基于芒果籽成分的利用研究进展

李科，刘小雨，张惟广

(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)

芒果(MangiferaindicaL.)，属无患子目漆树科芒果属，原产于印度，广泛分布于热带、亚热带区域，现今有超过100个国家具有相关种植[1]。作为全球第五大产量，位居第二大热带水果贸易份额的芒果，其世界总产量超过4 000万t，中国为第二大芒果主产国，其产量约占世界总产量的11%[2]。芒果香气独特、色泽艳丽、味道鲜美、营养价值高，广受消费者的喜爱，有“水果国王”之美誉[3]。目前，芒果多为鲜食，仅有总产量20%的芒果用于加工成果粉、果干、果酱、果酒、浓缩果汁等产品[4-5]。然而，芒果属呼吸跃变型水果，商业采收后在常温下1周内即可完熟，之后伴随果实品质下降，逐渐失去商品价值，而芒果易受冷害影响，因而无法实现长期低温贮藏以调节市场供需，这不仅会影响果农的经济收益，同时也不利于芒果行业的健康发展[6]。而以芒果为原料进行食品加工，在解决该问题的同时，不仅能延长芒果产业链，还能提升芒果的附加值。但伴随芒果加工所产生大量废弃物的处理，成为人们思考的问题。研究[7]表明，芒果经加工后，将产生占果实总重35%～60%的废弃物，其中芒果核占废弃物总重的15%～20%，芒果籽占核总重的45.7%～72.8%。据报道[8-9]，芒果籽中含72.86%～75.92%的碳水化合物、9.84%～13.08%的脂类和6.74%～9.20%的蛋白质。此外，芒果籽中还含多种抗氧化物质[10]，如生育酚、角鲨烯、芒果苷等。基于芒果籽成分组成特点，其具备作为食品原料、天然抗氧化剂等开发利用的良好前景。

1 芒果籽淀粉

芒果籽中约含58%的淀粉，其淀粉颗粒长12～30 μm，宽7～18 μm，呈椭圆形或卵形，与豆类淀粉颗粒形态相似，经X射线衍射结果显示，芒果籽淀粉晶型与玉米、小麦、大米淀粉同属A型模式[11]。芒果籽中直链淀粉含量受生长环境以及品种差异影响。以“Chausa”品种为例[12-13]，在巴基斯坦，其籽中直链淀粉含量为15.2%，在印度该籽中直链淀粉含量仅为9.1%，而同产于印度的其他4种芒果籽，直链淀粉含量分别为9.7%、11.3%、14.0%和16.3%。关于芒果籽淀粉糊化特性，经布拉班德黏度仪分析可知[14-15]，其糊化温度为83.4 ℃、峰值黏度为135.0 BU、崩解值为61.0 BU、回生值为44.6 BU。相较早籼米淀粉而言，早籼米淀粉的糊化温度为85.7 ℃、峰值黏度为367.0 BU、崩解值为55.0 BU、回生值为401.0 BU。对比分析可知，芒果籽淀粉具备更低的糊化温度、峰值黏度和回生值，意味着芒果籽淀粉在食品加工中有助于管道输送，尤其在糖果工业中可便于糖浆的流动，同时芒果籽淀粉糊也表现出更佳的冷稳定性以及抗老化能力，适宜冷冻食品的加工。

1.1 抗性淀粉

抗性淀粉是指不能在小肠中被消化吸收，2 h后可到达结肠并被其中微生物菌群发酵的一类淀粉。同时，抗性淀粉还具备调节血糖水平、改善食品品质等作用，因而在食品工业中得以广泛运用。

