芋头淀粉及其提取工艺的研究进展*

李 莎 王敬涵* 戴 瑞 唐 红 刘杰梅

（桂林旅游学院酒店管理学院，广西桂林 541006）

芋头每年的产量巨大，但与其他薯芋类原料相比，人们对芋头的开发利用程度较低，尤其是对芋头中淀粉的使用率有待进一步提高。芋头块茎中淀粉含量占70%，如果将芋头中淀粉提取出来，并加工成其他产品，可增加芋头的经济效益，具有广阔的应用前景。

本文通过研究芋头及芋头淀粉的特性，对芋头淀粉提取工艺的研究进展进行综述，为芋头淀粉提取工艺的充分利用以及开发芋头系列产品提供参考依据。

1 芋头及其特性

1.1 芋头的形态结构

芋头，俗名芋艿，又被叫做里芋、毛芋、土芝、芋魁等，是天南星科草本植物的地下球茎，为多年生块茎植物，常作一年生作物栽培。芋头的肉质、形状因品种而异，通常可食用的为小芋头；叶片颜色通常是绿色或紫红色，形状为盾形，叶柄长而肥大；形状有球形、卵形、椭圆形或块状等；植株基部会形成短缩茎，逐渐累积养分，再形成肥大呈肉质的球茎，被称为“母芋”或“芋头”，母芋每一节有一个脑芽，活动力最强的部位是中下部节位的腋芽，在发生第一次分蘖时，形成小球茎的“子芋”，再从“子芋”发出“孙芋”，在条件适宜的情况下，可以形成曾孙芋或玄孙芋等。

芋头原产于印度，现主要分布于非洲、亚洲的中国、东南亚及日本等地区。在我国，芋头种植历史已有2000 多年，在珠江流域种植最多，在江苏、福建、浙江、湖南、江西、四川、两广等地区也有种植。

1.2 芋头的特性

芋头营养丰富，含大量的淀粉、蛋白质、矿物质及维生素等，既可以作为蔬菜和粮食食用，也可以作为观赏植物。

1.2.1 芋头的营养成分

芋头营养丰富，含有水溶性多糖、淀粉、蛋白质、维生素C、B 族维生素、胡萝卜素、钾、钙、锌等营养成分。

芋头所含矿物质中氟元素的含量较高，具有保护牙齿、洁净牙齿及防止龋齿的功能。芋头中含有多种微量元素，有助于机体改善由于缺乏微量元素导致的生理异常。

芋头中淀粉是天然高分子聚合物，经过处理改性后，可在食品、造纸和纺织工业等领域广泛应用。芋头含有一种黏液蛋白，被人体吸收后能产生抗体球蛋白，即免疫球蛋白，进而提高机体的抵抗力。

1.2.2 芋头的药理活性

芋头性味甘辛、平，属药食同源食物。中医认为芋头具有补脾胃、宽肠胃、破血散结等功效，可治疗食少瘦弱、口渴便秘久痢便血和气血郁结所致的消痨散结、腹中癖块等症状。芋头含有丰富的黏多糖，可增强机体免疫力。现代药理分析表明，芋头还具有降血压、降血脂等作用，对于预防心脑血管病有益。

1.2.3 芋头的观赏性

芋头叶片宽大青绿，种类繁多，可作为类似万年青及蔓绿绒的观赏性植物。

2 芋头淀粉

2.1 芋头淀粉的特性

2.1.1 溶解度

范迎菊等测定芋头淀粉溶解度，得出芋头淀粉在不同温度下，淀粉颗粒的溶解随温度上升而增大。

2.1.2 透明度

曹新志等配制不同浓度的淀粉溶液测定其透明度，得出芋头淀粉的透明度随着淀粉浓度的增大而减小。

2.1.3 冻融稳定性

戎群洁等通过比较不同产地以及不同种类芋头淀粉糊的冻融稳定性，分析得出淀粉中直链淀粉含量与冻融稳定性有关,由于直链淀粉容易老化，所以芋头淀粉的冻融稳定性差。

2.1.4 膨胀性

芋头淀粉膨胀性随温度降低而减小。膨胀性快速增加是由于在芋头淀粉糊化温度范围内，淀粉颗粒受热膨胀而急剧吸附周围水分造成的。而当温度超过糊化温度后，膨胀度增长缓慢，这是由于芋头淀粉空间结构已打开。芋头淀粉膨胀性的高低直接影响食品的品质。

2.2 影响芋头淀粉性质的因素

曹新志等研究了食盐浓度、pH 值、蔗糖浓度对芋头淀粉析水率、黏度、透明度的影响，试验结果表明，随着芋头淀粉溶液中食盐含量的减少，淀粉糊的黏度逐渐下降，而芋头淀粉糊的析水率和透明度呈现逐步上升的趋势。pH 值接近中性时，当芋头淀粉糊的透明度和析水率较低，黏度较高，在较低和较高的pH 值中，芋头淀粉的透明度和析水率较高，黏度较低。蔗糖有助于提高淀粉糊的黏度。

施帅等探讨不同芋头淀粉质量分数对析水率的影响，结果表明，淀粉的析水率随着其浓度的减小而增大。若淀粉糊的冻融稳定性差，那么在冻融过程中，游离水就会析出，导致损坏食品的结构，造成食品品质的下降。

