甘薯營養(yǎng)與加工研究進(jìn)展

張嘉欣 ，張嘉琪 ，李育軍 ，黎仲恒 ，陳景益 ，植石燦

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州，510640；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)）

甘薯[Ipomoea batatas （L.） Lam.]，為旋花科植物，俗名地瓜、番薯等，其口感甜糯、烹飪方式多樣。我國是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)80%左右。甘薯在全國各地分布廣泛，以四川省、河南省、廣東省、山東省等為主要種植生產(chǎn)地。隨著生活水平的提高，人們飲食結(jié)構(gòu)更趨于多元化，為了滿足農(nóng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與供給側(cè)改革、增加甘薯食用產(chǎn)品和保健食品市場的多樣化需求，甘薯的食用品質(zhì)、功能因子和營養(yǎng)價(jià)值亟待改良。

當(dāng)前，甘薯在我們國家糧食作物中占據(jù)重要地位，關(guān)注甘薯的營養(yǎng)和加工現(xiàn)狀，有利于更好地將甘薯營養(yǎng)結(jié)合到加工生產(chǎn)中，促進(jìn)甘薯的營養(yǎng)和加工工藝創(chuàng)新研究，提高甘薯食品營養(yǎng)水平、增加食用口感，創(chuàng)新甘薯食品類型，豐富甘薯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與市場需求，形成完備的產(chǎn)業(yè)鏈等，還可為后續(xù)甘薯的研發(fā)提供新的方向。

1 甘薯營養(yǎng)和活性物質(zhì)研究進(jìn)展

甘薯營養(yǎng)物質(zhì)豐富，薯塊淀粉含量高，占鮮質(zhì)量的15%~26%，高的可達(dá)30%；可溶性糖類占鮮質(zhì)量的3%左右。每100 g鮮薯中含糖29 g、蛋白質(zhì)2.3 g、脂肪0.2 g、粗纖維0.5 g、礦物質(zhì)元素0.9 g（其中鈣18mg、 磷20mg、 鐵 0.4mg） 以及 VC 300mg、VB 10.4 mg、尼克酸5 mg。甘薯所含的熱量是米飯的1/3，但營養(yǎng)價(jià)值很高，脂肪和膽固醇含量很低，能夠預(yù)防亞健康，還有抗癌、減肥等作用。據(jù)《本草綱目》《隨息居飲食譜》等記載，紅薯能“煮食補(bǔ)脾胃，益氣力，御風(fēng)寒，益顏色”。在日本國家癌癥研究中心公布的20種抗癌蔬菜排行中甘薯名列榜首[1]。

1.1 維生素豐富

甘薯含有極其豐富的維生素，其中VB1和VB2的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大米，是面粉的2倍；甘薯所含VC是蘋果、葡萄的10~30倍[2]，VE為小麥的9.5倍。

1.2 膳食纖維

甘薯淀粉含量高，在加工生產(chǎn)甘薯淀粉、粉絲時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的薯渣，占原料的10%~14%，其中膳食纖維含量占薯渣的25%左右。研究18種來自夏威夷的甘薯發(fā)現(xiàn)，100 g鮮塊根中含膳食纖維2.01~3.87 g，其中2種紫薯總膳食纖維含量的一半為可溶性纖維[3]。紫薯纖維質(zhì)地細(xì)膩，對(duì)預(yù)防疾病與維護(hù)身體健康具有重要作用[2]。甘薯及其薯渣膳食纖維很豐富，因此可以進(jìn)一步綜合利用。

1.3 脫氫表雄酮（DHEA）

甘薯DHEA對(duì)改善人體體質(zhì)效果顯著，其與腎上腺分泌的多種激素的合成緊密相關(guān)，是老年婦女雌激素的重要來源。有研究發(fā)現(xiàn)，DHEA可以增強(qiáng)腦細(xì)胞和內(nèi)分泌腺素的活力，達(dá)到提高人體抵抗力的效果，人體血液中每增加100 g/kg的DHEA，死亡率會(huì)下降 36%[1，2]。

1.4 黏液蛋白

甘薯黏液蛋白是一種由膠原和黏液多糖組成的混合物。其主要起保護(hù)各器官組織黏膜、保持血管壁彈性的作用，但難以從雞肉、魚肉等中獲取[4]。

1.5 多糖

植物多糖具有抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、抗輻射以及免疫調(diào)節(jié)、降血糖、降血脂等功能。甘薯粉中多糖含量為0.22%~0.40%，可以進(jìn)一步開發(fā)利用其藥用保健功能[5]。