构成淀粉分子间直链淀粉与支链淀粉的比例会影响淀粉的理化特性。支链淀粉通常表现为束状多聚物，分子链间支化程度高，晶体结构疏松，与水分子和酶的结合能力强，易于水解消化。然而SANDHU等[16]发现，尽管芒果籽淀粉与玉米淀粉二者支链淀粉含量相近，但前者表现出更优的抗消化特性，在“Chausa”品种芒果籽中，其抗性淀粉(RS)含量高达80%，显著高于玉米淀粉(27%)，其水解指数(HI)为16.7，显著低于玉米淀粉(64.0)，此外其血糖指数(GI)为48.8(<70)，按分类属低血糖指数食品。芒果籽淀粉良好的抗消化特性，其原因在于：芒果籽淀粉的晶化度为38.3%，高于玉米淀粉(30.3%)，同时芒果籽淀粉颗粒表面更为光滑、粒径更大、导致酶与底物的接触性差，因而表现出更高的抗酶解性，即意味着芒果籽淀粉可用于生产适合2型糖尿病患者食用的食品。此外，MENDES等[17]发现芒果籽淀粉，经盐酸改性处理后，其淀粉的抗老化能力和冻融稳定性得以提升，因而可助于速冻食品品质的改善。

1.2 焙烤原料

芒果籽淀粉与可食胶或其他天然淀粉按不同量比混合，具备不同的理化特性。NAWAB等[14]研究了黄原胶的添加量对芒果籽淀粉功能特性的影响，结果发现，黄原胶能够显著提升芒果籽淀粉的凝胶强度，当添加量为0.6%(质量分数)时，芒果籽淀粉的糊化温度、峰值黏度等糊化特性最佳，并表现出优良的持水力和冻融稳定性，因而可用于延缓面包老化、改善焙烤食品质构以及速冻食品品质等。MENON等[18]研究芒果籽淀粉、绿豆粉、大豆粉、小麦粉按不同量比混合后，对其烤制面包的影响。结果发现，含5%(质量分数)芒果籽淀粉的复合粉与纯小麦粉烤制的面包相比，两者无口感差异，虽然复合粉面包表现出较低的吸油率和膨胀率，但在持水力以及面包香气、颜色等感官品质方面却得以显著改善。此外，芒果籽[19]也可直接用于食品加工，但其内含的单宁有损食品的口感，需要进行脱单宁处理。AROGBA等[20]将芒果籽干燥粉碎后，采用热水浸泡的预处理方式，取得了预期的单宁脱除效果。作者同时探究了脱单宁芒果籽粉的不同添加量，对饼干颜色、脆性、风味和适口性的影响。结果表明，当其与面粉按质量比为1∶1混合时，其烤制的饼干与纯小麦粉饼干相比，上述指标无显著差异，其产品具备消费者接受性。

1.3 淀粉基膜

淀粉作为一种天然的生物大分子，具备原料丰富、价格低廉、绿色可降解等优点。NAWAB等[12]以芒果籽淀粉为基材，以山梨醇为增塑剂制膜，研究对绿熟期番茄采后品质影响，结果显示该膜对番茄的感官品质无负影响，并表现出良好的保鲜效果，在20 ℃条件下，可延长番茄保质期至20 d。PATIL等[21]以40%(质量分数)的1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)为交联剂，与芒果籽淀粉进行交联制膜。分别研究了丙酸钠和次磷酸钠作为催化剂，对成膜物理性能的影响。当催化剂用量为BTCA用量的50%时，在200 r/min， 90℃的条件下反应60 min后，经倒膜、干燥、预压、水洗、再干燥处理，可得一种棕色膜。经分析，在膜耐热性和断裂拉伸率方面，未见催化剂差异表现。但以丙酸钠为催化剂时，淀粉与交联剂之间形成的网状结构更为致密，其膜的拉伸强度和杨氏模量分别为16.24 MPa和1 347 MPa，较次磷酸钠分别提高了47%和33%，体现出优良的耐水性、拉伸性和稳定性，因而可作为包材予以使用。与此同时，丙酸钠还可用作食品添加剂，较次磷酸钠也更为安全、绿色和环保，同时外源添加微晶纤维素或抑菌物质，也能进一步提升淀粉基膜的物理性能并赋予其抗菌功能。

