豆薯資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀

劉永娟，衛(wèi)永華，2，*，張志健，2

（1.陜西理工學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西漢中723001；2．陜西省黑色有機(jī)食品工程技術(shù)研究中心，陜西漢中723001）

豆薯資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀

劉永娟1，衛(wèi)永華1，2，*，張志健1，2

（1.陜西理工學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西漢中723001；2．陜西省黑色有機(jī)食品工程技術(shù)研究中心，陜西漢中723001）

豆薯資源在我國(guó)南方分布廣泛，其塊根和種籽在食品開發(fā)方面有著重要的作用，開發(fā)潛力巨大。對(duì)豆薯資源的開發(fā)利用狀況進(jìn)行綜合闡述，并對(duì)其開發(fā)利用提出相關(guān)建議，以期為豆薯資源的開發(fā)提供一定參考。

豆薯；開發(fā)利用；現(xiàn)狀

豆薯（yam bean，jicama，學(xué)名：Pachyrrhyizus erosus Urban）是豆科（Leguminosae）豆薯屬（Pachyrhizus Rich. ex DC.）中能形成紡錘形或扁球形塊根的一年生或多年生草質(zhì)藤本植物，又名涼薯、地瓜、沙葛、土瓜等[1]。豆薯喜炎熱而降雨較少的氣候，原產(chǎn)熱帶美洲，現(xiàn)分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)。中國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)普遍栽培，以貴州、四川、湖南、廣東、廣西、陜西南部和臺(tái)灣等地生產(chǎn)較多[2]。豆薯食用部分為肥大的塊根，其皮薄而韌、肉質(zhì)潔白、嫩脆、香甜多汁，食用無(wú)渣，且略帶豆腥味[1]，生食或熟食后具有生津止渴、清涼去熱、解酒毒、降血壓等功效[3]。

豆薯產(chǎn)量很高，一般每公頃可產(chǎn)豆薯塊根40 t～50 t。因此，在我國(guó)南方許多地區(qū)，豆薯作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物被農(nóng)民廣泛栽種。但它不耐貯藏，易腐爛變質(zhì)，現(xiàn)階段對(duì)其加工不多。每年豆薯成熟季節(jié)，市場(chǎng)豆薯堆積如山，腐爛損失嚴(yán)重，使農(nóng)民豐產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)卻不能增收。因此，本文對(duì)豆薯資源的開發(fā)利用情況進(jìn)行綜述，旨在為豆薯資源的深加工和綜合開發(fā)利用提供一定的參考。

1 豆薯的化學(xué)成分

1.1 豆薯塊根的化學(xué)成分

豆薯塊根富含淀粉、糖分和蛋白質(zhì)、氨基酸、多聚糖、類黃酮和維生素C以及人體所必需的鈣、鐵、鋅、銅、磷等多種元素；脂肪含量低，且不含膽固醇[4-7]。中外不同學(xué)者對(duì)多個(gè)國(guó)家或地區(qū)的豆薯進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分分析，結(jié)果如表1和表2所示[5-6]。

除表中所列營(yíng)養(yǎng)成分之外，蘇雪嬌等還從云南豆薯中提取出以沒(méi)食子酸、香草酸、咖啡酸和蘆丁為主要成分的、具有較高抗氧化活性的多酚類物質(zhì)。大量研究報(bào)道表明豆薯是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、品質(zhì)高的是食源材料[8]。

1.2 豆薯種籽的化學(xué)成分

有研究表明，新收豆薯種籽含水分8.11%，灰分4.32%，蛋白質(zhì)39.50%，脂肪25.81%，碳水化物22.26%[9]。E.O.Leidi報(bào)道豆薯種籽中游離氨基酸含量0.26%～0.41%[10]；Morales-Arellano GY發(fā)現(xiàn)，白蛋白是豆薯種籽中的主要成分，含量高達(dá)31.0%～52.1%，其次是球蛋白，占27.5%～30.7%[11]。但豆薯成熟的種籽中還含有一種有毒物質(zhì)—魚藤酮（C23H22O6），其可引起人、畜和昆蟲中毒甚至死亡。

表1 不同產(chǎn)地豆薯的主要化學(xué)成分Table1 The main chemical components of Pachyrrhyizus erosus

表2 豆薯中的礦質(zhì)元素和維生素的含量Table2 The content of mineral element and vitamin in Pachyrrhyizus erosus

2 豆薯塊根產(chǎn)品的開發(fā)

