豆薯資源及其開發利用現狀

劉永娟，衛永華，2，*，張志健，2

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

豆薯資源及其開發利用現狀

劉永娟1，衛永華1，2，*，張志健1，2

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

豆薯資源在我國南方分布廣泛，其塊根和種籽在食品開發方面有著重要的作用，開發潛力巨大。對豆薯資源的開發利用狀況進行綜合闡述，并對其開發利用提出相關建議，以期為豆薯資源的開發提供一定參考。

豆薯；開發利用；現狀

豆薯（yam bean，jicama，學名：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，原產熱帶美洲，現分布于熱帶和亞熱帶地區。中國長江以南地區普遍栽培，以貴州、四川、湖南、廣東、廣西、陜西南部和臺灣等地生產較多[2]。豆薯食用部分為肥大的塊根，其皮薄而韌、肉質潔白、嫩脆、香甜多汁，食用無渣，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]。

豆薯產量很高，一般每公頃可產豆薯塊根40 t～50 t。因此，在我國南方許多地區，豆薯作為一種重要的經濟作物被農民廣泛栽種。但它不耐貯藏，易腐爛變質，現階段對其加工不多。每年豆薯成熟季節，市場豆薯堆積如山，腐爛損失嚴重，使農民豐產，經濟卻不能增收。因此，本文對豆薯資源的開發利用情況進行綜述，旨在為豆薯資源的深加工和綜合開發利用提供一定的參考。

1 豆薯的化學成分

1.1 豆薯塊根的化學成分

豆薯塊根富含淀粉、糖分和蛋白質、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]。中外不同學者對多個國家或地區的豆薯進行營養成分分析，結果如表1和表2所示[5-6]。

除表中所列營養成分之外，蘇雪嬌等還從云南豆薯中提取出以沒食子酸、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。大量研究報道表明豆薯是一種營養豐富、品質高的是食源材料[8]。

1.2 豆薯種籽的化學成分

有研究表明，新收豆薯種籽含水分8.11%，灰分4.32%，蛋白質39.50%，脂肪25.81%，碳水化物22.26%[9]。E.O.Leidi報道豆薯種籽中游離氨基酸含量0.26%～0.41%[10]；Morales-Arellano GY發現，白蛋白是豆薯種籽中的主要成分，含量高達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—魚藤酮（C23H22O6），其可引起人、畜和昆蟲中毒甚至死亡。

表1 不同產地豆薯的主要化學成分Table1 The main chemical components of Pachyrrhyizus erosus

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

2 豆薯塊根產品的開發

目前國內大部分豆薯都進入廚房被食用，與豆薯相關的產品開發還處于初級階段，開發的產品形式也比較簡單。

2.1 豆薯汁飲料

豆薯具有獨特的香氣和滋味，且是人體所需維生素和礦物質的一個良好的來源。制成的果汁飲料有良好的口感和滋味。劉軻等通過熱燙去皮、榨汁、淀粉分離、煮沸、冷凍、過濾、二次離心、滅菌等加工工藝生產出澄清透亮、味道甘甜的豆薯果汁及操作要點為：采用熱燙去皮方法進行去皮，然后通過預煮，進行護色、殺菌滅酶，打漿，用離心機取其澄清果汁[12]。在豆薯汁生產過程中，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提高產品的口感[13-14]；為了提高果汁透明度，采用預煮操作不僅可以促使果汁中的膠體沉降分離，而且對果汁還具有護色作用。Juarez MS等將榨取的豆薯汁用分子量為10 000Da的膜超濾分離，以改善汁液的穩定性。結果表明，利用超濾技術生產的豆薯汁具有理想和穩定的香氣、風味和形態，產品接近綠色食品的標準[9]。

2.2 豆薯脯

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

2.3 豆薯發酵產品

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，極適宜作為底物進行發酵產品的生產。

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

劉軻對豆薯原漿的液化、糖化、糖化液脫色等技術進行了研究，為豆薯發酵產品的開發奠定了一定的基礎[16]。任曦竹等以豆薯為原料，經切塊、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酵菌種，采用液態發酵法制得酒精度為13.6%（體積分數）的豆薯果酒。釀造出的果酒產品清亮透明，具有獨特的豆薯香味，各項指標均符合國家標準，適合擴大生產[17]。

近年來研究發現，以果蔬為原料開發的果醋中，由微生物的發酵所產生的葡萄糖酸具有“雙歧因子”的功能，能促進腸道內雙歧桿菌的生存和繁殖。以富含糖類、礦物質和維生素的豆薯為原料，釀造的果醋將會是一種綠色、保健、風味良好的果醋飲料。

