山药的营养功效及加工利用研究进展

徐子妍，董凯璇，苏亚东，王磊*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室，山东泰安271018；2.山东瀚方食品科技集团有限公司，山东烟台265200；3.山东雨霖食品有限公司，山东烟台265200）

山药（Dioscorea opposita Thunb）又名薯蓣、薯药，是薯蓣科薯蓣属的草质藤本植物的根，在我国是药食同源的佳品。山药分布广泛，主要分布于我国华北、西北及长江流域各省区。山药味甘、性温，具有主伤中、除热寒邪气、补中、益气、长肌肉等功效[1]，久服可耳聪目明、延年益寿。《神农本草经》将山药列为上品。研究表明，山药具有诱导产生干扰素，增强人体免疫功能的作用。山药所含的胆碱和卵磷脂有助于提高人的记忆力，益智健脑[2]。作为一种药食两用的食材，山药目前主要食用方式为蒸、炒；加工方面，主要用来制作山药粉、山药脆片、山药面包、山药发酵乳、山药酒等。本文对山药营养成分、药理作用以及食品加工方面研究进展的总结，为山药食品的工业化应用提供理论依据，促进高效农业的发展。

1 山药的营养成分

山药营养丰富，主要营养成分为多糖、蛋白质、淀粉、氨基酸及各种金属元素。此外，还有皂苷、果胶、胆甾醇、尿囊素、胆碱和山药素等成分[3]。

1.1 多糖

多糖是山药主要的活性成分，具有抗氧化、抗衰老、提高免疫力等作用。因测定方法的不同，所得的多糖含量有一定差异，多糖约占山药湿重的16%～20%[4]。Wang等[5]试验发现不同品质的山药淀粉中直链淀粉的质量分数为20.74%～25.94%。崔晋等[6]用双波长法测定山药中直链和支链淀粉的含量，研究表明直链淀粉的测定波长为624 nm，含量为15.2%～27.3%；支链淀粉的测定波长为538 nm，含量为43.8%～77.72%。王莹等[7]采用分光光度法测得有机山药中多糖含量为283.17 mg/g。

目前对于山药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，通过多次实验得出最佳工艺条件为83 ℃浸提3 h，料液比1：17.5，实际提取率为2.56%。王娜等[9]引入微波水浴法，优化了多糖提取工艺，所得最佳工艺条件为温度80 ℃，水浴2.5 h，微波93 s，功率500 W，料液比1：25，该条件下，多糖提取率为10.56%。

1.2 蛋白质

山药中的蛋白质含量为7%～8%，主要含有的氨基酸为丝氨酸、精氨酸、谷氨酸等[10]。王蕾等[11]对河南本地的三种山药采用凯氏定氮法分别测定蛋白质含量，最终测得三种山药均含有17 种氨基酸，除色氨酸外，均含有7种必需氨基酸。陈菁瑛等[12]采用盐酸水解法测评了福建本地7 个山药品种的氨基酸组成以及含量，研究表明这7 种山药均含有17 种氨基酸，总氨基酸含量2.86%～6.64%，同时发现山药中氨基酸总含量和必需氨基酸的种类与含量呈正相关关系。周晓薇等[13]以铁棍山药为研究对象，进行蛋白质的分离纯化，结果表明铁棍山药中含有20、31、50、66 kD 四种不同分子质量的蛋白质。

1.3 金属元素

山药中含有多种金属元素，钾和钙的含量最高，镁、铁和钠的含量次之，另外，山药中富含多种微量元素锌、铬、钴、锰和铜[14,15]。杭悦宇等[15]用离子发射光谱法测定5个品种的山药，共含29 种金属元素，所有山药中都含有人体必需微量元素Fe、Zn、Cu、Co 和Cr。谢彩霞等[16]采用电感耦合等离子体光谱仪对山药和土壤样品进行了金属微量元素分析，实验证明山药对无机元素的富集能力因产地而异，含量差异明显。而且不同栽培条件也会对山药中金属元素含量产生不同影响。