目前國(guó)內(nèi)大部分豆薯都進(jìn)入廚房被食用，與豆薯相關(guān)的產(chǎn)品開發(fā)還處于初級(jí)階段，開發(fā)的產(chǎn)品形式也比較簡(jiǎn)單。

2.1 豆薯汁飲料

豆薯具有獨(dú)特的香氣和滋味，且是人體所需維生素和礦物質(zhì)的一個(gè)良好的來(lái)源。制成的果汁飲料有良好的口感和滋味。劉軻等通過(guò)熱燙去皮、榨汁、淀粉分離、煮沸、冷凍、過(guò)濾、二次離心、滅菌等加工工藝生產(chǎn)出澄清透亮、味道甘甜的豆薯果汁及操作要點(diǎn)為：采用熱燙去皮方法進(jìn)行去皮，然后通過(guò)預(yù)煮，進(jìn)行護(hù)色、殺菌滅酶，打漿，用離心機(jī)取其澄清果汁[12]。在豆薯汁生產(chǎn)過(guò)程中，為了增加豆薯汁的甜度，還常采用原料漿液液化和糖化的措施來(lái)提高產(chǎn)品的口感[13-14]；為了提高果汁透明度，采用預(yù)煮操作不僅可以促使果汁中的膠體沉降分離，而且對(duì)果汁還具有護(hù)色作用。Juarez MS等將榨取的豆薯汁用分子量為10 000Da的膜超濾分離，以改善汁液的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，利用超濾技術(shù)生產(chǎn)的豆薯汁具有理想和穩(wěn)定的香氣、風(fēng)味和形態(tài)，產(chǎn)品接近綠色食品的標(biāo)準(zhǔn)[9]。

2.2 豆薯脯

以豆薯為原料，可以將其制作成風(fēng)味獨(dú)特的果脯。也可以使用木糖醇等代替蔗糖進(jìn)行功能性豆薯果脯開發(fā)，以滿足肥胖和糖尿病消費(fèi)者的需求。

2.3 豆薯發(fā)酵產(chǎn)品

豆薯塊根出汁率高，淀粉易被淀粉酶分解成小分子單糖和寡糖，極適宜作為底物進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)。

Stamford等以豆薯為原料，利用Cunninghamella elegans（UCP542）菌株進(jìn)行了甲殼素和甲殼胺的生產(chǎn)研究，所獲得甲殼素和甲殼胺產(chǎn)物的脫乙酰度可分別達(dá)到6.2%和85%，黏均分子量Mv分別為3.25× 104g/mol和2.72×104g/mol[15]，對(duì)降低甲殼素和甲殼胺的生產(chǎn)成本具有重要的意義。

劉軻對(duì)豆薯原漿的液化、糖化、糖化液脫色等技術(shù)進(jìn)行了研究，為豆薯發(fā)酵產(chǎn)品的開發(fā)奠定了一定的基礎(chǔ)[16]。任曦竹等以豆薯為原料，經(jīng)切塊、榨汁、酶解和離心后得豆薯汁，然后以耐高溫活性干酵母為發(fā)酵菌種，采用液態(tài)發(fā)酵法制得酒精度為13.6%（體積分?jǐn)?shù)）的豆薯果酒。釀造出的果酒產(chǎn)品清亮透明，具有獨(dú)特的豆薯香味，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，適合擴(kuò)大生產(chǎn)[17]。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，以果蔬為原料開發(fā)的果醋中，由微生物的發(fā)酵所產(chǎn)生的葡萄糖酸具有“雙歧因子”的功能，能促進(jìn)腸道內(nèi)雙歧桿菌的生存和繁殖。以富含糖類、礦物質(zhì)和維生素的豆薯為原料，釀造的果醋將會(huì)是一種綠色、保健、風(fēng)味良好的果醋飲料。

此外，豆薯中的淀粉也是檸檬酸生產(chǎn)原料。Sarangbin和Watanapokasin以豆薯為底物，利用突變菌株YW-112進(jìn)行檸檬酸發(fā)酵研究，檸檬酸最終產(chǎn)量達(dá)106 g/L[18]。

