山药营养功能特性及其产品开发现状

林晓丽1,郎凯曈1,郑宝东1,2,张怡1,2,曾红亮1,2,3*

1(福建农林大学 食品科学学院,福建 福州,350002)2(福建省特种淀粉品质科学与加工技术重点实验室,福建 福州,350002) 3(中爱国际合作食品物质学与结构设计研究中心,福建 福州,350002)

摘 要 我国山药主要分布在南部和东部地区,主要分为薯蓣、参薯、山薯、褐苞薯蓣和日本薯蓣。山药属于药食同源食物,不仅含有淀粉、蛋白质、脂肪、游离氨基酸、维生素、矿物质等营养成分,还有多糖、皂苷、尿囊素、多酚、蛋白肽、黄酮类物质等活性成分,因此,山药具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、免疫调节、抗肿瘤、保护神经系统、调节肠道菌群等功能特性。由于山药营养价值高,目前主要被加工成淀粉制食品(如面条、面包、饼干等)、饮料制品(如原汁饮料、复合型饮料、发酵饮料、固体饮料等)和其他食品(如脆片、罐头、果酱、果冻等)。该文对山药的分类、功能特性及其作用机制、山药产品开发现状进行了综述,并对山药产业开发瓶颈及研究方向进行了展望,以期为山药功能特性的研究和产品开发提供理论依据。

关键词 山药;分类;营养成分;营养功能;产品开发

山药(Dioscorea opposita Thunb.),又称淮山、怀山药、山薯等,是一种一年生或多年生草本植物的块茎,属于薯蓣科薯蓣属,广泛分布于热带和亚热带地区[1-2]。在热带地区,山药主要集中在尼日利亚、加纳、贝宁、科特迪瓦共和国等国家,山药对当地的经济和文化发展起到重要作用,其中非洲的尼日利亚山药的产量最高[3]。据报道,热带和亚热带地区的50个国家每年山药产量总和可达五千多万t,中国每年可生产山药五百多万t[4]。同时,山药是一种常见的药食同源食物,含有丰富的营养成分和活性成分。山药富含淀粉、蛋白质、脂肪、游离氨基酸、维生素、矿物质等营养成分,并含有多种活性成分,如多糖、皂苷、尿囊素、多酚、蛋白肽、黄酮类物质等,活性成分赋予了山药一定的功能特性,如降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、免疫调节、抗肿瘤、保护神经系统、调节肠道菌群等[5]。目前主要通过动物模型对山药的功能特性及作用机制进行研究。山药营养价值高,主要被加工成淀粉制食品、饮料制品和其他食品等。本文结合近几年来山药功能特性及产品开发现状,对山药功能特性、作用机制及在食品中的加工应用进行系统概述,旨在为山药营养功能特性的深入研究及产品开发提供新思路。

1 山药分类

目前中国种植的山药主要分布于南部和东部地区,湖北、江苏、浙江、福建等多个省份均有种植[1]。如表1所示,根据薯蓣属种质资源的生长环境、产地和根茎特征等特点,我国主要食用的山药可分为以下5个类群:薯蓣(Dioscorea polystachya Turcz.),又称淮山药;参薯(Dioscorea alata Linn.),又称大薯、毛薯;山薯(Dioscorea fordii Prain et Burk.),又称广东淮山;褐苞薯蓣(Dioscorea persimilis Prmn et Burk.),又称广西淮山;日本薯蓣(Dioscorea japonica Thunb.),又称土淮山、野山药[2, 6]

2 山药的营养功能特性

2.1 山药营养成分

山药块茎中有淀粉、蛋白质、脂肪、游离氨基酸、维生素(如维生素B1和B2、烟酸、抗坏血酸、胡萝卜素等)和矿物质(如镁、钙、铁、锌等)等多种营养成分。研究表明,淀粉是山药中最主要的碳水化合物,鲜山药中淀粉占20%~45%[12],干山药中淀粉占60.7%~80.6%[4];山药中蛋白质含量为6.3%~12.2%(干基)[4];脂肪含量较少,为0.05%~0.13%(干基)[13];山药中有18种氨基酸成分,氨基酸占2.86%~6.64%(干基),谷氨酸和精氨酸数量最多[14];《中国食物成分表(第6版)》中鲜山药维生素C含量5 mg/100 g[15];山药含有多种矿物质,矿物质中含量最高的是镁(326.8~544.7 mg/kg),其次为钙(295.8~558.2 mg/kg),相比之下,铁、锌和铜含量较低,分别为8.3~25.8 mg/kg、8.2~25.9 mg/kg、3.5~5.4 mg/kg(均为干基)[4]

