A homoktövis termékfejlesztése

Thomas S.C. Li

BEVEZETÉS

Homoktövis (Hippophae rhamnoides L., Elaeagnaceae) szívós, lombhullató, kétlaki és általában tüskés cserje (Rousi 1971). Természetes élőhelyeken eléri a 2–4 m magasságot, és sárga vagy narancsvörös bogyókat hordoz, amelyeket szibériai ananásznak neveznek. Oroszországban, íze és lédússága miatt (Abartene és Malakhovskis 1975). A homoktövis természetes élőhelye széles körben kiterjed Kínában, Mongóliában, Oroszországban és Észak-Európa nagy részén. Ez egy egyedülálló és értékes növény, amelyet jelenleg a világ különböző részein termesztenek, beleértve Kanadát is (Li és Shroeder 1999). Ellenáll a szélsőséges hőmérsékleteknek 43 ° C és 40 ° C között, szárazságnak ellenállónak tekintik. Öntözésre azonban szükség van azokban a régiókban, amelyek évente kevesebb mint 400 mm (16 ") csapadékot kapnak (Li és Shroeder 1996). A homoktövis gyorsan kiterjedt gyökérzetet fejleszt ki, ezért ideális növény a talajerózió csökkentésére (Lu 1992), melioráció, mivel képes a nitrogén megkötésére és egyéb alapvető tápanyagok megőrzésére, a vadon élő élőhelyek javítására és a farm állományvédelmére (Li és Schroeder 1996).

A homoktövist olyan ókori görög tudósok írásai említik, mint Theophrastus és Dioscorides. A homoktövis a lovak gyógymódjaként ismert, és leveleket és fiatal ágakat adtak a takarmányhoz, hogy gyors súlygyarapodást és fényes szőrzetet idézzen elő, sőt, az általános név Hippophae fénylő lovat jelent (Lu 1992). A homoktöviset évszázadok óta használják Európában és Ázsiában élelmiszer- és gyógyszeripari célokra (Bailey és Bailey 1978; Li és Schroeder 1996).

A homoktövis táplálkozási és gyógyászati értékére vonatkozó információk Észak-Amerikában viszonylag új ismeretekkel rendelkeznek. A gyógyászati értéket már a 8. században rögzítették a tibeti orvosi klasszikusban rGyud Bzi. A közelmúltban a homoktövis fontos gyógyszerek és táplálkozási termékek forrásává vált Eurázsiában, táplálkozási és gyógyászati értékeit Észak-Amerikában észlelik és kutatják (Li 1999).

A homoktövis ipar az 1940-es évek óta virágzik Oroszországban, amikor az ottani tudósok elkezdték vizsgálni a bogyókban, levelekben és kéregben található biológiailag aktív anyagokat. Az első orosz homoktövis termékfejlesztési gyár Biskben volt. Ezeket a termékeket orosz kozmonauták étrendjében és krémként használták fel a kozmikus sugárzásoktól való védelem érdekében (Delabays és Slacanin 1995; Xu és mtsai 2001). A homoktövis gyümölcstermeléssel kapcsolatos kínai tapasztalatok újabbak, bár a hagyományos felhasználás sok évszázadra nyúlik vissza (Lu 1992). A kutatást és az ültetvény létesítését az 1980-as években kezdték meg. 1982 óta több mint 300 000 ha homoktököt ültettek Kínában. Ezenkívül 150 feldolgozó gyárat hoztak létre, amelyek több mint 200 terméket gyártanak.

A közelmúltban Kanadában gyümölcsös típusú termesztésre ajánlották a homoktövist. Mint viszonylag új termesztett növény, néhány fontos jellemző, amely javításra szorul a jövőben, a hozam, a gyümölcs mérete, a tövisnélküliség, a gyümölcs minősége és a korai érettség. Sürgősen szükség van a mechanikus betakarítás és a növénygazdálkodási technikák ismeretére, ideértve a talaj termékenységét, a művelési technikákat, a metszést, valamint a kártevők, a betegségek és a gyomirtást, valamint a nitrogénmegkötő képességet is (Li és Schroeder 1999).

