魔芋开发利用研究综述_尉芹

魔芋开发利用研究综述尉　芹1)　马希汉2)(1)西北林学院园林系,712100陕西杨陵;　2)西北林学院基础课部;第一作者:女,39岁,副教授)摘　要　魔芋被认为是人类优质碳水化合物的来源之一,并在医药、保健和工业上有着广阔的应用前景。

本文对魔芋的理化特性、药理作用、加工利用等方面的研究进行了评述。

关键词　魔芋;开发;利用分类号　S567魔芋又名、鬼芋、花梗莲、蛇玉米、土星楠、蛇头草等〔1〕,是天南星科(Araceae )魔芋属(Amorphophallus Blume )的多年生草木植物。

主要分布在东经65°～140°,北纬35°～南纬10°,包括中国、日本及越南等东南亚国家。

全世界有魔芋品种260种以上,我国有25种,其中花魔芋(A .konjac 或rivieri )是广泛栽培的一个品种〔2〕。

魔芋在我国已有二千多年的栽培历史,长期以来都是自生自长和零星种植,开发利用范畴仅限于民间传统食用方法和疗伤治病的土验方。

系统地进行人工栽培和加工利用则始于50～60年代,80年代以来开始进行大规模的魔芋食品的开发和研究。

日本在魔芋研究方面起步较早,在本世纪20年代,日本就开始对魔芋的栽培、成分、加工进行研究〔3〕,特别是80年代以来,日本在魔芋研究的广度和深度方面均处于世界领先地位,开发出的各种魔芋食品和药品的奇特保健功效正迎合了现代人们对快速减肥、健美的需要,以致现在“魔芋热”风靡整个日本乃至西方发达国家。

因此,国外把魔芋食品的兴起称为“新兴食品工业的革命”。

我国许多地区已把魔芋的综合利用列为重点开发项目之一。

有关魔芋的研究主要集中在对魔芋的理化特性、药理作用和加工利用等方面。

1　魔芋的物理化学特性魔芋干物质的主要成分为葡甘聚糖,其中粗粉中含36%～42%,精粉中含55%～66%,块茎含少量的蛋白质、16种氨基酸、维生素A 、维生素B 及铁、钙、磷等矿物质〔4〕。

魔芋葡甘聚糖为白色粉末,加水可溶胀,溶于水形成溶胶,不溶于丙酮、氯仿等有机溶剂。

其分子是由许多D -葡萄糖和D -甘露糖以1: 1.6的摩尔比通过β-1.4甙键结合形成的复合多糖。

分子量因品种而异〔5〕,是一种天然高分子化合物,因此它具有高分子化合物的一般特性。

魔芋葡甘聚糖具有高吸水性、高膨胀性。

溶于冷水后,会形成一种粘稠的溶胶,可起增稠、乳化和悬浮的作用;若加入碱使其p H 值小于12.2,则可形成可逆性的凝胶,具有成膜、成型和西北林学院学报　1998,13(3):62～67　Jour na l o f No r th west For estry Colleg e 收稿日期1997-12-26保鲜作用;加碱使pH 值大于12.2并进行加热则形成一种弹性凝胶,可用于魔芋食品的加工中。

这种特性在其它多糖中是罕见的,因此它具有特别的物理化学特性。

2　魔芋的药理作用现代科学研究证明,魔芋中的葡甘聚糖是一种水溶性食物纤维,食用后在胃中不被分解消化,而在肠道中被消化并能促进肠系酶类的分泌与活化,具有清理肠道、防止肥胖、提高耐糖力、改善胆固醇代谢和抑制胆固醇结石形成等功效〔6〕,是一种理想的低热、低脂肪物质,具有防癌、防肥胖、降血脂血糖的特殊功能。

据《开宝本草》《本草会编》《医林篆要》等书记载:魔芋“主消喝”,“治腮痛”,“去肺寒”,“治痰嗽”〔7〕。

中医认为魔芋性寒、味辛有毒,可化痰散积,行敷消肿。

治痰嗽、积滞、疟疾、经闭、跌打损伤、痈肿、疔疮、丹毒、烫火伤〔8〕。

魔芋久煎内服有健胃、助消化的作用。

现代医学研究认为魔芋的药理作用主要表现在魔芋葡甘聚糖奇特的生理效应。

孙恪遵〔9〕对魔芋葡甘聚糖的减肥作用研究认为,魔芋在人体中不能被唾液、胰液淀粉酶水解消化,在消化器官中吸水膨胀后使人产生腹饱感,每次进食量不会过多,正如《本草纲目拾遗》中说“一芋所煮,可充数十人之腹”,且它可润肠通便,使部分未被吸收的营养物质随粪便排出;同时,葡甘聚糖吸水后体积膨胀,成为具有粘性的纤维素,粘性纤维素可减慢食物从胃至小肠的通过,延缓消化和吸收营养物质。

