木薯块根的营养价值及消化性能

丁慧敏，谢彩锋，，*，古　碧，丘春平（.广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004；.广西大学淀粉化工研究所，广西南宁530004）

木薯块根的营养价值及消化性能

丁慧敏1，谢彩锋1，2，*，古碧2，丘春平1
（1.广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004；2.广西大学淀粉化工研究所，广西南宁530004）

摘要：木薯是世界三大薯类之一，目前主要用于饲料、粮食和工业原料，了解木薯的营养价值及其消化性能有利于木薯产品的开发和利用，本文着重介绍了木薯块根的营养成分、抗营养特性及其消化性能等，为木薯的加工利用提供参考。

关键词：木薯块根；营养价值；消化

木薯是一种多年生灌木，与甘薯、马铃薯合称世界三大薯类，有“地下粮仓”、“淀粉之王”和“能源作物”之美称[1]。木薯易于生长，种植成本低，且光合效率高[2]，广泛分布在亚热带和热带地区，主要用于饲料、粮食和工业原料。其中世界上木薯全部产量的65%用于人类食用，是热带湿地低收入农户的主要食用作物[3]。目前木薯在饲料行业的应用研究较多，其在动物中的消化率也是可观的。木薯资源的开发与利用对解决粮食危机具有重大意义，很多国家也越来越重视对木薯产品开发，如几内亚诚邀中国政府合作开发木薯产品等。因此我们有必要了解木薯的营养价值以及它的消化性能等，为将来更多木薯产品的开发和利用提供借鉴。

1　木薯块根中的营养成分

国内外对木薯的利用主要集中在块根部分，木薯块根中含有大量的淀粉，且蛋白质、果胶、油脂及灰分的含量很低[4]。木薯中各成分的组成受各种因素的影响，如地理位置、所选品种、生长期及自然环境等。徐娟等[5]研究了6种不同的木薯种质块根的营养成分，得出ZM 8229的可溶性糖含量和蛋白质含量分别为2.29%和2.53%，华南9号的β-胡萝卜素和维生素C的含量为0.55、19.04 mg/kg，均较其他品种高，这对我们对优质木薯的开发有很大的帮助。

1.1淀粉

木薯块根中淀粉含量最多，几乎占鲜薯重量的32%～35%，干木薯重量的70%。淀粉是木薯块跟中的主要碳水化合物，是重要的能源物质，其产能约为250 000 cal/hectare/d，优于玉米、大米、豆类和小麦[6]。其次木薯淀粉具有非淀粉杂质含量低（木薯淀粉含蛋白质为0.1%，玉米淀粉为0.35%）、糊化温度低（木薯淀粉52℃～64℃，玉米淀粉62℃～72℃）、黏度高、糊液稳定透明、成膜性好、渗透性强等优良理化特性和加工特性[7]。

木薯在生长的过程中块根中淀粉含量也是变化的，不同生长期的木薯淀粉含量不同，黄惠芳、罗燕春等[8]研究了4个木薯品种（SC201、SC205、GR891和GR911）生育期块根中直链淀粉与支链淀粉含量的动态变化，不同的木薯淀粉在不同生长期其直链淀粉与支链淀粉的比例是不断变化的，淀粉积累的变化趋势相同，其含量水平具有明显差异，但在12月份其比例已非常接近。其中直链淀粉约占17%、支链淀粉占83%[9]。

木薯块根中除淀粉外还含有少许蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖。而甜木薯中约含17%的蔗糖及少量葡萄糖、果糖[10]。鲜木薯中含有的碳水化合物较马铃薯多，而比小麦、大米、黄玉米和豆类少。

1.2蛋白质

木薯块根中蛋白质含量低，鲜木薯中蛋白质含量为0.4%～1.5%，干木薯中为1%～3%[11]。这些蛋白质中富含精氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸，而人体必需的氨基酸如蛋氨酸、半胱氨酸和色氨酸则含量较少（表1）。木薯块根中的粗蛋白50%是完整蛋白质，另50%是游离氨基酸（谷氨酸、天门冬氨酸）和非蛋白组分，如亚硝酸盐、硝酸盐、氰化物。非蛋白组分对人体不利，氰化物主要在苦木薯中，且可通过一些方法除去。