A TENGER TENYÉRI TERMELTETÉSE

A homoktököt általában ősszel vagy tavasszal ültetik át, vagy közvetlenül vetik be. Leginkább mély, jól lecsapolt, homokos vályogtalajban terem, bőséges szerves anyagokkal. A száraz vagy félidős régiókban vizet kell biztosítani a létesítéshez. A talaj savassága és lúgossága - a szélsőséges szintek kivételével - nem korlátozó tényező, bár a pH-értéke 6-7-ig virágzik a legjobban. A homoktövis érzékeny a talaj súlyos nedvességhiányára, különösen tavasszal, amikor a növények virágoznak, és a fiatal gyümölcsök fejlődni kezdenek. A homoktövis, mint más növények, megfelelő talaj tápanyagokat igényelnek a magas hozamhoz, jobb minőségű bogyókhoz. Jól reagál a foszfor-műtrágyára (T.S.C. Li unpubl. Adatok). A nitrogén-trágyázás hátrányosan befolyásolhatja a gyökér nodulációját, és késlelteti a csomók kialakulását az oltás után Frankia (Akkermans és mtsai 1983; Montpetit és Lalonde 1988; Bosco és mtsai 1992).

A homoktövis ajánlott növények közötti távolsága változó, az alacsonyabb földértékű és nagyobb gépekkel rendelkező régiók nagyobb távolságot vehetnek figyelembe. Brit Kolumbiában 1 m-t ajánlott a soron belül és 4 m-t a sorok között. A sorokat észak-déli irányba kell orientálni, hogy a lehető legnagyobb fényt biztosítsák. A hímivarú és a nőstény növények aránya fontos a gyümölcskötés maximalizálása szempontjából. Ajánlások a hímek számára: a nőstény arány a növény sűrűségétől és a régiótól függően változik. Brit Kolumbiában 2500 fa/ha gyümölcsösültetéssel 1 hím: 6-8 nőstény arányt tartanak megfelelőnek. A homoktövis virágait a szél beporozza. Mérsékelt metszésre van szükség a hozam maximalizálása és az éves ingadozások csökkentése érdekében. A koronát évente meg kell metszeni az átfedő ágak eltávolítása érdekében, és a hosszú ágakat el kell vezetni, hogy ösztönözzék az oldalirányú hajtások fejlődését. A gyomirtás nagyon fontos a homoktövis ültetésében, különösen az újonnan ültetett palánták növekedésének elősegítése érdekében (Li és Schroeder 1999).

KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS

A csendes-óceáni Agrár-Élelmiszer-kutatási Központ és a Kanadai Agrár-Élelmiszer-kutató Központ a Summerland-ben (Brit Columbia) néhány évvel ezelőtt megkezdte a homoktövis kutatását. A cél a tengeri homoktövis és a hozzáadott értéket képviselő termékek kereskedelmi fejlesztése Észak-Amerikában. A termelési problémák közé tartozik a tüskésség, az ágakhoz szilárdan rögzített bogyók abszcessziójának hiányából fakadó betakarítási nehézségek, a fa mérete, a metszési rendszer létrehozása, a betegség, a rovarok és a kártevők elleni védekezés, valamint a mechanikus betakarító szükségessége.

Tüskésség

Szinte minden Hippophae a fajok tövist (2? 5 cm) kezdenek kifejleszteni a két vagy három éves növényeken. Ez a jellemző nem kívánatos, ha a betakarítást kézzel végzik. Tövis nélküli új szelekciók tesztelése folyamatban van, kombinálva a gyümölcs méretével, hozamával, tápértékével és olajtartalmával.