2.4 豆薯淀粉

豆薯中淀粉含量豐富，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，民間常將其加工成藕粉、粉絲、面條、糕點(diǎn)等食品，口味清香，口感良好。同時(shí)，豆薯淀粉具有良好的理化特性和加工特性，作為天然食品添加劑在食品工業(yè)中將有廣泛的用途[19-20]。筆者曾對(duì)淀粉基本性質(zhì)進(jìn)行研究，結(jié)果表明豆薯淀粉糊化溫度為65℃～75℃，其溶解性明顯高于土豆、小麥、玉米和紅薯等傳統(tǒng)淀粉[21]。Amaya-Liano報(bào)道，豆薯直鏈淀粉含量低（約為12%），易被酸解，有可能替代玉米淀粉成為葡萄糖、果糖、麥芽糖和混合糖漿等生產(chǎn)原料[22]。Doporto等認(rèn)為豆薯淀粉具有粘度高、不褐變和糊化溫度低等優(yōu)點(diǎn)，可作為無(wú)麩質(zhì)食品的生產(chǎn)原料，以及奶糖、糕點(diǎn)、冰淇淋等的生產(chǎn)輔料[23]。因此，以豆薯為原料，進(jìn)行淀粉生產(chǎn)也是進(jìn)行豆薯資源開發(fā)，提高豆薯附加值的重要方向之一。Doporto等對(duì)豆薯淀粉的提取工藝進(jìn)行了相關(guān)研究。他認(rèn)為在進(jìn)行豆薯淀粉提取時(shí)，磨碎會(huì)造成淀粉顆粒破損，從而降低豆薯淀粉的儲(chǔ)藏和使用性能在淀粉粉碎工藝中，所以壓碎的方式比傳統(tǒng)的磨碎工藝更可取[23]。在豆薯淀粉的生產(chǎn)原料方面，除直接利用豆薯外，也可以用生產(chǎn)豆薯飲料的殘?jiān)鼇?lái)進(jìn)行淀粉生產(chǎn)，以此提高豆薯的綜合利用率。

此外，以豆薯為原料開發(fā)出的產(chǎn)品還有豆薯甜醬、豆薯蜜餞、豆薯罐頭、豆薯果凍等[2]。

3 豆薯種籽資源的開發(fā)

豆薯牽藤果莢成熟后，經(jīng)曬干、脫粒即得豆薯種籽，其畝產(chǎn)在100 kg～120 kg，且油脂含量高于我國(guó)大豆主產(chǎn)區(qū)大豆含油率的平均值（20%）[7]。從植物油脂利用的角度看，豆薯種籽中的油脂具有較高的研究和開發(fā)利用價(jià)值。

麻成金等采用GC-MS對(duì)豆薯籽油的脂肪酸組成進(jìn)行了分析和鑒定，結(jié)果表明，該油脂中含有油酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸等9種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸以油酸和亞油酸為主，占脂肪酸總量的60.83%；該油脂的折光指數(shù)、碘值、酸值、相對(duì)密度、色澤等多項(xiàng)理化指標(biāo)與菜籽油等食用油脂相近，屬于半干性油脂；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)豆薯籽油中還含有谷甾醇（3.09%）、γ-谷甾醇（5.42%）和有毒成分類魚藤酮結(jié)構(gòu)物質(zhì)（4.18%）等組分[24]。魚藤酮等有毒成分對(duì)人畜有害，但也是良好的天然植物性殺蟲劑。若研制出豆薯種籽中有毒成分類魚藤酮結(jié)構(gòu)物質(zhì)分離方法，人們將在從豆薯種籽中獲得植物油的同時(shí)，還可以利用魚藤酮類物質(zhì)生產(chǎn)生物殺蟲劑等。

Santos等對(duì)豆薯籽中的淀粉進(jìn)行了提取研究，結(jié)果表明豆薯籽淀粉具有在人體內(nèi)易消化、魚藤酮類化合物含量低和富含除甲硫氨酸外其他人體必需氨基酸等特點(diǎn)[25]。

此外，豆薯種籽還是蛋白質(zhì)的重要來(lái)源，蛋白質(zhì)含量達(dá)到25.2%～31.4%[10]。郝冰等首次從豆薯種籽中提取出抗真菌蛋白PaAFP。該蛋白對(duì)食用菌生產(chǎn)中的主要危害菌——黃霉菌和木霉有著很強(qiáng)的抑制作用，其有可能作為天然的抗菌劑應(yīng)用于生產(chǎn)[26]。

4 其他應(yīng)用

納米技術(shù)在食品配料和感官方面的應(yīng)用日益受到人們關(guān)注。以豆薯中某些化學(xué)成分為基礎(chǔ)制備的衍生物的納米特性也受到人們的關(guān)注。Ramos-de lapena等將水溶性殼聚糖（WSCh）與豆薯中提取的果膠多糖進(jìn)行聚合反應(yīng)，合成了在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和食品中具有廣泛應(yīng)用的聚電解質(zhì)復(fù)合物[27]。