1.6 黃酮

甘薯含有黃酮類化合物，塊根提取和測(cè)試其抗氧化活性研究表明，其對(duì)DPPH、-OH的清除率分別達(dá)80.34%、53.32%。此外，薯皮中提取的黃酮類化合物對(duì)DPPH、-OH的清除率更高，分別達(dá)86.81%、75.06%。因其具有高抗氧化活性、低毒性及其顯著的清除人體自由基、抗老化、降血壓等藥用保健功能，或可以作為一種廉價(jià)易得的原料[5]。

1.7 綠原酸

對(duì)甘薯葉、葉柄、莖等部位進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，葉中綠原酸含量最高，可達(dá)6.25%。利用小白鼠進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)證實(shí)，甘薯綠原酸可以抑制雀斑、老人斑的黑色素產(chǎn)生[5]。

1.8 花青素

紫色甘薯花青素的主要成分為矢車菊素（Cyanidin，Cy）和芍藥素（Peonindin，Pe），是水溶性物質(zhì)，但不穩(wěn)定，會(huì)與1個(gè)或多個(gè)葡萄糖、阿拉伯糖等通過糖苷鍵形成花色苷，其分子也通常與1個(gè)或多個(gè)咖啡酸、阿魏酸、對(duì)羥基苯甲酸等通過酯鍵形成?；幕ㄉ?。不同甘薯品種所含花色苷種類有區(qū)別[6]。

2 甘薯加工研究進(jìn)展

甘薯是我國重要的糧食資源，如何在確保糧食資源安全的同時(shí)提高甘薯產(chǎn)量，是推動(dòng)甘薯加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。甘薯產(chǎn)品多為初級(jí)加工產(chǎn)品，市場份額較大，但新型甘薯產(chǎn)品逐漸涌現(xiàn)，在甘薯產(chǎn)業(yè)中占據(jù)的份額越來越高。

2.1 食品加工

根據(jù)甘薯口感風(fēng)味、生產(chǎn)季節(jié)性、儲(chǔ)存條件以及人們口味需求，將其加工成各類食品，包括休閑食品類、粉皮類、粉類、酒及飲品類、醬料類等。

甘薯營養(yǎng)價(jià)值高，蒸煮后膳食纖維含量增加了幾乎一倍，可有效刺激腸道，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)。以甘薯為原料制作的食品種類極多，除了用傳統(tǒng)制作方法或普通的烹飪方法制作薯干、菜肴外，現(xiàn)在更多地應(yīng)用在開發(fā)方便食品，如罐頭、蜜餞、薯片類膨化食品、煎餅等，采用的主要是非發(fā)酵類加工方式。各式薯脯、薯糕、薯糖、即食甘薯粥等方便食品老少皆宜，給廣大的消費(fèi)者提供了各式各樣的選擇[7]。

近年來，以甘薯提取得到的淀粉為主要原料制得的粉面、薯?xiàng)l、粉絲、粉皮，口感鮮美爽口，加之其方便快捷的特點(diǎn)，已在市場占了一定的份額，為大多消費(fèi)者所接受[8]。甘薯粉條較軟糯，加之熱量相比大米較低，且含量多種人體所需物質(zhì)，對(duì)老年人來說，是比較理想的主食替代品[9]。

甘薯全粉能夠很好地保留其本身的營養(yǎng)物質(zhì)及口感，可用于制作糕點(diǎn)和配料。日本研發(fā)的一種專門為嬰兒及老年人量身定做的甘薯全粉，可作為天然成分加入到飲食中，以達(dá)到補(bǔ)充營養(yǎng)的效果[10，11]。

還有部分甘薯食品是以發(fā)酵工藝來制作的，主要包括用甘薯釀造的酒和飲料，及醬油、食醋等傳統(tǒng)食品輔助產(chǎn)品。紅薯酒、紫薯酒以及一些乳酸發(fā)酵紅薯飲料等新型的飲料產(chǎn)品在我國不多見，但日本研發(fā)的由日本黃薯加工而成的健康飲料在本土大受歡迎，具有美容護(hù)膚的作用，特別適合女性消費(fèi)者，且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，紫薯酒體外抗氧化性甚至強(qiáng)于葡萄酒[10，12]。

