粮食问题研究  2019年06期 31-34   出版日期:2019-11-29   ISSN:1003-2576   CN:51-1058/F
菊芋在食品中的应用研究进展


  菊芋俗称鬼子姜,洋姜,是一种多年生宿根性 本植物。菊芋原产于北美洲,后传入中国 深受中国人喜爱,主 菊芋耐贮存,营养物质(如菊糖、多缩戊糖、淀粉等)含量较大。 菊芋的可食用部分包括块茎和嫩叶,其块茎可生食也可熟食。生食时可以制成菊芋干、熟食可以熬粥或者腌制咸菜,还可作为原料加工成休闲食品或保健食品。低聚果糖作为一种低热低脂物质,被广泛应用于健康食品的加工,而菊芋中含有高纯度的低聚果糖,被誉为21世纪最有代表性的健康食品[1] 同时菊芋也被联合国粮农组织 称为“21世纪人畜共用作物”。

  从菊芋中提取出来的低聚果糖和菊糖等可以作为良好的糖果填充剂,质构改良剂,风味掩盖剂及脂肪代替品等被应用于多种类型食品,例如乳制品、饮料制品、休闲食品等,像台湾、英国、美国、德国等许多公司都有成品。特别是在功能性食品。保健食品和老年人食品中 应用 更加广泛 ,其产品达上百个品种。2007年,在世界范围内以菊芋为原料生产的低聚糖的产量已经超过十万吨,但中国在菊芋低聚糖方面的研究起步相对较晚,所以大多部分 菊粉应用都依赖于进口菊粉。可随着人们生活水平的提高,菊芋及其制品被更多人所青睐,也被更多的应用于食品的应用研究,得到更多的关注和发展空间。

  一、腌制食品

  食品腌制技术作为一种古老而有效的蔬菜保鲜技术,是中国古代劳动人民智慧的结晶,也是我国传统文化的瑰宝。据贾思勰《齐民要术》记载,早在南北朝时期,人们已经开始用甜酱、酱油、酒糟、蜜饯等食材来腌制蔬菜。但随着社会的进步、时代的发展,已经不需要时常将蔬菜进行腌制,其更多时候是作为一种独具特殊风味的小菜。

  在菊芋传入中国的初期,在食用方法上 除中国传统的煎炒烹炸工艺之外,还被用来腌制泡菜、酱菜等。由于菊芋块茎硕大,果肉肥厚,新鲜菊芋块茎中水分含量为78.9%,因此菊芋腌制食品其质地细腻、口感好、无异味。同时菊芋腌制食品制作过程简单,加工成本小,在当时得到了大家的广泛认可。但在传统的工艺条件下由于操作过程不规范,盐分添加量过大等因素,导致了菊芋腌制食品的质量很不稳定,很多菊芋腌制食品的亚硝酸盐含量超标,为食品安全埋下了极大地 安全 隐患,也严重的阻碍了菊芋腌制食品生产的规范化、企业化, 让消费者 无法 放心消费。正是如此激发了研究人员对传统菊芋腌制过程进一步的优化,确切的把控产品生产过程中的关键点,并提出相应解决对策,以保障产品安全生产。

  四川省植物工程学院的研究员对传统菊芋腌制 品进行了系统的分析, 生产过程中可能产生的危害因素和操作环节进行了分析和优化,建立了菊芋腌制生产的HACCP体系。在实际操作中显示,HACCP体系的建立可以有效的控制和消除操作过程中因为规范性产生的质量不稳定因素。在生产中严格执行HACCP质量管理,不仅有利于保障产品的质量稳定 还有助于提高公司的企业管理水平和市场竞争力[2]

  保健食品作为一种具有保健功能的食品, 具有一般食品的共性,能调节人体的机能, 适宜 体质较弱的人群,但不 治疗疾病 为目的 。保健食品虽然在各国的称号不同,但其生产原理和要求皆有异曲同工之处。随着过去三四十年的发展,在20世纪80年代末90年代初,健康食品进入了第三代研究,根据调查研究,规定保健食品不仅需要证明其对人体和动物的生理调节作用,还需要查明保健食品中作用因子的作用机理、结构、含量以及在食品中的稳定存在状态。

  保健食品中的食品主要为一些药食同源类食品,菊芋虽不在此类,但其含有对人体具有重要药理作用的营养物质,有一些还具有防癌的功效。但菊芋作为一种舶来品,在中国的栽种量并不可观,在食用方面也主要是作为腌制品。不过随着社会进步,科技发展,人们不再满足饮食的单一性,因此各地对菊芋的营养成分及综合利用价值 的研究 进一步加深

  (一)低聚果糖

  实践证明,菊芋是一种良好的低聚果糖生产原料,每100克干重菊芋中约有60-70克菊粉,菊粉是一种通过线性的β—2,1—糖苷链连接的,末端为蔗糖基的果聚糖。利用菊糖内切酶水解菊粉可得到低聚果糖浆,低聚果糖是人体非常重要的营养素:在肠道内作为肠内双歧杆菌的活化增值因子,抑制和减少有害细菌的繁衍生长,促进有益菌发挥作用,可有效改善肠道内微生物种群比例,调节肠道平衡,降低肠胃病的发病率;作用于肝脏,减少肝脏毒素的产生;还能在肠道的消化过程中产生有机酸类代谢产物,这些产物具有显著的抑制癌细胞生 ,防癌抗癌的功能[9]

