處理方法對(duì)木薯塊根氫氰酸含量和營養(yǎng)成分的影響

田 靜， 朱 琳， 董朝霞， 王曉亞， 張建國

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院/廣東省草業(yè)工程技術(shù)研究中心， 廣東 廣州 510642)

木薯(ManihotesculentaCrantz)別名木番薯、樹薯，大戟科木薯屬植物，原產(chǎn)于美洲，現(xiàn)主要分布于熱帶亞熱帶地區(qū)。木薯、馬鈴薯和紅薯并列為世界三大薯類作物[1-2]，迄今為止已有近5 000年的栽培歷史[3]。木薯淀粉含量高，單位面積食物能量超過水稻、小麥，是大部分熱帶地區(qū)人們食物中的主要熱量來源。木薯易種植、生長快、產(chǎn)量高、價(jià)格低、用途廣，在全世界熱帶地區(qū)廣為栽培，是糧食、飼料產(chǎn)業(yè)和工業(yè)兼用的重要作物[4]。我國木薯主要種植于廣東、廣西、海南和云南，這四省區(qū)的栽培面積約占全國木薯栽培面積的95%，其中廣西是我國最大的木薯產(chǎn)區(qū)，種植面積和產(chǎn)量均居全國第一位[5]。

木薯塊根產(chǎn)量高，淀粉含量高，淀粉的消化率高于玉米，在拉美、亞洲的印尼和印度，木薯塊根可經(jīng)簡單烹飪后直接食用或被制成食品食用，除此以外的國家甚少將木薯塊根作為食用作物[6]。作為經(jīng)濟(jì)作物，木薯塊根除加工應(yīng)用于食品、飼料等領(lǐng)域，主要產(chǎn)品有木薯干片、木薯粉。木薯塊根深加工主要生產(chǎn)變性淀粉、化工產(chǎn)品(包括酒精、檸檬酸、谷氨酸等)。作為飼料，木薯可代替谷物(玉米、水稻)，作為一種高能量的飼料加以利用，而且價(jià)格低于玉米淀粉，已有許多國家研究利用木薯代替玉米等能量飼糧。在我國飼料產(chǎn)業(yè)中，玉米是主要的能量飼料，隨著玉米價(jià)格不斷上漲，畜禽飼料成本大幅增加，木薯塊根可作為代替玉米的能量飼料來源。但由于木薯塊根含有生氰糖苷，限制了其在飼料中的應(yīng)用。生氰糖苷不呈現(xiàn)毒性，但當(dāng)生氰植物被動(dòng)物采食、咀嚼或被病原體侵染后，受損植物組織細(xì)胞內(nèi)的生氰糖苷在β-葡萄糖苷酶、α-羥腈酶作用下會(huì)水解產(chǎn)生氫氰酸(HCN)。HCN能引起人體和動(dòng)物呼吸、神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)中毒。木薯用作飼料時(shí)，要先進(jìn)行脫毒處理，不能直接飼喂新鮮木薯(塊根、葉)，否則容易引起動(dòng)物中毒甚至死亡。新鮮的木薯塊根，HCN含量約為15～400 mg·kg-1[7]，鮮葉中HCN含量一般在100～1 100 mg·kg-1之間[8]。

迄今為止，各國科研人員對(duì)生氰糖苷脫毒開展了大量的研究并建立了多種方法，主要研究其脫毒效果，但對(duì)其營養(yǎng)成分變化研究較少。隨著飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，木薯的需求量越來越大，因此，進(jìn)一步研究低營養(yǎng)損失的去除木薯中HCN的方法，提高產(chǎn)品質(zhì)量、防止動(dòng)物中毒事件的發(fā)生顯得尤為重要。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料種植管理

‘華南8號(hào)’木薯種植于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城實(shí)驗(yàn)基地。該基地位于N23°14′，E113°38′，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫21.6℃，最熱為7月，月平均氣溫29.4℃，極端最高氣溫38.6℃；最冷為1月，月平均氣溫13.3℃，極端最低氣溫-1.9℃。全年積溫7 910.9℃，年平均降水量為1 967.8 mm，年平均太陽輻射值為4 367.2～4 597.3 MJ·m-2，年平均日照時(shí)數(shù)為1 707.2 h。

