胡萝卜的营养功能、加工及其综合利用研究现状*

2013-11-21陈瑞娟毕金峰陈芹芹刘璇吴昕烨周禹含

食品与发酵工业 2013年10期

陈瑞娟，毕金峰，陈芹芹，刘璇，吴昕烨，周禹含

1(沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳，110061)2(中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工综合性重点实验室，北京，100193)

胡萝卜(Daucus carota L.)为双子叶植物纲伞形科萝卜属的草本植物，起源于中亚和地中海地区，栽培历史在2000年以上。元末传入我国，故称胡萝卜，又名红根、金笋、丁香萝卜，为伞形科植物胡萝卜的根。其肉质根供食用，是春季和冬季的主要蔬菜之一，享有“小人参”、“金笋”的美誉。在我国，胡萝卜已有600多年的栽培历史，南北各地均有栽培，特别是我国北方气候冷凉的地区，种植面积很大。但目前，我国对胡萝卜及其产品的开发利用率不高，胡萝卜深加工转化技术发展滞后，造成产品附加值低，不仅浪费资源且造成环境污染。因此，对胡萝卜主要加工环节进行优化并对其进行综合利用，最大限度地保留和提高其产品中所含功能性物质，对于提高胡萝卜资源利用率、实现资源的良性循环具有重要意义。本文介绍了胡萝卜的营养及保健功能，对胡萝卜的加工现状进行了阐述，并对胡萝卜的综合利用现状进行了分析。

1 胡萝卜的营养价值及功能性质研究

1.1 胡萝卜的营养价值

胡萝卜具有很高的营养价值，其具体营养成分如列表1所示。

表1 胡萝卜主要营养成分表Table 1 The main nutritional components of carrot

从表1中可以看出，胡萝卜的水分含量为86%～89.2%，蛋白质含量 0.6% ～1%，脂肪含量在0.3%左右，碳水化合物含量为5.6% ～10.6%，粗纤维含量1.1% ～2.4%，说明基本营养成分的含量差异不明显;而活性成分以及β-胡萝卜素的组成及含量有很大变化，这可能是由于地区及品种差异而造成的。

1.2 胡萝卜的保健功能性质

现代研究表明，胡萝卜可提高机体的防癌抗癌能力;具有抗氧化，延缓衰老的功效。此外，胡萝卜可显著提高机体抵抗疾病的能力，并具有对VA进行安全补充的功能。

1.2.1 提高机体防癌抗癌能力

胡萝卜中的类胡萝卜素能提高人体免疫系统B细胞产生抗体，从而具有提高人体免疫力的功效。类胡萝卜素还能增加自然杀伤(NK)的数目，消除体内被感染的细胞和癌细胞［7］。经国内外专家研究证实，胡萝卜确有防癌和抗癌的功效，原因是:(1)胡萝卜富含的抗氧化维生素(β-胡萝卜素，VC)，可以起到抑制癌细胞增长的作用，降低肿瘤的发生率;(2)胡萝卜中含有一种糖化酵素，能分解食物中存在有致癌作用的的亚硝胺，这样就减少了其对人体的致癌作用;(3)胡萝卜中有较多提高巨细胞的吞噬能力的木质素，因此提升了巨细胞吞噬癌细胞的活力［8］。近几年来我国癌症的病发率有上升的趋势，因此胡萝卜保健品的开发对人类社会发展有重要的影响和重大的意义。

1.2.2 抗氧化、延缓衰老

生物体内脂质过氧化和自由基的产生导致细胞功能的下降，从而引起人体的衰老［9］。而胡萝卜素分子结构中含有多个双健，能抑制脂质的过氧化反应，从而减小过氧化物对免疫功能的抑制［10］。同时作为单线态氧的淬灭剂，它还能够清除体内多余的自由基延缓衰老［11］。此外，胡萝卜富含维生素，可刺激皮肤的新陈代谢，增进血液循环，从而使皮肤细嫩光滑［8］。由此可见，胡萝卜也可以作为一种美容健肤、抗衰老的功能保健食品得到开发利用。

