山藥的營養(yǎng)功效及加工利用研究進(jìn)展

徐子妍，董凱璇，蘇亞東，王磊*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東省高校食品加工技術(shù)與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安271018；2.山東瀚方食品科技集團(tuán)有限公司，山東煙臺265200；3.山東雨霖食品有限公司，山東煙臺265200）

山藥（Dioscorea opposita Thunb）又名薯蕷、薯藥，是薯蕷科薯蕷屬的草質(zhì)藤本植物的根，在我國是藥食同源的佳品。山藥分布廣泛，主要分布于我國華北、西北及長江流域各省區(qū)。山藥味甘、性溫，具有主傷中、除熱寒邪氣、補(bǔ)中、益氣、長肌肉等功效[1]，久服可耳聰目明、延年益壽。《神農(nóng)本草經(jīng)》將山藥列為上品。研究表明，山藥具有誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素，增強(qiáng)人體免疫功能的作用。山藥所含的膽堿和卵磷脂有助于提高人的記憶力，益智健腦[2]。作為一種藥食兩用的食材，山藥目前主要食用方式為蒸、炒；加工方面，主要用來制作山藥粉、山藥脆片、山藥面包、山藥發(fā)酵乳、山藥酒等。本文對山藥營養(yǎng)成分、藥理作用以及食品加工方面研究進(jìn)展的總結(jié)，為山藥食品的工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)，促進(jìn)高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

1 山藥的營養(yǎng)成分

山藥營養(yǎng)豐富，主要營養(yǎng)成分為多糖、蛋白質(zhì)、淀粉、氨基酸及各種金屬元素。此外，還有皂苷、果膠、膽甾醇、尿囊素、膽堿和山藥素等成分[3]。

1.1 多糖

多糖是山藥主要的活性成分，具有抗氧化、抗衰老、提高免疫力等作用。因測定方法的不同，所得的多糖含量有一定差異，多糖約占山藥濕重的16%～20%[4]。Wang等[5]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同品質(zhì)的山藥淀粉中直鏈淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.74%～25.94%。崔晉等[6]用雙波長法測定山藥中直鏈和支鏈淀粉的含量，研究表明直鏈淀粉的測定波長為624 nm，含量為15.2%～27.3%；支鏈淀粉的測定波長為538 nm，含量為43.8%～77.72%。王瑩等[7]采用分光光度法測得有機(jī)山藥中多糖含量為283.17 mg/g。

目前對于山藥多糖的提取方法主要有水浸提法、微波浸提法等。官波等[8]采用水浸提法提取多糖，通過多次實(shí)驗(yàn)得出最佳工藝條件為83 ℃浸提3 h，料液比1：17.5，實(shí)際提取率為2.56%。王娜等[9]引入微波水浴法，優(yōu)化了多糖提取工藝，所得最佳工藝條件為溫度80 ℃，水浴2.5 h，微波93 s，功率500 W，料液比1：25，該條件下，多糖提取率為10.56%。

1.2 蛋白質(zhì)

山藥中的蛋白質(zhì)含量為7%～8%，主要含有的氨基酸為絲氨酸、精氨酸、谷氨酸等[10]。王蕾等[11]對河南本地的三種山藥采用凱氏定氮法分別測定蛋白質(zhì)含量，最終測得三種山藥均含有17 種氨基酸，除色氨酸外，均含有7種必需氨基酸。陳菁瑛等[12]采用鹽酸水解法測評了福建本地7 個山藥品種的氨基酸組成以及含量，研究表明這7 種山藥均含有17 種氨基酸，總氨基酸含量2.86%～6.64%，同時發(fā)現(xiàn)山藥中氨基酸總含量和必需氨基酸的種類與含量呈正相關(guān)關(guān)系。周曉薇等[13]以鐵棍山藥為研究對象，進(jìn)行蛋白質(zhì)的分離純化，結(jié)果表明鐵棍山藥中含有20、31、50、66 kD 四種不同分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)。

1.3 金屬元素

山藥中含有多種金屬元素，鉀和鈣的含量最高，鎂、鐵和鈉的含量次之，另外，山藥中富含多種微量元素鋅、鉻、鈷、錳和銅[14,15]。杭悅宇等[15]用離子發(fā)射光譜法測定5個品種的山藥，共含29 種金屬元素，所有山藥中都含有人體必需微量元素Fe、Zn、Cu、Co 和Cr。謝彩霞等[16]采用電感耦合等離子體光譜儀對山藥和土壤樣品進(jìn)行了金屬微量元素分析，實(shí)驗(yàn)證明山藥對無機(jī)元素的富集能力因產(chǎn)地而異，含量差異明顯。而且不同栽培條件也會對山藥中金屬元素含量產(chǎn)生不同影響。