  果糖作为具有特殊风味的天然甜味剂,其甜度约为蔗糖的1.5倍,因其渗透压高,溶解性好,保湿性能强,无析晶现象,具有良好的食品加工性能,在国外常被用来取代蔗糖用于食品加工。果糖在代谢过程中不会引起血糖升高,不 产生乳酸,所以不会引起肌肉酸痛,因此,果糖具有增强身体运动能力、耐力和促进身体新陈代谢的能力,可广泛应用于保健食品和功能性食品[9] 。低聚果糖除具有果糖的优点,还具有很好的耐腐蚀性,给肠道内的双歧杆菌提供优越的生长环境,其在代谢过程中产生有机酸和二氧化碳等物质,可以改善肠道环境,从而抑制肠道内有害微生物的生长。低聚果糖在代谢中生成对健康有益的维生素,还生成可激活人体免疫系统的副产物[3] 。由此可见,低聚果糖是一种很适合作为基料制成保健食品和乳制品的物质,低聚果糖的存在可以使保健品和乳制品更加容易被人体吸收。菊芋用于保健食品、功能性食品、食品添加剂等 一种很普遍的现象,在中国市场上,诸如“双歧因子”的药物和保健品均以菊芋为原料,由此可见,菊芋的用途是非常广泛的。

  与发达国家相比,中 功能性低聚糖的研究起步较晚, 直到二十 世纪九十年代左右,我国科学家才开始 对其进行研究。 近几十年来,我国 对于功能性低聚糖的研究一直处于迅速发展状态 。国家科委“九五”攻关产生的硕果 —— 第三代保健功能性因子:酶法生产低聚果糖被称为二十一世纪高科技生物制品。

  (二)菊糖

  菊粉是从菊科植物中提取的一种碳水化合物,例如菊芋、菊苣和大丽花等,其中菊芋含量最高。新鲜菊芋块茎中含有约 18%的菊糖,其中70%至80%是可溶的。菊粉作为一种可食用的天然功能性多糖,不易被人体消化,而菊粉中含有的水溶性膳食纤维和其生物活性,都能够促进人体健康发展,被广泛应用于低热低脂低糖食品的研发中。

  虽然菊糖不能被人体消化酶水解 但它们可以通过结肠中的双歧杆菌发酵。菊糖在结肠内发酵,二者之间存在协同关系: 对于肠道来说,菊芋能增加粪便质量和含水量,从而改善排便习惯,减轻肠道压力,与其他膳食纤维不同,菊糖影响肠道功能不是因其物理性质,而是其理化特性[4] ,菊糖纤维可修护损伤的肠液粘层;而菊糖在肠道内发酵 产生短链脂肪酸,从而影响全身脂肪代谢,这是菊糖对全身系统产生影响的原因之一[5] 。不仅如此,菊糖 留在胃中会膨化形成一种高粘度胶体,延长胃的排空时间和进食时间,降低空腹感,从而预防肥胖[10]

  菊糖型果聚糖在大肠内的发酵是一个选择性吸收的过程,会优先刺激双歧杆菌的增长,引起肠道内菌群的变化,增加潜在有益细菌的数量,抑制有害细菌的生长, 促进肠胃对营养物质的吸收。菊糖中还含有类似于人体胰腺内源性胰岛素结构的营养物质,其具有双向调节血糖的作用,当血糖升高时,可有效控制人体内血糖水平,缓解糖尿病患者的痛苦;当血糖降低时,可在一定范围内增加血糖,提高人体内血糖含量,降低低血糖人群的突发情况。

  三、休闲食品

  休闲食品的历史是不可追溯,现如今,市场上最常见的休闲食品种类大概有:膨化类、糖果类、干果类、肉制品类等。 休闲食品 不论是从包装还是味道都越做越精, 使其 越来越受 人们的追捧, 逐渐成为生活的必需消费品。因此也就 更多的 人去追求休闲食品的营养与健康,不再是单纯的消遣时光。在各种各样的休闲食品中,最受人青睐和追捧的当属膨化食品,其次是饼干类食品。

  但在 世界 组织和伦敦帝国理工学院共同完成的一项研究结果显示, 发展中国家的儿童和青少年肥胖率正逐年上升,但发达国家的上升速度有所放缓并已趋于稳定[6] 。高热量食品,尤其是对膨化食品的消费量增加,是导致亚洲新兴国家儿童青少年体重增加的主要原因之一。

  (一)微波膨化菊芋脆片

  微波膨化果蔬脆片作为一种新型膨化休闲食品,简单理解,在它的生产过程中采用了先进的微波膨化技术,大大缩短了膨化时间,减少了热敏感营养物质的损失,最大程度的保留了菊芋原有的营养成分及色香味等,相对于传统的膨化食品,微波膨化技术不存在食用油卫生不达标,口感油腻、色泽不好,储存过程中容易发生哈败等问题。

  微波菊芋脆片相对于其他种类脆片来说不仅 膨化质量较高 具有保健功能 等显著特点 而微波技术相较于传统膨化技术而言,较好的保留了 菊芋 的风味 和口感, 并且 成品 水分含量 耐储藏,方便转运 在现代食品工业中受到越来越 的青睐[7]

  (二)菊芋饼干

  随着社会的发展和人们生活水平的日益提高,越来越多的人们开始重视健康问题,特别是在食品营养与健康方面。以往,高热量的饼干 不再 受追捧,也不适合糖尿病 肥胖症 等人群 的消费。因此,为了顺应市场变化,适应市场需求,最近几年,低热量、低脂肪的营养保健型饼干成为了世界上各个饼干企业的研究重点。经研究,将富含膳食纤维,矿物元素和维生素等营养保健元素的菊芋全粉添加到饼干中开发一款新型的菊芋饼干,符合现在健康烘焙食品的发展趋势,同时也提升了菊芋的综合利用价值[8]