Bogyó kitartás

A nyers homoktövis bogyó kifinomult termékké történő átalakítása megfelelő betakarítási, szállítási, tartási és tárolási eljárásokat igényel. A bogyók egész télen megmaradnak az ágakon, abszcessziós réteg hiánya miatt, és a bogyó szilárd rögzítése a gyümölcsághoz hatalmas nehézségekkel jár a betakarítás során. A 4 hektáros homoktövis gyümölcsültetvény betakarításának becsült teljes munkaerőköltsége 10 év alatt a teljes összesített termelési költség 58% -a volt (Schroeder et al. 1996).

Tanulmányok folynak annak megállapítására, hogy az etefon [(2-klór-etil) -foszfonsav], az etilén-generátor, amely csökkenti a meggy és a sok más gyümölcstermés bogyó-eltávolító erejét, hatékony lesz-e a homoktövisben. Az előzetes eredmények azt mutatták, hogy az etephon kismértékben képes csökkenteni a bogyóeltávolítási erőt, ha 10 nappal a legrosszabb idő előtt alkalmazzák.

Fa méretének ellenőrzése

A legtöbb cserje Hippophae fajok elérhetik a 2-4 m magasságot, és megfelelő metszési rendszert igényelnek a kezelhető magasság és alak fenntartása érdekében.

Betegségek, rovarok és kártevők

Jelenleg kevés homoktövis kártevőről vagy betegségről számoltak be. A legkárosabb rovar a zöld levéltetvek, a rózsaleveles henger, a cigánylepke, az epekullancs, a vessző alakú pikkely, a gyümölcslégy és a hernyó. A homoktövisről beszámolt betegségek: verticillium hervadás, fuzárium hervadás, csillapítás, barna rothadás és varasodás. A homoktövis károsítói közé tartoznak az őzek, madarak, egerek és patkányok. Mivel azonban a homoktövis új termesztett növény, nincsenek regisztrált növényvédő szerek és gombaölők. Kutatások folynak Kanadában, hogy megtalálják a legjobb kémiai és szerves védekezési intézkedéseket.

Aratás

A Németországban kereskedelmi forgalomban kapható prototípus-betakarítók a gyümölcság levágásának elvén alapulnak (Gaetke és Triquart 1992; Olander 1995). Mivel a homoktövis a másodikéves faanyagra terem gyümölcsöt, az ezzel a módszerrel történő betakarítás azt jelenti, hogy csak minden második évben lehet betakarítani, ami gazdaságilag alkalmatlan az észak-amerikai mezőgazdasági termelők többségéhez.

Egyes országokban a homoktövis télen történik, miután a bogyók megfagytak, azonban az első szezonális fagyás megvárásával járó nedvesség- és vitaminveszteség bizonyos körülmények között elfogadhatatlan, az íze pedig elfogadhatatlan. Kanadában a mechanikus betakarítás legsikeresebb módszerei közé tartozik a cserje egyes ágainak in situ megrázása, hogy a bogyókat kiszorítsák, károsodás nélkül, ha a bogyók nem túlérettek, és ennek következtében a fa tövében elhelyezett elkapóba esnek.

Betakarítás utáni kezelés és tárolás

A homoktövis bogyók, ha túlérettek, erős pézsmaszagú, avas ízű, még a terepen is kimutatható. A mosás csökkentheti vagy megváltoztathatja a szagot (Beveridge és mtsai 1999). A probléma elkerülése érdekében a bogyókat a megfelelő szakaszban kell betakarítani, gyorsan el kell szállítani a feldolgozóüzembe, és azonnal le kell hűteni 4–6 ° C körüli hőmérsékletre a mikroorganizmusok szaporodásának késleltetése érdekében.

