食用紅甜菜加工研究現(xiàn)狀

包永鎮(zhèn)，代翠紅，崔 杰，程大友

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150001)

0 前言

食用紅甜菜(BetavulgarisL.var.cruentaAlef.)屬藜科，甜菜屬，二年生草本植物，又名紅忝菜、紅菜頭，是栽培甜菜的一個(gè)變種。食用紅甜菜主根發(fā)達(dá)，為紡錘狀，根肉多為鮮紅或紫紅色，其葉柄發(fā)達(dá)，呈鮮紅色；葉長(zhǎng)卵圓型，葉片肥厚，表面有光澤，呈翠綠色[1]。

食用紅甜菜源產(chǎn)于歐洲與美洲，是大多西方國(guó)家的重要傳統(tǒng)蔬菜之一，在俄羅斯、意大利、丹麥等國(guó)家都有較大的種植面積。除了食用價(jià)值外，紅甜菜還具有一定的觀賞價(jià)值。波蘭每年消費(fèi)食用紅甜菜多達(dá)50多萬(wàn)噸[2]。

紅甜菜的根部可以熟食、涼拌、煲湯、制作罐頭、泡菜等。其色澤鮮艷，肉質(zhì)脆嫩，微甜。俄羅斯人常把紅甜菜與米飯、肉一起煮食，還用紅甜菜做配菜、涼拌菜等。烏克蘭人的習(xí)慣為午餐和晚餐通常有三道菜，頭道菜是熱湯類，一般是紅甜菜湯或馬鈴薯湯[3]。紅甜菜中含有豐富的甜菜紅素，由于其天然、無(wú)毒、安全等特性，可應(yīng)用于食品加工、化妝品、著色劑等領(lǐng)域。食用紅甜菜被世界衛(wèi)生組織評(píng)選為最佳蔬菜、最佳水果之一，此外，由于紅甜菜的保健功效還被美國(guó)防癌協(xié)會(huì)列為30種有防癌作用的果蔬之一。

目前我國(guó)主要栽培的甜菜品種為用于制糖的糖用甜菜，紅甜菜的種植面積較小，而作為食物資源出現(xiàn)在市場(chǎng)及餐桌上的現(xiàn)象更是少見(jiàn)。因此，食用紅甜菜的淺加工及深加工食品在國(guó)內(nèi)具有很大的的市場(chǎng)潛力。

1 食用紅甜菜的營(yíng)養(yǎng)成分

根據(jù)USDA國(guó)際營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，每100克紅甜菜所含營(yíng)養(yǎng)成分如下：水(87.58 g)、能量(180 kJ)，總糖(6.76 g)，膳食纖維(2.8 g)，蛋白質(zhì)(1.61 g)，脂質(zhì)(0.17 g)，鎂(0.08 g)、鈣(16 mg)、磷(35 mg)、鈉(60 mg)、鉀(335 mg)、鐵(0.7 mg)，還含有甜菜堿、維生素U、維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、維生素E、維生素C、葉酸和錳、銅、鉬、碘等微量元素及皂角苷、甜菜苷等。

2 食用紅甜菜的生物活性物質(zhì)

紅甜菜的根部含有多種生物活性物質(zhì)，如甜菜素、抗壞血酸、類胡蘿卜素、多酚、黃酮類、皂苷等，這些生物活性物質(zhì)在抗氧化、預(yù)防一些疾病等方面都發(fā)揮著重要作用。

2.1 酚類化合物

酚類化合物是植物的一大類次級(jí)代謝產(chǎn)物，紅甜菜的根部含有大量的酚類化合物與黃酮類化合物。研究表明，甜菜根中酚酸的總含量為50-60 μ/g干重[4]。Nemzer[5]和Maraie[6]等人在種子和根皮中提取出了N-順式-阿魏酰3-O-甲基多巴胺，N-順式-阿魏酰酪胺，N-反式-阿魏酰3-O-甲基多巴胺，N-反式-阿魏酰酪胺，5，50，6，60-四羥基-3，30-聯(lián)吲哚基、香豆素(東莨菪堿、淫羊藿苷、傘形蟲(chóng)酮、牡丹苷)等酚類化合物，這些化合物對(duì)抗逆性、抗菌性、抗病毒活性、抗炎性、抗腫瘤活性、抗癌性具有一定的貢獻(xiàn)。