1.2.3 提高机体抵抗疾病的能力

胡萝卜中含有丰富的木质素、槲皮素和山奈酚、琥珀酸钾等成分，能增加冠状动脉的血流量、降低血脂含量、促进肾上腺素的合成分泌，进而具有降压、强心之功效［12］。胡萝卜细胞壁的成分里含有极其丰富的钙果胶酸脂，它能加速胆汁酸的凝固，促使人体内胆固醇向胆汁酸发生转变，从而起到降低胆固醇、预防冠心病的作用［5］。胡萝卜还富含膳食纤维，它有利于延缓肠道葡萄糖的吸收，减少血糖上升的幅度，因此可以调节血糖水平，减少对胰岛素的需求。胡萝卜中的果胶物质能与进入体内的汞离子结合，促进人体内汞离子排出，消除或降低汞对人体的毒害作用［7］。

1.2.4 对VA进行安全补充的功能

众所周知，VA缺乏症，容易引起夜盲症和皮肤角化等疾病;而VA补充如果过量会引起中毒。胡萝卜中含有丰富的胡萝卜素，尤其是β-胡萝卜素。它作为VA源比视黄醇(VA的活性部分)效果更佳。当人体缺乏VA时，人体肝脏内维生素酶可将胡萝卜素转化为VA。酶通过自动调控来实现体内VA的需求平衡。当体内VA增加到满足需要的量时，酶即停止转化。这样VA补充过量也不会产生毒性作用，可以达到安全补充VA的目的［12］。目前β-胡萝卜素已被联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)认定为A类有营养的食品添加剂。

2 胡萝卜的加工现状

2.1 胡萝卜汁饮品

胡萝卜制汁是胡萝卜主要的加工方式之一。目前对胡萝卜汁的研究主要集中在胡萝卜单一制汁以及将胡萝卜与其他水果复配成功能因子富集的复合果蔬汁。黄建初等［13］以新鲜胡萝卜为原料，研究了生产天然胡萝卜汁的加工工艺，他指出采用果胶酶酶解处理胡萝卜汁是此工艺研究的主要特点，胡萝卜浆中添加0.04%的果胶酶在(45士l)℃下酶解1.0 h，可提高出汁率和胡萝卜素提取率。杜磊［14］对胡萝卜草莓复合果蔬汁的澄清工艺进行了研究，研究表明果胶酶用量0.7g/L、酶解温度50℃、酶解时间5.0 h、复合果蔬汁pH值3.75，此条件下澄清后草莓-胡萝卜复合果蔬汁透光率为80.34%，出汁率为88.73%，可溶性固形物含量为10.8%，获得良好的果蔬汁澄清效果。于东［15］等人提出了黑莓-胡萝卜复合果汁饮料开发的方案。另有学者确定胡萝卜-杏复合果蔬汁饮料的基本配方为［16］:蔗糖5%，柠檬酸0.15%，胡萝卜与杏的比例为2∶1，蜂蜜用量2.0%，确定乳化增稠剂最佳用量为:0.06%果胶+0.03%魔芋胶+0.06%黄原胶。还有学者［17］对红枣-胡萝卜复合饮料的加工工艺进行了研究。