表1 山药的5个主要类群
Table 1 Five main groups of Chinese yam

分类别称生长环境特征主要产地根茎特征参考文献薯蓣淮药海拔150~1 500 m的山坡、树下、灌木丛、溪边河南和山西交界处长圆柱形[6, 7]参薯大薯、毛薯、白薯、脚板薯山腰、山脚和溪边的酸性土壤长江以南,湖北、湖南、浙江、广西等圆柱形、圆锥形、球形、姜状、掌状或竹根状等,外皮褐色或紫褐色[6, 8]山薯广东淮山海拔50~1 150 m的山坡、山坳、溪边、杂木林广东、广西、福建、浙江和湖南南部圆柱形,有长须根,外皮黄褐色或淡黄褐色[6, 9]褐苞薯蓣广西淮山海拔100~1 950 m的山坡、杂木林、灌木丛、路旁湖南、广东、广西、贵州和云南南部圆柱形或不规则块状,外皮红褐色[6, 10]日本薯蓣土淮山、野山药向阳山坡、山谷、杂木林下、草丛、溪边西南、华南、华中、华东圆柱形,直径3 cm左右,外皮棕黄色且无毛,根茎细长[6, 11]

山药中还含有大量的活性物质,包括多糖(16%~20%(湿基)[14])、皂苷(0.032%~0.092%(干基)[4])、尿囊素(0.62% ~1.49%(干基)[4])、多酚(2.00~2.89 mg/g(干基)[16])等。这些活性成分具有一定的功能特性,能够辅助治疗疾病,改善机体状况。然而,不同的品种、产地及加工方式都会导致营养成分差异显著,例如,在营养成分的含量上,来自非洲东北部埃塞俄比亚的山药蛋白质含量为3.13%~6.29%,脂肪及铁、锌、钙等含量均与中国山药存在较大差异,品种的不同也导致该地区多种山药之间的营养成分差异明显[17]。同时,加工方式也会导致山药中营养成分发生变化,经过常压蒸煮后的山药,总可溶性酚类化合物含量有所增加[18]

2.2 山药功能特性

如图1所示,山药中的活性成分具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、免疫调节、抗肿瘤、保护神经系统、调节肠道菌群等功能。

图1 山药的主要功能特性及其相关活性成分
Fig.1 Main functional properties and related functional components of Chinese yam

2.2.1 降血糖、降血脂

近年来,高血糖、高血脂症的发病率迅速增多,山药具有降血糖和降血脂的功效,发挥该功能特性的活性成分有多糖、皂苷、尿囊素和多酚,它们能通过调节机体相关反应和代谢、影响代谢酶活性和相关代谢产物来进一步调控机体血糖和血脂水平,其功能特性及作用机制如表2所示。

在山药多糖的作用下,低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)和总胆固醇(total cholesterol, TC)含量有一定程度的降低,山药多糖还能使血清中IL-1β、IL-10和瘦素水平下降,导致核转录因子-κB(nuclear transcription factor-κB, NF-κB)表达量减少[19]。而山药多糖锌包混合物是一种功能药物,食用后能使肝脏葡萄糖、胰岛素、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量减少,显著降低血清总胆固醇(total cholesterol, TCHO)、总甘油三酯(triglyceride, TG)和LDL-C水平,提高肝脏总超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、总抗氧化能力(total antioxidant capacity, TAOC)和高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C)水平[20]。山药皂苷可缓解由于高胆固醇引起的血脂症,其主要是通过影响脂质成分、调节体内氧化应激进行的,通过皂苷的调节,谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、过氧化氢酶(catalase, CAT)和SOD活性有所增加,红细胞活性得到了改善,而TCHO水平下降[21]。山药尿囊素也可通过影响机体的脂质代谢、调节抗氧化作用起到降血糖和降血脂的作用。尿囊素可使胰岛素水平升高、GSH-Px和SOD数量增加,而MDA、TC、血清葡萄糖(serum glucose, GLU)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL)水平下降[22]。山药多酚会影响脂肪代谢、抑制脂肪细胞增殖分化、促进脂肪细胞凋亡、影响与肥胖有关的肠道微生物,由此来改变机体内脂肪含量[23]。多酚使GLU、TG、TC、LDL-C、谷草转氨酶(aspertate aminotransferase, AST)以及谷丙转氨酶(alanine transaminase, ALT)水平呈下降趋势,同时一定程度上增加HDL-C含量,证明了多酚具有减肥降脂的功效[24]

