豆薯资源及其开发利用现状

刘永娟，卫永华，2，*，张志健，2

（1.陕西理工学院生物科学与工程学院，陕西汉中723001；2．陕西省黑色有机食品工程技术研究中心，陕西汉中723001）

豆薯资源及其开发利用现状

刘永娟1，卫永华1，2，*，张志健1，2

（1.陕西理工学院生物科学与工程学院，陕西汉中723001；2．陕西省黑色有机食品工程技术研究中心，陕西汉中723001）

豆薯资源在我国南方分布广泛，其块根和种籽在食品开发方面有着重要的作用，开发潜力巨大。对豆薯资源的开发利用状况进行综合阐述，并对其开发利用提出相关建议，以期为豆薯资源的开发提供一定参考。

豆薯；开发利用；现状

豆薯（yam bean，jicama，学名：Pachyrrhyizus erosus Urban）是豆科（Leguminosae）豆薯属（Pachyrhizus Rich. ex DC.）中能形成纺锤形或扁球形块根的一年生或多年生草质藤本植物，又名凉薯、地瓜、沙葛、土瓜等[1]。豆薯喜炎热而降雨较少的气候，原产热带美洲，现分布于热带和亚热带地区。中国长江以南地区普遍栽培，以贵州、四川、湖南、广东、广西、陕西南部和台湾等地生产较多[2]。豆薯食用部分为肥大的块根，其皮薄而韧、肉质洁白、嫩脆、香甜多汁，食用无渣，且略带豆腥味[1]，生食或熟食后具有生津止渴、清凉去热、解酒毒、降血压等功效[3]。

豆薯产量很高，一般每公顷可产豆薯块根40 t～50 t。因此，在我国南方许多地区，豆薯作为一种重要的经济作物被农民广泛栽种。但它不耐贮藏，易腐烂变质，现阶段对其加工不多。每年豆薯成熟季节，市场豆薯堆积如山，腐烂损失严重，使农民丰产，经济却不能增收。因此，本文对豆薯资源的开发利用情况进行综述，旨在为豆薯资源的深加工和综合开发利用提供一定的参考。

1 豆薯的化学成分

1.1 豆薯块根的化学成分

豆薯块根富含淀粉、糖分和蛋白质、氨基酸、多聚糖、类黄酮和维生素C以及人体所必需的钙、铁、锌、铜、磷等多种元素；脂肪含量低，且不含胆固醇[4-7]。中外不同学者对多个国家或地区的豆薯进行营养成分分析，结果如表1和表2所示[5-6]。

除表中所列营养成分之外，苏雪娇等还从云南豆薯中提取出以没食子酸、香草酸、咖啡酸和芦丁为主要成分的、具有较高抗氧化活性的多酚类物质。大量研究报道表明豆薯是一种营养丰富、品质高的是食源材料[8]。

1.2 豆薯种籽的化学成分

有研究表明，新收豆薯种籽含水分8.11%，灰分4.32%，蛋白质39.50%，脂肪25.81%，碳水化物22.26%[9]。E.O.Leidi报道豆薯种籽中游离氨基酸含量0.26%～0.41%[10]；Morales-Arellano GY发现，白蛋白是豆薯种籽中的主要成分，含量高达31.0%～52.1%，其次是球蛋白，占27.5%～30.7%[11]。但豆薯成熟的种籽中还含有一种有毒物质—鱼藤酮（C23H22O6），其可引起人、畜和昆虫中毒甚至死亡。

表1 不同产地豆薯的主要化学成分Table1 The main chemical components of Pachyrrhyizus erosus

表2 豆薯中的矿质元素和维生素的含量Table2 The content of mineral element and vitamin in Pachyrrhyizus erosus

2 豆薯块根产品的开发

目前国内大部分豆薯都进入厨房被食用，与豆薯相关的产品开发还处于初级阶段，开发的产品形式也比较简单。

2.1 豆薯汁饮料

豆薯具有独特的香气和滋味，且是人体所需维生素和矿物质的一个良好的来源。制成的果汁饮料有良好的口感和滋味。刘轲等通过热烫去皮、榨汁、淀粉分离、煮沸、冷冻、过滤、二次离心、灭菌等加工工艺生产出澄清透亮、味道甘甜的豆薯果汁及操作要点为：采用热烫去皮方法进行去皮，然后通过预煮，进行护色、杀菌灭酶，打浆，用离心机取其澄清果汁[12]。在豆薯汁生产过程中，为了增加豆薯汁的甜度，还常采用原料浆液液化和糖化的措施来提高产品的口感[13-14]；为了提高果汁透明度，采用预煮操作不仅可以促使果汁中的胶体沉降分离，而且对果汁还具有护色作用。Juarez MS等将榨取的豆薯汁用分子量为10 000Da的膜超滤分离，以改善汁液的稳定性。结果表明，利用超滤技术生产的豆薯汁具有理想和稳定的香气、风味和形态，产品接近绿色食品的标准[9]。

