得率影響,結(jié)果表明,回流提取的得率達(dá)5.584‰,大于索氏提取和超聲提取的2.153‰和3.791‰。綜合胡娟[10]、鄭美瑜[3]和李琪[12]等的研究成果,考慮生產(chǎn)周期、生產(chǎn)成本、環(huán)境污染、廢物利用及工業(yè)化生產(chǎn)等因素,以乙醇或水的超聲提取為宜,提取后的廢棄物可作為有機(jī)廢料直接返田,改善果園土壤條件,廢水可用于果園灌溉。3.2枇杷花中三萜類的提取。陳建琴等[13]采用索氏提取和超聲波提取對(duì)枇杷花中的三萜類化合物的提取工藝進(jìn)行研究,結(jié)果表明,“晚鐘”枇杷用索氏提取和超聲波提取三萜類化合物的含量分別為24.1mg/g和21.9mg/g,“早鐘”枇杷為21.3mg/g和17.1mg/g,說(shuō)明索氏提取法對(duì)枇杷花中的三萜類化合物的提取更徹底,但索氏提取法耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)8h,耗能大,不利于節(jié)能。胡娟[10]以枇杷花總?cè)萍叭苹衔?熊果酸、齊墩果酸)的提出量為指標(biāo),開展超聲提取與回流提取試驗(yàn),結(jié)果表明,超聲提取與回流提取所得熊果酸、齊墩果酸的含量相當(dāng),熊果酸、齊墩果酸含量?jī)H差0.86%,回流提取雖然適合目前工業(yè)化生產(chǎn)工藝,但提取時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6h,而且溶劑用量大、效率不高,而超聲波提取具有短時(shí)、高效、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),是未來(lái)主要提取技術(shù)之一,綜合胡娟[10]、陳建琴等[13]的研究成果,建議用超聲提取枇杷花總?cè)?,提取溫?0℃,固液比1∶10,提取15min,提取次數(shù)為2次。
4結(jié)語(yǔ)
針對(duì)目前我國(guó)枇杷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,本文運(yùn)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則,變廢為寶,對(duì)枇杷花的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì),以枇杷花有效成分的提取為主線,構(gòu)建了從枇杷花飲料到枇杷有效成分提取的產(chǎn)業(yè)體系,基本實(shí)現(xiàn)了廢棄物的返田利用,是一種低消耗、低排放、高效率的集約型發(fā)展模式,對(duì)枇杷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的參考價(jià)值。
作者:沈麗華 單位:福建省莆田市科學(xué)技術(shù)開發(fā)服務(wù)中