2.2 飼料加工

甘薯莖葉及加工后的副產(chǎn)品——甘薯渣等，營養(yǎng)豐富、能量豐富、富含纖維等，可制成飼料，提高甘薯的利用率[13]。

2.3 美容護(hù)膚品加工

甘薯是一種極佳的美容護(hù)膚產(chǎn)品輔助添加劑，在美容護(hù)膚行業(yè)具有巨大潛力，其所含多種成分被人體吸收后，能滋潤皮膚、延緩衰老。首先，甘薯嫩葉中提取的酚類與黃酮類可以作為護(hù)膚產(chǎn)品中功效添加劑，可以很好地清除多種自由基[14]。此外，紫甘薯含有天然的花青素（PSPA），具有很高的藥用價(jià)值，能夠抗氧化、延緩衰老，印證了其“口服的皮膚化妝品”和“天然維生素”的美名[12，15]。

2.4 藥用產(chǎn)品加工

作為藥用價(jià)值極高的甘薯，根莖葉都可入藥?！侗静菥V目》曾記載到“白薯蒸、切、曬、收充作糧食，使人長壽少病”，可以起到益氣力、活血化瘀、清熱解毒等功效[16]。國際上有報(bào)告指出，甘薯提取物（Ipomoea batatas Caiapo）能夠降低膽固醇水平和Ⅱ型糖尿病患者空腹和餐后血糖水平，而且東京大學(xué)科學(xué)家也證實(shí)到，甘薯抑制膽固醇生成的功效是其他植物的 10倍，耐受性佳；紫色甘薯多糖與5-氟脲嘧啶共同使用，可以顯著提高對(duì)S180肉瘤的抑制率；多位日本科學(xué)家對(duì)甘薯做了研究，發(fā)現(xiàn)甘薯中的花色苷對(duì)皮膚癌細(xì)胞增殖有抑制作用，同時(shí)，其抗癌能力甚至超過了人參[17，18]。雖然甘薯的抗癌、降血糖等藥用價(jià)值極高，在美國、日本等發(fā)達(dá)國家也很受追捧，但是將其加入到真正的藥品當(dāng)中實(shí)踐的案例還不多見。

2.5 新能源利用

當(dāng)前石油資源嚴(yán)重不足，且污染過重，對(duì)新型能源的需求激增，因此新型能源的研發(fā)及發(fā)展顯得至關(guān)重要。而以甘薯作生物質(zhì)燃料的原料，可開發(fā)燃料乙醇，形成生物質(zhì)綠色能源產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在我國福建、廣西、四川等地都開展了甘薯—乙醇的技術(shù)模式，此模式拓寬了甘薯的利用途徑，又將工業(yè)與農(nóng)業(yè)結(jié)合起來共同發(fā)展，對(duì)我國的環(huán)境優(yōu)化具有促進(jìn)作用[19~21]。

2.6 其他加工與應(yīng)用

“全身為寶”對(duì)甘薯的贊譽(yù)，并不是夸夸而談。甘薯渣的果膠極其豐富，提取純化果膠能夠完善甘薯淀粉加工，解決我國龐大數(shù)量的甘薯渣處理問題。有研究顯示，紫薯色素汁抑菌效果很好，有望作新型抑菌劑、防腐劑等；在我國，利用甘薯發(fā)酵可制作檸檬酸、檸檬酸鈣等，產(chǎn)量很高，一般3 t薯干可以發(fā)酵成1 t檸檬酸；甘薯制酒，淀粉利用率達(dá)72%左右，相比其他原料高[2，18，22]。

3 甘薯加工存在的問題與分析

3.1 甘薯加工未形成完備的產(chǎn)業(yè)鏈

現(xiàn)階段甘薯加工仍是傳統(tǒng)食品加工產(chǎn)業(yè)為主體，其他所占份額較低。傳統(tǒng)食品加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展較緩，原料甘薯初加工成品不佳，成色、外形、質(zhì)量還有很大的提高空間。而且，其加工產(chǎn)業(yè)機(jī)械化程度低，缺乏產(chǎn)業(yè)化加工的機(jī)械與設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，使得甘薯加工產(chǎn)業(yè)鏈遲遲未能形成或完備。

3.2 甘薯利用率不足

甘薯加工主要以塊莖為原料，其他部分或副產(chǎn)物在實(shí)際應(yīng)用很少，如甘薯淀粉加工后薯渣沒得到充分利用，許多營養(yǎng)成分流失；甘薯的莖、葉、藤等利用也不足。甘薯綜合利用率過低，限制了我國甘薯產(chǎn)業(yè)多樣化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展。