2.2 豆薯脯

以豆薯为原料，可以将其制作成风味独特的果脯。也可以使用木糖醇等代替蔗糖进行功能性豆薯果脯开发，以满足肥胖和糖尿病消费者的需求。

2.3 豆薯发酵产品

豆薯块根出汁率高，淀粉易被淀粉酶分解成小分子单糖和寡糖，极适宜作为底物进行发酵产品的生产。

Stamford等以豆薯为原料，利用Cunninghamella elegans（UCP542）菌株进行了甲壳素和甲壳胺的生产研究，所获得甲壳素和甲壳胺产物的脱乙酰度可分别达到6.2%和85%，黏均分子量Mv分别为3.25× 104g/mol和2.72×104g/mol[15]，对降低甲壳素和甲壳胺的生产成本具有重要的意义。

刘轲对豆薯原浆的液化、糖化、糖化液脱色等技术进行了研究，为豆薯发酵产品的开发奠定了一定的基础[16]。任曦竹等以豆薯为原料，经切块、榨汁、酶解和离心后得豆薯汁，然后以耐高温活性干酵母为发酵菌种，采用液态发酵法制得酒精度为13.6%（体积分数）的豆薯果酒。酿造出的果酒产品清亮透明，具有独特的豆薯香味，各项指标均符合国家标准，适合扩大生产[17]。

近年来研究发现，以果蔬为原料开发的果醋中，由微生物的发酵所产生的葡萄糖酸具有“双歧因子”的功能，能促进肠道内双歧杆菌的生存和繁殖。以富含糖类、矿物质和维生素的豆薯为原料，酿造的果醋将会是一种绿色、保健、风味良好的果醋饮料。

此外，豆薯中的淀粉也是柠檬酸生产原料。Sarangbin和Watanapokasin以豆薯为底物，利用突变菌株YW-112进行柠檬酸发酵研究，柠檬酸最终产量达106 g/L[18]。

2.4 豆薯淀粉

豆薯中淀粉含量丰富，营养价值高，民间常将其加工成藕粉、粉丝、面条、糕点等食品，口味清香，口感良好。同时，豆薯淀粉具有良好的理化特性和加工特性，作为天然食品添加剂在食品工业中将有广泛的用途[19-20]。笔者曾对淀粉基本性质进行研究，结果表明豆薯淀粉糊化温度为65℃～75℃，其溶解性明显高于土豆、小麦、玉米和红薯等传统淀粉[21]。Amaya-Liano报道，豆薯直链淀粉含量低（约为12%），易被酸解，有可能替代玉米淀粉成为葡萄糖、果糖、麦芽糖和混合糖浆等生产原料[22]。Doporto等认为豆薯淀粉具有粘度高、不褐变和糊化温度低等优点，可作为无麸质食品的生产原料，以及奶糖、糕点、冰淇淋等的生产辅料[23]。因此，以豆薯为原料，进行淀粉生产也是进行豆薯资源开发，提高豆薯附加值的重要方向之一。Doporto等对豆薯淀粉的提取工艺进行了相关研究。他认为在进行豆薯淀粉提取时，磨碎会造成淀粉颗粒破损，从而降低豆薯淀粉的储藏和使用性能在淀粉粉碎工艺中，所以压碎的方式比传统的磨碎工艺更可取[23]。在豆薯淀粉的生产原料方面，除直接利用豆薯外，也可以用生产豆薯饮料的残渣来进行淀粉生产，以此提高豆薯的综合利用率。

此外，以豆薯为原料开发出的产品还有豆薯甜酱、豆薯蜜饯、豆薯罐头、豆薯果冻等[2]。

3 豆薯种籽资源的开发

豆薯牵藤果荚成熟后，经晒干、脱粒即得豆薯种籽，其亩产在100 kg～120 kg，且油脂含量高于我国大豆主产区大豆含油率的平均值（20%）[7]。从植物油脂利用的角度看，豆薯种籽中的油脂具有较高的研究和开发利用价值。

麻成金等采用GC-MS对豆薯籽油的脂肪酸组成进行了分析和鉴定，结果表明，该油脂中含有油酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸等9种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸以油酸和亚油酸为主，占脂肪酸总量的60.83%；该油脂的折光指数、碘值、酸值、相对密度、色泽等多项理化指标与菜籽油等食用油脂相近，属于半干性油脂；同时还发现豆薯籽油中还含有谷甾醇（3.09%）、γ-谷甾醇（5.42%）和有毒成分类鱼藤酮结构物质（4.18%）等组分[24]。鱼藤酮等有毒成分对人畜有害，但也是良好的天然植物性杀虫剂。若研制出豆薯种籽中有毒成分类鱼藤酮结构物质分离方法，人们将在从豆薯种籽中获得植物油的同时，还可以利用鱼藤酮类物质生产生物杀虫剂等。