2.2 胡萝卜脱水干制品

脱水干制是传统的食品保藏方法，将胡萝卜进行脱水干燥一方面有利于其贮藏和保存，另一方面减少了其交通和运输成本。目前国内外开发的脱水干制品主要有胡萝卜脆片，干燥胡萝卜丁以及干燥胡萝卜片。毕金峰［18］等人利用变温压差膨化干燥技术，制得了口感酥脆营养丰富的胡萝卜脆片;Matthias［19］等人利用常温干燥和微波真空干燥联合制备了胡萝卜丁，产品具有良好的色泽、形状和复水性，另有Xiao［20］及 Doymaz［21］等人分别选择了合适的气流冲击干燥条件(空气温度，空气流速和空气湿度)以及空气对流干燥参数(空气温度，空气流速和样品厚度)制备了干燥胡萝卜丁。Litvin［22］等人采用了真空冷冻干燥、微波加热和热风干燥或真空干燥结合的方式制得干燥胡萝卜片，对总干燥时间和胡萝卜片的质量参数进行了探讨。Kaya［23］等学者对干燥不同厚度胡萝卜片的数学模型进行了研究。同时Sumnu［24］等人利用微波干燥和卤灯微波干燥组合炉制备了胡萝卜片，所得产品比热风干燥产品具有更好的复水能力。

2.3 胡萝卜粉

胡萝卜制粉也是胡萝卜在当今食品行业中的一个发展方向。这是由于胡萝卜制粉对原料的大小和形状没有严格的要求，并且能够充分的利用原料中的营养成分和膳食纤维。目前对于胡萝卜粉产品的研究主要集中在胡萝卜粉产品的制备及其粉质特性研究上。其中，胡萝卜粉产品不仅包括胡萝卜纯粉产品，还包括与其他物料复配后的粉产品。宫元娟［25］等人采用了热风干燥、真空干燥、微波干燥、冷冻干燥四种干燥方式研究了胡萝卜粉的加工特性，确定胡萝卜粉的加工工艺。乔长晟等［26］以新鲜胡萝卜为主要原料，经前处理、漂烫、打浆、调配、均质、灭菌、真空浓缩后利用喷雾干燥制成了胡萝卜粉。廖小军［27］等对胡萝卜粉的理化性质及其应用进行了研究，测定了胡萝卜粉的总糖含量、水分含量、溶解性、色差和粒度等指标;并将胡萝卜粉作为添加剂添加到牛奶以及面条中，使得牛奶和面条更富营养。李浩权［28］等人将胡萝卜粉的真空带式干燥、真空微波干燥和热风干燥3种干燥方法进行对比，探讨结果为利用真空带式干燥法加工的胡萝卜粉品质最佳。Mestry等［29］利用喷雾干燥采取响应面分析法确定了复合胡萝卜西瓜复合粉的工艺条件，条件为入口温度144℃，物料流量5 mL/min，麦芽糊精浓度为15%，得到的产品富含β-胡萝卜素和番茄红素，色泽良好并且营养丰富。Rashevska等［30］进行了奶油胡萝卜复配粉的技术研发，研究中将胡萝卜粉作为添加剂添加到奶油中，发现两者复配之后提升了粉的耐热性、可塑性。

2.4 其他

除上述几种加工方式外，还有以胡萝卜为主要原料加工而成的多种功能性产品。如胡萝卜酸奶是以牛奶、白砂糖为主要原料加入了胡萝卜浆及其他果蔬的乳酸菌制品。杨国浩［31］等人研制出了凝固性胡萝卜风味酸奶;田桂芝［32］等人研制出了搅拌型胡萝卜风味酸奶。另外，胡萝卜与其他果蔬的复合型酸奶也已经有诸多报道。与此同时，胡萝卜脯、胡萝卜保健酒、胡萝卜奶片、胡萝卜花色肠等产品也已经投入市场，这些食品也日益丰富着人们的日常生活。

3 胡萝卜的综合利用

胡萝卜是食品工业的重要原料。但目前我国对胡萝卜的加工利用率不高，加工品种单一，主要以胡萝卜汁为主。对于胡萝卜汁的加工仍具有一些局限性;(1)原料方面，胡萝卜原汁易腐败变质，－10℃左右条件下，也仅能保存2 d。此外，果蔬原汁的不稳定性随时间的变化而渐渐表现出来［33］。(2)口感方面，胡萝卜本身存在焖味而不具备果香，其加工饮品口味远比不上各种果汁，大大减低了其市场占有率［34］。(3)工业方面，目前提取液多是以提取水溶性成分为目标的浓缩汁产品，而胡萝卜素属脂溶性成分，固提取率不高，人们食用或饮用后胡萝卜素在人体内的吸收率也较低［35］。(4)加工方面，在胡萝卜汁加工中会产生大量残渣，不仅浪费资源，而且造成环境污染。因此，亟待一些方法来提高胡萝卜的加工利用率以实现胡萝卜的综合利用。