2 山藥的功能功效

山藥具有抗氧化、抗突變、抗腫瘤、降血糖、降血脂、保護(hù)肝臟損傷和免疫調(diào)節(jié)等功能。

2.1 抗氧化作用

研究表明山藥具有較強(qiáng)的抗氧化作用，發(fā)揮抗氧化作用的物質(zhì)主要是山藥多糖[4]。山藥多糖可以直接作用于脂質(zhì)過氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，減少鏈長，從而阻斷脂質(zhì)過氧化的進(jìn)行，也可以作用于抗氧化酶，提高體內(nèi)原有抗氧化酶活性，從而間接發(fā)揮抗氧化的作用。尚曉婭等[17]制備白色山藥精制多糖粉末（CYP），以其對羥自由基清除率為指標(biāo)，進(jìn)行體外抗氧化活性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明當(dāng)CYP 濃度為3 mg/mL 時，對羥自由基的清除效果最好，清除率高達(dá)97%，可有效抑制小鼠肝勻漿的自氧化。周麗等[18]以淮山藥葉為實(shí)驗(yàn)對象，制備淮山藥葉乙醇提取物，以二苯代苦味酰肼（DPPH）自由基來評價抗氧化能力，VC 作參比，結(jié)果表明濃度為0.1 mg/mL 時，淮山藥葉乙醇提取物與VC對DPPH 的清除率分別為90.47%和93.22%，由此判定山藥葉的乙醇提取物具有強(qiáng)抗氧化能力。詹彤等[19]以精制的山藥多糖為研究對象，分別研究了山藥多糖對肝脂褐質(zhì)含量、肝過氧化脂質(zhì)（LPO）含量以及腦Na+/K+-ATP酶活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)20 mg/kg 和50 mg/kg 的山藥多糖使小鼠LPO 降低10.6%和19.2%，肝脂褐質(zhì)含量降低31.8%和40.6%，使小鼠腦Na+/K+-ATP 酶活性上升21.1%和50.7%。梁亦龍等[20]以黑腹果蠅為實(shí)驗(yàn)對象，研究表明SOD 活性隨著山藥多糖濃度的增加而顯著提高，當(dāng)山藥多糖濃度為3 mg/100 g 時，雌、雄果蠅的SOD 活力分別可達(dá)358.71±15.3 NU/mL 和412.55±13.03 NU/mL。林剛等[21]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，6.33 g/kg 山藥的醇提物可使小鼠血漿LPO 濃度降低為7.61±2.38 mol/mL，肝臟的脂褐素濃度降低為230.89±46.32 μg/g，因此山藥具有抗衰老的功效。

2.2 抗腫瘤作用

山藥多糖具有一定的抗腫瘤作用，是良好的抗癌輔助物。山藥多糖可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，增強(qiáng)白細(xì)胞的吞噬能力。趙國華等[22]研究發(fā)現(xiàn)，50 mg/kg 山藥多糖對Lewis 肺癌細(xì)胞瘤塊有顯著的抑制作用，對黑色素瘤無明顯效果，150 mg/kg 及其以上濃度對兩種細(xì)胞均有明顯的抑制效果。高啟禹等[23]通過測定山藥多糖對PC12 和Hepa1-6 細(xì)胞的增殖的影響，結(jié)果表明在山藥多糖濃度為500 μg/mL 時，抑制作用顯著。譚輝等[24]研究發(fā)現(xiàn)，紫山藥花青素不同濃度的提取物對HepG2、MDA-MB-231細(xì)胞增殖的抑制作用，實(shí)驗(yàn)表明濃度為400 μg/mL 時對兩種細(xì)胞的抑制率可達(dá)80%以上。

2.3 降血糖作用

山藥具有顯著的降血糖功效[25]。山藥中富含抗性淀粉，對普通淀粉在機(jī)體中的水解起到抑制作用，同時山藥多糖可以加快糖代謝速率，提高酶活性，從而降低血糖含量。朱明磊等[26]考察山藥多糖對小鼠的降糖效果，試驗(yàn)結(jié)果表明，與對照組相比，飼喂山藥多糖后，小鼠的血糖含量由12.74±1.63 mmol/L 下降至6.69±1.37 mmol/L，降血糖功效顯著。何云[27]用四氧嘧啶引起的高血糖大鼠作實(shí)驗(yàn)對象，探究山藥多糖在50、75、100 mg/kg 三個劑量下的降血糖效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)100 mg/kg 的劑量降血糖效果最明顯，造模前和治療后的血糖水平分別為13.03±1.29 mmol/L 和8.27±1.55 mmol/L，且降血糖作用與山藥多糖劑量呈正比例關(guān)系。