于2012年3月20日斜插種植約10 cm長的木薯種苗(起壟后，將種莖的下端呈45°～60°斜插于壟中3～4 cm處，淺蓋土)，行距1.0 m×0.8 m，常規(guī)田間管理。于2012年11月14日收獲木薯塊根。

1.2 取樣

將新鮮木薯塊根(帶皮)切成1～2 mm薄片，取200 g左右樣品裝入信封袋，采用70℃烘箱干燥法測定材料干物質(zhì)含量，之后粉碎過40目篩備分析用。其余置于-40℃冰箱密封保存待用脫毒處理。

1.3 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)70℃不同時(shí)間的烘干(6 h，9 h，12 h)、水煮(15 min，20 min，25 min)、中火微波加熱(4 min，6 min)和不同溫度的青貯(20℃，30℃，40℃青貯56 d)，共11個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.4 化學(xué)分析

干物質(zhì)(DM)含量采用105℃烘箱干燥測定[9]；粗蛋白含量采用凱氏定氮法(定氮儀KDN-103F，上海纖檢儀器有限公司)測定；粗脂肪含量采用乙醚提取法測定(SLF-06，杭州托普儀器有限公司)；粗灰分含量采用灼燒法測定[10]；可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸法測定[11]；緩沖能采用鹽酸、氫氧化鈉滴定法測定[12]；粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量采用改進(jìn)的濾袋分析法測定(ANKOM A-200i北京)[13]。淀粉含量采用AOAC法測定[14]，HCN含量采用硝酸汞滴定法測定[15]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析對(duì)HCN含量、營養(yǎng)成分進(jìn)行檢驗(yàn)，用Duncan法對(duì)平均值進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 幾種處理方法對(duì)木薯塊根HCN含量的影響

由表1可知，幾種處理方法對(duì)木薯塊根HCN含量均有顯著影響(P<0.05)。采用烘干、水煮、微波和青貯4種脫毒方法均可降低木薯塊根中HCN的含量，除烘干6 h和青貯20℃處理外，其他處理的HCN含量均低于100 mg·kg-1DM。且隨著烘干、水煮、微波處理時(shí)間的延長和青貯處理溫度的升高，木薯塊根中HCN含量呈下降趨勢，去除率呈上升趨勢。各處理去除HCN的能力大小依次為：水煮25 min、烘干12 h>微波6 min>微波4 min、烘干9 h>水煮20 min>水煮15 min>青貯40℃>青貯30℃>烘干6 h>青貯20℃。

4種脫毒方法中，木薯塊根經(jīng)水煮和烘干的脫毒效果最好，水煮25 min和烘干12 h，HCN去除率均可達(dá)81.7%。其次是微波處理6 min，去除率達(dá)78.8%。青貯去除率最低，40℃貯藏56 d去除55.8%的HCN，而20℃處理下的青貯料去除率幾乎為零。

2.2 不同方法處理后木薯塊根的營養(yǎng)含量

由表2可知，采用烘干、水煮、微波和青貯4種脫毒方法處理的木薯塊根，其粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、粗灰分、可溶性糖和淀粉含量均有極顯著差異(P<0.01)。經(jīng)微波加熱和烘干處理的木薯塊根，其粗蛋白含量與原料相比差異不顯著，而水煮和青貯處理顯著降低了原料的粗蛋白含量(P<0.05)。粗纖維含量隨著烘干、水煮和微波加熱處理時(shí)間的延長而呈現(xiàn)上升趨勢，烘干處理的粗纖維含量最接近原料。與其他處理組相比，烘干處理組的淀粉、可溶性糖和粗脂肪含量均較高，且與原料差異較小。因此，4種脫毒方法中，烘干處理木薯塊根其營養(yǎng)物質(zhì)保存效果最好，其次是微波處理，再次是青貯處理，水煮處理營養(yǎng)保存效果最差。

表1 不同方法處理后木薯塊根HCN含量變化Table 1 HCN content of cassava roots after treated with different methods

表2 不同方法處理后木薯塊根的營養(yǎng)成分含量(% DM)及變化率(%)Table 2 Nutrient content and change rate of cassava roots after treated with different methods