2 山药的功能功效

山药具有抗氧化、抗突变、抗肿瘤、降血糖、降血脂、保护肝脏损伤和免疫调节等功能。

2.1 抗氧化作用

研究表明山药具有较强的抗氧化作用，发挥抗氧化作用的物质主要是山药多糖[4]。山药多糖可以直接作用于脂质过氧化链式反应，减少链长，从而阻断脂质过氧化的进行，也可以作用于抗氧化酶，提高体内原有抗氧化酶活性，从而间接发挥抗氧化的作用。尚晓娅等[17]制备白色山药精制多糖粉末（CYP），以其对羟自由基清除率为指标，进行体外抗氧化活性实验，结果表明当CYP 浓度为3 mg/mL 时，对羟自由基的清除效果最好，清除率高达97%，可有效抑制小鼠肝匀浆的自氧化。周丽等[18]以淮山药叶为实验对象，制备淮山药叶乙醇提取物，以二苯代苦味酰肼（DPPH）自由基来评价抗氧化能力，VC 作参比，结果表明浓度为0.1 mg/mL 时，淮山药叶乙醇提取物与VC对DPPH 的清除率分别为90.47%和93.22%，由此判定山药叶的乙醇提取物具有强抗氧化能力。詹彤等[19]以精制的山药多糖为研究对象，分别研究了山药多糖对肝脂褐质含量、肝过氧化脂质（LPO）含量以及脑Na+/K+-ATP酶活性的影响，结果发现20 mg/kg 和50 mg/kg 的山药多糖使小鼠LPO 降低10.6%和19.2%，肝脂褐质含量降低31.8%和40.6%，使小鼠脑Na+/K+-ATP 酶活性上升21.1%和50.7%。梁亦龙等[20]以黑腹果蝇为实验对象，研究表明SOD 活性随着山药多糖浓度的增加而显著提高，当山药多糖浓度为3 mg/100 g 时，雌、雄果蝇的SOD 活力分别可达358.71±15.3 NU/mL 和412.55±13.03 NU/mL。林刚等[21]通过试验发现，6.33 g/kg 山药的醇提物可使小鼠血浆LPO 浓度降低为7.61±2.38 mol/mL，肝脏的脂褐素浓度降低为230.89±46.32 μg/g，因此山药具有抗衰老的功效。

2.2 抗肿瘤作用

山药多糖具有一定的抗肿瘤作用，是良好的抗癌辅助物。山药多糖可以抑制肿瘤细胞的增殖，增强白细胞的吞噬能力。赵国华等[22]研究发现，50 mg/kg 山药多糖对Lewis 肺癌细胞瘤块有显著的抑制作用，对黑色素瘤无明显效果，150 mg/kg 及其以上浓度对两种细胞均有明显的抑制效果。高启禹等[23]通过测定山药多糖对PC12 和Hepa1-6 细胞的增殖的影响，结果表明在山药多糖浓度为500 μg/mL 时，抑制作用显著。谭辉等[24]研究发现，紫山药花青素不同浓度的提取物对HepG2、MDA-MB-231细胞增殖的抑制作用，实验表明浓度为400 μg/mL 时对两种细胞的抑制率可达80%以上。

2.3 降血糖作用

山药具有显著的降血糖功效[25]。山药中富含抗性淀粉，对普通淀粉在机体中的水解起到抑制作用，同时山药多糖可以加快糖代谢速率，提高酶活性，从而降低血糖含量。朱明磊等[26]考察山药多糖对小鼠的降糖效果，试验结果表明，与对照组相比，饲喂山药多糖后，小鼠的血糖含量由12.74±1.63 mmol/L 下降至6.69±1.37 mmol/L，降血糖功效显著。何云[27]用四氧嘧啶引起的高血糖大鼠作实验对象，探究山药多糖在50、75、100 mg/kg 三个剂量下的降血糖效果，结果发现100 mg/kg 的剂量降血糖效果最明显，造模前和治疗后的血糖水平分别为13.03±1.29 mmol/L 和8.27±1.55 mmol/L，且降血糖作用与山药多糖剂量呈正比例关系。

