芋頭的營(yíng)養(yǎng)成分及加工利用研究進(jìn)展

韓　笑 ，張東旭 ，王　磊 ，李　琪

（1.萊陽(yáng)鄭李濟(jì)生物科技有限公司，山東煙臺(tái)　265200；2.山東雨霖食品有限公司，山東煙臺(tái)　265200）

芋頭（Colocasia esculentaSchott），為天南星科植物芋的塊莖，俗稱芋艿，又被稱為毛芋、里芋、芋魁、香芋等，主要分布在非洲、亞洲的中國(guó)、日本及東南亞等地區(qū)[1，2]。芋頭中含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等，口感細(xì)軟，綿甜香糯，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與馬鈴薯相似，但不含龍葵素，既可食用又可藥用，是人們喜愛(ài)的糧菜佳肴[3]。芋頭味甘辛、平，性滑，生則有毒，入腸胃經(jīng)，具有補(bǔ)脾寬腸胃、降壓降脂、緩解衰老、增強(qiáng)人體免疫等作用[4,5]。

芋頭是一種良好的食品資源，可廣泛用于面包、蛋糕、油炸脆片、冰淇淋、固體飲料、酸奶等焙烤糖制食品中。國(guó)外在現(xiàn)代商業(yè)芋頭食品開(kāi)發(fā)方面研究較多，國(guó)內(nèi)雖有研究報(bào)道但市場(chǎng)產(chǎn)品不多，人們對(duì)芋頭加工品的接受度不高。芋頭加工方面存在出口產(chǎn)品單一、資源利用率低、深加工水平有待進(jìn)一步提高等問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)芋頭的營(yíng)養(yǎng)成分和加工利用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，為芋頭的深加工利用及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供參考。

1　芋頭的營(yíng)養(yǎng)成分

1.1　芋頭多糖

芋頭中含有水溶性多糖，多為雜多糖，目前對(duì)芋頭多糖的提取方法較少，以水提法為主[6]。楊秀芳等[7]采用水提法提取多糖，經(jīng)過(guò)正交優(yōu)化試驗(yàn)得出最佳工藝為70℃，提取8h，料液比1:8，多糖平均提取率為4.73%。戴緣緣等[8]優(yōu)化了芋頭漿糖化工藝，研究表明，糖化酶添加170U/g，55℃，pH 4.7條件下酶解125min為最佳工藝，所得糖化液葡萄糖當(dāng)量值約達(dá)21.37%。姜紹通等[9]引入了微波輔助水浴法提取多糖，經(jīng)優(yōu)化后，提取率可達(dá)到5.57%。

研究表明，芋頭多糖還具有多種生物活性。王瑜等[10]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)研究得出芋頭多糖對(duì)·OH具有顯著的清除作用，較高濃度下對(duì)O2-·具有清除作用且能抑制H2O2誘導(dǎo)的紅細(xì)胞氧化溶血，具有抗氧化作用。劉萍等[11]通過(guò)與纖維素降脂作用比較發(fā)現(xiàn)，芋頭多糖是通過(guò)與膽酸鹽結(jié)合來(lái)減少血中膽固醇，減少脂肪在胃腸內(nèi)的消化吸收，從而達(dá)到降脂效果的。Phillip B.A.等[12]研究發(fā)現(xiàn)芋頭多糖對(duì)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的大鼠糖尿病具有抑制作用，可增加小腸二糖酶活性，具有降低血糖功能。汪洪普等[13]研究得出芋頭中性多糖可很好地協(xié)同ConA促進(jìn)小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖和T細(xì)胞的成熟分化，還可顯著提高腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力，具有很好地免疫調(diào)節(jié)作用。

1.2　淀粉

芋頭中淀粉含量豐富，約占9.6%～73.7%，但由于其淀粉顆粒細(xì)小、表面被粘多糖包圍等性質(zhì)導(dǎo)致提取困難[14,15]。目前芋頭淀粉提取方法主要為水提、堿提和酶輔助提取等[16]。袁軍等[17,18]以NaOH為浸泡劑，改善pH，溶解粘多糖以釋放淀粉顆粒，最終得到淀粉提取率分別為84.82%和70.92%。姜紹通等[19,20]利用纖維素酶、果膠酶、中性蛋白酶、木聚糖酶等分解芋頭中的其他成分，使淀粉顆粒進(jìn)一步釋放出來(lái)，達(dá)到提取的目的，經(jīng)過(guò)優(yōu)化，提取率最高可達(dá)88.92%。