由于降低了单糖的吸收,使脂肪酸在体内合成也下降,从而达到减肥效果,并且对预防和治疗糖尿病也有效。

崔熙等〔10〕对魔芋的通便作用研究认为,白魔芋粉可增加肠道的功能,并能抑制小肠对水分的吸收及肠壁水分被吸收进肠道,从而软化大便,起到通便作用,并加速有毒物质的排泄、减少癌原物质与大肠粘膜的接触时间,故也能预防和治疗结肠癌。

Mizuta ni T 、罗德元、崔熙〔11〕在对魔芋的抗癌临床研究中发现,魔芋制品对甲状腺癌、子宫颈癌、鼻咽癌、肺癌、食道癌等均有一定的疗效。

崔熙等认为魔芋的抗癌机理可能是魔芋葡甘聚糖作为一种食物纤维能刺激机体产生一种杀灭癌细胞的物质;它又润肠通便,减少便秘者因肠道分解代谢产生的有毒物质的重吸收,故可预防肠道癌症;它还可改变肠道菌群的生态环境,表现为以双岐杆菌为代表的厌氧菌占优势,而该菌活菌具有明显增强免疫的作用,其死菌有明显地抗肿瘤活性。

周韫珍、吴杰、张茂玉〔12〕等研究证明,魔芋可降低血清胆固醇,其降血脂效果优于其它的膳食纤维。

魔芋能在消化道内与胆固醇等结合,阻碍中性脂肪和胆固醇的吸收;能有效抑制回肠粘膜对胆汁酸的主动转运,吸附胆酸,使胆汁酸的肠肝循环被部分阻断,从而降低了肝脂,增加类固醇的排出量,最终消耗了体脂;它能在结肠内被微生物发酵分解,产生丙酸等短链脂肪酸,这些短链脂肪酸被人体吸收,从而产生降血脂作用。