孙忠伟用浸泡液的种类和pH 值、浸泡时间、浸泡温度、浸泡液料比、破碎度、芋头淀粉质量分数作为变量探究影响芋头淀粉提取率的因素，并通过验证试验及放大试验证明分析得出，提取液pH值是影响芋头淀粉提取率的重要因素。对于以芋头为原料的淀粉加工厂来说，芋头淀粉质量分数是最为重要的指标。

3 芋头淀粉提取工艺的研究进展

3.1 芋头淀粉的提取方法

3.1.1 碱提取法

用质量浓度0.1%的NaOH 溶液浸泡提取芋头淀粉的方法称为NaOH 提取法。研究显示，碱液提取芋头淀粉方法可在一定程度上提高芋头淀粉的提取率，同时提高芋头淀粉的白度，这是由于在芋头淀粉产品中，蛋白质的质量分数下降。

但是，NaOH 是一种具有强腐蚀性的碱，在工业上用碱浸法会产生大量的碱性废液，导致环境污染。

3.1.2 水沉降法

将芋头清洗洁净后削皮，切成薄片，捣碎，于水溶液中浸泡大约2 h，过滤，将滤液沉降一段时间，丢弃液体部分，便能得到芋头淀粉。

由于芋头中含有大量的黏性物质，使芋头淀粉沉降速度慢，耗费时间长，效率低下，会造成芋头淀粉产量降低。并且，在长时间沉降中会发生微生物的降解，使芋头淀粉的质量下降。此外，此方法量产芋头淀粉的提取率也不高。

3.1.3 氨水沉降法

在0.03 mol/L 氨水溶液中加入捣碎的芋头浆，浸泡2 h，过滤，沉降，提取芋头淀粉。

与水沉降法提取相比，此法不仅缩短了沉降时间，而且还提高了芋头淀粉的提取率。另外，氨水沉降法提取的淀粉峰值黏性也有提高。因为氨水是弱碱，所以提取介质的pH 值为9～10，在此pH 值范围中，一般的酵母菌、细菌和霉菌通常在这种环境下不能生长，从而使芋头淀粉的质量大大提高。

3.1.4 双酶法

张晶等采用双酶分步法，以新鲜芋头为原料，分别研究了木聚糖酶、中性蛋白酶的处理条件对淀粉提取率的影响，并通过正交试验优化了提取工艺，得出为先添加木聚糖酶后添加中性蛋白酶的二次加酶法所得淀粉提取率最高。

3.1.5 酶法

在单因素试验基础上，以碱性蛋白酶作为蛋白质酶解剂，采用响应面设计优化提取芋头淀粉的工艺条件。姜绍通等试验结果表明，芋头淀粉响应面法优化酶法提取的最佳工艺参数为：酶解时间137 min，pH 值10，酶用量0.9%，酶解温度41 ℃。此工艺条件下，芋头淀粉的提取率高达88.92%。

3.2 影响芋头淀粉提取率的因素

芋头淀粉的颗粒不仅有较多的黏质，还被蛋白质的网状结构包裹着，造成芋头淀粉难以提取。而经过改性的芋头淀粉可以用于食品、医药、化妆品等领域，用途广泛。近些年来，很多人探究影响芋头淀粉提取率的因素，试图提高芋头淀粉的提取率，增加芋头淀粉的使用率。

孙忠伟研究芋头淀粉的提取工艺和芋头淀粉的性质，采用单因素试验和正交试验，探究胶体磨间隙（破碎度）、浸泡时间、pH 值及浸泡温度对芋头淀粉提取率的影响，得出胶体磨间隙5.0 μm、p H值10.0、浸泡时间70 min、浸泡温度20 ℃为是芋头淀粉提取的最优工艺条件。除此之外，芋头淀粉质量分数越高，芋头淀粉提取率越高。因此，芋头淀粉提取率与芋头淀粉质量分数和工艺条件有关。

袁军等使用NaOH 溶液作为浸泡介质，通过单因素和正交试验探讨料液质量比、碱液种类和pH值、浸泡时间、浸泡温度对芋头淀粉提取率的影响，采用低速离心的方式多次洗涤沉降物，提高芋头淀粉的提取率。刺破和撕裂芋头细胞外壁的纤维组织后，经过冷冻处理，并利用碱液浸泡破坏芋头蛋白质的氢键，使得蛋白质的极性基团暴露出来再部分溶解，以提高芋头淀粉提取率，为芋头淀粉的提取和精深加工提供理论基础。

李大峰等通过研究表明，浸泡温度、浸泡时间、pH 值、料液比、淀粉质量分数、淀粉来源是影响淀粉提取率的主要因素。

4 小 结

我国的芋头种植历史悠久，栽培范围广泛，芋头营养丰富，具有很大发展潜力。在目前的研究中，已研制出芋头的发酵、焙烤、糖制、腌制等多种产品，并且对其皮渣和叶柄废弃物的利用也进行了一定程度的挖掘。

但现阶段，对于芋头淀粉的提取工艺的研究依然很少，由于芋头淀粉提取制备方法单一、效率低下，在很大程度上限制芋头产品结构的优化及其系列产品的出口。因此，为了实现对芋头资源的充分利用，有必要进一步了解芋头淀粉，并且深入系统研究芋头淀粉的提取工艺，发展创新芋头淀粉提取和综合利用的方法，为我国芋头产业的优化和发展赋予新的生命力。