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

2.4 豆薯淀粉

豆薯中淀粉含量豐富，營養價值高，民間常將其加工成藕粉、粉絲、面條、糕點等食品，口味清香，口感良好。同時，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中將有廣泛的用途[19-20]。筆者曾對淀粉基本性質進行研究，結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、玉米和紅薯等傳統淀粉[21]。Amaya-Liano報道，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原料[22]。Doporto等認為豆薯淀粉具有粘度高、不褐變和糊化溫度低等優點，可作為無麩質食品的生產原料，以及奶糖、糕點、冰淇淋等的生產輔料[23]。因此，以豆薯為原料，進行淀粉生產也是進行豆薯資源開發，提高豆薯附加值的重要方向之一。Doporto等對豆薯淀粉的提取工藝進行了相關研究。他認為在進行豆薯淀粉提取時，磨碎會造成淀粉顆粒破損，從而降低豆薯淀粉的儲藏和使用性能在淀粉粉碎工藝中，所以壓碎的方式比傳統的磨碎工藝更可取[23]。在豆薯淀粉的生產原料方面，除直接利用豆薯外，也可以用生產豆薯飲料的殘渣來進行淀粉生產，以此提高豆薯的綜合利用率。

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

3 豆薯種籽資源的開發

豆薯牽藤果莢成熟后，經曬干、脫粒即得豆薯種籽，其畝產在100 kg～120 kg，且油脂含量高于我國大豆主產區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利用價值。

麻成金等采用GC-MS對豆薯籽油的脂肪酸組成進行了分析和鑒定，結果表明，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、碘值、酸值、相對密度、色澤等多項理化指標與菜籽油等食用油脂相近，屬于半干性油脂；同時還發現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構物質（4.18%）等組分[24]。魚藤酮等有毒成分對人畜有害，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構物質分離方法，人們將在從豆薯種籽中獲得植物油的同時，還可以利用魚藤酮類物質生產生物殺蟲劑等。

Santos等對豆薯籽中的淀粉進行了提取研究，結果表明豆薯籽淀粉具有在人體內易消化、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[25]。

此外，豆薯種籽還是蛋白質的重要來源，蛋白質含量達到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。該蛋白對食用菌生產中的主要危害菌——黃霉菌和木霉有著很強的抑制作用，其有可能作為天然的抗菌劑應用于生產[26]。

4 其他應用

納米技術在食品配料和感官方面的應用日益受到人們關注。以豆薯中某些化學成分為基礎制備的衍生物的納米特性也受到人們的關注。Ramos-de lapena等將水溶性殼聚糖（WSCh）與豆薯中提取的果膠多糖進行聚合反應，合成了在農業、醫學和食品中具有廣泛應用的聚電解質復合物[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構的改善和高膳食纖維食品的生產。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 豆薯資源開發利用的建議

綜上所述，豆薯作為一種良好的植物類農產品加工原料，其開發利用前景十分廣闊。針對目前豆薯資源開發技術整體比較落后的狀況，建議從以下三方面著手：

1）加強豆薯基礎研究。豆薯營養成分豐富，但其加工特性和功能特性大多并不明確。因此，綜合應用現代儀器技術手段，積極開展豆薯中主要營養成分與加工特性等方面的基礎研究，明確營養成分在加工過程中的理化、功能變化，為豆薯產品選擇合適的加工方式奠定理論基礎；同時加強豆薯營養成分的結構、含量、加工方式與功能特性之間的研究，探討營養成分與功能特性之間的量效和構效關系，加工方式對功能特性的影響等，為豆薯保健食品的開發提供理論支撐。

2）開展豆薯貯藏保鮮技術。豆薯產于亞熱帶，對低溫比較敏感，在10℃以下就易遭受冷害。所以加強豆薯采后生理變化規律的研究，開發適宜的豆薯貯藏方式和技術，延長豆薯消費及加工期，提高豆薯質量穩定性成為當務之急。

3）新產品開發及加工技術研究。豆薯營養豐富、價格低廉，且為日常生活中的普通農產品。而要解決豆薯產品開發利用低的問題，可從以下三方面對豆薯進行開發與加工：一是生產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；二是針對特定人群開發豆薯保健型食品，如利用豆薯中類黃酮和多酚含量高的特點開發降血壓食品和抗氧化食品等。三是開發食品添加劑或加工輔料，如豆薯淀粉加工。然而，目前我國已有部分豆薯產品開發成功，但因加工技術的滯后并沒有使其進入工業化生產階段。所以在進行新產品開發的同時，還必須根據原料和產品的特點，加強產品的加工技術研究，只有這樣才能使豆薯產品走出實驗室，走進加工車間，進入食品市場。

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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年陜西理工學院校級人才啟動項目（SLGQD13-13）

劉永娟（1984—），女（漢），碩士研究生，主要從事食品化學研究。

*通信作者：衛永華（1983—），副教授。