沙棘综合利用研究进展

罗会兵，胡莹莹，万方云，刘 枣，李 倩，汪 超

（1.宝得瑞（湖北）健康产业有限公司，湖北 荆门 448000；2.湖北工业大学 生物工程与食品学院，湖北 武汉 430000）

0 引言

沙棘是一种多年生的胡颓子科、沙棘属落叶灌木或乔木，是地球上最古老（年龄超过20 亿年）的植物之一[1]。据报道，截至2022 年，全球约有51 个国家有沙棘林，主要分布于亚洲、欧洲、北美洲、南美洲及非洲等地区。其中，我国沙棘林总面积达全球的90%以上，稳居世界首位[2]，且我国沙棘种类多，沙棘属植物在我国有7 种7 亚种[3]，因此我国的沙棘资源在全球中最为丰富。

沙棘具有极强生命力，可在干旱、低温（-50 ℃）、高温（40 ℃）及盐碱地等恶劣环境中生长繁殖，是防沙护林、改良土壤、保持水土、恢复造林的先锋树种，被广泛应用于生态环境保护。同时，沙棘也是一种珍贵的药食同源植物，其根、茎、叶、果实、种子均含有丰富的营养物质和生物活性成分，在食品、医药、化妆品等领域具有极高的开发利用价值。随着沙棘产业的迅速发展，沙棘加工利用过程中会衍生出大量的沙棘副产物，这些副产物营养价值高[4]，但可用性低且不耐贮存，若将这些副产物进行科学合理的加工利用，不仅可以避免生物资源的浪费和生态环境的污染，还可以变废为宝，实现废弃物的高值化利用。重点对沙棘的生态价值、沙棘产品开发及沙棘副产物利用等方面的研究现状进行概述和总结，旨在为沙棘资源的高效综合利用提供理论支撑，为实现沙棘产业的可持续发展提供帮助。

1 沙棘生态价值

沙棘是典型的克隆植物，其强大的蘖生能力和整合作用赋予了沙棘耐热、耐寒、耐旱、耐盐碱、耐瘠薄等特性，使沙棘在恶劣的生态环境中具有极强的适应和生存能力[5]。沙棘根系发达，一般4 年生沙棘的根系数量可多达430 条，同时沙棘根系在水平面的延伸，可不断分蘖出新的幼苗，1 m 长的沙棘根上可以蘖生出70 个以上的新幼苗。沙棘地下部分根系发达，地上部分灌丛茂密，通过3～5 年的时间便可实现独木成林[5-6]，发挥防风固沙、稳固土壤基质、保持水土等作用。沙棘根系可与放线菌、分枝杆菌等共生形成比豆科植物固氮能力更强的大量根瘤，其根瘤的固氮作用可使土壤里有机质和氮含量明显增加，从而起到提升土壤地力和蓄水能力，增加土壤肥力的作用[7-8]，在改善沙地生态环境、营造植被、恢复生物链等方面意义重大。

目前，沙棘是全球公认的经济型防护植物，素有“生态环境先锋植物”的美称，沙棘在水土保持、防风固沙、稳固土壤基质、改善生态环境、营造良好生物链等方面均具有强大的应用潜力[9-11]。为全面发挥沙棘在促进环境保护、经济发展及人类健康等方面的作用，中国、印度、加拿大等国家于1999 年组织成立了国际沙棘协会（ISA）。我国于1985 年开始在西部地区推广沙棘种植，并将其作为生态保护的重点项目[7]。之后，在我国西北、华北、东北和西南等干旱半干旱、水土流失严重、生态环境脆弱地区大量种植用于改善当地生态环境，目前在全国20 多个省（自治区）430 多个县均有沙棘林的分布[12]。