表1　木薯块根中氨基酸分布Table 1　Amino acid profile of cassava root

表2　鲜木薯块根中矿物质含量Table 2　Mineral content of raw cassava root

表3　每100 g鲜木薯块根中维生素含量Table 3　Vitamin composition of 100 g raw cassava root

由于木薯块根中蛋白质含量较低，而人类及动物对蛋白质有一定质量和数量的需求，可依据木薯块根中各种氨基酸的含量，在实际应用加工和食用时可根据需要添加适量蛋白质或氨基酸，提高食物的营养性，以满足人体营养需求。

1.3纤维素

木薯块根中纤维素含量因木薯品种和生长期不同而不同。一般它的含量在鲜薯中不超过1.5%，在干薯中不超过4%。适量的膳食纤维对人体的健康十分有利，可改变肠道中的菌落组成，预防肠胃疾病，具有降血压、降血脂等保健功效，是继糖类、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的“第七大营养素”[12]。

1.4脂肪

脂肪也是一种能量来源，木薯块根中脂肪含量约在0.1%～0.3%之间（以鲜薯计），与玉米和大豆相比，脂肪含量较低[13]。块根中的脂质主要是非极性和糖脂，糖脂主要是半乳糖甘油二酯，脂肪酸主要是棕榈酸和油酸。我国营养学会建议膳食脂肪供给量不宜超过总能量的30%，但是适量的脂肪也有益于人体的健康，如促进脂溶性维生素的吸收等。

1.5矿物质和维生素

矿物质和维生素也是人体必需的营养成分。木薯根中含有丰富的钙、铁、钾、镁、铜、锌和锰（表2），含量可与除大豆外的其他豆类相媲美。此外，木薯块根中也含有多种维生素，其中维生素C含量较高，而B族维生素（硫氨酸、核黄素、烟酸）较少（表3），部分会在加工过程中损失。

2　抗营养因子

木薯块根中的抗营养因子主要为氢氰酸和单宁。

了解木薯中的抗营养因子，可通过适当加工以降低其含量，提高营养素消化率。

2.1氢氰酸

木薯中的亚麻苦苷即氰苷毒素，在酶或弱酸作用下，被分解成葡萄糖、丙酮和氢氰酸[14]。氢氰酸对机体有一定毒性，可抑制组织细胞内酶的活性，其中，细胞色素氧化酶对氰化物最为敏感，氰离子能迅速与细胞色素氧化酶中的三价铁结合，阻止其还原成二价铁，使传递电子的氧化过程中断，组织细胞缺氧而造成内窒息[15]。氢氰酸被机体吸收后，在硫氰酸酶的催化下，大部分氰离子与体内的硫供体如硫代硫酸盐等结合，形成低毒的硫氰酸盐，随尿液排出；小部分氰离子可转化为氰化氢或分解为二氧化碳与氨气，从呼气中排出；还有一部分在肝脏中与葡萄糖醛酸结合成低毒的腈类从尿液中排出此外，氰离子也可形成氰钴胺参与维生素B12的代谢，体内存在氢氰酸浓度较低，依靠以上机制，可以除去其毒性或使毒性减弱[16]。

2.2单宁

单宁是一类营养抑制因子，虽不具有毒性，但能与蛋白质高度结合生成难溶的络合物，使蛋白酶、脂肪酶等消化酶类钝化，从而阻碍了机体对蛋白质、脂肪等营养物质的消化吸收[17]，因此在加工过程中应将其去除。不同品种木薯和同一品种木薯在不同生长期其单宁含量是不一样的，甜木薯SC9在种植10个月时采收，淀粉含量较高而单宁含量较低；对于苦木薯，如SC205单宁可在后续加工中被去除，不影响产品的质量，主要以淀粉含量高作为收获依据[18]。

3　木薯块根中营养成分的消化率

木薯目前主要用于食用、饲料和工业加工，它是非洲、亚洲和拉丁美洲的热带和亚热带地区主要食用作物和动物饲料[19]。为了更好的利用木薯，需要了解木薯的消化特性。

3.1淀粉的消化率

木薯中淀粉含量占绝大多数，因此淀粉的消化特性是评价其营养价值和工业应用的重要指标。Kainuma[20]的研究指出，胞外淀粉酶可以有效水解鲜木薯中的淀粉，另外一些研究也指出，微生物酶也可以有效消化木薯中的淀粉。对木薯块根淀粉的体内消化研究表明其消化率可达65%～75%，T.Noda等[21]研究发现木薯淀粉颗粒大小是影响生木薯块根淀粉消化率一个重要因素，因为大颗粒淀粉与酶的接触表面积较小颗粒的少，而烹调则可以提高大多数淀粉的消化率，这是因为烹调后淀粉在糊化时结构有所改变。由XRD观察得，烹调后淀粉的结构相似，不再分为A类淀粉和B类淀粉[22]。锯长霄[23]等的研究也表明糊化后淀粉样品的消化速率有所增加。对人体消化系统胰α-淀粉酶对木薯块根的消化率的研究也表明消化效果很好。