Ha a bogyókat néhány napnál hosszabb ideig kell tárolni, fagyasztani kell őket, lehetőleg egyedi gyorsfagyasztási technikákkal. A bogyókat megolvasztják és szükség szerint termékké dolgozzák fel. A préseléssel vagy centrifugális technikával kivont gyümölcslevet hűtőszekrényben kell tárolni, hosszú távú tárolás céljából pasztőrözést és fagyasztást igényel. Alternatív megoldásként a gyümölcs feldolgozható pasztőrözött vagy sterilizált késztermékké, és ebben a formában szobahőmérsékleten tárolható. Még a sterilizált termékek eltarthatósága is korlátozott, de hűtött tárolás esetén javult.

KÉMIAI ÖSSZETÉTEL ÉS EGYES FIZIKAI TULAJDONSÁGOK

Gyümölcslé

A homoktövis növény gyümölcse fajta és érettség függvényében 270 és 480 mg között van, átlagosan 350 mg (Li 1999). Ezeknek a bogyóknak a megnyomásával 60–85% gyümölcslé keletkezik. A centrifugális módszerek alapján 67% -os léhozamot jelentettek (Heilscher és Lorber 1996). A gyümölcslé nagyon magas szerves savtartalmú, amit a titrálható savasság magas szintje tükröz, és alacsony a pH-ja (közel 2,7). Kvantitatív szempontból a legfontosabb szerves sav az almasav, de számos más kisebb savról számoltak be (Beveridge és mtsai 1999). A gyümölcslé fehérje szintje meglehetősen magas, és ez valószínűleg megmagyarázza azt a tényt, hogy a homoktövis lé zavaros vagy opálos termék.

A C-vitamin tartalma 600 mg/100 g gyümölcsre számolt be. Az E-vitamin tartalma 160 mg/100 g gyümölcs (Bernath és Foldesi 1992). A cellulóz és a magok olyan gyógyászati szempontból fontos trigliceridolajokat tartalmaznak, mint például az egerek szuperoxid-diszmutáz-aktivitása, amelyek fokozzák az NK-sejtek aktivitását daganatos egerekben (Dai et al. 1987; Chen 1991; Degtyareva et al. 1991).

A homoktövis gyümölcsben két olajforrás létezik: a 10–15 tömegszázalék olajat tartalmazó mag és a magot körülvevő pépes gyümölcsrészek, amelyek 29–48 tömegszázalék olajat tartalmaznak (TSC Li, publikálatlan. adat). A homoktövisből származó cellulóz- és magolajok E-vitamin-tartalma attól függően változik, hogy magolajból (64,4–92,7 mg/100 g mag), gyümölcsléolajból (216 mg/100 g bogyó) származnak-e, vagy gyümölcslé és mag után eltávolítás (481 mg/100 g bogyó). A karotinoidok az olaj forrásától függően is változnak.

A magolajok erősen telítetlenek, az olajat alkotó zsírsavak akár 73% -ával vagy annál is többel linolosak vagy linolénesek (Oomah et al. 1999). A cellulózolaj telítettebb, a zsírsavak körülbelül 38% -a palmitinsav, a zsírsavak 14% és 50% -a pedig palmitoleinsav. Úgy tűnik, hogy a mag- és a cellulózolaj közötti különbség a cellulózolaj viszonylag magas C16-zsírsavtartalmában és a magolajban található C18-zsírsavak viszonylag magas arányában rejlik.

