菊芋在食品中的應用研究進展

譚秀環　張文英　王騰　史海慧　王嚴超

摘要：菊芋作為一種天然綠色食品含有豐富的功能性因子，具有很高的食用價值，但目前國內對于菊芋食品121的開發較少，利用程度不高。在菊芋進入中國時，除煎炒烹炸外，其最早應用于腌制食品，后隨著對菊芋研究深入發現，菊糖及低聚果糖對人體具有很好的保健作用，因此目前對于菊芋的研究重點多在于保健食品方面，對菊芋應用于休閑食品的研究相對較少。本文總結了菊芋在食品中的應用現狀，存在的問題，并提出其研究和應用前景，主要目的為菊芋精深加工相關研究服務，促使菊芋潛在價值的挖掘。

關鍵詞：菊芋 食品 應用 研究進展

菊芋俗稱鬼子姜，洋姜，是一種多年生宿根性草本植物。菊芋原產于北美洲，后傳入中國，深受中國人喜愛，主要是因為菊芋耐貯存，營養物質（如菊糖、多縮戊糖、淀粉等）含量較大。菊芋的可食用部分包括塊莖和嫩葉，其塊莖可生食也可熟食。生食時可以制成菊芋干、熟食可以熬粥或者腌制咸菜，還可作為原料加工成休閑食品或保健食品。低聚果糖作為一種低熱低脂物質，被廣泛應用于健康食品的加工，而菊芋中含有高純度的低聚果糖，被譽為21世紀最有代表性的健康食品[1]。同時菊芋也被聯合國糧農組織稱為“21世紀人畜共用作物”。

從菊芋中提取出來的低聚果糖和菊糖等可以作為良好的糖果填充劑，質構改良劑，風味掩蓋劑及脂肪代替品等被應用于多種類型食品，例如乳制品、飲料制品、休閑食品等，像臺灣、英國、美國、德國等許多公司都有成品。特別是在功能性食品。保健食品和老年人食品中應用更加廣泛，其產品達上百個品種。2007年，在世界范圍內以菊芋為原料生產的低聚糖的產量已經超過十萬噸，但中國在菊芋低聚糖方面的研究起步相對較晚，所以大多部分的菊粉應用都依賴于進口菊粉。可隨著人們生活水平的提高，菊芋及其制品被更多人所青睞，也被更多的應用于食品的應用研究，得到更多的關注和發展空間。

一、腌制食品

食品腌制技術作為一種古老而有效的蔬菜保鮮技術，是中國古代勞動人民智慧的結晶，也是我國傳統文化的瑰寶。據賈思勰《齊民要術》記載，早在南北朝時期，人們已經開始用甜醬、醬油、酒糟、蜜餞等食材來腌制蔬菜。但隨著社會的進步、時代的發展，已經不需要時常將蔬菜進行腌制，其更多時候是作為一種獨具特殊風味的小菜。

在菊芋傳入中國的初期，在食用方法上除中國傳統的煎炒烹炸工藝之外，還被用來腌制泡菜、醬菜等。由于菊芋塊莖碩大，果肉肥厚，新鮮菊芋塊莖中水分含量為78.9%，因此菊芋腌制食品其質地細膩、口感好、無異味。同時菊芋腌制食品制作過程簡單，加工成本小，在當時得到了大家的廣泛認可。但在傳統的工藝條件下由于操作過程不規范，鹽分添加量過大等因素，導致了菊芋腌制食品的質量很不穩定，很多菊芋腌制食品的亞硝酸鹽含量超標，為食品安全埋下了極大地安全隱患，也嚴重的阻礙了菊芋腌制食品生產的規范化、企業化，讓消費者無法放心消費。正是如此激發了研究人員對傳統菊芋腌制過程進一步的優化，確切的把控產品生產過程中的關鍵點，并提出相應解決對策，以保障產品安全生產。

四川省植物工程學院的研究員對傳統菊芋腌制品進行了系統的分析，對生產過程中可能產生的危害因素和操作環節進行了分析和優化，建立了菊芋腌制生產的HACCP體系。在實際操作中顯示，HACCP體系的建立可以有效的控制和消除操作過程中因為規范性產生的質量不穩定因素。在生產中嚴格執行HACCP質量管理，不僅有利于保障產品的質量穩定，還有助于提高公司的企業管理水平和市場競爭力[2]。

二、保健食品

保健食品作為一種具有保健功能的食品，具有一般食品的共性，能調節人體的機能，適宜體質較弱的人群，但不以治療疾病為目的。保健食品雖然在各國的稱號不同，但其生產原理和要求皆有異曲同工之處。隨著過去三四十年的發展，在20世紀80年代末90年代初，健康食品進入了第三代研究，根據調查研究，規定保健食品不僅需要證明其對人體和動物的生理調節作用，還需要查明保健食品中作用因子的作用機理、結構、含量以及在食品中的穩定存在狀態。

