基于菊芋成分對其加工產(chǎn)品的分析

菊芋也叫鬼子姜、洋姜、地姜或番姜等，屬菊科向日葵屬的多年生草本植物，原產(chǎn)地北美，是一種在全世界范圍內(nèi)廣泛種植的植物。菊芋富含多種的人體有益成分，菊芋根莖中以菊糖為主，富含多種功效；同時也含有如綠原酸、黃酮類化合物、萜類化合物、多酚等稀有有益成分，營養(yǎng)價值極高，但一般僅采用簡單地腌制來制成腌菜，造成了營養(yǎng)成分的大量損失，進一步導致種植產(chǎn)生的經(jīng)濟效益不高，常作為自家種植腌制咸菜食用，市場開發(fā)少。

但菊芋成分的多樣性也為其加工產(chǎn)品的開發(fā)提供了廣闊的空間。菊芋中含有菊糖、多酚、黃酮類化合物、氨基酸和礦物質(zhì)等具有抗氧化、抗炎、降血糖、提高免疫力等多種生物活性，對人體健康具有積極的影響。

同時菊芋的種植周期一般在6-8個月，一年收獲一次，周期較長產(chǎn)量大，栽種方式多為無性繁殖，人力成本低，導致菊芋的原農(nóng)產(chǎn)品的成本較低。并且菊芋抗逆性強，在鹽堿地，尤其是在輕度鹽堿化的土壤上種植菊芋能在很大程度上改良土壤性質(zhì)，在沿海鹽堿地、荒漠荒山等區(qū)域有大面積的種植，原材料市場廣闊。

基于菊芋成分的加工產(chǎn)品在食品工業(yè)中具有廣泛的應用。菊芋粉可以作為食品添加劑，用于制作低糖、低熱量的食品。菊芋飲料則因其天然的甜味和豐富的營養(yǎng)成分而受到消費者的喜愛。此外，菊芋糖果等零食也因其獨特的口感而受到消費者的青睞。

通過深入研究菊芋中的生物活性成分和其加工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制標準及食用效果和安全性等方面的問題，可以為菊芋加工產(chǎn)品的進一步開發(fā)和應用提供科學依據(jù)。

1.成分

1.1菊糖

菊糖，又稱菊粉、土木香粉，外觀呈白色粉末，易吸水，是一種天然碳水化合物，多糖，是菊芋塊莖中的主要成分，其中菊芋干物質(zhì)中80%以上為菊糖，菊芋鮮塊莖中菊糖含量占在15%以上，菊糖是天然線性聚合物大分子，由D-呋喃果糖經(jīng)β（2→1）糖苷鍵聚合而成，熱值較低，不易被人體消化，只有部分菊糖會在結(jié)腸中被益生菌發(fā)酵產(chǎn)生很少的熱量和短鏈脂肪酸，適合制成糖尿病患者的調(diào)味劑。

菊糖在調(diào)節(jié)血脂血糖、抗糖尿病、免疫等方面作用顯著。是一種被公認的益生元，可以作為食品添加劑應用到各類食品中，能幫助人體調(diào)節(jié)血糖和改善腸道菌群。

1.2脂肪酸

研究發(fā)現(xiàn)，菊芋塊根中總脂肪、游離脂類和結(jié)合脂類分別為0.56%、0.39%和0.36%，脂肪酸含量比較低。

1.3萜類

萜類具有抗炎、抗腫瘤等多種生物活性。有顯著的抗腫瘤和抑制血小板的凝聚或促進血小板凝聚的雙重作用，對抗炎癥、促進傷口愈合具有幫助。

菊芋中萜類主要為倍半萜類化合物，同科的斑鳩菊屬已被驗證的大量倍半萜類化合物。

1.4酚酸

酚酸是一類含有酚環(huán)的有機酸，可以殺菌，具有調(diào)節(jié)血糖、促進脂肪代謝、增強免疫力的作用。研究發(fā)現(xiàn)，菊芋中富含酚酸類成分，在食品中添加菊糖的時，酚酸也會添加其中。