2.2 黃酮類化合物

黃酮類化合物是一類具有優(yōu)良的抗氧化能力與許多健康益處的生物活性物質(zhì)[7]。Vulic[8]等人報(bào)道甜菜根中黃酮類化合物的主要類別是甜菜二氫黃酮、betavulgarin、親蝸素A和二氫異鼠李素，并從甜菜根和葉中分離出兩種黃酮化合物， 5，2-二甲氧基-6，7-亞甲基二氧基黃酮和2’-羥基-5-甲氧基-6，7-亞甲基二氧基異黃酮。Lim[9]等從甜菜根中分離得到的其它黃酮類化合物有3，5-二羥基-6，7-亞甲基二氧基黃酮，5-羥基-6，7-亞甲基二氧基黃酮，2，5-二羥基-6，和7-亞甲基二氧基異黃酮。經(jīng)研究表明，這些黃酮類化合物具有抗氧化性，抗菌性，抗病毒性，抗炎性，肝保護(hù)性，抗癌性等功效[8,10]。

2.3 皂苷

皂苷是植物產(chǎn)生的重要生物活性化合物，可以抵抗病原體。從根中鑒定出Betavulgaroside I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII皂苷，而葉中鑒定出Betavulgaroside I，II，III，IV，V，IX和X皂苷[11]。Mikolajczyk-Bator[12]等人從甜菜根中鑒定出26個(gè)三萜皂苷，其中17個(gè)三萜皂苷以前沒(méi)有在甜菜根中報(bào)道過(guò)，7個(gè)三萜皂苷被鑒定為新化合物。這些皂苷具有細(xì)胞膜通透性、膽固醇代謝、蛋白質(zhì)消化、橫貫管系統(tǒng)和肌漿網(wǎng)膜等生物效應(yīng)以及殺病毒性、降血脂性、降血糖性、抗真菌性和抗菌性等功效[9,11]。

2.4 甜菜素

甜菜素是一類含氮元素的水溶性植物色素，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成，分為甜菜紅素和甜菜黃素。甜菜塊根是甜菜素最豐富的來(lái)源之一。甜菜根的紅度取決于甜菜紅素(betacyanin)和甜菜黃素(betaxanthin)的比例[13]。甜菜黃素進(jìn)一步又可分為兩種類型，即仙人掌黃素(vulgaxanthin)I和II[14]。Nemzer等在甜菜根皮中發(fā)現(xiàn)了幾種甜菜紅素，如甜菜苷、前甜菜苷、異甜菜苷和新甜菜苷[5]。甜菜苷約占總甜菜紅素的75～95%，被認(rèn)為是甜菜根的主要活性成分。甜菜素具有化學(xué)預(yù)防肺癌、皮膚癌和調(diào)節(jié)血管穩(wěn)態(tài)等重要作用[15]。Junsei Taira[16]等通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明甜菜紅素具有較強(qiáng)的抗氧化能力，尤其是含有鄰苯二酚基團(tuán)的甜菜苷配基比甜菜紅素的糖苷具有更高的抗氧化活性。

2.5 類胡蘿卜素

類胡蘿卜素是一類賦予水果和蔬菜不同顏色化合物，在預(yù)防疾病方面起著至關(guān)重要的作用。甜菜根中存在的類胡蘿卜素具有抗氧化性、抗癌、增強(qiáng)免疫力、預(yù)防心血管疾病和骨質(zhì)疏松癥等慢性病方面的作用，并且具有維生素A活性[17]。據(jù)報(bào)道，它們具有誘變抑制活性，可降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)[18]。Rebecca[17]等報(bào)道甜菜根中含有1.9毫克胡蘿卜素。