Santos等对豆薯籽中的淀粉进行了提取研究，结果表明豆薯籽淀粉具有在人体内易消化、鱼藤酮类化合物含量低和富含除甲硫氨酸外其他人体必需氨基酸等特点[25]。

此外，豆薯种籽还是蛋白质的重要来源，蛋白质含量达到25.2%～31.4%[10]。郝冰等首次从豆薯种籽中提取出抗真菌蛋白PaAFP。该蛋白对食用菌生产中的主要危害菌——黄霉菌和木霉有着很强的抑制作用，其有可能作为天然的抗菌剂应用于生产[26]。

4 其他应用

纳米技术在食品配料和感官方面的应用日益受到人们关注。以豆薯中某些化学成分为基础制备的衍生物的纳米特性也受到人们的关注。Ramos-de lapena等将水溶性壳聚糖（WSCh）与豆薯中提取的果胶多糖进行聚合反应，合成了在农业、医学和食品中具有广泛应用的聚电解质复合物[27]。

豆薯中还含有大量的纤维素和半纤维素，将其提取后将可以用于食品质构的改善和高膳食纤维食品的生产。Ramirez-Santiago等将从豆薯中提取出果胶和半纤维素加入搅拌型酸奶中，不仅降低了酸奶脱水程度，而且提高了酸奶的口感[28-29]。

5 豆薯资源开发利用的建议

综上所述，豆薯作为一种良好的植物类农产品加工原料，其开发利用前景十分广阔。针对目前豆薯资源开发技术整体比较落后的状况，建议从以下三方面着手：

1）加强豆薯基础研究。豆薯营养成分丰富，但其加工特性和功能特性大多并不明确。因此，综合应用现代仪器技术手段，积极开展豆薯中主要营养成分与加工特性等方面的基础研究，明确营养成分在加工过程中的理化、功能变化，为豆薯产品选择合适的加工方式奠定理论基础；同时加强豆薯营养成分的结构、含量、加工方式与功能特性之间的研究，探讨营养成分与功能特性之间的量效和构效关系，加工方式对功能特性的影响等，为豆薯保健食品的开发提供理论支撑。

2）开展豆薯贮藏保鲜技术。豆薯产于亚热带，对低温比较敏感，在10℃以下就易遭受冷害。所以加强豆薯采后生理变化规律的研究，开发适宜的豆薯贮藏方式和技术，延长豆薯消费及加工期，提高豆薯质量稳定性成为当务之急。

3）新产品开发及加工技术研究。豆薯营养丰富、价格低廉，且为日常生活中的普通农产品。而要解决豆薯产品开发利用低的问题，可从以下三方面对豆薯进行开发与加工：一是生产能让大众接受的休闲型豆薯食品，如豆薯果脯、豆薯罐头、豆薯汁饮料等；二是针对特定人群开发豆薯保健型食品，如利用豆薯中类黄酮和多酚含量高的特点开发降血压食品和抗氧化食品等。三是开发食品添加剂或加工辅料，如豆薯淀粉加工。然而，目前我国已有部分豆薯产品开发成功，但因加工技术的滞后并没有使其进入工业化生产阶段。所以在进行新产品开发的同时，还必须根据原料和产品的特点，加强产品的加工技术研究，只有这样才能使豆薯产品走出实验室，走进加工车间，进入食品市场。

[1]张德纯.豆薯[J].中国蔬菜,2015(3):44

[2]刘轲,刘建华,李方,等.豆薯片热风干燥动力学研究[J].江苏农业科学,2014,42(1):227-229

[3]杨文慧,赵兵,高昂,等.豆薯药学研究概况[J].安徽农业科学, 2011,39(33):20391-20392

[4]陈忠文,文西强,王宏飞,等.豆薯资源的开发利用及发展建议[J].园艺与种苗,2014(5):49-53

[5]隋雪德,赵连璧,刘吉鹏.新型纯天然绿色食品——豆薯[J].种子科技,2011(6):46-47

[6]Ramos-de-la-Peña AM,Renard CMGC,Wickerc L,et al.Advances and perspectives of Pachyrhizus spp.in food science and biotechnology[J].Trends in Food Science&Technology,2013,29(1):44-54

[7]郑兵福,李彦坡,蒋文文.凉薯加工产品的发展现状[J].农产食品科技,2010,4(2):52-54

[8]苏雪娇,张秀娟,常维娜,等.凉薯(Pachyrhizus erosus L.)块茎的营养品质分析[J].食品工业科技,2013(34):349-352

[9]Juárez MS,Paredes-López O.Studies on jicama juice processing[J]. Plant Foods for Human Nutrition,1994,46:127-131