芋頭中的淀粉經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)或酶法處理改性，被廣泛應(yīng)用于食品、造紙和紡織工業(yè)領(lǐng)域[21]。史美麗[22]以H2O2為氧化劑，在堿性環(huán)境中成功制備了低氧化性的氧化淀粉。王曉丹等[21]選取醋酸為酯化劑，制備出顆粒完整、光滑、多孔、呈多面體的酯化改性淀粉。周旭倩等人[23]利用α-淀粉酶對(duì)芋頭淀粉改性，經(jīng)改性后的淀粉顆粒更小，有孔，呈多面體分布。董迪迪等[24]用乙醇溶劑法制備羧甲基芋頭淀粉，所得淀粉糊化溫度降低，且具有良好的穩(wěn)定性和流動(dòng)性，可用作增稠劑、穩(wěn)定劑和品質(zhì)改良劑。許鳳等[25]研究得出以40%淀粉，2.0%淀粉干重的辛烯基琥珀酸酐，40℃下可制備辛烯基琥珀酸芋頭淀粉酯，其具有疏水性，可做乳狀液的乳化穩(wěn)定劑。

1.3　蛋白質(zhì)

目前國(guó)內(nèi)對(duì)芋頭蛋白質(zhì)的研究相對(duì)多糖和淀粉較少，主要集中在蛋白質(zhì)的提取分離和氨基酸的分析方面[26]。藤崴等[27]對(duì)30種芋頭品種的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了測(cè)定，最終測(cè)得含量平均值為9.30%，并得出18種氨基酸的含量與蛋白質(zhì)含量呈正相關(guān)關(guān)系，且有16種達(dá)到顯著水平。姜紹通等[28]對(duì)紅芽芋的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了測(cè)定，采用國(guó)標(biāo)方法測(cè)得粗蛋白含量為2.18%，經(jīng)酸水解后得到包括7種人體必需氨基酸在內(nèi)的16種氨基酸。常銀子等[29]以木瓜蛋白酶為酶試劑提取芋頭蛋白，經(jīng)過(guò)優(yōu)化在最佳工藝55℃，加酶量3mg/g，pH 6.5條件下提取1h，得到蛋白質(zhì)提取率為10.20%。此外，芋頭分離蛋白中蛋白質(zhì)含量90%，其含有多種人體必需氨基酸，具有重要的食用和藥用價(jià)值[30]。王教飛等[31]優(yōu)化得出在浸提pH為10、40℃、料液比1:6、酸沉pH=4.9條件下制備的芋頭分離蛋白，其得率為（1.33±0.020）%，純度達(dá)到（84.67±0.011）%。

2　芋頭保鮮技術(shù)的研究

新鮮芋頭水分、多酚含量高，適宜的貯藏溫度為7～10℃，濕度為85%～90%。溫度不適、濕度過(guò)低，都會(huì)引起芋頭的腐爛。芋頭高溫下儲(chǔ)存容易感染干腐病與黑腐病，溫度低于5℃會(huì)造成冷害而失去商品價(jià)值，傳統(tǒng)保鮮方法主要通過(guò)埋藏、窖藏、速凍、真空等控制貯藏溫度和壓力實(shí)現(xiàn)。王佳宏等[32]發(fā)現(xiàn)芋頭褐變主要為酶促褐變，作用的關(guān)鍵酶為多酚氧化酶（PPO）。譚誼談等[33]通過(guò)研究得出經(jīng)過(guò)10μL/L 1-MCP 的處理，鮮切芋艿貯藏中 PAL、POD、PPO的活性顯著降低，總酚合成速度降低，進(jìn)而延緩了褐變速度。孫志棟等[34]對(duì)保鮮劑、保鮮袋厚度和貯藏溫度對(duì)貯藏效果的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在14℃，以0.04mg/kg 1-MCP處理24h，裝入厚度為40μm不封口的PE保鮮袋中貯藏為最佳工藝，該方法下，15d芋頭的腐爛指數(shù)為零，褐變指數(shù)僅為0.13。陸勝民等[35]考察了抗褐變劑和充氣包裝對(duì)鮮切芋頭的保鮮作用，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出復(fù)合抗褐變劑0.05%L-半胱氨酸+0.05%4-己基間苯二酚，初始?xì)怏w5%CO2+2%O2+93%N2MAP的保鮮效果最好。林嬌芬等[36]研究了殼聚糖涂膜技術(shù)對(duì)鮮切芋頭的保鮮效果，經(jīng)過(guò)測(cè)定，濃度為2%的殼聚糖涂膜對(duì)鮮切芋頭的成膜性好，POD變化及維生素C含量下降較緩慢，具有最佳保鮮效果。徐海祥[37]將雙乙酸鈉運(yùn)用于涂膜保鮮中，結(jié)果表明，0.2%雙乙酸鈉+4%大豆分離蛋白+2%甘油的可食性涂膜處理可使芋頭在常溫下貯存5d，真空包裝處理可達(dá)20d。王梅等[38]實(shí)驗(yàn)得出在（10±1）℃貯藏條件下，2%海藻酸鈉涂膜可使鮮切芋頭保鮮期延長(zhǎng)4d。汪敏等人[39]采用了新型輻照技術(shù)對(duì)芋頭保鮮試驗(yàn)，最終得出0.2～0.5kGy對(duì)芋頭有良好的保鮮作用。