3.1 功能成分提取

胡萝卜制汁后会产生大量的残渣，而其残渣中含有大量的功能性成分。因此通过提取功能成分是实现胡萝卜的综合利用的一种良好途径。

3.1.1 β-胡萝卜素

从胡萝卜中最大限度的提取β-胡萝卜素并将其纯化和工业化生产是胡萝卜综合开发利用的一个重要环节，将极大的提高胡萝卜的产品附加值。胡小明［36］等对天然β-胡萝卜素的提取工艺条件进行了研究，采用了石油醚，丙酮，乙酸乙酯，正己烷，三氯甲烷等作为提取溶剂。研究表明石油醚作为提取溶剂时，β-胡萝卜素的提取率最高，含量可达102.29 mg/100 g。另外王敏等［37］也对天然胡萝卜素的提取及分离进行了研究，其结果表明用丙酮-石油醚混合液体积比为3∶7时提取的效果最好，提取量可达995 μg/g。据报道，目前于食品中β-胡萝卜素的测定方法有纸层析法(PC)［38］、高效液相色谱法法(HPLC)［39］和用丙酮提取直接比色［40］等方法。

3.1.2 膳食纤维

膳食纤维根据其溶解性分为2类，水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维。邵焕霞［41］通过实验获得了胡萝卜渣中制备膳食纤维的最佳条件。制备可溶性膳食纤维的最佳工艺条件是:pH值为2.5的HCl溶液，料液比为1∶9(g∶mL)，温度85℃，反应时间为75 min;制备不溶性膳食纤维的最佳工艺条件是:温度70℃，pH值5.5，用酶量0.6%，时间为40 min。结果为可溶性膳食纤维的得率为7.3%，不溶性膳食纤维的得率为69.12%。洪华荣［42］从胡萝卜中提取的水溶性膳食纤维含量为84.12%，水不溶性膳食纤维含量为73.02%。

3.1.3 果胶

果胶是一种复杂多糖，存在于高等植物组织里相邻细胞的中胶层中。果胶提取的基本原理是将不溶性果胶转变成为可溶性果胶并分离出来。实现从胡萝卜渣中工业提取果胶能极大的提高胡萝卜的附加值，并且能够弥补目前果胶市场供应短缺。提取果胶的主要方法有:酸法提取、离子交换法、酶法提取。孙雅君［43］利用酸法和超声波法从胡萝卜渣中提取了果胶，结果表明采用超声波法提取果胶可大大节约提取时间，而且果胶具有较好的质量。陈改荣用草酸铵做萃取剂利用酒精沉淀法从胡萝卜中提取果胶，最佳提取条件为料液比1∶15(g∶mL)，草酸铵浓度为0.5%，90℃恒温搅拌1.5 h，得到果胶产率为13%，凝胶强度 169［44］。

3.2 胡萝卜副产物的综合利用

胡萝卜滤渣以及胡萝卜缨都是胡萝卜加工后的副产物，由于这些副产物中仍含有很多的营养成分，可将其进行进一步的合理利用，提高原料的利用率及产品的附加值。

3.2.1 胡萝卜渣综合利用

胡萝卜渣是在胡萝卜制汁后产生的一种副产物，据报导胡萝卜汁的产量仅为60% ～70%，高达80%的胡萝卜素及大量维生素、矿物质和膳食纤维残留于胡萝卜滤渣中［45］，因此有必要对其进行合理利用。目前利用胡萝卜渣开发得到的产品有胡萝卜粉、动物饲料以及快餐盒等。