2.4 保肝作用

山药多糖具有较强的保护肝脏作用，可降低由金属元素引起的肝脏损伤。伟萍等[28]通过类似实验发现山药水提液可以降低四氯化碳导致小鼠肝损伤的肝脏丙二醛（MDA）和丙氨酸转氨酶（ALT）的值，增加超氧化物歧化酶（SOD）的值，由此证明山药水提液可以保护小鼠受损肝脏，且这种保护机制可能与山药抗氧化能力有关。徐光翠等[29]研究山药多糖对镉致肝脏损伤的大鼠的作用，考察指标为MDA、SOD、ALT。结果发现，500 mg/kg 山药多糖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。相比于染毒组，MDA 的下降率为28.89%，SOD 的上升率为26.65%，ALT 的下降率为45.70%，表明山药多糖RDCP-B 对受镉致肝脏损伤的大鼠的肝脏有显著的拮抗作用。

2.5 免疫调节作用

山药还可调节机体免疫力，促进吞噬细胞的吞噬作用，增加皮质细胞、淋巴细胞数量，延缓免疫器官衰老。李树英等[30]研究发现将山药醇提液灌入小鼠胃中，可促使小鼠体内T 淋巴细胞增殖，促进溶血素的产生。郑素玲等[31]考察山药粗提液对小鼠器官的免疫调节作用，实验发现小鼠的脾指数和胸腺指数分别为38.8±3.6 mg/10 g、25.5±2.7 mg/10 g，与对照组相比，脾指数上升2.25 倍，胸腺指数上升0.8 倍，由此说明山药粗提液可以在一定程度上延缓机体免疫器官的老化进程。赵国华等[32]研究了山药多糖对T 淋巴细胞的增殖能力和NK 细胞活性的提高能力，研究结果显示150 mg/（kg·d）的山药剂量对小鼠的免疫调节作用效果最显著，该剂量下T 淋巴细胞增殖至正常组的3.5 倍，NK 细胞活性达到76.8%±10.3%。

3 山药的主要加工品及存在问题

人们食用山药已有3 000 多年的历史，主要食用方式为蒸、炒。目前，山药的功效逐渐被人们熟知，加工利用方式也日趋多样化，山药的主要加工产品为山药粉和山药饮片，此外还有山药脆片、山药面包、山药发酵乳、山药酒等。

3.1 主要加工产品

3.1.1 山药粉

山药粉富含氨基酸、胆碱、维生素和微量元素，可以增强机体免疫力，延缓衰老，清除自由基，提高抗氧化能力。尤其适合消化不良、血糖偏高的人群以及养生健体的老年人食用。彭涛等[33]研究了不同干燥方法对山药粉品质的影响，所得最佳工艺条件为喷雾干燥、酶解4 h、进口温度160 ℃，在该条件下制得的山药粉细腻甘甜，冲调后口感顺滑。李强等[34]通过单因素实验和效果评分优化了制取山药粉的最佳工艺参数为喷雾干燥，入口温度170 ℃，出口温度75 ℃，水、山药配比1：2，通过该工艺制得的山药粉溶解性强、复水性好、口感细腻。杨志锋等[35]以山药为主要原料，经护色、粉碎、细磨、均质、酶解、喷雾干燥等工序，研发一种新型速溶复合山药粉，经感官评价后，得出最佳工艺条件为pH 6.00，温度60 ℃，加酶量0.036%，酶解时间20.12 min。试验制得的山药粉复合液含量30%、白砂糖含量10%、柠檬酸含量0.03%、果胶含量0.15%，且口感清香，色泽诱人。

3.1.2 山药酒

山药酒对风湿骨痛、腰肌劳损、骨质增生有明显功效，是患风湿骨痛人群的良好选择。钟敬飞等[36]将山药切片、烘干、粉碎、浸提后与白酒原液混合，进行单因素实验测定温度、酒精度和配料比对山药原酒的影响，得出最佳工艺参数为酒精度75% vol，山药、原酒配比1：3，浸提温度60 ℃，时间3 h；制得的山药酒香气凛冽，回味悠长。