1.5甾體類

植物甾醇對心臟和降低膽固醇有益，對結(jié)腸癌有一定預防作用。

研究發(fā)現(xiàn)，菊芋中含有豐富的甾醇，主要集中在菊芋的塊莖和葉中，是血漿脂蛋白及細胞膜合成的必要成分之一。實驗從菊芋葉和莖中共分離鑒定出12個甾體類化合物。

1.6黃酮類

黃酮類化合物是很強的抗氧化劑，可有效的清除體內(nèi)的自由基，降低癌癥發(fā)生的可能，能有效地抑制人體的衰老，使身體的活性提高。

實驗表明，菊芋的葉片和花中含有豐富的黃酮成分，可將菊芋花或葉片的磨粉、提取物作為添加劑。

1.7綠原酸

綠原酸是一種具有抗菌、抗病毒的功效的成分。實驗測得菊芋中綠原酸的平均含量為1.6375mg/g，表明菊芋葉片中含有大量的綠原酸。

1.8氨基酸

氨基酸分為必需氨基酸和非必須氨基酸，是人類所需的重要的營養(yǎng)物質(zhì)之一。菊芋塊莖中富含對人體有益的13種人體必需氨基酸。菊芋總氨基酸含量為在40%以上，其中大約有60%-70%為必需氨基酸，比土豆等常見蔬菜的氨基酸含量還要高。

1.9其他成分（見表1）

菊芋含有豐富的多糖，以及大量的各類有益物質(zhì)，能在多方面、多維度恢復人體受損部位和調(diào)節(jié)人體各項指標。在調(diào)節(jié)血糖和改善人體腸道菌落上的作用極大。

菊芋的塊莖也少量優(yōu)質(zhì)蛋白和大量的膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)元素對降低血糖和調(diào)節(jié)身體，是低蛋白飲食的合適食品，相較于其他低蛋白食品，菊芋可以在攝入少量蛋白質(zhì)的同時，補充大量人體有益成分如維生素、礦物質(zhì)等。

可以說，菊芋是一種非常適合作為食療的食物，在開發(fā)營養(yǎng)品、食品和功能飲料方面有廣闊的可開發(fā)前景。

2.黑菊芋

2.1生產(chǎn)原理

黑菊芋是以鮮菊芋為原料，利于菊芋中豐富的多糖成分和有益物質(zhì)，基于美拉德反應所生產(chǎn)的一種類黑精食品產(chǎn)品，外表呈黑色，富有光澤，口感軟糯，類似果脯。可以直接食用或作為調(diào)味品使用，口感獨特營養(yǎng)豐富。黑菊芋可以調(diào)節(jié)腸道菌落、潤腸通便、調(diào)節(jié)血糖等。

2.2營養(yǎng)成分

黑菊芋的加工過程對菊芋本身的營養(yǎng)破壞不大，繼承了大部分菊芋的優(yōu)點，對人體健康進行有益調(diào)節(jié)。并且，由于還原糖和多酚含量的增加，又賦予了黑菊芋香甜的口感和抗氧化的性質(zhì)，必需氨基酸種類和總量占比的增加對菊芋的營養(yǎng)價值也有所提高。

2.3加工前后成分變化

制成黑菊芋后，還原糖含量顯著提高，因此，黑菊芋要比鮮菊芋的甜度要高，但總糖含量下降，降低的形式主要以菊糖為主，其他如多酚的含量有較大增加，粗蛋白含量基本不變。

呋喃類化合物5－HMF含量提高，具有增強細胞變形活性、抗氧化性，對保護神經(jīng)元等有益作用。

菊芋加工前后甲硫氨酸和纈氨酸2種人體必需氨基酸含量增加，其余氨基酸含量略有減少。必需氨基酸占總氨基酸的比例提升，制作成黑菊芋后，菊芋整體的氨基酸營養(yǎng)損失不大，甚至對補充的營養(yǎng)有所擴寬和提高。

