处理方法对木薯块根氢氰酸含量和营养成分的影响

田 静， 朱 琳， 董朝霞， 王晓亚， 张建国

(华南农业大学林学与风景园林学院/广东省草业工程技术研究中心， 广东 广州 510642)

木薯(ManihotesculentaCrantz)别名木番薯、树薯，大戟科木薯属植物，原产于美洲，现主要分布于热带亚热带地区。木薯、马铃薯和红薯并列为世界三大薯类作物[1-2]，迄今为止已有近5 000年的栽培历史[3]。木薯淀粉含量高，单位面积食物能量超过水稻、小麦，是大部分热带地区人们食物中的主要热量来源。木薯易种植、生长快、产量高、价格低、用途广，在全世界热带地区广为栽培，是粮食、饲料产业和工业兼用的重要作物[4]。我国木薯主要种植于广东、广西、海南和云南，这四省区的栽培面积约占全国木薯栽培面积的95%，其中广西是我国最大的木薯产区，种植面积和产量均居全国第一位[5]。

木薯块根产量高，淀粉含量高，淀粉的消化率高于玉米，在拉美、亚洲的印尼和印度，木薯块根可经简单烹饪后直接食用或被制成食品食用，除此以外的国家甚少将木薯块根作为食用作物[6]。作为经济作物，木薯块根除加工应用于食品、饲料等领域，主要产品有木薯干片、木薯粉。木薯块根深加工主要生产变性淀粉、化工产品(包括酒精、柠檬酸、谷氨酸等)。作为饲料，木薯可代替谷物(玉米、水稻)，作为一种高能量的饲料加以利用，而且价格低于玉米淀粉，已有许多国家研究利用木薯代替玉米等能量饲粮。在我国饲料产业中，玉米是主要的能量饲料，随着玉米价格不断上涨，畜禽饲料成本大幅增加，木薯块根可作为代替玉米的能量饲料来源。但由于木薯块根含有生氰糖苷，限制了其在饲料中的应用。生氰糖苷不呈现毒性，但当生氰植物被动物采食、咀嚼或被病原体侵染后，受损植物组织细胞内的生氰糖苷在β-葡萄糖苷酶、α-羟腈酶作用下会水解产生氢氰酸(HCN)。HCN能引起人体和动物呼吸、神经和内分泌系统中毒。木薯用作饲料时，要先进行脱毒处理，不能直接饲喂新鲜木薯(块根、叶)，否则容易引起动物中毒甚至死亡。新鲜的木薯块根，HCN含量约为15～400 mg·kg-1[7]，鲜叶中HCN含量一般在100～1 100 mg·kg-1之间[8]。

迄今为止，各国科研人员对生氰糖苷脱毒开展了大量的研究并建立了多种方法，主要研究其脱毒效果，但对其营养成分变化研究较少。随着饲料工业和养殖业的不断发展，木薯的需求量越来越大，因此，进一步研究低营养损失的去除木薯中HCN的方法，提高产品质量、防止动物中毒事件的发生显得尤为重要。

1 材料与方法

1.1 试验材料种植管理

‘华南8号’木薯种植于华南农业大学增城实验基地。该基地位于N23°14′，E113°38′，属亚热带季风气候。年平均气温21.6℃，最热为7月，月平均气温29.4℃，极端最高气温38.6℃；最冷为1月，月平均气温13.3℃，极端最低气温-1.9℃。全年积温7 910.9℃，年平均降水量为1 967.8 mm，年平均太阳辐射值为4 367.2～4 597.3 MJ·m-2，年平均日照时数为1 707.2 h。

于2012年3月20日斜插种植约10 cm长的木薯种苗(起垄后，将种茎的下端呈45°～60°斜插于垄中3～4 cm处，浅盖土)，行距1.0 m×0.8 m，常规田间管理。于2012年11月14日收获木薯块根。

1.2 取样

将新鲜木薯块根(带皮)切成1～2 mm薄片，取200 g左右样品装入信封袋，采用70℃烘箱干燥法测定材料干物质含量，之后粉碎过40目筛备分析用。其余置于-40℃冰箱密封保存待用脱毒处理。

1.3 试验处理

试验设70℃不同时间的烘干(6 h，9 h，12 h)、水煮(15 min，20 min，25 min)、中火微波加热(4 min，6 min)和不同温度的青贮(20℃，30℃，40℃青贮56 d)，共11个处理，每个处理3次重复。

1.4 化学分析

干物质(DM)含量采用105℃烘箱干燥测定[9]；粗蛋白含量采用凯氏定氮法(定氮仪KDN-103F，上海纤检仪器有限公司)测定；粗脂肪含量采用乙醚提取法测定(SLF-06，杭州托普仪器有限公司)；粗灰分含量采用灼烧法测定[10]；可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸法测定[11]；缓冲能采用盐酸、氢氧化钠滴定法测定[12]；粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量采用改进的滤袋分析法测定(ANKOM A-200i北京)[13]。淀粉含量采用AOAC法测定[14]，HCN含量采用硝酸汞滴定法测定[15]。

1.5 数据分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0软件对数据进行统计分析。采用单因素方差分析对HCN含量、营养成分进行检验，用Duncan法对平均值进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 几种处理方法对木薯块根HCN含量的影响