另外,长期食用魔芋可延缓脑神经胶质细胞、心肌细胞和大、中静脉内膜内细胞的老化过程,预防动脉粥样硬化,改善心、脑和血管的功能。

3　魔芋的加工利用3.1　魔芋精粉的加工魔芋精粉中葡甘聚糖的含量为55%～66%,其含量的高低因加工工艺不同而异。

魔芋精粉633期 尉　芹等　魔芋开发利用研究综述 的加工主要有干法和湿法两种〔13〕。

干法是将魔芋切成片,在阳光下晒干或用热风干燥后再用粉碎机研磨,经风选制成。

湿法是在鲜魔芋与脱水性溶剂接触的条件下研磨、分离和提取葡甘聚糖。

用一般方法加工而成的魔芋粉粒度都在40～60目的范围内。

为了不改变食品的质量和风味,作为配料掺入到面包、面条等主食品中的魔芋粉粒度最好在100目以下,即为超细魔芋粉〔14〕。

超细魔芋粉的生产是将40～60目以下的魔芋精粉加水膨胀后浸入液氮中速冻,并在超低温下粉碎可得超细魔芋粉〔15〕。

3.2　魔芋葡甘聚糖的提取魔芋表现出的奇特的效力主要是其中葡甘聚糖的性能,它可作为原料或添加剂广泛用于食品、医药、塑料、印染、制油等工业。

因此,从魔芋中提取葡甘聚糖具有重要的现实意义和较高的经济价值。

早在1928年,K Kishid 〔16～17〕和Ohtasuki 〔18〕就从魔芋中提取出了葡甘聚糖。

Kishid 的方法是用费林溶液处理,生成铜配合物,再加盐酸使多糖再生,最后铜离子用维尔烯(乙二胺三醋酸)除去。

Oh tasuki 等则用乙醇处理魔芋粉,再经饱和硫酸铵盐析出制得。

近年来,为了提高葡甘聚糖提取率和简化工艺,国外多采用不同浓度的水溶性溶剂,经超离心(15000r /min)分离等制备葡甘聚糖。

吴贤聪等〔19～20〕将魔芋精粉经碱液提取、醋酸铅分离、乙醇沉淀析出粉末状葡甘聚糖。

施航等〔21〕用盐酸水解、盐酸改性乙醇沉淀的方法也得到了较纯净的葡甘聚糖,得率高达55.4%,接近魔芋原料中的含量指标。

3.3　魔芋精粉的改性用普通加工法制得的魔芋精粉具有三甲胺气味(鱼腥味),又因分子量大、溶解度低,使其应用受到限制。

为了改善魔芋精粉的气味,增加溶解度,提高溶胶的稳定性和使溶胶所形成的膜既具保鲜性又可防腐,必须对魔芋葡甘聚糖进行改性。

构成魔芋葡甘聚糖的每个葡萄糖和甘露糖残基上都含有3个醇羟基,因此能够在一定条件下,通过醚化或酯化反应,向分子结构中引入亲水基团,生成水溶性葡甘聚糖的衍生物。

Smith 等〔22〕在1959年就对葡甘聚糖的甲基醚等衍生物的制备、组成、结构有过报道。

另外还有用乙酸、硝酸、苯甲酸、黄原酸及甲基酯〔23～26〕等作为改性试剂的报道。

余若海等〔27〕将魔芋葡甘聚糖在有引发剂硝酸铈铵存在下与丙烯腈发生接枝共聚反应,结果表明接枝共聚物的粘度比反应前提高了2～4倍,溶胶相对稳定性提高了近4倍,制成的膜更为均匀、细密,且气泡明显减少。

胡敏等〔28〕分别用Na H 2PO 4—Na 2HPO 4和三聚磷酸钠作为改性试剂,研究了魔芋葡甘聚糖的磷酯化反应,制备出的酯化产物具有较大的溶解度,形成的溶胶稳定、抗菌能力强、粘度增大,制成的膜均匀、透明、弹性大、强度高。

王文晟等〔29〕、胡耀星等〔30〕还分别用没食子酸和马来酸酐对魔芋葡甘聚糖进行改性研究,也得出了类似的结论。

3.4　魔芋精粉及其改性产品作为食品保鲜剂魔芋葡甘聚糖可作食品保鲜剂,防止食品腐败、变质、发霉和虫害,如果将其改性则效果更佳。

将魔芋葡甘聚糖的可逆性溶胶或魔芋精粉的糊化液敷在食品表面上,便可达到隔离外界污染源,防止或减少食品的霉变。

吴贤聪等〔31〕曾在豆腐干、菠菜上进行了保鲜试验,其保鲜时间比对照组都延长了1～2倍;在枇杷上的保鲜试验表明,经处理的枇杷能有效地延长贮藏期,烂果率、损耗率均低,果实外观、风味和各项理化指标都优于对照组。

梁存钧等〔32〕用0.1%的魔芋葡甘聚糖对砀山梨果实进行浸果处理,贮藏150d,好果率达91.8%,效果优于山梨酸和多菌灵64 西北林学院学报 13卷两种化学防腐剂。

王文晟等〔29〕用改性魔芋葡甘聚糖在苹果等水果上进行了保鲜试验,发现经改性的魔芋葡甘聚糖的保鲜效果优于未改性的。

尉芹等〔33～35〕用改性魔芋葡甘聚糖在草莓、葡萄、柑桔等水果的保鲜试验中也取得了明显的效果。

魔芋葡甘聚糖涂于水果表面后之所以有明显的保鲜作用,是由于它良好的成膜性。

这层膜可有效地防止水果水分的蒸腾,阻止病原菌的交叉感染,加之该膜具有一定的透气性,可调节水果的呼吸强度,保持了果实原有的风味。

3.5　魔芋食品的加工魔芋在我国作为食品原料已有相当长的历史,但其制品种类较少,仅有魔芋干、魔芋粉和魔芋豆腐等产品。

目前,绝大部分是向日本出口廉价的初级加工品魔芋粉,产品单一。

近年来,随着我国人民生活水平的改善,食品加工技术的提高和人们对魔芋特殊性质和功能的不断深入研究和认识,国内以魔芋为主要原料或辅助原料加工的食品不断出现,魔芋在食品加工中的用途也越来越广,如作增稠剂、乳化剂、悬浮剂、品质改良剂等。

3.5.1　增稠剂　利用魔芋具有强大的膨胀性、粘稠性、凝胶性等,以魔芋作主料或作为辅料可制成风味各异的食品。

如粮油类制品:魔芋豆腐〔36〕、魔芋面条〔37〕、魔芋粉丝〔38〕、魔芋晶糕等〔39〕。

传统的豆腐、面条、粉丝等食品中添加魔芋后,品质有很大的改善。