3 討論

木薯含有HCN是其飼料利用的一個(gè)限制因素,生產(chǎn)中雖已培育出低氫氰酸品種，但多數(shù)品種還是含有較多的氫氰酸。因此，去除或減少氫氰酸含量仍然是木薯飼用的重要技術(shù)措施。李笑春[16]研究了浸水、曬干、烘干和水煮4種方法對(duì)木薯片去除HCN的能力，結(jié)果表明，去除HCN能力大小為水煮>烘干>曬干>浸水。而在本研究中，木薯塊根經(jīng)水煮和烘干的去除率最高，水煮25 min和烘干12 h的去除率均可達(dá)81.7%。這與李笑春[16]研究結(jié)果不同，可能是因?yàn)樵囼?yàn)設(shè)置處理時(shí)間、處理溫度的差異。青貯處理去除率最低，40℃貯藏56 d的青貯料可去除55.8%的HCN，而20℃處理下的青貯料去除率幾乎為零，這與早前陳建新等[17]的研究結(jié)果一致。陳建新選用‘東莞紅尾’和‘印尼黃心’2個(gè)品種的木薯葉及塊根，經(jīng)曬干、烘干、水煮和青貯4種方法處理，去除氫氰酸能力的大小順序是水煮>烘干>曬干>青貯。韓雪松等[18]研究了不同方法對(duì)草木樨籽實(shí)的香豆素和雙香豆素的去除效果，處理方法有焙炒、浸泡、發(fā)酵、乙酸、NaHCO3和沸石粉，結(jié)果表明，發(fā)酵對(duì)香豆素的去除效果最好，對(duì)雙香豆素的去除也有一定效果。余國輝等[19]研究不同處理方法對(duì)無芒雀麥青貯效果的影響中也表明青貯可以降低無芒雀麥的硝酸鹽含量，說明青貯對(duì)一些有害物質(zhì)起到一定的降解作用。

直接青貯對(duì)木薯HCN降解能力有限，Buitrago[20]和Nhu Phuc[21]的研究表明直接青貯只能降解約60%的HCN，而晾曬處理后青貯能更有效地降低木薯葉HCN含量，去除率可達(dá)77%[22]。這是因?yàn)樾迈r含生氰糖苷類的植物在日光的照射下，溫度升高，可降解生氰糖苷的內(nèi)源β-葡萄糖苷酶的活性增強(qiáng)，促進(jìn)生氰糖苷分解為HCN，而HCN沸點(diǎn)低，易揮發(fā)不易積累。經(jīng)晾曬處理后，植物體生氰糖苷含量已有所降低，再經(jīng)切短后青貯，可進(jìn)一步降解生氰糖苷，從而提高HCN的去除率。植物細(xì)胞壁非常堅(jiān)硬，青貯切短處理只破壞部分細(xì)胞壁，導(dǎo)致木薯中生氰糖苷與內(nèi)源亞麻苦苷酶不能完全接觸。Sornyotha[23]用纖維素酶和木聚糖酶處理木薯塊根后，其生氰糖苷(亞麻苦苷)的去除率達(dá)到96%。為進(jìn)一步提高木薯塊根、葉青貯降解HCN的能力，可對(duì)原料進(jìn)行日曬、切短處理，再使用纖維素酶和木聚糖酶等添加劑進(jìn)行青貯。

微波處理的去除率不及水煮和烘干，可能是因?yàn)槲⒉üβ蔬^大，升溫過快，酶過快失活。如果功率適宜，微波處理可成為最佳脫毒方法，但生產(chǎn)上尚難應(yīng)用。4種脫毒方法中，烘干處理木薯塊根其營養(yǎng)物質(zhì)保存效果最好，其次是微波處理，再次是青貯，水煮營養(yǎng)保存效果最差，水煮15 min淀粉含量降低11.8%，水煮25 min淀粉含量降低26.2%。

4 結(jié)論

水煮、烘干、微波加熱和青貯4種脫毒方法中，9 h以上的烘干，4 min以上的微波處理或20 min以上的水煮，HCN去除率都超過73%。前3種去除率雖高，但都消耗大量能量，特別是水煮營養(yǎng)損失較大。30℃和40℃青貯56 d也可去除木薯塊根一半以上的HCN。雖然青貯HCN去除率低于前3種，但基本不消耗能量，在溫度較高的季節(jié)是一種低成本的處理方法。