3　芋頭加工利用現(xiàn)狀

3.1　芋頭的主要加工類型

傳統(tǒng)芋頭主要用于烹調(diào)各種美味佳肴，例如云南當(dāng)?shù)貙⒂箢^和泥鰍一起煮食，不僅味道鮮美，還有驅(qū)寒、防癌功效。芋頭在印度常被加入到咖喱等食品中[40]。通過(guò)對(duì)目前芋頭深加工產(chǎn)品的研究，發(fā)現(xiàn)其主要?jiǎng)?chuàng)新產(chǎn)品包括以下幾類。

3.1.1固體或半固體產(chǎn)品

近年來(lái)在芋頭深加工領(lǐng)域主要為固體產(chǎn)品，研發(fā)了包括速凍、干制、油炸焙烤、糖漬發(fā)酵等多種產(chǎn)品，種類多樣，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，有利于提高芋頭的利用率。熊建華等[41]采用芋頭做主料，紅薯淀粉為輔料做成皮質(zhì)改善芋頭泥滑、黏、水分大難以成型等問(wèn)題，再填充餡心制成口感清新、細(xì)膩、滑、爽口的速凍芋丸。劉品華等[42]將經(jīng)過(guò)海藻酸鈉預(yù)處理的芋頭加工成斷條率接近于零的芋頭粉絲。李剛鳳等[43]以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，優(yōu)化了芋頭饅頭的加工工藝，最終得出以芋泥30%、酵母0.8%、水37%，發(fā)酵90min所制得的饅頭口感好，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。李共國(guó)等[44]以芋頭、黑米漿和玉米淀粉為原料，加工成適度膨化的芋頭酥片。魏秋羽等[45]對(duì)微波干燥芋頭脆片的加工工藝進(jìn)行了優(yōu)化，新工藝制得的芋頭脆片含油率低、耗能少，具有加工可行性。徐海祥等[46]用0.4%亞硫酸氫鈉溶液和0.3%氯化鈣溶液對(duì)芋頭護(hù)色和硬化處理50min，50%蔗糖溶液浸漬12h，0.3%檸檬酸調(diào)節(jié)pH至4.2，70℃干燥180min制成與傳統(tǒng)甘薯果脯感官相近的芋頭脯。胡尚勤等[47]將芋頭煮后與輔料混合加工成芋頭醬，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分分析結(jié)果表明，芋頭醬中含有蛋白質(zhì)4.87%，并含有17種氨基酸（包括人體所需的8種必需氨基酸），是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、味道鮮美的調(diào)味品。3.1.2液體產(chǎn)品