2 芒果籽中的脂类

在1982年，MOHARRAM即提出芒果籽脂可作为一种新型食用油资源[22]。芒果籽脂[1,23]为浅黄色，以“Chausa”品种为例，经正己烷提取，其籽脂最高得率为14.5%、折光指数为1.452、游离脂肪酸含量为0.22%、水分含量为0.18%、碘值为55.2、皂化值为195、不皂化物为1.77%、过氧化值为0.22、熔点为35.2 ℃，其品质与精炼棕榈油类似，体现出芒果籽脂良好的商业利用性。值得注意的是，芒果品种与提取方式的差异，对芒果籽脂得率、游离脂肪酸含量、水分含量、过氧化值等具有显著影响[24-25]，而通过精炼等后续处理可生产出食品级油脂产品。

2.1 巧克力基料

芒果籽脂中脂肪酸组成与可可脂类似，以棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸为主。在芒果籽脂中，油酸含量最高，各脂肪酸含量且受生长环境及品种差异影响，相关结果见表1[26-30]。

生产巧克力原料的可可脂主要由生长于赤道附近区域内的可可豆制得，而限于种植面积和气候等因素，可可脂的产量远不能满足人们的消费需求，因此开发可可脂的代用品(如类可可脂)成为一种替代选择。通常，类可可脂可由富含SOS、POP和POS的油脂调配获取，也可通过酶催化或酯交换处理制备。而富含高熔点对称单不饱和甘油三酯(如SOS)的可可脂，有助于巧克力形成光泽的表面、细腻的品质、改善抗热性、抑制起霜。其原因[31]在于，SOS类型的甘油三酯在控温结晶时，以形成β晶型为主，而βⅤ型晶体是巧克力加工中所期望的晶型。表2[23,25,32-33]对比了国内外的芒果籽脂与可可脂和类可可脂中Sn-2位为油酸的甘三酯含量。由表2可知，构成可可脂SOS型甘三酯的含量，均低于芒果籽脂。基于芒果籽脂该特点，采用适宜的加工工艺，其产品可作为巧克力基料用于糖果工业。

表1 芒果籽脂和可可脂中主要脂肪酸构成Table 1 The main fatty acid compositions of the mango kernel fat and coco butter

表2 可可脂、类可可脂、芒果籽脂中甘三酯构成Table 2 Triglyceride compositions of mango kernel fat、cocoa butter and cocoa butter equivalent

注：SOS：2-油酸-1,3-二硬脂酸甘油酯； POS：1-棕榈酸-2-油酸-3-硬脂酸甘油酯；POP：2-油酸-1,3-二棕榈酸甘油酯； SOA：1-硬脂酸-2-油酸-3-花生酸甘油酯；SOO：1-硬酯酸-2,3-二油酸甘油酯；POO：1-棕榈酸-2,3-二油酸甘油酯；OOO：三油酸甘油酯。

2.2 结构脂质

结构脂质(structured lipids，SLs)是指甘油三酯碳骨架上脂肪酸位置或种类发生改变的一类脂肪。研究[34]表明，中碳链-长碳链-中碳链(MLM) 型结构脂质在保有天然油脂特性的同时，还具备低能、快速消化分解的特点，因而难以在人体内蓄积，是制备结构脂质所期望的类型。当前，基于酶合成法[35]，其具备特异性高、副反应少、反应条件温和、反应过程易调控、对环境友好等优点，因而常用于结构脂质的制备。BEBARTA等[34]将芒果籽脂同癸酸(C10∶0)和山萮酸(C22∶0)按质量比4∶1∶5混合，在65～70 ℃反应条件下，经脂肪酶(Lipozyme RM IM)催化酸解6 h后，癸酸和山萮酸的插入率分别为2.6%和45%，经改性后的结构脂质，其塑性提升，热值降低，可用于焙烤和糖果行业。

过量摄入反式脂肪酸[36]会导致人体血液内低密度脂蛋白水平的上升，加速动脉硬化，而这会显著增加人类患心血管病、糖尿病等疾病的风险。MOMENY等[37]报道，精炼处理后的芒果籽油与棕榈硬脂混合，经酶促交换改性后，同市售起酥油相比，改性脂表现出更优的塑性和起酥性，并且不含反式脂肪酸。表3[23,26,32,38-41]列举了芒果籽脂相关研究成果。