表2 山药降血糖、降血脂功能及机制的研究
Table 2 Study on the function and mechanism of lowering blood sugar and blood lipid of Chinese yam

活性成分实验设计作用效果机制探讨参考文献多糖 高脂饮食建立肥胖小鼠模型,多糖灌胃8周LDL-C、TC、IL-1β、IL-10和瘦素↓,NF-κB的表达↓提高胰岛素敏感性,减少炎症蛋白产物[19]皂苷高胆固醇喂养雄性大鼠,喂养皂苷元6周GSH-Px、CAT、SOD和红细胞活性↑,TCHO↓改善脂质成分和调节氧化应激[21]尿囊素腹腔注射STZ建立糖尿病大鼠模型胰岛素、GSH和SOD↑,MDA、TC、GLU、LDL↓调节机体的抗氧化作用和脂质代谢[22]多酚 高脂饮食建立肥胖小鼠模型,多酚灌胃8周GLU、TG、TC、LDL-C、AST和ALT↓,HDL-C↑降低血清中葡萄糖含量,影响相关酶活性[24]

2.2.2 抗氧化、抗衰老

机体衰老是由自由基氧化导致的,而抗氧化可抵抗机体衰老。近年来,山药中的活性成分如多糖、皂苷、多酚和糖蛋白等被证明能够起到抗氧化、抗衰老的功效,主要通过提高机体还原能力、提高抗衰老基因的表达、降低与衰老有关的酶的活性等途径来实现对体内自由基的清除,从而实现抗氧化和抗衰老。山药抗氧化、抗衰老功能及机制如表3所示。

山药多糖有良好的还原性,因为多糖中含有α-1,4-葡萄糖苷键,α-1,4-葡萄糖苷键和维生素C一样具有体内自由基清除能力,可清除DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基,因此能抗氧化、抗衰老[25]。除了清除自由基外,山药多糖还能使与衰老相关的酶的活性下降,影响体内抗衰老基因 Klotho的表达水平。山药多糖对于改善衰老机体GSH-Px、SOD、CAT和MDA的生理指标、增加Klotho基因的表达量有一定作用[26]。皂苷能通过提高SOD、GSH-Px活性、清除体内自由基和减少过氧化脂质生成等多种途径,发挥抗氧化作用[27]。多酚有一定的还原能力,相关研究表示,多酚可明显抑制Fe2+诱发的卵黄LDL、多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)过氧化作用[28]。因此,山药酚类化合物对维持机体健康具有重要作用。糖蛋白是一种复合糖,山药糖蛋白CYG-1与CYG-2能清除活性氧,对自由基也有一定的清除能力,因此能抑制脂质体过氧化[29]

表3 山药抗氧化、抗衰老功能及机制的研究
Table 3 Study on antioxidant and anti-aging function and mechanism of Chinese yam

活性成分实验设计作用效果机制探讨参考文献多糖 D-半乳糖建立衰老大鼠模型,口服山药多糖改善GSH-Px、SOD、CAT和MDA,Klotho基因的表达量↑降低衰老相关酶活性、清除自由基、修复器官功能和提高Klotho基因的表达[26]皂苷 D-半乳糖建立衰老小鼠模型,给药6周SOD、GSH-Px活性↑,MDA↓提高抗氧化酶活性、清除自由基、减少过氧化脂质生成[27]多酚 还原K3Fe(CN)6法测定山药多酚提取物的还原力DPPH↓,抑制Fe2+诱发卵黄LDL、PUFA过氧化作用有良好的还原能力,对烷氧基和烷过氧基有抑制作用,且呈量效关系[28]糖蛋白与抗坏血酸比较抗氧化活性清除H2O2、·O-2、·OH、DPPH自由基,抑制脂质体过氧化山药糖蛋白CYG-1与CYG-2对活性氧有清除作用[29]

