魔芋飛粉的應(yīng)用及研究進(jìn)展

楊薇

(陜西省安康學(xué)院農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)院，陜西安康725000)

魔芋飛粉的應(yīng)用及研究進(jìn)展

楊薇

(陜西省安康學(xué)院農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)院，陜西安康725000)

魔芋飛粉(簡(jiǎn)稱飛粉)是在魔芋精粉的加工過程中，飄落到周圍的重量輕、顆粒小的細(xì)粉。飛粉作為魔芋精粉加工中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，占魔芋粉質(zhì)量的30%～40%。本文對(duì)魔芋飛粉的化學(xué)成分及國內(nèi)研究情況進(jìn)行了介紹，并對(duì)其在食品、化妝品、醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

魔芋飛粉，成分，研究

我國是世界上最大的魔芋生產(chǎn)國，全國精粉年產(chǎn)量5000t左右，陜西年產(chǎn)魔芋精粉1500余t，在魔芋精粉加工過程中，飛出的重量輕、顆粒小的粉末稱為魔芋飛粉，占精粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的30%～40%，全國年產(chǎn)飛粉1500～2000t［1］。目前對(duì)魔芋的利用主要集中在魔芋精粉(葡甘聚糖)，而魔芋飛粉大多以低價(jià)作為飼料或干燥劑出售，利用價(jià)值低。所以，如何處理飛粉并有效利用，成為魔芋系列產(chǎn)品在利用方面的熱點(diǎn)問題［2］。本文就國內(nèi)有關(guān)文獻(xiàn)對(duì)魔芋飛粉的研究開發(fā)作一綜述，以期為魔芋的綜合利用提供理論參考。

1 魔芋飛粉的主要化學(xué)成分

據(jù)西南師范大學(xué)化學(xué)系許永琳、秦麗賢報(bào)道［3］，對(duì)云、貴、川魔芋飛粉的主要成分分析表明，其中含粗蛋白15.21%、氨基酸16種、可溶糖8.59%、淀粉22.81%、粗纖維0.67%以及人畜必需的微量元素鐵、鋅、銅、錳和葡甘露聚糖等。

1.1 糖類

魔芋飛粉中可溶糖與淀粉含量為31.40%，約占飛粉重量的1/3，為可利用的碳水化合物，淀粉含量與馬鈴薯(21%)和甘薯(26.4%)相當(dāng)。

1.2 蛋白質(zhì)和氨基酸

粗蛋白含量為15.21%，其含量高于水稻玉米、高粱和小麥、大麥相當(dāng)。飛粉中含有16種氨基酸。占飛粉的8.88%，在15.21%粗蛋白中至少有58.4%為蛋白質(zhì)或氨基酸。

1.3 礦物質(zhì)和纖維素

魔芋飛粉中含有相當(dāng)豐富的鈣、鎂、磷、鋅、鐵、錳等，它們是維持哺乳動(dòng)物正常生長(zhǎng)發(fā)育的必需元素，而且魔芋飛粉中蛋白質(zhì)含量較高，有利于微量元素的吸收利用。魔芋飛粉中纖維素含量為1.67%，由于纖維素和魔芋甘露聚糖具有降低膽固醇和血壓等功能，因此飛粉也有一定的藥用價(jià)值。

1.4 其他成分

三甲胺、生物堿及單寧等化合物，影響營養(yǎng)成分的吸收利用，且有惡臭味及辣澀的口感，也影響了飛粉作為飼料的適口性。

2 國內(nèi)對(duì)魔芋飛粉的研究情況

魔芋在我國的產(chǎn)地主要集中在陜西、湖北、及云、貴、川一帶，故目前，我國對(duì)魔芋飛粉的研究也主要集中在上述省份的高校及科研院所。由CNKI檢索可知，魔芋飛粉的研究主要有：利用魔芋飛粉制備淀粉、高F值寡肽、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)抑制肽，用超聲波法提取魔芋飛粉中神經(jīng)酰胺、提取生物堿及總黃酮等。提取產(chǎn)物則主要應(yīng)用于飼料、醫(yī)藥、食品及化妝品行業(yè)，附加值較高。

2.1 淀粉的制備

據(jù)西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院譚博文、徐懷德［4］報(bào)道，中性蛋白酶酶解魔芋飛粉的最適反應(yīng)條件為酶解 120min、底物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2.5%、pH7.1、溫度44.1℃、加酶量818.3U/g，在此條件下淀粉含量能達(dá)到84.22%。

同時(shí)他們還觀察到，魔芋淀粉顆粒明顯比玉米淀粉和紅薯淀粉的小，其粒徑平均為5μm，魔芋淀粉顆粒形狀復(fù)雜多樣，有紡錘形、多邊形、菱形等多種形狀。魔芋淀粉支鏈淀粉含量高，透光率高。透光率愈大，淀粉糊的透明度愈大。魔芋淀粉的凍融穩(wěn)定性較好，適宜應(yīng)用在果凍、飲料等食品加工中。