3.3 產(chǎn)需不平衡

甘薯原料來源以農(nóng)戶、合作社或生產(chǎn)農(nóng)場自種自繁為主，大多達(dá)不到企業(yè)所需優(yōu)質(zhì)原料的要求。同時(shí)，受甘薯季節(jié)性種植的影響，農(nóng)戶、合作社或生產(chǎn)農(nóng)場沒有合適的貯存設(shè)施條件，其原料供應(yīng)與加工企業(yè)難以對(duì)接；此外大多基層加工企業(yè)也缺少貯存設(shè)施條件。這些都限制了甘薯加工企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

4 甘薯加工產(chǎn)業(yè)的展望

許多發(fā)達(dá)國家以甘薯作為原料，研發(fā)了多種營養(yǎng)保健食品及淀粉衍生產(chǎn)品，尤其是日本研發(fā)的普露蘭、鹽離子淀粉、淀粉塑料線等衍生產(chǎn)品，其中以甘薯為原料生產(chǎn)的可降解生物塑料值得借鑒，期望未來能替代30%汽車塑料部件，此舉綠色環(huán)保，將大大減少金屬材料資源的消耗[22]。相反，我國的甘薯加工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品較為單一，綜合利用率不高，未形成完備的產(chǎn)業(yè)鏈，與國外的甘薯加工產(chǎn)業(yè)還有較大距離。

對(duì)此，我國應(yīng)該加大對(duì)甘薯選種育種研究的扶持力度，推動(dòng)甘薯品種的優(yōu)化，選育高產(chǎn)量、高營養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)品種，為甘薯加工業(yè)發(fā)展打好基石；根據(jù)國內(nèi)外研究成果，集優(yōu)汰劣，引進(jìn)新設(shè)備機(jī)械，進(jìn)一步提高甘薯產(chǎn)品的質(zhì)量；完善甘薯產(chǎn)業(yè)機(jī)制，農(nóng)戶與企業(yè)達(dá)成緊密的供需關(guān)系，推動(dòng)甘薯產(chǎn)品市場發(fā)展；傳統(tǒng)的甘薯制作產(chǎn)品如番薯干、粉條、粉絲等產(chǎn)品的工藝技術(shù)改進(jìn)與提高以適應(yīng)現(xiàn)代安全衛(wèi)生需求。同時(shí)，在全球?qū)δ茉葱枨髣≡龅男蝿?shì)下，以甘薯為原料的生物燃料，對(duì)全球的生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有實(shí)際意義。

根據(jù)近20 a的研究進(jìn)步和試驗(yàn)比較，我國目前培育了一批可用于鮮食、菜用、加工等不同類型的甘薯新品種，可以滿足并進(jìn)一步發(fā)揮其在甘薯產(chǎn)業(yè)上的利用。①食用型：主要有廣薯87、廣薯紫1號(hào)、普薯32、蘇薯8號(hào)、北京553等；②菜用型：主食莖葉（莖尖10 cm以內(nèi)），如廣菜薯2號(hào)、廣菜薯3號(hào)、廣菜薯4號(hào)、廣菜薯5號(hào)、福薯7-6，臺(tái)農(nóng)71等；③兼用型：既可加工又可食用，如廣薯87、豫薯12號(hào)；④薯干、淀粉、粉絲加工型：主是高淀粉含量的品種，如廣薯87、廣薯42、廣薯08-6、廣寧黃狗洞、徐薯18、梅營一號(hào)等；⑤色素加工：主要為紫薯，如廣紫薯2號(hào)、廣紫薯9號(hào)、濟(jì)薯18等；⑥飲料型：含糖高，主要用于飲料加工，如廣薯98等；⑦薯脯加工型，如廣薯79、廣薯69等；⑧紫色薯片型，如廣紫薯10號(hào)等；⑨飼料加工型：這類甘薯莖蔓生長旺的品種比較好；⑩其他：如功能型食品、藥品、化妝品等，有待進(jìn)一步挖掘和利用。

廣紫薯2號(hào)

總之，實(shí)現(xiàn)對(duì)甘薯鮮食產(chǎn)品、淀粉加工、休閑食品、營養(yǎng)保健食品、功能食品、燃料乙醇新能源[5]以及紫薯系列產(chǎn)品加工發(fā)展[6]和其他有關(guān)藥品、化妝品、動(dòng)物飼料等是未來發(fā)展方向。