3.2.1.1 胡萝卜渣干燥及制粉

胡萝卜渣的干燥技术主要有单一干燥和联合干燥，同时干燥的胡萝卜渣进一步可制备成胡萝卜粉。赵永彬［46］采用热风干燥、真空干燥以及联合干燥技术对胡萝卜渣进行了干燥，研究结果表明联合干燥技术效果较好，即先采用热风85℃干燥45 min后再真空75℃干燥90min，类胡萝卜素损失率为2.1%。近些年来，超微粉碎技术应用于胡萝卜粉产品的开发具有非常大的优势。原料经过超微粉碎成超微颗粒，其表面积和孔隙率显著增加，产品的分散性、溶解性、功能性明显增强，容易为人体所消化吸收［47］。与此同时，拓宽了胡萝卜残渣的使用范围，胡萝卜粉质产品可以作为配料添加到面食制品、奶制品、饮料等各种食品中使得产品更富营养［27］。另外，胡萝卜滤渣制粉后每100 g中粗蛋白含量6.64 g，粗灰分0.75 g，可溶性糖1.51 g，并含有果胶、纤维以及钙、磷等矿质元素［47］，它可作为牲畜和家禽的粗饲料，对于动物的生长发育具有促进效果。

3.2.1.2 快餐盒制备及回收利用

破碎胡萝卜滤渣添加增稠剂使其变成均匀的糊状物，放入真空干燥箱中进行脱气处理而后倒入模具中成型后干燥。干燥完毕涂上抗水剂再进行干燥，冷却后即为成品快餐盒。用完后的快餐盒实现包装功能后，也可以作为牲畜和家禽的粗饲料，这样既不会污染环境，又实现了资源的回收利用［25］。

3.2.2 胡萝卜缨的综合利用

据有关研究胡萝卜缨的水分含量82.2%，每100 g中含有蛋白质1.7 g，碳水化合物7.3 g，膳食纤维4.0 g，胡萝卜素970 μg，并含有一定量的维生素及矿物质［6］。人们食用胡萝卜缨的历史悠久，它可做为产品得到开发，如皋市康宝食品有限公司首家独创将胡萝卜缨制成调味菜，既保持了原有的绿色，又可登上餐桌［49］。同时胡萝卜缨进行低温干燥后再粉碎也能够做为牲畜和家禽的优质粗饲料。

4 展望

胡萝卜易腐坏而且具有季节性，亟需良好的贮存方式或者利用方式使其价值最大化。随着人们绿色消费观念日趋成熟，胡萝卜的加工利用将朝着节能、环保、营养、方便的方向发展。其未来发展方向有:

(1)在营养保健功能方面，胡萝卜虽具有明显的防御疾病和提高机体免疫力的能力，但在保健和医疗中的应用较少，主要上市的产品有胡萝卜营养咀嚼片、胡萝卜保健酒等。未来应更注重胡萝卜的营养保健功效，拓展其在医疗保健等领域的应用和使用范围。

(2)在加工方面，未来将更注重如何提高胡萝卜的利用率以及开展高效、节能、提质的新型加工技术等。如在胡萝卜脱水制品加工中开展热风-微波干燥，微波-红外干燥等联合干燥技术研究，提高产品品质，不断使胡萝卜粗加工向精深加工转变，增加产品的附加值。

(3)在综合利用方面，将胡萝卜加工过程中产生的残渣干燥后进行制粉将会在未来得到进一步发展。制粉后增加了产品的溶解性、分散性、固香性和可调性。另外，将其加工成纳米粉体也具有一定的可行性。同时，胡萝卜加工成粉体几乎可应用到食品加工的各个领域，将会拓宽原料的使用范围。

总之，充分利用胡萝卜中的营养物质，开发出具有最佳功能性成分含量、优良口味及便捷性的产品使其利用价值最大化，是未来研究的重要方向。

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