2.2 高F值寡肽的開發(fā)利用

高F值寡肽是由3～9個(gè)氨基酸殘基組成的小肽(或稱寡肽)，其氨基酸組成必須是支鏈氨基酸(branch-chain amino acids，BCAA)含量高，而芳香族氨基酸(aromatic amino acids，AAA)含量低的蛋白前體［5］。F值是BCAA與AAA的摩爾比值，高F值的數(shù)值應(yīng)大于20。由于BCAA主要在肌肉中同化，而AAA則是在肝臟中同化，因此當(dāng)肝臟發(fā)生病變時(shí)，AAA的同化作用受阻，而BCAA則因氧化加速而消耗更快，此時(shí)，肝臟病人血液中的氨基酸組成必然會(huì)失去平衡而形成高肪低脂的肝病血液模式。通過口服或靜滴高F值制品，均可取得平衡血漿氨基酸組成的效果。

高F值寡肽比BCAA更易于消化，吸收速度也更快，而且患者直接由口攝入營養(yǎng)物質(zhì)比由靜脈注射能更快地恢復(fù)到正常營養(yǎng)狀態(tài)。由此可知，高F值寡肽可廣泛應(yīng)用于高代謝疾病(如燒傷、外科手術(shù)、膿毒血癥等)病人的術(shù)后恢復(fù)以及因缺乏酶系統(tǒng)而不能分解和吸收蛋白質(zhì)的患者。另外，高F值寡肽還具有抗疲勞、治療苯丙酮尿癥、解酒、降低膽固醇、降低血糖、抗過敏等作用。

武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院李敏、趙珊珊［6］根據(jù)魔芋飛粉氨基酸組成中支鏈氨基酸含量高于芳香族氨基酸含量的特性，對(duì)其進(jìn)行了魔芋飛粉高F值寡肽的研究開發(fā)。結(jié)果表明，魔芋飛粉是用于制備高F值寡肽的優(yōu)良資源。在制備高F值寡肽過程中采用三步酶解法：首先使AAA成為肽的端基，然后釋放AAA，最后去除苦味，優(yōu)化產(chǎn)品的風(fēng)味。制備工藝如圖1所示。

圖1 高F值寡肽制備工藝

2.3 血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)抑制肽的制備

降血壓肽也叫血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制肽，可與ACE的兩個(gè)活性功能區(qū)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，抑制ACE活性，抑制血管緊張素I轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ。而人體ACE活性的升高會(huì)使心肌收縮加強(qiáng)、血管平滑肌收縮而致血壓升高。降壓肽降血壓效果溫和、專一、持久、安全性高且對(duì)正常血壓無影響、無副作用。

在中國，高血壓患病人數(shù)多達(dá)1.2億，許多專家學(xué)者在尋找開發(fā)安全高效的降壓藥［7］。目前已經(jīng)從大豆、玉米、酪蛋白、魚類等眾多食品的蛋白酶解產(chǎn)物中分離提取降血壓肽。

西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院徐懷德，王莉［8］等以堿性蛋白酶為酶解魔芋飛粉用酶，其最佳酶解條件為：底物濃度2.25%(凈蛋白)，酶用量3500U/g底物蛋白，溫度 50℃，pH8.0，酶解時(shí)間270min，此時(shí)酶解液的ACE抑制率為95.69%，多肽得率為12.70%;制得的魔芋多肽為淡黃色粉末，蛋白質(zhì)含量為62.30%，多肽含量為52.67%，其抑制ACE活性的IC50為0.80mg/mL，表明魔芋飛粉經(jīng)蛋白酶酶解可制備高活性的ACE抑制肽。

2.4 神經(jīng)酰胺的提取

神經(jīng)酰胺是近幾年來新興的化妝品、功能食品和藥品中的一種活性成分，具有極大的發(fā)展?jié)摿秃芨叩母郊又担?］，其功效是高效保濕美白、提高免疫力、防癌抗癌。目前所采用的原料如米糠、米胚芽和麩皮等，僅有0.01%～0.02%的神經(jīng)酰胺含量，制造成本過高。研究表明，魔芋中神經(jīng)酰胺的含量高達(dá)0.15%～0.2%，是前者的10倍［10］。

西南大學(xué)食品學(xué)院魏靜、鐘耕［11］對(duì)超聲波法提取魔芋飛粉中神經(jīng)酰胺進(jìn)行了初步探索，重點(diǎn)分析了溫度、時(shí)間、料液比和提取溶劑對(duì)神經(jīng)酰胺粗提物提取率的影響，確定了神經(jīng)酰胺粗提物最佳提取工藝為溫度60℃、時(shí)間為35min、料液比為1∶4、提取溶劑為95%乙醇，神經(jīng)酰胺粗提物的最高提取率可達(dá)2.89%。其提取工藝為：魔芋飛粉→超聲波浸提→趁熱過濾→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮→真空干燥→神經(jīng)酰胺粗提物。