2.2.3 免疫调节功能

免疫是指机体免疫系统识别、清除致病菌和病毒以抵抗疾病的能力,增强免疫力可提高机体的防御力。山药多糖、糖蛋白和蛋白肽具有免疫调节功能,主要是通过激活和保护免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质,增加巨噬细胞吞噬和淋巴细胞增值等来发挥免疫调节功能。山药多糖、糖蛋白和蛋白肽的免疫调节功能及机制如表4所示。

在免疫调节中,山药多糖对NK细胞、血清溶血素活性有增强作用,可增加血清IgG含量,使T淋巴细胞的增殖能力得到改善,以此来提高机体的整体免疫。多糖通过TLR4 NF-jB信号通路调节巨噬细胞的免疫活性,激活体外巨噬细胞,促进巨噬细胞分泌NO、细胞因子(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α),证明了其具有调节机体免疫的功能[30]。糖蛋白可通过丝裂原活化蛋白激酶和NF-κB信号通路调节免疫功能,促进正常小鼠产生TNF-α、IL-6和NO,增强巨噬细胞的胞饮作用和腹膜巨噬细胞中phosphor-p38、JNK、ERK1/2和NF-κBp65蛋白的表达[31]。研究表明,山药蛋白肽可使乳酸脱氧酶(lactate dehydrogenase, LDH)、酸性磷酸酶(acidphosphatase, ACPase)活性和淋巴细胞增殖能力增加,导致细胞因子(IL-1α、IL-6、IFN-γ)水平和免疫球蛋白(IgG、IgM)水平上升[32]

表4 山药免疫调节功能及机制的研究
Table 4 Study on immunomodulatory function and mechanism of Chinese yam

活性成分实验设计作用效果机制探讨参考文献多糖 体外培养巨噬细胞激活巨噬细胞,促进巨噬细胞分泌NO、IL-6和TNF-a调节TLR4 NF-jB信号通路[30]糖蛋白雌性小鼠腹腔注射糖蛋白TNF-α、IL-6和NO↑,巨噬细胞的胞饮作用及巨噬细胞中phosphor-p38、JNK、ERK1/2和NF-κBp65蛋白表达↑丝裂原活化蛋白激酶和NF-κB信号通路[31]蛋白肽建立免疫功能低下小鼠模型,灌胃蛋白肽免疫器官指数↑,LDH、ACPase活性和淋巴细胞增殖能力↑,IL-1α、IL-6、IFN-γ水平和IgG、IgM水平↑激活和保护免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质[32]

2.2.4 抗肿瘤

山药活性成分能发挥抗肿瘤功能,主要是通过激活机体免疫系统,促进免疫细胞的成熟、分化和繁殖来进行的。其中多糖能够清除超氧阴离子自由基,皂苷和黄酮类化合物起到抑制癌细胞生长、繁殖和入侵的作用,也可诱导癌细胞凋亡。

山药多糖能起到一定程度的超氧阴离子清除作用。通过对比山药多糖和维生素C的超氧阴离子自由基清除能力,发现山药多糖对大肠杆菌的抑制能力随着多糖浓度的增加而提高[33]。山药皂苷能抑制HepG2癌细胞的生长及肝癌细胞TAZ的表达,其主要是通过抑制肝癌细胞生长、迁移和入侵,诱导细胞凋亡来发挥抗肿瘤的作用[34]。此外,山药中的黄酮类化合物也具有抑制肿瘤增殖、防止肿瘤体积变大的能力[35]

2.2.5 保护神经系统

发挥保护神经系统功能的活性成分包括山药皂苷和多酚。除了抑制大脑中相关信号通路外,皂苷还能激活c-Jun氨基末端激酶、NF-κB和AP-1,协同发挥薯蓣皂苷元对TLR/ NF-κB信号通路的抑制作用[36]。而山药多酚能使JNK信号通路受到抑制,对神经炎症因子和神经营养因子进行调节,从而治疗与神经有关的疾病,同时,多酚抗神经炎的能力较强,能发挥神经保护活性[37]