2.6 其他活性成分

紅甜菜除上述幾種活性成分外，還有多種重要的活性物質(zhì)，它們對(duì)人體健康都有著重要的作用。如存在于紅甜菜的根和葉中的抗壞血酸可通過(guò)促進(jìn)人多形核白細(xì)胞向感染部位的隨機(jī)遷移，增強(qiáng)人體免疫防御系統(tǒng)[19]；三萜類化合物通過(guò)抑制或減緩癌癥、結(jié)腸癌、乳腺癌、口腔癌、HIV、肝保護(hù)、炎癥反應(yīng)、抗氧化活性、抗菌活性、鎮(zhèn)痛、抗傷害性和抗焦慮作用等對(duì)健康的好處[9,11]。存在于根部的阿魏酸具有抗氧化，抗過(guò)敏，肝保護(hù)，抗癌，抗炎，抗菌，抗病毒，血管舒張作用，抗血栓，并有助于提高精子的活力等功能[20]；倍半萜類物質(zhì)具有減少炎癥、腫瘤發(fā)生，并負(fù)責(zé)預(yù)防神經(jīng)變性、抗偏頭痛活性、鎮(zhèn)痛和鎮(zhèn)靜作用，以及治療腹瀉、流感和燒傷等疾病[21]。葉中含有的牛磺酸可減少血清膽固醇，肝臟膽固醇，甘油三酯的積累[22]。

3 食用紅甜菜的加工現(xiàn)狀

2015年全球功能性食品和飲料市場(chǎng)價(jià)值為1293.9億美元，并正以約8.6%的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)增長(zhǎng)[23]。由于甜菜根的顏色鮮艷、營(yíng)養(yǎng)全面，國(guó)內(nèi)外的研究人員和食品行業(yè)均在開(kāi)發(fā)甜菜根在食品與工業(yè)中的應(yīng)用，使其成為一種美味健康的食品，或?qū)⑵涔δ艹煞诌M(jìn)行提取。

3.1 食用紅甜菜的食品加工研究現(xiàn)狀

紅甜菜既可以做成蔬菜沙拉，也可以煮熟食用。在東歐，甜菜根湯是很受歡迎的一餐，腌制甜菜是南美的傳統(tǒng)食物，一大部分甜菜根被用于泡菜的生產(chǎn)中，小部分的甜菜用來(lái)榨甜菜汁[24]。

Yadav等利用脫脂乳和甜菜根粉制作了有色酸奶[25]；Manoharan等以牛奶、黃油、脫脂奶粉和甜菜根汁為原料加工了冰淇淋[26]；Chaudhari等用2%果膠、0.5%檸檬酸和61%糖在甜菜根提取物中加熱，成功地研制出甜菜果凍[27]；Fatma等以65%的糖、3%的果膠和0.5%的檸檬酸為原料，制備了甜菜根糖果；Sandhya等在奶油干酪中加入甜菜根泥制成了甜菜根奶油干酪；張忠平等以紅甜菜為原料進(jìn)行酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵制備了紅甜菜果醋，并對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，最后用果膠酶澄清，制得了味道可口、酸甜之中、香氣清新的紅甜菜果醋[30]；章傳華以紅甜菜提取物、甜菜堿與蘋(píng)果、荔枝、蟲(chóng)草、金銀花等多種果蔬與中外名酒配制為適合不同年齡段需求的紅甜菜配制果酒[31]，還以紅甜菜、牛奶、讀入、西紅柿、胡蘿卜為原料，經(jīng)脫臭后用雙歧桿菌、乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵發(fā)明了具有促消化、補(bǔ)血抗癌等保健功效的紅甜菜發(fā)酵乳[32]；張一江等牛奶為主要原料，添加紅甜菜汁等輔料，以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌為發(fā)酵劑，以白砂糖為調(diào)味劑，通過(guò)單因素試驗(yàn)優(yōu)化了紅甜菜酸奶的制備工藝[33]；Tanushree等以甜菜根壓榨條，棗和燕麥為原料開(kāi)發(fā)了一種即食甜菜根壓榨條，該產(chǎn)品在6℃的條件下具有6個(gè)月的貨架期[34]。