2.5 生物堿的提取及應(yīng)用

生物堿一般是指存在于植物中的堿性含氮化合物，大多數(shù)具有含氮雜環(huán)，有旋光性和明顯的生理功能。它是人們研究最早而且最多的一類天然有機(jī)化合物。生物堿作為最古老的藥物之一，也是現(xiàn)今藥物最主要的來源之一。魔芋飛粉生物堿屬于純天然產(chǎn)物的提取藥物，能迅速降解，無生態(tài)環(huán)境污染問題，有較高的選擇性，對(duì)人畜安全且不產(chǎn)生抗性。無藥害，有肥效，對(duì)作物生長(zhǎng)有刺激作用，兼具治病蟲害，提高植物的免疫功能等優(yōu)點(diǎn)。這對(duì)目前國內(nèi)外推行綠色食品、有機(jī)食品的要求、化學(xué)殺蟲劑防治蔬菜害蟲難(產(chǎn)生抗性)以及將魔芋飛粉生物堿作為綠色殺蟲劑進(jìn)行開發(fā)利用具有重大的意義。

湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院黃皓、干信［12］對(duì)魔芋飛粉中的生物堿成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，初步分離出脂溶性和水溶性兩大類生物堿;利用質(zhì)譜分析其中主要的一類生物堿為5-甲基咪唑的衍生物，其結(jié)構(gòu)對(duì)于抑制SRB(硫酸鹽還原菌，參與金屬陰極去極化的厭氧腐蝕)的生長(zhǎng)具有理論上的可能性。

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院孫天瑋、徐婷［13］以鹽酸小檗堿為對(duì)照，采用酸性染料比色法測(cè)定總生物堿含量;通過單因素實(shí)驗(yàn)，考察乙醇濃度、料液比、pH、溫度、時(shí)間、提取次數(shù)等對(duì)總生物堿提取效果的影響;通過正交實(shí)驗(yàn)確定最佳工藝條件。結(jié)果表明，影響魔芋飛粉總生物堿提取效果的因素的主次順序是：pH＞乙醇濃度＞料液比＞提取溫度，其中pH對(duì)魔芋飛粉總生物堿提取效果影響顯著(P＜0.05)。魔芋飛粉總生物堿最佳提取工藝條件為：料液比為1∶15，溫度為50℃，乙醇濃度為70%，pH為1。在此工藝條件下，總生物堿提取量可達(dá)到89.79mg/100g。

2.6 總黃酮的提取

三峽大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院高級(jí)實(shí)驗(yàn)師陳百玲［14］等對(duì)魔芋飛粉總黃酮含量進(jìn)行了測(cè)定及初步鑒定，對(duì)最佳提取條件進(jìn)行了探討;并研究了總黃酮對(duì)自由基的清除作用。結(jié)果表明，最佳提取條件為：提取劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的乙醇，料液比為1∶30，于溫度50℃下回流2h;在此條件下，測(cè)得魔芋飛粉中總黃酮含量為3.487mg/g。初步鑒定表明，魔芋飛粉中含有黃酮、異黃酮、查耳酮、雙氫黃酮等化合物。黃酮提取物的DPPH自由基清除率為64.78%［15］。表明魔芋飛粉含有較豐富的黃酮化合物，并具有較強(qiáng)的抗氧化活性。

3 魔芋飛粉的異味成分和抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除

如前所述，魔芋飛粉中由于三甲胺等異味物質(zhì)的存在，大大限制了飛粉的運(yùn)用，因而關(guān)于這方面的研究也多見報(bào)道。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技系李斌［16］以魔芋飛粉為原料，采取酸洗一步法有效去除魔芋飛粉中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，生物堿含量降低了92%，單寧含量降低了81%，三甲胺降低了98%。魔芋飛粉經(jīng)處理后營養(yǎng)價(jià)值有所提高，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到30.03%，氨基酸基本無變化。處理后的魔芋飛粉可以直接添加其他來源的蛋白質(zhì)原料，生產(chǎn)全價(jià)高蛋白飼料。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技系胡敏［17］采用溶劑法和鼓風(fēng)排氣加熱法，有效地去除魔芋飛粉中的三甲胺等異味成分，用已去除異味成分的魔芋飛粉或精粉研制的魔芋的干燥劑，其吸水容量大(為常用干燥劑的2～5倍)，吸濕時(shí)間長(zhǎng)，不發(fā)霉，易加工成形。