2.2.6 调节肠道菌群

山药多糖和尿囊素可治疗因频繁食用抗生素引起的腹泻,抑制盲肠肿大,调节肠道菌群,使拟杆菌属丰度、肠道中短链脂肪酸的产量增加[38]。研究表明,山药多糖是一种良好的肠道微生态调节剂,可调节结肠炎小鼠促炎因子的分泌,减轻急性结肠炎小鼠炎症问题和结肠萎缩等症状,增加肠道菌群的多样性[39]。除此之外,山药多糖还能提高消化酶活性,抑制肠道中致病菌的生长,同时促进肠道蠕动[40]。薯蓣皂苷元是一种植物源皂素,口服薯蓣皂苷元后,机体中与过敏反应相关的粪便乳酸菌密度得到调节,能治疗过敏性腹泻,因此皂苷元可能是乳酸菌的一种新型益生元[41]

此外,山药还具有保护子宫内膜上皮细胞、治疗肺损伤等功能[42-43]

3 山药产品开发现状

山药产量大,营养价值高,含丰富的活性成分,因此在食品加工上具有很大的开发前景。针对山药加工产品的各个特点,可将目前的山药产品分为淀粉制食品、饮料制品和其他食品。其中淀粉制食品包括山药面条、山药面包、山药饼干等,饮料制品包括原汁饮料、复合型饮料、发酵饮料、固体饮料等,其他食品如山药脆片、山药罐头、山药果酱、山药果冻等。山药在食品中的产品开发现状如表5所示。

表5 山药的产品开发现状
Table 5 Products development status of Chinese yam

应用分类具体产品淀粉制食品山药面条、山药面包、山药饼干饮料制品 山药原汁饮料、复合型山药饮料、山药发酵饮料(发酵软饮料、酸奶类、食醋类、酒类)、山药固体饮料(速溶粉、泡腾片)其他食品 山药脆片、山药罐头、山药果酱、山药果冻

3.1 淀粉制食品

山药中含有大量淀粉,因此常以山药粉或山药泥的形式与其他功能性食物混合添加到面条、面包、饼干等淀粉制食品中,可改善食品风味、口感和营养价值。

3.1.1 山药面条

面条是最重要的主食之一,山药粉与小麦粉混合,制成的面条比传统面条柔韧性更好,且增加了营养价值。有研究表明,山药粉的添加会影响面条的质地、蒸煮、流变和微观结构等性质,用30%山药粉代替小麦粉制成的面条,其质构和流变学特性有所改善,但添加过量山药粉会降低面条柔韧性、咀嚼性及感官评分[44]

3.1.2 山药面包

将山药粉添加到小麦粉中制作面包,能有效改善面包的风味和口感。用紫山药粉代替部分小麦粉制作面包并不会影响面包的感官特性,相反,还能增加面包的抗氧化性和营养价值,当紫山药粉的添加量为30%、烘烤温度为180 ℃时,面包的抗氧化活性达到48.53%[45]。另外有学者研究表示,用紫山药粉替代部分小麦粉(小麦粉70%、紫山药粉30%)制成的面包其抗消化能力有所增加,因为紫山药粉在烘焙过程中颗粒保持相对完整,增加了对消化酶的抑制作用,这表明山药面包的研发对于肥胖人群具有重要意义[46]

3.1.3 山药饼干

饼干是最受欢迎的休闲食品之一,一定比例山药粉的加入能改善饼干硬度和口感。将山药粉加入面粉中形成混合粉,再添加适量配料,可制备出硬度和口感较好的曲奇饼干。山药粉还可以与其他食物混合被制作成复合饼干,如山药粉和胡萝卜粉添加到面粉中可制成山药胡萝卜复合饼干,小麦粉75%、山药粉20%、胡萝卜粉5%的配比使复合饼干的香气、口感达到最佳[47]

3.2 饮料制品

山药肉质脆爽,含有丰富的汁液,有利于开发成饮料制品。用山药制作成饮料,不仅能改善口感,而且能增加营养成分的摄入。现有的山药饮料大致可分为四类:山药原汁饮料、复合型山药饮料、山药发酵饮料和山药固体饮料[48]

3.2.1 山药原汁饮料

目前山药原汁饮料并不多见,可能是因为山药的风味不适合单独用于饮料的制作。山药原汁饮料是将将处理过的山药榨成汁,加上一定比例的添加剂制作而成。山药原汁饮料的过程为:山药→清洗→去皮→切片→护色→煮汁→冷却→榨汁→过滤→加配料→装罐→排气→封罐→杀菌→冷却→成品[49]