Fitoszterolok

A fitoszterolok olyan növényi szterolok, amelyek szerkezete a koleszterinhez kapcsolódik, és amelyek képesek csökkenteni a plazma koleszterinszintjét emberi fogyasztás esetén. A megnövekedett vér koleszterinszint a szívkoszorúér-betegség egyik jól megalapozott kockázati tényezője, és ennek a mutatónak a csökkentése feltehetően befolyásolhatja a szívbetegségek előfordulását (Thurnham 1999). A homoktövis olaj szappanosíthatatlan frakciójának fő alkotóelemei a fitoszterolok. A homoktövis olaj fő fitoszterinje a szitoszterin (b-szitoszterin), az 5-avenaszterin mennyiségi jelentősége a második. Más fitoszterolok viszonylag kis mennyiségben vannak jelen. A fitoszterin teljes mennyisége meglehetősen magas a homoktövisben, és a szójaolajat 4—20-szor meghaladhatja. Beszámoltak arról, hogy a magok, a friss pép/héj és az egész bogyós gyümölcsök szterin-tartalma az alfajok és a gyűjtőhelyek között változó volt, és az egész bogyó 1200, 1800, 240, 400, illetve 340, 520 mg/kg volt. (Yang és mtsai 2001). Nyilvánvaló, hogy az étrendi szterin forrásaként a homoktövis érdemes további megfontolásra.

FELDOLGOZÁS ÉS TERMÉKEK

Lehetséges, hogy a homoktövisből származó gyümölcsök széles választéka áll rendelkezésre élelmiszerként, friss gyümölcsként, táplálékgyógyszerként, állateledelként, kozmetikumként és bőrkészítményként a bőr egészségének és megjelenésének javítására.

Lé extrakció

Ha a frissen préselt gyümölcslevet egy vagy két napig állni hagyják, az három fázisra válik szét: egy felső lebegő részecskefázisra, egy középső folyadékrészre és egy süllyedő szemcsés üledékre. Ez a szétválasztás fogyasztói szempontból nem kívánatos (Kleinschmidt et al. 1996)

Ha a pépolajat a lében hagyják, az olajréteg kialakulását eredményezi a lé felületén, ami egy olajgyűrűt hoz létre, amely a lé eltávolítása után is a csomagolás felületén marad. Ez a csomagoláson maradt olajgyűrű csúnya és nemkívánatos. A léolaj-tartalom centrifugális csökkentése körülbelül 0,1% alatt megszünteti a lebegő olaj problémáját. Amint az olajat a korong-centrifuga eltávolítja, a durva üledék a tál aljáig ülepedik, és automatikusan eltávolítható a centrifugában lévő eltávolító mechanizmusokkal (Beveridge et al. 1999). Alternatív megoldásként a zúzott bogyókat vagy az extrahált gyümölcslét pektin-metil-észterázt (PME) tartalmazó készítménnyel kezelhetjük (Lui és Lui 1989), vagy esetleg a kereskedelemben kapható számos hidrolitikus enzimkészítmény egyikével kezelhetjük.

Tartósítás céljából a gyümölcslevet sterilizálni/pasztörizálni kell. Előnyösek a magas hőmérsékleten rövid ideig tartó (HTST) eljárások, 80 ° C és 90 ° C között, néhány másodpercig (Liu és Lui 1989). Ennek oka, hogy a gyümölcslé kissé kényes, és az ízvesztést elviszi, és mellékízt eredményez, ha a feltüntetett körülményeket meghaladja. Ezenkívül a C-vitamin hő hatására elpusztul, így a maximális retenciót elősegíti a HTST-feldolgozás.

Körülbelül 6 hónap elteltével 15–20 ° C-on a lé megbarnul, és ez a barnulás nem oxidatív körülmények között csökken. A tárolási hőmérséklet 4 ° C-ra történő csökkentése meghosszabbítja a tárolási időt (Zhou és Chen 1989), és az enzimek és a napfény fontos barnulási megindulás forrásai.

Általában a homoktövis lé opálos, nagyon zavaros lé, a centrifugálás után megmaradt szuszpendált szilárd anyag mennyiségétől függően. Azonban ultraszűréssel alkalmazható az összes részecske eltávolítása és tiszta lé előállítása (Bock és mtsai 1990; Heilscher és Lorber 1996). Az ultraszűrő membrán molekulatömege 100 000 vagy annál nagyobb lehet, és az eljárás során olajmentes permeátumot és olajban gazdag retentátumot állítanak elő, amelyek felhasználhatók E-vitaminban gazdag pépolaj és karotinoidokban gazdag szilárd anyag előállítására, amely felhasználható a pigment izolációs forrásaként vagy étrend-kiegészítőként.