淀粉的消化也与其组成和结构有一定关系，如高直链淀粉含量的淀粉消化率较一般淀粉如甘薯淀粉的消化率明显较低[24]。吕武兴等[25]研究日粮中添加木薯对肉鸭生长性能和养分利用率的影响，发现木薯淀粉的消化率要高于玉米。

3.2蛋白质的消化率

木薯块根中蛋白质的含量较小麦等中的蛋白质含量少，但是蛋白质对人或动物的健康有着不可替代的作用，因此蛋白质的消化率也是摄食该类产品的一个依据。

蛋白质在体内的消化主要是多种酶共同水解的结果，而木薯块根中的蛋白质也是氨基酸通过价键的连接构成，因此其消化较其它物质中蛋白质的消化没有明显差异。目前木薯在饲用方面的研究较多，块根收获以后，经过去皮（也可不去皮）切片，在阳光下晾晒或烘干（脱毒），然后粉碎，即制成木薯粉用于饲料生产。李耀南[26]研究了猪对木薯粉的消化吸收和氮利用，结果表明，木薯在日粮中含量不超过40%，对日粮中的几种主要养分消化率无不良影响，木薯的蛋白质消化率为87.6%，木薯饲粮的氮利用率（%）和蛋白质生物价值较基础饲粮略高。可见在饲料中加入适量木薯粉，氮的利用率和蛋白质生物价值不受明显影响。吕武兴[25]等研究用木薯替代肉鸭日粮中的部分玉米，发现木薯在一定程度上可以提高日粮中干物质和蛋白质的表观消化率。

3.3其他物质的消化率

除淀粉、蛋白质外，木薯块根中还含有少量纤维素、脂肪和矿物质。纤维素虽然也是一种多糖化合物，但因人体内缺少分解纤维素的酶，而不易消化，但纤维素对人体的健康非常重要，具有一些显著特性，如治疗糖尿病、降压、抗癌、清除体内有害物质等。根据与食物的搭配，纤维素在人体内的消化率在20%～40%之间。

田雪等[27]以70%参照饲料和30%的试验饲料（分别为鱼粉、豆粕、木薯粉、次粉）原料组成试验饲料，测定尼罗罗非鱼对木薯粉与其他鱼用饲料的干物质、粗蛋白、粗脂肪以及灰分的表观消化率。结果表明：罗非鱼对木薯粉干物质的表观消化率为73.14%，对木薯粉蛋白质、脂肪、灰分的表观消化率分别为84.58%、93.35%、67.74%。与试验中其他物质的消化率相比，木薯粉的综合消化率还是相对较好的。

4　结论

木薯块根营养价值较高，含有约70%的淀粉，并含有少量的蛋白质、维生素、矿物质等多种营养素。木薯除用于工业上生产淀粉、变性淀粉、酒精、果糖、葡萄糖等，还用于粮食加工及动物饲料等。在饲用及食用方面，木薯块根中的各营养物质的消化性能均较好，是一种可选用的作为粮食的产品。此外，木薯具有易生长、低成本、光合效率高等优点，开发木薯产品是木薯产业开发的一个重要方向。

木薯块根能提供人类及动物丰富的碳水化合物，而更为重要的是随着育种技术的发展，目前已培育出蛋白质含量在10%左右，营养更均衡，食用价值更高的木薯新品种[28]。因此在当前全球面临粮食安全、能源危机的情况下，木薯作为一种粮、能兼具的作物，发展潜力巨大。

参考文献：

[1]濮文辉.世界木薯业发展与研究[J].世界热带农业信息,2007(10): 1-5

[2]方佳,濮文辉,张慧坚.国内外木薯产业发展近况[J].中国农学通报,2010,26(16):353-361

[3] 许元明,梁任龙,张贞发.浅谈木薯资源的利用价值[J].科技视界, 2012(34):12-13

[4] 胡力飞.海南产木薯化学成分及其生物活性的研究[D].海口:海南大学,2010

[5]徐娟,黄洁.6份木薯种质营养成分与食味的初步分析及评价[J].热带作物学,2013,34(2):373-376

[6]Okigbo B N.Nutritional implications of projects giving high priority to the production of staples of low nutritive quality.In the case for cassava(Manihot esculenta,Crantz)in the humid tropics of West Africa[J].Food Nutr Bull,1980,2:1-10