2 沙棘产品开发

沙棘果中含有近200 种营养物质和生物活性成分，营养价值居果蔬之首，被誉为人类的“营养保健之源”[11]。多年来，沙棘因其高营养价值和促进健康的益处而成为科研工作者的关注热点。作为“维生素天然宝库”沙棘富含多种维生素，其中维C 含量最高，研究表明，新鲜沙棘浆果的维C 含量为360～2 500 mg/100 g[13]，远远高于芒果（27.7 mg/100 g）、杏（10 mg/100 g）、橙子（50 mg/100 g）、草莓（600 mg/100 g）等常见水果[14]，且沙棘中不含抗坏血酸氧化酶，维C 稳定性很高[15]。维E 也是沙棘中重要的生物活性成分，成熟沙棘果中维E 含量为2.5～160.0 mg/100 g，其中α -生育酚作为维E 中活性最高的物质，占总生育酚含量的76%～89%[16]。此外，沙棘中还含有维A、核黄素、烟酸、泛酸、维B6和维B12[16-19]。沙棘果中多酚含量为12.36～34.60 mg GAE/g（GAE，没食子酸当量），高于橙子、柑橘、蓝莓、草莓等水果[20-22]。目前，沙棘中已分离鉴定出以酚酸和类黄酮为主的近100 种多酚化合物[23]。其中，黄酮类化合物包括75 种黄酮醇、2 种二氢黄酮、6 种儿茶素、1 种无色花青素、9 种花青素、1 种原花青素和1 种查尔酮，酚酸化合物包括水杨酸、没食子酸、香草酸等，水杨酸是其主要酚酸，占酚酸总含量的55.0%～74.3%[24]。类胡萝卜素是沙棘果实呈色变化的关键化合物，现已在不同种类的沙棘中共鉴定出41 种类胡萝卜素[13]，其中具有维A 原活性的类胡萝卜素（β -胡萝卜素、γ -胡萝卜素、β -玉米胡萝卜素、β-隐黄质等）占类胡萝卜素总量的48%[24]。沙棘中蛋白质含量为0.4%～2.5% FW（样品鲜质量），含有19 种不同的氨基酸（8 种必需氨基酸），其中必需氨基酸含量占总氨基酸含量的42%～46%[13]。沙棘含有丰富的脂类化合物，包括棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等18 种脂肪酸[4]，其中棕榈烯酸含量占总脂肪酸含量的16%～54%[11]，其含量是澳洲坚果的2～3 倍，是鱼肝油的3～4 倍[25-26]。此外，沙棘中还含有24 种矿物质[27]、17 种植物甾醇[24，28]、11 种有机酸及SOD（超氧化物歧化酶）[11]、5 -羟色胺、鞣质[29]等物质。

一直以来，沙棘因其对人体的健康益处而备受关注，以沙棘为原料的食品、医药及化妆品的开发力度越来越大，沙棘产业也得到了较快速发展。2022 年最新统计数据显示[2]，我国年加工利用沙棘果实8 万～10 万t，各类沙棘产业年总产值高达240 亿～260 亿元，以沙棘提取物产品为例，2016—2019 年，我国仅此类产品的销售收入由5.6 亿元增长到21 亿元。在食品加工方面，除普通食品外（如沙棘油、沙棘果粉、沙棘果汁、沙棘果酒、沙棘酸奶、沙棘叶茶）等，沙棘在天然食品添加剂和特殊膳食方面的应用也日益增多[7，30-32]。有研究表明，将适量的沙棘果乙醇提取物添加到香肠中可有效抑制香肠产品的脂质氧化，减少细菌总数，显著提高香肠的安全质量[30]。在面包生产过程中加入沙棘果粉则可延长面包保质期，改善面包的抗氧化和感官特征[31]。沙棘黄作为一种天然着色剂已被列入中国国家食品添加剂卫生标准（GB 2760—2011）[33]。国家市场监督管理总局现有数据显示，以沙棘为主要成分的营养保健食品多达63 种，其中含有沙棘油成分的有20 多种[7]。

沙棘的多生物活性特性决定了其在医药领域的重要地位，早在公元8 世纪上半叶，我国就有关于沙棘在治疗咳嗽哮喘、胃肠道疾病、心脑血管疾病等方面药用价值的详细记载[34]。近年来，随着人们对沙棘活性成分研究和利用的不断加强，沙棘丸、沙棘片、沙棘颗粒、沙棘糖浆、沙棘籽油口服液等众多沙棘产品陆续投入市场。例如，沙棘果油是一种改善女性内分泌功能药物的主要成分[13]，沙棘油提取物可用于生产治疗溃疡和消除炎症的药物，沙棘类黄酮提取物常用于制成治疗缺血性心脏病的片剂药物[33]，针对常见小儿积食咳嗽，沙棘糖浆可通过双重应对，在治疗消化不良引起积食的同时也能很好地止咳祛痰，临床效果快速稳定[35]。

在美容护肤方面，维生素、脂肪酸、黄酮、植物甾醇、SOD 等活性物质的存在使沙棘在化妆品领域拥有卓越的应用优势。例如，棕榈烯酸是人体皮肤表皮脂质的主要组成成分，是主要的保湿必需脂肪酸；同时，棕榈烯酸也是治疗烧伤和促进愈合伤口的功效成分，能够改善组织和黏膜，利于表皮皮肤的再生和伤口的愈合，因此沙棘果油常用于化妆品乳剂的制备[13]。沙棘中维生素、脂肪酸、氨基酸等成分对皮肤具有很好的营养疗效，用于制备保健浴液可为皮肤提供营养，提高洗浴功能[36]。沙棘中SOD成分可以有效地抑制皮肤III 型胶原中角质形成细胞的增殖，重组Ⅲ型胶原蛋白，改善肌肤暗淡、干燥和衰老迹象[37]。现已有大量研究表明，沙棘具有良好的补水保湿、减皱抗皱、减轻皮肤炎症、防晒美白等功效[38]。目前，市场上已推出了沙棘果油面霜、沙棘洗面奶、沙棘果面膜、沙棘精华素、沙棘油护手霜、沙棘溶斑油等多种沙棘产品。