保健食品中的食品主要為一些藥食同源類食品，菊芋雖不在此類，但其含有對人體具有重要藥理作用的營養物質，有一些還具有防癌的功效。但菊芋作為一種舶來品，在中國的栽種量并不可觀，在食用方面也主要是作為腌制品。不過隨著社會進步，科技發展，人們不再滿足飲食的單一性，因此各地對菊芋的營養成分及綜合利用價值的研究進一步加深。

（一）低聚果糖

實踐證明，菊芋是一種良好的低聚果糖生產原料，每100克干重菊芋中約有60-70克菊粉，菊粉是一種通過線性的β—2，1—糖苷鏈連接的，末端為蔗糖基的果聚糖。利用菊糖內切酶水解菊粉可得到低聚果糖漿，低聚果糖是人體非常重要的營養素：在腸道內作為腸內雙歧桿菌的活化增值因子，抑制和減少有害細菌的繁衍生長，促進有益菌發揮作用，可有效改善腸道內微生物種群比例，調節腸道平衡，降低腸胃病的發病率;作用于肝臟，減少肝臟毒素的產生;還能在腸道的消化過程中產生有機酸類代謝產物，這些產物具有顯著的抑制癌細胞生長，防癌抗癌的功能[9]。

果糖作為具有特殊風味的天然甜味劑，其甜度約為蔗糖的1.5倍，因其滲透壓高，溶解性好，保濕性能強，無析晶現象，具有良好的食品加工性能，在國外常被用來取代蔗糖用于食品加工。果糖在代謝過程中不會引起血糖升高，不會產生乳酸，所以不會引起肌肉酸痛，因此，果糖具有增強身體運動能力、耐力和促進身體新陳代謝的能力，可廣泛應用于保健食品和功能性食品[9]。低聚果糖除具有果糖的優點，還具有很好的耐腐蝕性，給腸道內的雙歧桿菌提供優越的生長環境，其在代謝過程中產生有機酸和二氧化碳等物質，可以改善腸道環境，從而抑制腸道內有害微生物的生長。低聚果糖在代謝中生成對健康有益的維生素，還生成可激活人體免疫系統的副產物[3]。由此可見，低聚果糖是一種很適合作為基料制成保健食品和乳制品的物質，低聚果糖的存在可以使保健品和乳制品更加容易被人體吸收。菊芋用于保健食品、功能性食品、食品添加劑等是一種很普遍的現象，在中國市場上，諸如“雙歧因子”的藥物和保健品均以菊芋為原料，由此可見，菊芋的用途是非常廣泛的。

與發達國家相比，中國對功能性低聚糖的研究起步較晚，直到二十世紀九十年代左右，我國科學家才開始對其進行研究。近幾十年來，我國對于功能性低聚糖的研究一直處于迅速發展狀態。國家科委“九五”攻關產生的碩果——第三代保健功能性因子：酶法生產低聚果糖被稱為二十一世紀高科技生物制品。

（二）菊糖

菊粉是從菊科植物中提取的一種碳水化合物，例如菊芋、菊苣和大麗花等，其中菊芋含量最高。新鮮菊芋塊莖中含有約18%的菊糖，其中70%至80%是可溶的。菊粉作為一種可食用的天然功能性多糖，不易被人體消化，而菊粉中含有的水溶性膳食纖維和其生物活性，都能夠促進人體健康發展，被廣泛應用于低熱低脂低糖食品的研發中。

雖然菊糖不能被人體消化酶水解，但它們可以通過結腸中的雙歧桿菌發酵。菊糖結腸內發酵，二者之間存在協同關系：對于腸道來說，菊芋能增加糞便質量和含水量，從而改善排便習慣，減輕腸道壓力，與其他膳食纖維不同，菊糖影響腸道功能不是因其物理性質，而是其理化特性[4]，菊糖纖維可修護損傷的腸液粘層;而菊糖在腸道內發酵產生短鏈脂肪酸，從而影響全身脂肪代謝，這是菊糖對全身系統產生影響的原因之一[5]。不僅如此，菊糖留在胃中會膨化形成一種高粘度膠體，延長胃的排空時間和進食時間，降低空腹感，從而預防肥胖[10]。

菊糖型果聚糖在大腸內的發酵是一個選擇性吸收的過程，會優先刺激雙歧桿菌的增長，引起腸道內菌群的變化，增加潛在有益細菌的數量，抑制有害細菌的生長，促進腸胃對營養物質的吸收。菊糖中還含有類似于人體胰腺內源性胰島素結構的營養物質，其具有雙向調節血糖的作用，當血糖升高時，可有效控制人體內血糖水平，緩解糖尿病患者的痛苦;當血糖降低時，可在一定范圍內增加血糖，提高人體內血糖含量，降低低血糖人群的突發情況。