2.4 保肝作用

山藥多糖具有較強(qiáng)的保護(hù)肝臟作用，可降低由金屬元素引起的肝臟損傷。偉萍等[28]通過類似實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)山藥水提液可以降低四氯化碳導(dǎo)致小鼠肝損傷的肝臟丙二醛（MDA）和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（ALT）的值，增加超氧化物歧化酶（SOD）的值，由此證明山藥水提液可以保護(hù)小鼠受損肝臟，且這種保護(hù)機(jī)制可能與山藥抗氧化能力有關(guān)。徐光翠等[29]研究山藥多糖對鎘致肝臟損傷的大鼠的作用，考察指標(biāo)為MDA、SOD、ALT。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，500 mg/kg 山藥多糖RDCP-B 可以使MDA 的含量下降至32.11±8.58 μmol/mL，SOD 的含量增加至（153.89±6.17）×103U/L，ALT的含量下降至66.28±13.92 U/L。相比于染毒組，MDA 的下降率為28.89%，SOD 的上升率為26.65%，ALT 的下降率為45.70%，表明山藥多糖RDCP-B 對受鎘致肝臟損傷的大鼠的肝臟有顯著的拮抗作用。

2.5 免疫調(diào)節(jié)作用

山藥還可調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力，促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬作用，增加皮質(zhì)細(xì)胞、淋巴細(xì)胞數(shù)量，延緩免疫器官衰老。李樹英等[30]研究發(fā)現(xiàn)將山藥醇提液灌入小鼠胃中，可促使小鼠體內(nèi)T 淋巴細(xì)胞增殖，促進(jìn)溶血素的產(chǎn)生。鄭素玲等[31]考察山藥粗提液對小鼠器官的免疫調(diào)節(jié)作用，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小鼠的脾指數(shù)和胸腺指數(shù)分別為38.8±3.6 mg/10 g、25.5±2.7 mg/10 g，與對照組相比，脾指數(shù)上升2.25 倍，胸腺指數(shù)上升0.8 倍，由此說明山藥粗提液可以在一定程度上延緩機(jī)體免疫器官的老化進(jìn)程。趙國華等[32]研究了山藥多糖對T 淋巴細(xì)胞的增殖能力和NK 細(xì)胞活性的提高能力，研究結(jié)果顯示150 mg/（kg·d）的山藥劑量對小鼠的免疫調(diào)節(jié)作用效果最顯著，該劑量下T 淋巴細(xì)胞增殖至正常組的3.5 倍，NK 細(xì)胞活性達(dá)到76.8%±10.3%。

3 山藥的主要加工品及存在問題

人們食用山藥已有3 000 多年的歷史，主要食用方式為蒸、炒。目前，山藥的功效逐漸被人們熟知，加工利用方式也日趨多樣化，山藥的主要加工產(chǎn)品為山藥粉和山藥飲片，此外還有山藥脆片、山藥面包、山藥發(fā)酵乳、山藥酒等。

3.1 主要加工產(chǎn)品

3.1.1 山藥粉

山藥粉富含氨基酸、膽堿、維生素和微量元素，可以增強(qiáng)機(jī)體免疫力，延緩衰老，清除自由基，提高抗氧化能力。尤其適合消化不良、血糖偏高的人群以及養(yǎng)生健體的老年人食用。彭濤等[33]研究了不同干燥方法對山藥粉品質(zhì)的影響，所得最佳工藝條件為噴霧干燥、酶解4 h、進(jìn)口溫度160 ℃，在該條件下制得的山藥粉細(xì)膩甘甜，沖調(diào)后口感順滑。李強(qiáng)等[34]通過單因素實(shí)驗(yàn)和效果評分優(yōu)化了制取山藥粉的最佳工藝參數(shù)為噴霧干燥，入口溫度170 ℃，出口溫度75 ℃，水、山藥配比1：2，通過該工藝制得的山藥粉溶解性強(qiáng)、復(fù)水性好、口感細(xì)膩。楊志鋒等[35]以山藥為主要原料，經(jīng)護(hù)色、粉碎、細(xì)磨、均質(zhì)、酶解、噴霧干燥等工序，研發(fā)一種新型速溶復(fù)合山藥粉，經(jīng)感官評價后，得出最佳工藝條件為pH 6.00，溫度60 ℃，加酶量0.036%，酶解時間20.12 min。試驗(yàn)制得的山藥粉復(fù)合液含量30%、白砂糖含量10%、檸檬酸含量0.03%、果膠含量0.15%，且口感清香，色澤誘人。

3.1.2 山藥酒

山藥酒對風(fēng)濕骨痛、腰肌勞損、骨質(zhì)增生有明顯功效，是患風(fēng)濕骨痛人群的良好選擇。鐘敬飛等[36]將山藥切片、烘干、粉碎、浸提后與白酒原液混合，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)測定溫度、酒精度和配料比對山藥原酒的影響，得出最佳工藝參數(shù)為酒精度75% vol，山藥、原酒配比1：3，浸提溫度60 ℃，時間3 h；制得的山藥酒香氣凜冽，回味悠長。