由表1可知，几种处理方法对木薯块根HCN含量均有显著影响(P<0.05)。采用烘干、水煮、微波和青贮4种脱毒方法均可降低木薯块根中HCN的含量，除烘干6 h和青贮20℃处理外，其他处理的HCN含量均低于100 mg·kg-1DM。且随着烘干、水煮、微波处理时间的延长和青贮处理温度的升高，木薯块根中HCN含量呈下降趋势，去除率呈上升趋势。各处理去除HCN的能力大小依次为：水煮25 min、烘干12 h>微波6 min>微波4 min、烘干9 h>水煮20 min>水煮15 min>青贮40℃>青贮30℃>烘干6 h>青贮20℃。

4种脱毒方法中，木薯块根经水煮和烘干的脱毒效果最好，水煮25 min和烘干12 h，HCN去除率均可达81.7%。其次是微波处理6 min，去除率达78.8%。青贮去除率最低，40℃贮藏56 d去除55.8%的HCN，而20℃处理下的青贮料去除率几乎为零。

2.2 不同方法处理后木薯块根的营养含量

由表2可知，采用烘干、水煮、微波和青贮4种脱毒方法处理的木薯块根，其粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、粗灰分、可溶性糖和淀粉含量均有极显著差异(P<0.01)。经微波加热和烘干处理的木薯块根，其粗蛋白含量与原料相比差异不显著，而水煮和青贮处理显著降低了原料的粗蛋白含量(P<0.05)。粗纤维含量随着烘干、水煮和微波加热处理时间的延长而呈现上升趋势，烘干处理的粗纤维含量最接近原料。与其他处理组相比，烘干处理组的淀粉、可溶性糖和粗脂肪含量均较高，且与原料差异较小。因此，4种脱毒方法中，烘干处理木薯块根其营养物质保存效果最好，其次是微波处理，再次是青贮处理，水煮处理营养保存效果最差。

表1 不同方法处理后木薯块根HCN含量变化Table 1 HCN content of cassava roots after treated with different methods

表2 不同方法处理后木薯块根的营养成分含量(% DM)及变化率(%)Table 2 Nutrient content and change rate of cassava roots after treated with different methods

3 讨论

木薯含有HCN是其饲料利用的一个限制因素,生产中虽已培育出低氢氰酸品种，但多数品种还是含有较多的氢氰酸。因此，去除或减少氢氰酸含量仍然是木薯饲用的重要技术措施。李笑春[16]研究了浸水、晒干、烘干和水煮4种方法对木薯片去除HCN的能力，结果表明，去除HCN能力大小为水煮>烘干>晒干>浸水。而在本研究中，木薯块根经水煮和烘干的去除率最高，水煮25 min和烘干12 h的去除率均可达81.7%。这与李笑春[16]研究结果不同，可能是因为试验设置处理时间、处理温度的差异。青贮处理去除率最低，40℃贮藏56 d的青贮料可去除55.8%的HCN，而20℃处理下的青贮料去除率几乎为零，这与早前陈建新等[17]的研究结果一致。陈建新选用‘东莞红尾’和‘印尼黄心’2个品种的木薯叶及块根，经晒干、烘干、水煮和青贮4种方法处理，去除氢氰酸能力的大小顺序是水煮>烘干>晒干>青贮。韩雪松等[18]研究了不同方法对草木樨籽实的香豆素和双香豆素的去除效果，处理方法有焙炒、浸泡、发酵、乙酸、NaHCO3和沸石粉，结果表明，发酵对香豆素的去除效果最好，对双香豆素的去除也有一定效果。余国辉等[19]研究不同处理方法对无芒雀麦青贮效果的影响中也表明青贮可以降低无芒雀麦的硝酸盐含量，说明青贮对一些有害物质起到一定的降解作用。

直接青贮对木薯HCN降解能力有限，Buitrago[20]和Nhu Phuc[21]的研究表明直接青贮只能降解约60%的HCN，而晾晒处理后青贮能更有效地降低木薯叶HCN含量，去除率可达77%[22]。这是因为新鲜含生氰糖苷类的植物在日光的照射下，温度升高，可降解生氰糖苷的内源β-葡萄糖苷酶的活性增强，促进生氰糖苷分解为HCN，而HCN沸点低，易挥发不易积累。经晾晒处理后，植物体生氰糖苷含量已有所降低，再经切短后青贮，可进一步降解生氰糖苷，从而提高HCN的去除率。植物细胞壁非常坚硬，青贮切短处理只破坏部分细胞壁，导致木薯中生氰糖苷与内源亚麻苦苷酶不能完全接触。Sornyotha[23]用纤维素酶和木聚糖酶处理木薯块根后，其生氰糖苷(亚麻苦苷)的去除率达到96%。为进一步提高木薯块根、叶青贮降解HCN的能力，可对原料进行日晒、切短处理，再使用纤维素酶和木聚糖酶等添加剂进行青贮。

微波处理的去除率不及水煮和烘干，可能是因为微波功率过大，升温过快，酶过快失活。如果功率适宜，微波处理可成为最佳脱毒方法，但生产上尚难应用。4种脱毒方法中，烘干处理木薯块根其营养物质保存效果最好，其次是微波处理，再次是青贮，水煮营养保存效果最差，水煮15 min淀粉含量降低11.8%，水煮25 min淀粉含量降低26.2%。

4 结论

水煮、烘干、微波加热和青贮4种脱毒方法中，9 h以上的烘干，4 min以上的微波处理或20 min以上的水煮，HCN去除率都超过73%。前3种去除率虽高，但都消耗大量能量，特别是水煮营养损失较大。30℃和40℃青贮56 d也可去除木薯块根一半以上的HCN。虽然青贮HCN去除率低于前3种，但基本不消耗能量，在温度较高的季节是一种低成本的处理方法。