豆薯中還含有大量的纖維素和半纖維素，將其提取后將可以用于食品質(zhì)構(gòu)的改善和高膳食纖維食品的生產(chǎn)。Ramirez-Santiago等將從豆薯中提取出果膠和半纖維素加入攪拌型酸奶中，不僅降低了酸奶脫水程度，而且提高了酸奶的口感[28-29]。

5 豆薯資源開發(fā)利用的建議

綜上所述，豆薯作為一種良好的植物類農(nóng)產(chǎn)品加工原料，其開發(fā)利用前景十分廣闊。針對(duì)目前豆薯資源開發(fā)技術(shù)整體比較落后的狀況，建議從以下三方面著手：

1）加強(qiáng)豆薯基礎(chǔ)研究。豆薯營(yíng)養(yǎng)成分豐富，但其加工特性和功能特性大多并不明確。因此，綜合應(yīng)用現(xiàn)代儀器技術(shù)手段，積極開展豆薯中主要營(yíng)養(yǎng)成分與加工特性等方面的基礎(chǔ)研究，明確營(yíng)養(yǎng)成分在加工過(guò)程中的理化、功能變化，為豆薯產(chǎn)品選擇合適的加工方式奠定理論基礎(chǔ)；同時(shí)加強(qiáng)豆薯營(yíng)養(yǎng)成分的結(jié)構(gòu)、含量、加工方式與功能特性之間的研究，探討營(yíng)養(yǎng)成分與功能特性之間的量效和構(gòu)效關(guān)系，加工方式對(duì)功能特性的影響等，為豆薯保健食品的開發(fā)提供理論支撐。

2）開展豆薯貯藏保鮮技術(shù)。豆薯產(chǎn)于亞熱帶，對(duì)低溫比較敏感，在10℃以下就易遭受冷害。所以加強(qiáng)豆薯采后生理變化規(guī)律的研究，開發(fā)適宜的豆薯貯藏方式和技術(shù)，延長(zhǎng)豆薯消費(fèi)及加工期，提高豆薯質(zhì)量穩(wěn)定性成為當(dāng)務(wù)之急。

3）新產(chǎn)品開發(fā)及加工技術(shù)研究。豆薯營(yíng)養(yǎng)豐富、價(jià)格低廉，且為日常生活中的普通農(nóng)產(chǎn)品。而要解決豆薯產(chǎn)品開發(fā)利用低的問(wèn)題，可從以下三方面對(duì)豆薯進(jìn)行開發(fā)與加工：一是生產(chǎn)能讓大眾接受的休閑型豆薯食品，如豆薯果脯、豆薯罐頭、豆薯汁飲料等；二是針對(duì)特定人群開發(fā)豆薯保健型食品，如利用豆薯中類黃酮和多酚含量高的特點(diǎn)開發(fā)降血壓食品和抗氧化食品等。三是開發(fā)食品添加劑或加工輔料，如豆薯淀粉加工。然而，目前我國(guó)已有部分豆薯產(chǎn)品開發(fā)成功，但因加工技術(shù)的滯后并沒(méi)有使其進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段。所以在進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)的同時(shí)，還必須根據(jù)原料和產(chǎn)品的特點(diǎn)，加強(qiáng)產(chǎn)品的加工技術(shù)研究，只有這樣才能使豆薯產(chǎn)品走出實(shí)驗(yàn)室，走進(jìn)加工車間，進(jìn)入食品市場(chǎng)。

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Resources and Current Situations of Exploitation and Utilization of Pachyrrhyizus erosus

LIU Yong-juan1，WEI Yong-hua1，2，*，ZHANG Zhi-jian1，2
（1.The School of Biological Science&Engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong723001，Shaanxi，China；2.Shaanxi Engineering Research Center for Black&Organic Foods，Hanzhong723001，Shaanxi，China）

Pachyrrhyizus erosus is distributed in south China widely，and its tuber and seeds will play an important role in food development. The exploitation states and potential values of Pachyrrhyizus erosus were reviewed in this paper，as well as some advices were put forward to accelerate its development.

Pachyrrhyizus erosus；exploitation and utilization；countermeasure

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.04.049

2016-04-04

2013年陜西理工學(xué)院校級(jí)人才啟動(dòng)項(xiàng)目（SLGQD13-13）

劉永娟（1984—），女（漢），碩士研究生，主要從事食品化學(xué)研究。

*通信作者：衛(wèi)永華（1983—），副教授。