3.2.2 复合型山药饮料

复合型山药饮料可以增加饮料的风味、口感和营养价值,通常是将山药与其他食物混合添加制成饮料。山药搭配蔬菜、水果、粗粮、坚果等食物能制成复合型山药饮料。除此之外,山药还经常与枸杞、红枣等功能性食物混合制备功能性复合饮料。刘日斌等[50]选取山药、枸杞及黄精为原材料,并提取相应汁液,通过单因素和正交实验,确定了山药汁20%、枸杞提取液6%、黄精提取液25%、白砂糖6%、柠檬酸0.08%制成的复合饮料色泽、口感、风味最佳,且富含对人体有益的多糖。

3.2.3 山药发酵饮料

山药发酵饮料是由山药与其他原材料混合经发酵制成的。与原汁饮料和复合饮料相比,发酵饮料的营养价值更加丰富,发酵饮料可增加肠道菌群丰度,缓解肠道不适,还可增强机体免疫力。山药发酵饮料包括发酵软饮料、酸奶类、食醋类、酒类。

益生菌饮料和发酵饮品都属于发酵软饮料,以山药为原料能研发出益生菌山药饮料,当益生菌接种量为2×106 CFU/mL、发酵温度为37 ℃、发酵时间为19.1 h时,饮料中活菌数较多,且在保质期内活菌数、组织状态和风味能保持稳定[51]。山药还能与粗粮、中药等制备具有一定益生作用的发酵饮料。有国外学者研究表示,山药淀粉能充当稳定剂,添加一定比例的山药淀粉对改善搅拌型酸奶的感官、物理化学和流变特性有所帮助[52]。近年来对山药醋的研究有山药食醋和复合型山药食醋。李大为等[53]酿造了山药醋,并探索出了山药醋酿造的最佳工艺:酒精发酵的酵母菌接种量7.0%、发酵温度30 ℃、初始糖浓度16%、醋酸发酵的醋酸菌接种量8.0%、发酵温度30 ℃、初始酒精浓度9.0%。复合型食醋一般选取山药与药材、水果、蔬菜等进行复合,如用山药和梨制备山药-梨复合醋,将山药和梨榨汁后按照一定比例混匀,经过酒精发酵和醋酸发酵后,复合醋具有独特风味[54]。山药酒可以将原材料的活性成分较好的保留,可用于制作保健酒和泡酒等,如以山药和桑黄为原料、安琪酿酒酵母为发酵剂研制复合酒精饮料,研究发现,当发酵的工艺为:山药与桑黄质量比19∶1、料液比1∶7(g∶mL)、酵母接种量体积分数1%、发酵温度26.5 ℃、发酵时间76 h,其酒精度为3.77%vol,具有酒精及特殊木质香气,且含有黄酮和三萜类物质[55]。另外,还可将山药和其他功能保健原料一同添加到白酒中制作泡酒,这种泡酒可保留山药等原材料的活性成分,具有一定的保健作用。

3.2.4 山药固体饮料

山药固体饮料与山药液体饮料在制作过程中大有不同,山药液体饮料通常是将山药制成山药汁或山药浆,而山药固体饮料通常需要将山药制成粉或压缩片(即速溶粉或泡腾片)。山药固体饮料体积较小,更方便携带。山药粉还可与其他食物的粉制品进行混合,经过加工后形成冲泡剂或复合膏,如山药、薏米和芡实经过护色、粉碎、研磨、均质、酶解、调配、喷雾干燥能得到复合山药粉,最佳料液配方为山药21.4%、薏苡4.3%、芡实4.3%、柠檬酸0.03%、白砂糖10%、果胶0.15%,该工艺下得到的复合粉冲泡后能使溶液在一段时间内保持稳定且具有良好口感[56]。泡腾片比速溶粉更方便携带,因此出现了以山药和红枣为主要原料研制的山药红枣泡腾片,该泡腾片添加一定比例的枸杞、菊花提取物及一些添加剂后能达到较好的感官效果,且在180 d保质期内,各项指标均能符合国标要求[57]