[7] 杨晓惠.木薯淀粉的理化性质及其抗性淀粉制备工艺研究[D].广州:暨南大学,2011

[8]黄惠芳,罗燕春,田益农,等.双波长分光光度法测定木薯块根淀粉含量的动态变化[J].中国粮油学报,2012,27(10):113-117

[9]李永锋,赵光龙,张志强.国内木薯淀粉化学改性的研究进展[J].热带农业科学,2007,27(5):64-66

[10]Charles AL,Sriroth K,Huang TC.Proximate composition,mineral contents,hydrogen cyanide and phytic acid of 5 cassava genotypes [J].Food Chemistry,2005,92:615-620

[11]Bradbury J H,Holloway W D.Chemistry of tropical root crops:significance for nutrition and agriculture in the Pacific[M].ACIAR monograph No.6.Canberra,1988:76-104

[12]曾华斌.膳食纤维的研究现状与展望[J].南方农业,2012,6(5):81-83

[13]Julie A.Montagnac,Christopher R.Davis,and Sherry A.Tanumihardjo.Nutritional Value of Cassava for Use as a Staple Food and Recent Advances for Improvement[J].Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,2009,8:181-194

[14]付大波.木薯的营养特性及在畜牧生产中的应用概况[J].饲料与畜牧:新饲料,2011(5):16-18

[15]何仁春,杨家晃,麦伟虹,等.木薯代替玉米对鹅饲养效果的研究[J].粮食与饲料工业,2007(7):39

[16]冯占雨.木薯的生物学特征及其在养猪生产中的应用[J].养猪, 2009(6):11-16

[17]潘伟彬,黄毅斌.植物单宁及其对牧草品质的影响研究进展[J].热带农业科学,2008,28(4):86-92

[18]尹秀华.木薯生长特性及贮藏对其品质影响的研究[D].南宁:广西大学,2011

[19]El-Sharkawy MA.Cassava biology and physiology[J].Plant Mol Biol.2003,53:621-641

[20]Kainuma,K.Structure and Chemistry of the starch granule[M].New York:Academic Press,1988,14:141-180

[21]T Noda,S Takigawa,C Matsuura-Endo.Factors affecting the digestibility of raw and gelatinized potato starches[J].Food Chemistry, 2008,110(1):465-470

[22]Subramony Narayana,Moorthy.Physicochemical and Functional Properties of Tropical Tuber Starches[J].Starch/Stärke,2002,54: 559-592

[23]琚长霄,黄立新,李源,等.木薯淀粉与胶原蛋白作用物理化及其体外消化性质研究[J].食品工业科技,2011,32(10):103-106

[24]Karlsson M E,Leeman A M,Eliasson A C.Some physical and nutritional characteristics of genetically modified potatoes varying in amylose/amylopectin ratios[J].Food Chemistry,2007,100:136-146

[25]吕武兴,贺建华,李俊波.日粮中添加木薯对肉鸭生长性能和养分利用率的影响[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2012,38(1): 78-82

[26]李耀南.木薯粉的营养价值评定[J].养猪,1990(1):5-7

[27]田雪,周洪琪,韩斌,等.罗非鱼对木薯粉表观消化率的研究[J].饲料工业,2007,28(10):20-22

[28]蒋小静,吕飞杰,台建祥.木薯全粉的功能特性[J].热带作物学报, 2009,30(6):872-876

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.20.051

收稿日期：2014-05-22

作者简介：丁慧敏（1989—），女（汉），在读硕士研究生，研究方向：糖料资源功能研究与综合利用。

*通信作者：谢彩锋（1976—），女（汉），副教授。

Nutritional Value and Digestibility of Cassava Root

DING Hui-min1，XIE Cai-feng1，2，*，GU Bi2，QIU Chun-ping1
（1.Light Industry and Food Engineering College，Guangxi University，Nanning 530004，Guangxi，China；2.Starch Chemical Institute，Guangxi University，Nanning 530004，Guangxi，China）

Abstract：Cassava is one of three major potatoes in the world，mainly used for feed，food and industrial raw materials，understanding the nutritional value and digestibility of cassava may be conducive to the development of cassava products，this review focuses on the nutritional content，anti-nutritional characteristics and its digestibility of cassava root.The properties described here may provide a reference for cassava processing and utilization.

Key words：cassava root；nutritional value；digestibility