3 沙棘副产物利用

随着沙棘市场认可度和国际竞争力的不断提升，沙棘加工产业发展迅速，每年产生的大量沙棘副产物，既会造成环境污染又是一种巨大的生物资源浪费。如何将沙棘副产物变废为宝，提高沙棘产品的附加值，推动沙棘全资源经济价值的实现，沙棘副产物深层次的开发利用已成为一个新的研究热点。果渣作为沙棘加工过程中最主要的副产物，含有丰富的营养和生物活性物质[39]，研究表明沙棘果渣中含有高达0.69%的黄酮类物质，维E 含量远超1.129 mg/g，脂质含量高于28.5%，且亚油酸、亚麻酸、棕榈油酸等不饱和脂肪酸含量较高，氨基酸含量高且种类多，其中人体必需氨基酸占氨基酸总量的61.57%[40]。

在沙棘副产物开发利用方面，王旭[4]以沙棘果渣和沙棘籽渣为原料，采用不同极性溶剂对沙棘渣中活性成分进行提取，并对其体外和体内降血糖、降血脂功能进行评价，制备了对糖尿病和高血脂症患者具有较好治疗效果的沙棘籽渣降糖降脂颗粒。帕塔尔·尼牙孜[41]对沙棘渣中总黄酮成分提取并分离纯化，研究开发了沙棘果渣总黄酮增强免疫力软胶囊。朱丹丹[39]利用沙棘果渣为辅料，制备出了口感好、营养高、可减轻肠胃负担且富含生物活性物质的沙棘果渣酸奶、饼干、酵素类等系列沙棘产品。裴龙英等人[42]利用沙棘果渣进行色素提取，得到抗氧化性能较高的沙棘色素并将其应用于各类食品的着色中。

沙棘渣作为一种适合动物饲养的生物饲料在畜禽养殖中已得到广泛应用[43]。沙棘饲料中沙棘特有的香味和酸性物质能增加动物的进食量使其生长和生产性能提高，且动物肌肉手感充实，肉嫩度也能得到显著提高[44]，沙棘饲料还具有调节动物体脂类代谢、改善动物肠胃微生态系统、提高动物机体免疫水平等作用[45-46]。金敬红等人[47]用富含胡萝卜素的沙棘果渣等量替代饲料中的小麦成分用于饲喂蛋鸡可以显著提升蛋鸡的产蛋量和鸡蛋的蛋黄颜色。在肉鸡日粮中添加适量的沙棘黄酮可使肉鸡的肌内脂肪含量得到显著提高，并能有效降低肉鸡甘油三酯、胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平[48]。王文颖等人[49]发现，将沙棘果渣提取物添加到育肥猪饲料中能够极显著地提高育肥猪体重，改善其生产性能，并提高育肥猪的抗病能力。

在食用菌养殖技术中将沙棘渣添加到栽培料中则可以促进食用菌菌丝生长、提升产量、改善产品口感，并且食用菌中总黄酮含量也会得到显著提高，使食用菌的产品档次得到较大提升。刘瑞梅[50]在黑木耳培养料中添加沙棘籽渣，既解决了黑木耳生产中原材料的短缺，也突破了传统原材料如麦麸、豆饼中农药超标和重金属残留超标的问题。张丕奇等人[51]用沙棘果渣栽培黑木耳，成功获得了富集黄酮的黑木耳产品。邹莉等人[52]用沙棘渣原料栽培滑菇，也实现了富集沙棘活性成分黄酮的目的，培育出了高品质滑菇。王世新[53]将沙棘木屑、沙棘果渣等物质添加到猴头菌培养基中培育出具有高营养、高保健价值，富含沙棘黄酮的猴头菌。

此外，利用沙棘渣制备可食用和可降解包装材料、合成有机肥料、制备微生物培养基等都是对沙棘副产物进行深层次开发和利用的有效途径。以创新的思路开发和利用沙棘副产物可提高沙棘原料的利用率，变废为宝，拓宽其应用领域，延长沙棘产业链，充分发挥我国沙棘的资源优势。

4 结语

沙棘作为生态保护的先锋植物，因其抗干旱、耐瘠薄、易种植等优良特性，在沙漠化治理中发挥着重要作用，作为一种药食同源植物，其植株各部位均富含多种营养成分和生物活性物质，现已广泛用于食品、医药、化妆品等轻化工行业。现阶段，沙棘产业虽已取得了较快的发展，但沙棘类产品主要集中在沙棘籽油、沙棘原果汁等低元化形式，沙棘产品同质化严重，差异化产品开发创新较少，严重制约了沙棘产业的健康发展和壮大。此外，沙棘加工过程中产生的沙棘叶、沙棘籽粕、沙棘果渣等副产物仍没有得到高效利用。因此，加强沙棘的深层次研究，实现沙棘资源的高值化利用，充分发挥我国沙棘资源的绝对优势，创造更大的生态效益和经济效益，对沙棘行业的可持续发展意义重大。