4 魔芋飛粉的應(yīng)用前景

目前，國際市場(chǎng)上對(duì)魔芋的需求主要分為三大市場(chǎng)：a.日本市場(chǎng)，日本人長(zhǎng)期都有食用魔芋制品的習(xí)慣，但由于其國土面積有限，加上受臺(tái)風(fēng)的影響，魔芋產(chǎn)量極不穩(wěn)定，每年需從我國進(jìn)口大量的魔芋精粉;b.韓國及東南亞市場(chǎng);c.歐美市場(chǎng)，主要是美國市場(chǎng);美國食品醫(yī)藥局1989年通過了魔芋食品的注冊(cè)，目前已開始進(jìn)口魔芋精粉和魔芋精粉制品。歐洲人不種魔芋，但對(duì)其減肥保健功能很感興趣，歐洲人已著手開展魔芋食品的研究和開發(fā)，可以預(yù)見歐洲魔芋市場(chǎng)的需求量將會(huì)大幅度地增加。

隨著國際市場(chǎng)對(duì)魔芋精粉需求的增加，怎樣處理魔芋精粉加工過程中占精粉質(zhì)量約30%～40%的副產(chǎn)品魔芋飛粉，成為目前亟待解決的問題。目前，國內(nèi)關(guān)于魔芋飛粉的綜合利用方面基本處于研究階段，研究的內(nèi)容從宏量成分的分離(如淀粉，蛋白質(zhì)等)到微量生理活性物質(zhì)的提取(如神經(jīng)酰胺、生物堿及黃酮等);還包括了關(guān)于魔芋飛粉中的異味成分(如三甲胺等)及抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除。魔芋飛粉的綜合利用不僅可以變廢為寶充分利用飛粉資源，避免浪費(fèi)和污染環(huán)境;還可以充分利用山區(qū)資源優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)魔芋生產(chǎn)、深加工和產(chǎn)業(yè)化，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此，其發(fā)展前景相當(dāng)可觀。

［1］譚博文.酶法制備魔芋飛粉淀粉及其性質(zhì)研究［D］.楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

［2］王莉.魔芋多肽的制備及功能特性的研究［D］.楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)，2009.

［3］許永琳，秦麗賢.魔芋飛粉成分分析［J］西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1993(2):77-79.

［4］譚博文，徐懷德.中性蛋白酶酶解制備魔芋飛粉淀粉及其性質(zhì)的研究［J］.食品科學(xué)，2010(18):41-45.

［5］李敏，趙珊珊.魔芋飛粉高F值寡肽的開發(fā)利用［J］.生物技術(shù)，2007(10):91-93.

［6］趙珊珊，干信.魔芋飛粉高F值寡肽的研究［J］.化學(xué)與生物工程，2005(1):10-12.

［7］曹文紅，張超燁.食品蛋白降血壓肽及其酶法制備［J］.食品科技，2002(5):11-13.

［8］徐懷德，王莉酶解魔芋飛粉蛋白制備ACE抑制肽［J］，食品科學(xué)，2010(1):157-160.

［9］孫慶杰.天然神經(jīng)酰胺的研究與開發(fā)［J］.中國油脂，2003，28(2):60-61.

［10］蒲云峰，鐘耕，張偉敏.神經(jīng)酰胺的功能和應(yīng)用［J］.糧食與油脂，2005(7):14-16.

［11］魏靜，鐘耕.超聲波法提取魔芋飛粉中神經(jīng)酰胺的初步研究［J］.食品科技，2008(1):146-150.

［12］黃皓，干信.魔芋飛粉中生物堿的研究及開發(fā)應(yīng)用［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2004(2):46-48.

［13］孫天瑋，徐婷.魔芋飛粉總生物堿的提取工藝研究［J］.現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2008(12):2278-2281.

［14］陳百玲，李濤.魔芋飛粉總黃酮提取工藝的研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2008(11):27-29.

［15］陳百玲，廖全斌.魔芋飛粉總黃酮含量測(cè)定及抗氧化活性的研究［J］.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(6):97-99.

［16］李斌，謝筆鈞，彭宏偉，等.魔芋飛粉中抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除研究［J］.糧食與飼料工業(yè)，2001(11):39-40.

［17］胡敏、謝筆鈞.魔芋飛粉異味成分的去除及魔芋干燥劑的研制［J］.精細(xì)化工，2006(6):339-342.

Application and research development of konjac fly powder

YANG Wei
(Ankang university，Department of Agriculture and Life Sciences，Ankang 725000，China)

Konjac fly powder is the by-product of konjac flour，with light weight and small particle size.And it accounts for 30%～40%of konjac flour.Introduced the chemistry component and research situation of Konjac fly powder.Summarized the application in food，cosmetic，medicine and agriculture field of it.And expected the development foreground of it.

konjac fly powder;component;study

TS209

A

1002-0306(2011)06-0460-03

2010-11-20

楊薇(1973-)女，碩士，講師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏研究。