3.1.3 山药发酵乳

山药富含皂苷元，具有调理肠胃、降血糖、降血脂的功效[37,38]，可复配加工成山药发酵乳，适合血糖高的人群食用。钱志伟等[39]通过单因素和正交试验优化了香蕉山药发酵乳最佳工艺条件为山药原浆7.5%，香蕉粉2%，蔗糖8%，42 ℃恒温发酵7 h，此条件下制得的香蕉山药发酵乳质地均匀、口感香甜。杨电增等[40]进行感官评定和微生物指标检验，通过正交试验确定山药枸杞酸奶的最佳制作条件为山药添加量7.64%，枸杞粉添加量0.40%，蔗糖添加量8.56%，发酵剂接种量0.21%，在此条件下制得的山药枸杞酸奶稳定性好，营养丰富。

3.1.4 山药脆片

山药脆片富含多糖、淀粉糖化酶、皂苷和氨基酸，口感丰富，具有促消化、益智健脑、降低血糖等功效。目前我国果蔬脆片加工主要用低温真空油炸、冻干技术、挤压膨化等技术[41,42]。田广瑞等[43]研究了山药脆片的膨化加工工艺，最佳工艺参数为水分含量10%，切片厚度8 mm，膨化时间45 s，在此条件下所得的山药脆片营养丰富，酥脆可口。刘璐等[44]以蕲春山药为原料，经过切片、浸泡、烫漂、冷却、烘干、油炸等工序，所得最佳工艺参数为烘干温度70 ℃，烘干20 min，油炸温度160 ℃，油炸200 s。通过该工艺制得的山药脆片最佳色度为13.95，粗脂肪含量为27.28%，破碎力为388.776 g，脆度为3，能保留山药本身的清香，且口感酥脆、品质良好。

3.1.5 山药面包

将山药的药理作用和面包的丰富营养结合起来制成的山药面包具有一定的开发和研究意义。孙芝杨等[45]对山药面包进行感官评分，得出以面包专用粉1 000 g、水500 g、白砂糖200 g、起酥油55 g、酵母15 g、淮山药粉10 g、食盐5 g、α-淀粉酶3.5 g、硬脂酰乳酸钠2 g、鸡蛋1 个所制得的山药保健面包品质最好。张首玉等[46]以葛根粉、山药粉、面包粉、黄油为原料，加工制成葛根山药面包，质地均匀，组织细腻，营养丰富。信维平[47]将茯苓与山药同作原料制作面包，优化最佳工艺配方，进行质量检测，所制得的茯苓山药面包光滑蓬松、色泽金黄，具有开发潜力。

3.2 加工存在问题及解决策略

山药在加工过程中容易褐变，这是酚酶催化酚类物质产生醌及醌的聚合物作用的结果。在加工过程中应当采取护色处理。通过实验证明，以下几种措施对于抑制褐变的效果比较显著：（1）加工前对山药进行热处理，抑制山药表层酶的活性，可有效防止后加工过程中的褐变；（2）加入无硫护色液可以改善山药液的颜色，保持山药原有的色泽，从而防止褐变；（3）采用0.3%柠檬酸+0.1%D-抗坏血酸钠护色45 min 处理可以有效抑制山药在加工过程中的变色[48]。

4 结语

山药作为我国古老的药食同源植物，含有多种营养元素和活性成分，具有抗衰老、抗肿瘤、降血糖、免疫调节、保护肝脏等功效。作为新世纪功能性食品，山药的保健功能、药理价值逐渐被人们所认知，在食品加工领域具有良好的发展前景，可以进一步加大山药产品的研发力度，除制成以上几种山药产品外，还可开发新型山药果脯、山药罐头、山药膏、山药酥、山药卷等速食营养保健食品，使山药以多种形态出现在人们的生活中，发挥它最大的营养保健价值，丰富山药产品种类，提高山药深加工能力，为我国山药产业的发展注入新的力量。