3 抗氧化物质

3.1 脂溶性抗氧化物质

芒果籽中富含甾醇、生育酚、角鲨烯等脂溶性抗氧化物质，其提取量受生长环境、品种差异以及提取方式3种因素共同影响。JIN等[25]对正己烷提取的11种芒果籽脂进行分析，结果发现芒果籽脂中甾醇、生育酚和角鲨烯的含量分别为3 837～7 085 mg/kg、81～916 mg/kg、164～941 mg/kg，其中β-谷甾醇和α-生育酚含量分别为2 606～4 663 mg/kg、73～435 mg/kg。

表3 芒果籽脂的利用Table 2 The utilization of mango kernel fat

而ABDALLA等[8]以氯仿-甲醇按体积比2∶1的混合物为提取介质，在提取的芒果籽脂中甾醇和角鲨烯的含量，分别可高达13 000 mg/kg和1 306 mg/kg，并发现0.4 g/kg的芒果籽乙醇提取物协同体积分数为5%的芒果籽油，对葵花籽油的抗氧化效果，优于0.3 g/kg的特丁基对苯二酚(TBHQ)。按我国现行食品添加剂使用标准(GB 2760—2014)规定，合成抗氧化剂TBHQ在脂肪中最大使用量为0.2 g/kg，显示出芒果籽脂具备良好的抗氧化能力。

3.2 酚类抗氧化物质

酚类化合物[42]常作为还原剂、单线态氧猝灭剂、超氧自由基清除剂、金属螯合剂，或通过激活抗氧化酶、抑制氧化酶活性等手段发挥抗氧化作用。芒果籽中含多种抗氧化活性物质[7]，如水解单宁(棓单宁等)、类黄酮(芒果苷等)、黄酮(槲皮素等)、儿茶素(表儿茶素等)、酚酸(没食子酸等)。据报道[7-8]，每100 g(干基)芒果籽中含总酚28 330～44 760 mg、抗坏血酸61.22～74.48 mg、类胡萝卜素0.37～0.79 mg、单宁20.7 mg、没食子酸6.0 mg、香豆素12.6 mg、咖啡酸7.7 mg、香兰素20.2 mg、芒果苷4.2 mg、阿魏酸10.4 mg和肉桂酸11.2 mg。SOGI等[43]以ABTS、DPPH、FRAP和ORAC自由基清除能力为抗氧化指标，研究不同干燥方式(冷冻、热风、真空、红外)，对芒果皮和芒果籽中总酚含量及其抗氧化性的影响。结果表明，在上述各干燥处理条件下，芒果籽在四类抗氧化指标上均显著优于芒果皮，综合成本考虑，热风干燥最适于芒果籽的干燥前处理。此外，NAMNGAM等[44]分别采用4种方法(DPPH、ABTS、FRAP、H2O2)，对芒果籽超声波乙醇提取物的自由基清除能力及抗氧化活性进行研究。结果显示，上述4种方法测定的Trolox当量抗氧化能力分别为254.64、198.68、289.47和110.24 mg Trolox/ g，其反应样品总抗氧化活性的FRAP值，显著高于对慢性疾病具有缓解作用的雪莲果[45]。

芒果籽中酚类物质还具备抑菌特性。ASIF等[10]发现，芒果籽酚类物质主要是通过影响微生物体内的酶活、氧化磷酸化反应、DNA和蛋白质的合成、细胞质内含物以及细胞膜结构，进而发挥其抑菌作用。研究[9,46]表明，芒果籽甲醇提取物，对革兰氏阳性菌的抑菌能力强于革兰氏阴性菌，能够对包含金黄色葡萄球菌(S.aureus)、大肠杆菌(E.coli)、单增李斯特菌(Listeriamonocytogenes)等食源性致病菌在内的共18种微生物起到抑制效果，并且在高温(121 ℃，15 min)、冷冻(-20 ℃，16 h)、广pH(3～9)的条件下，仍均具备抑菌能力，体现出良好的食品加工适应性。同时，芒果籽酚类物质与芒果籽油的协同效应，能较单一组分的使用，表现出更优的抗氧化和抑菌能力[47]。此外，芒果籽[10,48]中的单宁、没食子酸、槲皮素、鞣花酸、1,2,3,4,6-五-O-没食子酰基-β-D-葡萄糖(PGG)等物质还具备控制血糖、增强免疫力、抗病毒、抗炎、护肝、抑制癌细胞增殖等生理功效。因而芒果籽也可作为相关功能成分的廉价提取原料，用于生产天然抗氧化剂、保健食品或药品。