除固體產(chǎn)品外，目前已有學(xué)者通過(guò)高溫酶解等方法克服芋頭糖化、水解過(guò)程中的困難，制成芋頭飲料和各類發(fā)酵產(chǎn)品。曹晟等[40-48]經(jīng)過(guò)水解淀粉、均質(zhì)等過(guò)程分別研究了芋頭清汁、濁汁飲料的制作工藝。荊琳等[49]優(yōu)化芋頭漿糖化和發(fā)酵工藝，經(jīng)過(guò)7～8d釀造出酒精度為10.8%（V/V）的濃香芋頭酒。張貝貝等[50]選用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌（1:1）進(jìn)行乳酸發(fā)酵，制得口感獨(dú)特、穩(wěn)定性較好的香芋酸奶和果凍。陳華東等人[51,52]通過(guò)對(duì)發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、酵母菌接種量、醋酸菌接種量等條件的優(yōu)化加工成芋頭發(fā)酵醋，戴緣緣等[53]還向芋頭發(fā)酵醋中加入了枸杞、金銀花等中藥材的提取液，制成功能性的保健芋頭醋飲料。

3.2　加工副產(chǎn)品的利用

3.2.1芋頭皮渣的利用

芋頭皮渣中含有的成分會(huì)對(duì)人皮膚造成刺激，導(dǎo)致皮膚瘙癢，所以在加工過(guò)程中常被作為下腳料廢棄處理，但其所含有的生物堿是一種有效的生物活性物質(zhì)。程紅娜[54]以鹽酸小檗堿為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用乙醇提取芋頭皮渣中的生物堿，經(jīng)過(guò)優(yōu)化，最佳提取工藝為乙醇濃度70%，料液比1:15，提取時(shí)間2.5h，溫度60℃，在該條件下采用酸性染料比色法測(cè)定生物堿的提取率為0.212%。施帥等[55]研究了微波輔助浸提的最佳工藝，最終得出，同樣以鹽酸小檗堿為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以微波功率350W，作用時(shí)間2h，料液比1:15（g/mL），提取溫度60℃，所得的生物堿提取率平均為0.685%。

3.2.2芋頭葉柄的利用

早在清朝時(shí)期的《札樸》中就記載芋頭葉柄可作為蔬菜食用，但由于入口有強(qiáng)烈的麻澀味道使其在加工過(guò)程中被舍棄，造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染[56]。胡望資[57]研究了芋頭泡菜的加工工藝，通過(guò)對(duì)不同方法加工過(guò)程中揮發(fā)酸、揮發(fā)酯、單寧、總黃酮、生物堿等成分變化的研究，最終得出熱燙低鹽工藝，采用熱燙處理的3倍辣椒鹽水處理，發(fā)酵40d后最適食用。此外，芋頭葉柄還被制作成佐餐小菜被食用[58]。

4　芋頭加工的發(fā)展方向

芋頭在我國(guó)大多用于蒸食或煮食，這一定程度上限制了芋頭產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和附加值的提高。以脫水或煮熟的芋頭為原料可制作芋頭酥片、芋頭粥、風(fēng)味芋頭丸速凍產(chǎn)品以及芋頭乳酸菌發(fā)酵酸奶等產(chǎn)品。將芋頭膨化為芋頭糊，用開(kāi)水或溫水調(diào)制即可食用，產(chǎn)品有明顯芋頭清香和保健功能，尤其適合對(duì)谷物或奶過(guò)敏的人食用。將芋頭與谷物混合加工成的面食制品，易消化且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。發(fā)展芋頭深加工，由傳統(tǒng)加工生鮮速凍產(chǎn)品向多種形態(tài)、不同風(fēng)味和滿足差異化消費(fèi)者需求等多元化加工發(fā)展，這是芋頭加工產(chǎn)業(yè)今后發(fā)展的重要方向。

5　小結(jié)

我國(guó)芋頭栽培歷史悠久，種植資源豐富、范圍廣，是具有很大發(fā)展?jié)摿Φ募Z菜。目前研究中，已經(jīng)研制出芋頭的發(fā)酵、焙烤、糖制、腌制等多種產(chǎn)品，并且對(duì)其皮渣和葉柄廢棄物的利用也進(jìn)行了一定程度的挖掘。但現(xiàn)階段芋頭研究依然以生鮮速凍為主，產(chǎn)品加工制備方法單一、效率較低，對(duì)于生物活性和功能性物質(zhì)利用較少，限制了芋頭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和系列產(chǎn)品的出口。因此，有必要進(jìn)一步深入系統(tǒng)研究，創(chuàng)新發(fā)展芋頭加工和綜合利用方法，為我國(guó)芋頭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展賦予新的活力。

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