Olajkivonás

A homoktövis két lehetőséget kínál az olaj kitermelésére. A cellulózpépben létezik cellulózolaj, amelyet centrifugális technológiával krémrétegként izolálnak. Az olaj kereskedelmi előállításának szokásos módszerei megkövetelik az olajtartó anyag, mag vagy pép ellenáramú (általában) extrahálását szerves oldószerrel, általában hexánnal (Weiss 1963, 1970).

A fogyasztók egyre inkább kevesebb maradékot követelnek élelmiszereikben. Az olajmaradványok csökkentésére újabb extrakciós technikák, például szuperkritikus folyadék extrakció (SCE), különösen nagy nyomáson történő szén-dioxid használható. A homoktövis olaj másodlagos termék lehet, mivel az orvostudományban, táplálékkiegészítőként és a kozmetikumokban használt speciális olaj (Beveridge et al. 1999).

Pigment

A homoktövis sárga nevű pigment ? homoktövis hulladékból nyerhető ki. A pazarló anyag lehet a lé extrahálása után visszamaradt préspogácsa vagy a centrifugálás után megmaradt üledék. Az egyik eljárás során a pigmentet alacsony koncentrációjú alkohollal extrahálják (Chen és mtsai. 1995; Liu és mtsai. 1989), miután a szuszpenziót 11-13 ° Brix-re koncentrálják. A hulladékot porlasztva szárítjuk, így sárga port kapunk. Flavonokat, de karotint és E-vitamint is tartalmaz. Szuperkritikus CO2-t használtak a homoktövis hulladékaiból sárga színezőanyag kinyerésére is. A nyomás volt a legnagyobb hatással az extrakcióra, az extrakciós nyomással növekvő hozamokkal. Az összes karotinoid 64% -os kitermelését 60 MPA, 85 ° C hőmérsékleti körülmények között értük el (Messerschmidt et al. 1993).

A homoktövis levelei tápanyagokat és bioaktív anyagokat tartalmaznak. Ide tartoznak a flavonoidok (Chen és mtsai 1991), a karotinoidok, a szabad és észterezett szterolok, a triterpenolok és az izoprenolok (Goncharova és Glushenkova 1996). A levegőn szárított levelekből számos termék készülhet, beleértve a teákat és a teaporokat.

Állat eledel

A homoktövis egyik potenciálisan nagy piaca az állatok táplálékápolási termékei. A nagy mennyiségű hulladék ? A homoktövisből származó anyagokat, például leveleket, gyümölcsöket, pépet és a gyümölcslé- és olajkivonásból származó magmaradványokat hozzáadott értékű termékké lehet fejleszteni. A homoktövis levelei körülbelül 15% fehérjét tartalmaznak, a bogyó- és magmaradványok alacsony koncentrációban még mindig értékes kémiai anyagokat tartalmaznak.

Következtetések és jövőbeli kilátások

A homoktövis egyedülálló és értékes új szántóföldi növény, amelyet jelenleg Kanadában háziasítanak. A bogyó és a mag táplálkozási és terápiás értékeinek fő forrása. Ezek a jótékony hatások miatt a homoktövis termékek, különösen annak olajai, kívánatosak lettek gyógyászati és kozmetikai célokra. A homoktövis termékek és anyagok, amelyeket főleg Kínából importálnak, az olajtól, gyümölcslétől, teától és élelmiszer-adalékanyagoktól kezdve a cukorkákon, zseléken, kozmetikumokon és samponokon át terjednek. Észak-Amerikában a homoktövisipart még ki kell fejleszteni. Azonban a közelmúltban jelentkező érdeklődés és az egyre növekvő telepítések miatt a homoktövis jelentős szerepet játszik a jövőbeni táplálékpiacon.