[10]Leidi EO,Sarmiento R,Rodríguez-Navarro DN.Ahipa(Pachyrhizus ahipa[Wedd.]Parodi):an alternative legume crop for sustainable production of starch,oil and protein[J].Industrial Crops and Products,2003,17(1):27-37

[11]Morales-Arellano GY,Chagolla-López A,Paredes-López O,et al. Characterization of yam bean(Pachyrhizus erosus)proteins[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2001,49(3):1512-1516

[12]刘轲.汉中豆薯成分分析及其开发利用研究[D].汉中:陕西理工学院,2015

[13]Ramos-de-la-Peña AM,Renard CMGC,Wickerc L,et al.Enzymatic liquefaction of jicama(Pachyrhizus erosus)tuberous roots and characterization of the cell walls after processing[J].LWT-Food Science and Technology,2012,49(2):257-262

[14]Ramos-de-la-Peña AM,Renard CMGC,Montañez J,et al.Optimization of the liquefaction and saccharification of structural polysaccharides of jicama(Pachyrhizus erosus L.)tissue by enzymatic pulping[J].LWT-Food Science and Technology,2012,46(1): 232-238

[15]Stamford TC,Stamford TL,Stamford N,et al.Growth of Cunninghamella elegans UCP 542 and production of chitin and chitosan using yam bean medium[J].Electronic Journal of Biotechnology,2007 (10):61-68

[16]刘轲,刘建华,赵林杰,等.豆薯糖化液制备技术研究[J].广东农业科学,2013(15):107-110

[17]任曦竹,王湘,刘君,等.凉薯果酒发酵条件研究[J].饮料工业, 2011,14(6):24-27

[18]Sarangbin S,Watanapokasin Y.Yam bean starch:a novel substrate for citric acid production by the protease-negative mutant strain of Aspergillus niger[J].Carbohydrate Polymers,1999,38(3):219-224

[19]Doporto MC,Dini C,Mugridge A,et al.Physicochemical,thermal and sorption properties of nutritionally differentiated flours and starches[J].Journal of Food Engineering,2012,113(4):569-576

[20]Doporto MC,Mugridge A,García MA,et al.Pachyrhizus ahipa (Wedd.)Parodi roots and flour:Biochemical and functional characteristics[J].Food Chemistry,2011,126(4):1670-1678

[21]张志健,刘轲,张东,等.豆薯淀粉的特性研究[J].中国食品添加剂, 2014(8):139-145

[22]Amaya-Llano SL,Martínez-Bustos F,Martínez AL,et al.Comparative studies of some physico-chemical,thermal,morphological,and pasting properties of acid-thinned jicama and maize starches[J]. Food Bioprocess Technology,2011,4(1):48-60

[23]Doporto MC,Mugridge A,García MA,et al.Pachyrhizus ahipa (Wedd).Parodi roots and flour:biochemical and functional characteristics[J].Food Chemistry,2011,126:1670-1678

[24]麻成金,黄群,田向荣,等.豆薯籽油的超临界CO2萃取及其理化特性[J].中国油脂,2008,33(12):20-23

[25]Santos ACO,Cavalcanti MSM,Coelho LCBB.Chemical composition and nutritional potential of yam bean seeds(Pachyrhizus erosus L. Urban)[J].Plant Foods for Human Nutrition,1996,49:35-41

[26]郝冰,叶晓明,林玉娟.豆薯种籽中一种抗真菌蛋白PaAFP的分离纯化和部分特性研究[J].中国生物化学与分子生物学报,1999, 15(6):1006-1009

[27]Ramos-de-la-Peña AM,Rangel-Rodríguez AM,Casas-González MR,et al.Analysis of a polyelectrolyte complex formed with jicama pectic polysaccharide and water soluble chitosan[J].Polymer International,2011,60:916-919

[28]Ramirez-Santiago C,Ramos-Solis L,Lobato-Calleros C,et al.En-richment of stirred yogurt with soluble dietary fiber from Pachyrhizus erosus L.Urban:effect on syneresis,microstructure and rheological properties[J].Journal of Food Engineering,2010,101:229-235

[29]Kim SH,Lee SY,Palanivel G,et al.Effect of Dioscorea opposita Thunb.(yam)supplementation on physicochemical and sensory characteristics of yogurt[J].Journal of Dairy Science,2011,94(4): 1705-1712

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年陕西理工学院校级人才启动项目（SLGQD13-13）

刘永娟（1984—），女（汉），硕士研究生，主要从事食品化学研究。

*通信作者：卫永华（1983—），副教授。