3.2 食用紅甜菜的工業(yè)研究現(xiàn)狀

Preczenhak等在研究半胱氨酸在保護(hù)生物活性化合物方面的有效性和最低限度加工紅甜菜的抗氧化能力的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：在紅甜菜中，半胱氨酸不抑制多酚氧化酶(PPO)活性，但會(huì)增強(qiáng)苯丙氨酸氨裂解酶(PAL)活性，半胱氨酸似乎通過(guò)影響苯丙烷途徑，有利于多酚和甜菜堿的積累[35]；Sawicki等通過(guò)煮沸、發(fā)酵和微波真空處理降低了未消化的紅甜菜產(chǎn)品對(duì)血管緊張素I轉(zhuǎn)化酶(ACE)的抑制作用，而在體外消化的情況下，固態(tài)紅甜菜產(chǎn)品的ACE抑制作用增加[36]；Meghan等研究表明，在pH3.2的條件下，甜菜紅素與海藻酸鹽和黃原膠的結(jié)合比在pH5.0時(shí)的穩(wěn)定性性更強(qiáng)，說(shuō)明在低pH條件下，甜菜素的穩(wěn)定性可能是由于這些多糖與色素之間強(qiáng)的不可逆結(jié)合而賦予的[37]；Kavitha等研究了不同包埋劑對(duì)甜菜素穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明用黃原膠和麥芽糖糊精包封的甜菜素比對(duì)照多約65%的回收率，包封顯示冷凍干燥期間甜菜堿的回收率比噴霧干燥期間高1.3倍，噴霧干燥的樣品的亮度高于冷凍干燥的樣品[38]；Silvana等研究了噴霧干燥技術(shù)對(duì)甜菜紅素進(jìn)行微膠囊化的研究，在165℃的干燥溫度，轉(zhuǎn)子流量空氣流速47 mm(940 L/h)和10%w/w麥芽糖糊精的下獲得最佳的微囊化，其具有良好的包封率(58.1%)和效率(100%)，優(yōu)化的麥芽糖糊精-甜菜紅素微膠囊(直徑4.4 μm)具有較低的水分(1.64±0.08%)和水分活度(0.127±0.006)，甜菜紅素含量為0.1995±0.0017 g/kg，皂苷含量<0.080 mg/kg，甜菜紅素的耗氧率在80℃時(shí)為-4.373×10-5bar min-1，在90℃時(shí)為-6.67×10-5bar min-1，并伴有顏色的褪色[39]；Velyamov等通過(guò)超聲波處理和攪拌提高了紅甜菜根中果膠提取量，并通過(guò)初步感官調(diào)查，對(duì)攪拌酶提取(UAEE)提取物的特定營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其安全指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，證明了富含果膠的UAEE提取物作為食品配方添加劑的適用性[40]。

4 結(jié)語(yǔ)

甜菜根具有很高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值，在世界各地都是受人們喜愛(ài)的蔬菜之一。甜菜根為促進(jìn)健康、預(yù)防和治療疾病提供了寶貴的活性成分。進(jìn)一步的研究來(lái)探索和利用存在于甜菜根中的天然著色劑、抗氧化劑和膳食纖維用于功能性食品配方是非常有必要的。甜菜根肉中含有大量的生物活性物質(zhì)，可作為功能性食品來(lái)源，用于治療糖尿病、癌癥、心血管疾病等多種疾病以及各種氧化應(yīng)激引起的慢性疾病[41]。雖然紅甜菜是不可多得的寶貴食用與藥用資源，但由于其較重的土腥味，在國(guó)內(nèi)并不具有很好的食品市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)關(guān)于紅甜菜的食品開(kāi)發(fā)多停留在專利與文獻(xiàn)上，實(shí)際應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)并不多見(jiàn)。因此，對(duì)于紅甜菜產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與推廣仍需繼續(xù)努力，開(kāi)發(fā)出符合國(guó)人口味的甜菜產(chǎn)品對(duì)于甜菜產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。