3.1.3 山藥發(fā)酵乳

山藥富含皂苷元，具有調(diào)理腸胃、降血糖、降血脂的功效[37,38]，可復(fù)配加工成山藥發(fā)酵乳，適合血糖高的人群食用。錢志偉等[39]通過單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化了香蕉山藥發(fā)酵乳最佳工藝條件為山藥原漿7.5%，香蕉粉2%，蔗糖8%，42 ℃恒溫發(fā)酵7 h，此條件下制得的香蕉山藥發(fā)酵乳質(zhì)地均勻、口感香甜。楊電增等[40]進(jìn)行感官評定和微生物指標(biāo)檢驗(yàn)，通過正交試驗(yàn)確定山藥枸杞酸奶的最佳制作條件為山藥添加量7.64%，枸杞粉添加量0.40%，蔗糖添加量8.56%，發(fā)酵劑接種量0.21%，在此條件下制得的山藥枸杞酸奶穩(wěn)定性好，營養(yǎng)豐富。

3.1.4 山藥脆片

山藥脆片富含多糖、淀粉糖化酶、皂苷和氨基酸，口感豐富，具有促消化、益智健腦、降低血糖等功效。目前我國果蔬脆片加工主要用低溫真空油炸、凍干技術(shù)、擠壓膨化等技術(shù)[41,42]。田廣瑞等[43]研究了山藥脆片的膨化加工工藝，最佳工藝參數(shù)為水分含量10%，切片厚度8 mm，膨化時間45 s，在此條件下所得的山藥脆片營養(yǎng)豐富，酥脆可口。劉璐等[44]以蘄春山藥為原料，經(jīng)過切片、浸泡、燙漂、冷卻、烘干、油炸等工序，所得最佳工藝參數(shù)為烘干溫度70 ℃，烘干20 min，油炸溫度160 ℃，油炸200 s。通過該工藝制得的山藥脆片最佳色度為13.95，粗脂肪含量為27.28%，破碎力為388.776 g，脆度為3，能保留山藥本身的清香，且口感酥脆、品質(zhì)良好。

3.1.5 山藥面包

將山藥的藥理作用和面包的豐富營養(yǎng)結(jié)合起來制成的山藥面包具有一定的開發(fā)和研究意義。孫芝楊等[45]對山藥面包進(jìn)行感官評分，得出以面包專用粉1 000 g、水500 g、白砂糖200 g、起酥油55 g、酵母15 g、淮山藥粉10 g、食鹽5 g、α-淀粉酶3.5 g、硬脂酰乳酸鈉2 g、雞蛋1 個所制得的山藥保健面包品質(zhì)最好。張首玉等[46]以葛根粉、山藥粉、面包粉、黃油為原料，加工制成葛根山藥面包，質(zhì)地均勻，組織細(xì)膩，營養(yǎng)豐富。信維平[47]將茯苓與山藥同作原料制作面包，優(yōu)化最佳工藝配方，進(jìn)行質(zhì)量檢測，所制得的茯苓山藥面包光滑蓬松、色澤金黃，具有開發(fā)潛力。

3.2 加工存在問題及解決策略

山藥在加工過程中容易褐變，這是酚酶催化酚類物質(zhì)產(chǎn)生醌及醌的聚合物作用的結(jié)果。在加工過程中應(yīng)當(dāng)采取護(hù)色處理。通過實(shí)驗(yàn)證明，以下幾種措施對于抑制褐變的效果比較顯著：（1）加工前對山藥進(jìn)行熱處理，抑制山藥表層酶的活性，可有效防止后加工過程中的褐變；（2）加入無硫護(hù)色液可以改善山藥液的顏色，保持山藥原有的色澤，從而防止褐變；（3）采用0.3%檸檬酸+0.1%D-抗壞血酸鈉護(hù)色45 min 處理可以有效抑制山藥在加工過程中的變色[48]。

4 結(jié)語

山藥作為我國古老的藥食同源植物，含有多種營養(yǎng)元素和活性成分，具有抗衰老、抗腫瘤、降血糖、免疫調(diào)節(jié)、保護(hù)肝臟等功效。作為新世紀(jì)功能性食品，山藥的保健功能、藥理價值逐漸被人們所認(rèn)知，在食品加工領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，可以進(jìn)一步加大山藥產(chǎn)品的研發(fā)力度，除制成以上幾種山藥產(chǎn)品外，還可開發(fā)新型山藥果脯、山藥罐頭、山藥膏、山藥酥、山藥卷等速食營養(yǎng)保健食品，使山藥以多種形態(tài)出現(xiàn)在人們的生活中，發(fā)揮它最大的營養(yǎng)保健價值，豐富山藥產(chǎn)品種類，提高山藥深加工能力，為我國山藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的力量。