4 氨基酸与矿物质

芒果籽中蛋白质含量为6.7%，其氨基酸组成如表4[47]所示。此外，芒果籽中还含有多种矿物质[40]，其磷、钙、镁的含量相对较高，分别为137.03、115.30、98.26 mg/100 g(干基)。因而可将脱单宁处理后的芒果籽粉用于焙烤食品，以提升产品的营养价值。

表4 芒果籽蛋白中氨基酸组成Table 4 Amino acids profile of mango kernel protein

5 安全性评价

现有文献资料表明，芒果籽提取物，具备食用安全性。我国学者莫武桂等[49]利用芒果核水提物对小鼠进行急性毒性试验，结果发现试验小鼠7种脏器未见病理性改变，灌胃最大耐受量达40 g/kg，按毒性分级标准，芒果核属无毒类物。RUKMINI等[50]将10%(质量分数)的芒果籽油混同含20%蛋白质(质量分数)的饲料，对Wistar大鼠进行继代饲养。与饲养花生油的对照组相比，试验组大鼠在消化率、生长率、繁殖率方面无显著差异，体内组织器官均无病理形态表现。CHAKRABORTY等[24]同样以Wistar大鼠为动物模型，将芒果籽油按5、50、300、2 000、5 000 mg/kg体重的灌胃量，连续14 d进行灌胃毒性试验，并以5 000 mg/kg体重蒸馏水的灌胃量为对照。结果显示，各试验组大鼠，在皮肤、黏膜以及行为表现等方面，均无毒性表现。在大鼠体重方面，各试验组与对照组间均无显著差异，同时在试验过程中，均无一例大鼠出现死亡。

也有研究指出[51]，芒果籽中包含一定量的单宁、草酸盐、胰蛋白酶抑制剂等在内的抗营养因子，直接食用，不利于消化系统对营养物质的吸收。DIARRA等[51]发现芒果籽经浸泡与沸水处理后，上述3者抗营养因子脱除率可分别达到80.2%、89.7%和100%，并指出在后续加工中，其抗营养因子的含量还能进一步降低。当前，仅有少量关于以芒果籽为食物原料经预处理后进行食用的报道，如在印度的一些部落里[47]，具有将芒果籽粉混同玉米粉或小麦粉，用于制作薄饼食用的传统习惯。在尼日利亚[52]，也有当地人将芒果籽淀粉，作为汤增稠剂，辅以蔬菜和肉类进行煮食。

6 结语

当前，国内关于芒果加工废弃物的研究，多集中在芒果皮中酚类物质提取及其构效评价方面，而对芒果籽的研究相对较少。将芒果籽作为一种资源进行再利用，既可转变芒果加工废弃物的处理现状，还能够获取高附加值的相关产品，同时也有助于芒果加工企业提效增益。现阶段，国外研究人员对芒果籽的利用开展了大量的研究并取得了一系列的研究成果，但大部分成果仍停留于实验室阶段，其产业化进程仍面临挑战。例如：在现有加工规模的基础上，如何进一步扩大原料供应；相关加工利用设备的研发力度不足等。而在芒果主产地区通过扶持发展龙头企业、加强企业与相关科研机构的合作、提升科技研发力度、采用规模化运转的方式，可有助于推动芒果籽科研成果向实际生产的转化。此外，据联合国发布的2017《世界人口展望》报告指出，至2050年世界总人口将从现在的76亿上升至98亿，而这将对世界粮食供应提出更高的要求。发掘新食物资源，对增加人类粮食供给具有积极意义。基于芒果籽成分组成特点，其具备作为食品原料进行开发利用的潜力。