甜度的提高使原本味道較寡淡的菊芋更加適合作為一種零食，但還原糖含量的提高并不適合再發(fā)揮菊芋中調(diào)節(jié)血糖的作用，對于一些糖尿病或高血糖患者，不適用食用。

2.4黑菊芋多糖

黑菊芋多糖可以起到調(diào)節(jié)血糖，預防腫瘤的效果。相對于菊糖，黑菊芋多糖的味道更佳，甜味更足一些，群體的接受度會更高，應用領域類似紅糖。

提取黑菊芋多糖的方法，可以采用以水為溶劑，超聲輔助的方法提取黑菊芋多糖，實驗數(shù)據(jù)顯示，以此方法提取的黑菊芋多糖平均得率在40%以上。

3.菊芋低聚果糖

3.1生產(chǎn)原理

菊芋低聚果糖是利用了菊芋豐富的多糖和價格較低的特點，擴展了菊芋調(diào)節(jié)血糖的能力和各類益處，從菊芋中提取低聚果糖作為功能性甜味劑替代部分蔗糖添加到食品中降低食品的熱量和甜度同時保持食品的口感和風味。此外，低聚果糖還具有促進腸道有益菌生長、改善腸道環(huán)境的作用對維護人體健康有益。

3.2制備方式

常規(guī)的低聚果糖一般以蔗糖為原料，而利用酶解法，可以將菊芋加工成菊芋低聚果糖，能有效降低原料成本。

3.3緩解運動疲勞

據(jù)實驗報告，菊芋低聚果糖抗運動疲勞的作用通過調(diào)節(jié)血清疲勞生物標志物，調(diào)節(jié)肌肉損傷標記物，如肌糖原和肝糖原、乳酸脫氫酶和血清肌酸激酶、血漿丙二醛和谷胱甘肽過氧化物酶等低聚果糖。

4.菊芋全粉

菊芋全粉是將新鮮的菊芋塊莖經(jīng)過清洗、粉碎、干燥等工藝制成，具有較好的溶解性和吸水性，可作為食品原料或工業(yè)原料使用。在食品行業(yè)中可應用于制造低糖食品、保健食品等方面具有重要作用；在工業(yè)行業(yè)中可應用于制造生物塑料、生物肥料等方面。

5.菊芋其他產(chǎn)品

5.1菊芋功能飲料

菊芋的營養(yǎng)成分很高，將其提取出菊糖或其他如菊芋低聚果糖、黑菊芋多糖等與其他富含營養(yǎng)價值的食品（如山楂、陳皮等）復合，可以制成具有獨特風味的飲品，又具有極高的營養(yǎng)價值，補充身體所需要的各類微量元素和緩解運動疲勞的效果。

5.2菊芋粉制成面條、面包

菊芋中的多糖含量高，且菊糖的吸水性較強，粘度隨著菊糖濃度增加而增大，當濃度達10%-30%時形成凝膠，濃度越高形成凝膠的速度越快。

用菊芋粉代替一定量面粉（菊芋粉可以是10%的比例）搭配，發(fā)面后可以做成面條或者面包，因菊糖會和面粉中的淀粉、蛋白質(zhì)生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可增加面團彈性。

5.3菊芋軟糖

菊芋提取出來的菊糖不易被吸收，制成軟糖攝入糖分并不會很高，而且菊芋有調(diào)節(jié)血糖的作用，此類產(chǎn)品能在攝入少量糖的同時，幫助身體調(diào)節(jié)。

總結(jié)

菊芋的營養(yǎng)價值極高，含有大量的菊糖和部分的綠原酸、黃酮類化合物、萜類化合物、甾體化合物。菊芋可以在食品和保健食品方面進一步發(fā)展，如利用其中的糖分，開發(fā)成黑菊芋、菊糖、菊糖低聚果糖等，可以制成食品調(diào)味劑、食品添加劑等，或制成面條、飲料等日常食品，也可以利用其高營養(yǎng)價值制成保健品。