3.3 其他应用

山药除了被应用于碳水类食品和饮料制品外,还可制作成脆片、罐头、果酱、果冻等食品。保留山药形状的加工方式除直接干燥外,还可以制作成罐头,加以适量的护色剂和调味料即可制成,可单独制作,也可与其他食物一起制作,山药和橘子经过加工后可被一起制成罐头,并且含有维生素C(45.22 mg/100g)和多糖(0.81 g/100g)[58]。因山药煮熟后质地柔软、颜色白皙等特点,易于制作成果酱或果冻。有研究表示以山药、柠檬为原材料研制出了低糖果酱,优化了山药浆与柠檬汁体积比(17∶3)、煮制时间(17 min)、柠檬皮和复合糖添加量(分别为混合果蔬汁的21%、45%)后,该复合果酱香气浓郁、质地细腻、组织状态稳定[59]。将山药与玫瑰的汁液混合可制备成山药玫瑰果冻,进行一定工艺优化后,该果冻质地嫩滑、口感酸甜,兼具了山药的营养成分和玫瑰美容养颜的功效[60]

4 展望

作为药食同源食物,山药的功能特性、作用机制、产品开发正在被进一步研究中。本文对山药的分类、功能特性及其作用机制、山药产品开发现状进行了综述,为功能特性的深入研究及产品加工的进一步开发提供了参考。但目前对山药功能特性、作用机制、产品开发的研究仍不够系统和深入,山药功能特性及其作用机制的研究大多都是从动物实验或体外实验着手,食品加工应用也只是停留在低附加值产品的开发。为解决以上问题,山药未来研究方向可从以下3个方面入手:(1)不同地区的山药营养成分和活性成分的含量具有差异性,因此可建立中国或世界山药的营养指纹图谱,针对不同品种的山药进行深入研究;(2)可利用多组学技术如基因组学和蛋白组学等对山药功能特性及其作用机制进一步深入研究;(3)在山药产品开发应用研究中,可加强山药益生元和慢升糖食品等高附加值产品的开发。

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Research progress of functional properties of Chinese yam and development of its products

LIN Xiaoli1,LANG Kaitong1,ZHENG Baodong1,2,ZHANG Yi1,2,ZENG Hongliang1,2,3*

1(College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)2(Fujian Provincial Key Laboratory of Quality Science and Processing Technology in Special Starch, Fuzhou 350002, China)3(China-Ireland International Cooperation Centre for Food Material Science and Structure Design, Fuzhou 350002, China)

ABSTRACT Chinese yam, also known as Dioscorea opposita, is mainly distributed in the eastern and southern regions of China, which can be divided into five groups, including Dioscorea polystachya Turcz., Dioscorea alata Linn., Dioscorea fordii Prain et Burk., Dioscorea persimilis Prmn et Burk., and Dioscorea japonica Thunb.. Chinese yam is a kind of food with a homology of medicine and food. It contains not only nutritional ingredients such as starch, protein, fat, free amino acids, vitamins, and minerals but also functional components, such as polysaccharides, diosgenin, allantoin, polyphenols, protein-peptide, and flavonoid. Therefore, Chinese yam shows some functional properties, such as lowering blood sugar, lowering blood lipids, resisting oxidation, resisting ageing, regulating immunity, resisting tumors, protecting the nervous system, and regulating intestinal flora, etc. Because of its high nutritional value, Chinese yam is mainly processed into starch food (such as noodles, bread, biscuits, etc.), beverage products (such as raw juice beverages, compound beverages, fermented beverages, solid beverages, etc.), and other foods (such as chips, canned, jam, jelly, etc.). In this article, the classification, functional properties, and mechanism of the Chinese yam and the present situation of Chinese yam products development were summarized, and the development bottleneck and research direction of the Chinese yam industry prospected to provide a theoretical basis for the research of Chinese yam functional properties and products development.

Key words Chinese yam; classification; nutritional components; nutritional function; products development

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.031733

引用格式:林晓丽,郎凯曈,郑宝东,等.山药营养功能特性及其产品开发现状[J].食品与发酵工业,2023,49(6):339-346.LIN Xiaoli,LANG Kaitong,ZHENG Baodong, et al.Research progress of functional properties of Chinese yam and development of its products[J].Food and Fermentation Industries,2023,49(6):339-346.

第一作者:硕士研究生(曾红亮副教授为通信作者,E-mail:zhlfst@163.com)

基金项目:福建省高校领军人才资助计划项目(660160190)

收稿日期:2022-04-06,改回日期:2022-05-16