三、休閑食品

休閑食品的歷史是不可追溯，現如今，市場上最常見的休閑食品種類大概有：膨化類、糖果類、干果類、肉制品類等。休閑食品不論是從包裝還是味道都越做越精，使其越來越受人們的追捧，逐漸成為人們生活的必需消費品。因此也就有更多的人去追求休閑食品的營養與健康，而不再是單純的消遣時光。在各種各樣的休閑食品中，最受人青睞和追捧的當屬膨化食品，其次是餅干類食品。

但在世界衛生組織和倫敦帝國理工學院共同完成的一項研究結果顯示，發展中國家的兒童和青少年肥胖率正逐年上升，但發達國家的上升速度有所放緩并已趨于穩定[6]。高熱量食品，尤其是對膨化食品的消費量增加，是導致亞洲新興國家兒童青少年體重增加的主要原因之一。

（一）微波膨化菊芋脆片

微波膨化果蔬脆片作為一種新型膨化休閑食品，簡單理解，在它的生產過程中采用了先進的微波膨化技術，大大縮短了膨化時間，減少了熱敏感營養物質的損失，最大程度的保留了菊芋原有的營養成分及色香味等，相對于傳統的膨化食品，微波膨化技術不存在食用油衛生不達標，口感油膩、色澤不好，儲存過程中容易發生哈敗等問題。

微波菊芋脆片相對于其他種類脆片來說不僅膨化質量較高，還具有保健功能等顯著特點，而微波技術相較于傳統膨化技術而言，較好的保留了原菊芋的風味和口感，并且成品水分含量較低，耐儲藏，方便轉運，在現代食品工業中受到越來越多的青睞[7]。

（二）菊芋餅干

隨著社會的發展和人們生活水平的日益提高，越來越多的人們開始重視健康問題，特別是在食品營養與健康方面。以往，高熱量的餅干不在受追捧，也不適合糖尿病、肥胖癥等人群的消費。因此，為了順應市場變化，適應市場需求，最近幾年，低熱量、低脂肪的營養保健型餅干成為了世界上各個餅干企業的研究重點。經研究，將富含膳食纖維，礦物元素和維生素等營養保健元素的菊芋全粉添加到餅干中開發一款新型的菊芋餅干，符合現在健康烘焙食品的發展趨勢，同時也提升了菊芋的綜合利用價值[8]。

四、結論與展望

菊芋被譽為“21世紀最具有代表性的健康食品”，對于減肥瘦身，保護肝臟，預防和治療糖尿病等均有一定的特殊功效。隨著社會發展，人們的飲食結構不斷發生變化，“三高”、糖尿病等亞健康人群數量不斷增加，天然健康、綠色營養的菊芋食品必將受到越來越多的關注。

如上所述，菊芋在食品行業有著廣闊的前景，其各種食用方法的應用現狀，存在問題，研究現狀和應用前景等都有了較大的進展，但尚未完全清楚，仍需進一步的深入。即使是天然食品，也應深入了解其進入人體后對人體的影響，為安全食用提供科學依據，保障消費者的身體健康，讓消費者放心消費。

參考文獻：

[1]苗曉潔，董文賓，代春吉等.菊糖的性質、功能及其在食品工業中的應用[J].食品科技，2006（4）：10-11.

[2]葉昌華，陳龍福.菊芋腌制生產的HACCP體系建立[J].現代農業科技，2013（20）：274-275+278.

[3]林影，盧榮德.菊芋系列功能保健食品基料的研究[J].廣東農業科學，1998（05）：38-39.

[4]熊政委，董全.菊糖的生理功能和在食品中應用的研究進展[J].食品工業科技，2012，33（20）：351-354.

[5] Gunaranjan P，Christine B A，Halina S，et al. Effects of early dietary intervention with a fermentable fibre on colonic microbiota activity and mucin gene expression in newly weaned rats [J]. Journal of Functional Foods，2012，4（2）：520-530.

[6]席炎.零食是脂肪肝和腹部肥胖的原因[J].中國食品學報，2014，14（08）：270.

[7]陳安徽，孫月娥，王衛東.微波膨化菊芋脆片的研制[J].食品科學，2010，31（18）：461-464.

[8]吳澤河. 菊芋餅干加工工藝及品質分析[D].西南科技大學，2018.

[9]彭英云，鄭清，張濤.菊粉的功能與利用[J].食品研究與開發，2012，33（10）：236-240.

[10]孫彩玉，王娟，張坤生.菊粉作為脂肪替代品的工藝研究[J].食品與發酵科技，2010，46（2）：56-60.

（作者單位：吉林農業科技學院食品工程學院）