甘薯营养与加工研究进展

张嘉欣 ，张嘉琪 ，李育军 ，黎仲恒 ，陈景益 ，植石灿

（1.广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室，广州，510640；2.华南农业大学）

甘薯[Ipomoea batatas （L.） Lam.]，为旋花科植物，俗名地瓜、番薯等，其口感甜糯、烹饪方式多样。我国是世界上最大的甘薯生产国，产量占世界总产80%左右。甘薯在全国各地分布广泛，以四川省、河南省、广东省、山东省等为主要种植生产地。随着生活水平的提高，人们饮食结构更趋于多元化，为了满足农产品结构与供给侧改革、增加甘薯食用产品和保健食品市场的多样化需求，甘薯的食用品质、功能因子和营养价值亟待改良。

当前，甘薯在我们国家粮食作物中占据重要地位，关注甘薯的营养和加工现状，有利于更好地将甘薯营养结合到加工生产中，促进甘薯的营养和加工工艺创新研究，提高甘薯食品营养水平、增加食用口感，创新甘薯食品类型，丰富甘薯产品结构与市场需求，形成完备的产业链等，还可为后续甘薯的研发提供新的方向。

1 甘薯营养和活性物质研究进展

甘薯营养物质丰富，薯块淀粉含量高，占鲜质量的15%~26%，高的可达30%；可溶性糖类占鲜质量的3%左右。每100 g鲜薯中含糖29 g、蛋白质2.3 g、脂肪0.2 g、粗纤维0.5 g、矿物质元素0.9 g（其中钙18mg、 磷20mg、 铁 0.4mg） 以及 VC 300mg、VB 10.4 mg、尼克酸5 mg。甘薯所含的热量是米饭的1/3，但营养价值很高，脂肪和胆固醇含量很低，能够预防亚健康，还有抗癌、减肥等作用。据《本草纲目》《随息居饮食谱》等记载，红薯能“煮食补脾胃，益气力，御风寒，益颜色”。在日本国家癌症研究中心公布的20种抗癌蔬菜排行中甘薯名列榜首[1]。

1.1 维生素丰富

甘薯含有极其丰富的维生素，其中VB1和VB2的含量远远超过大米，是面粉的2倍；甘薯所含VC是苹果、葡萄的10~30倍[2]，VE为小麦的9.5倍。

1.2 膳食纤维

甘薯淀粉含量高，在加工生产甘薯淀粉、粉丝时会产生大量的薯渣，占原料的10%~14%，其中膳食纤维含量占薯渣的25%左右。研究18种来自夏威夷的甘薯发现，100 g鲜块根中含膳食纤维2.01~3.87 g，其中2种紫薯总膳食纤维含量的一半为可溶性纤维[3]。紫薯纤维质地细腻，对预防疾病与维护身体健康具有重要作用[2]。甘薯及其薯渣膳食纤维很丰富，因此可以进一步综合利用。

1.3 脱氢表雄酮（DHEA）

甘薯DHEA对改善人体体质效果显著，其与肾上腺分泌的多种激素的合成紧密相关，是老年妇女雌激素的重要来源。有研究发现，DHEA可以增强脑细胞和内分泌腺素的活力，达到提高人体抵抗力的效果，人体血液中每增加100 g/kg的DHEA，死亡率会下降 36%[1，2]。

1.4 黏液蛋白

甘薯黏液蛋白是一种由胶原和黏液多糖组成的混合物。其主要起保护各器官组织黏膜、保持血管壁弹性的作用，但难以从鸡肉、鱼肉等中获取[4]。

1.5 多糖

植物多糖具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗辐射以及免疫调节、降血糖、降血脂等功能。甘薯粉中多糖含量为0.22%~0.40%，可以进一步开发利用其药用保健功能[5]。

1.6 黄酮

甘薯含有黄酮类化合物，块根提取和测试其抗氧化活性研究表明，其对DPPH、-OH的清除率分别达80.34%、53.32%。此外，薯皮中提取的黄酮类化合物对DPPH、-OH的清除率更高，分别达86.81%、75.06%。因其具有高抗氧化活性、低毒性及其显著的清除人体自由基、抗老化、降血压等药用保健功能，或可以作为一种廉价易得的原料[5]。

1.7 绿原酸

对甘薯叶、叶柄、茎等部位进行比较后发现，叶中绿原酸含量最高，可达6.25%。利用小白鼠进行动物试验证实，甘薯绿原酸可以抑制雀斑、老人斑的黑色素产生[5]。

1.8 花青素

紫色甘薯花青素的主要成分为矢车菊素（Cyanidin，Cy）和芍药素（Peonindin，Pe），是水溶性物质，但不稳定，会与1个或多个葡萄糖、阿拉伯糖等通过糖苷键形成花色苷，其分子也通常与1个或多个咖啡酸、阿魏酸、对羟基苯甲酸等通过酯键形成酰基化的花色苷。不同甘薯品种所含花色苷种类有区别[6]。

2 甘薯加工研究进展

甘薯是我国重要的粮食资源，如何在确保粮食资源安全的同时提高甘薯产量，是推动甘薯加工产业发展的关键。甘薯产品多为初级加工产品，市场份额较大，但新型甘薯产品逐渐涌现，在甘薯产业中占据的份额越来越高。

2.1 食品加工

根据甘薯口感风味、生产季节性、储存条件以及人们口味需求，将其加工成各类食品，包括休闲食品类、粉皮类、粉类、酒及饮品类、酱料类等。

甘薯营养价值高，蒸煮后膳食纤维含量增加了几乎一倍，可有效刺激肠道，促进肠道蠕动。以甘薯为原料制作的食品种类极多，除了用传统制作方法或普通的烹饪方法制作薯干、菜肴外，现在更多地应用在开发方便食品，如罐头、蜜饯、薯片类膨化食品、煎饼等，采用的主要是非发酵类加工方式。各式薯脯、薯糕、薯糖、即食甘薯粥等方便食品老少皆宜，给广大的消费者提供了各式各样的选择[7]。

近年来，以甘薯提取得到的淀粉为主要原料制得的粉面、薯条、粉丝、粉皮，口感鲜美爽口，加之其方便快捷的特点，已在市场占了一定的份额，为大多消费者所接受[8]。甘薯粉条较软糯，加之热量相比大米较低，且含量多种人体所需物质，对老年人来说，是比较理想的主食替代品[9]。

甘薯全粉能够很好地保留其本身的营养物质及口感，可用于制作糕点和配料。日本研发的一种专门为婴儿及老年人量身定做的甘薯全粉，可作为天然成分加入到饮食中，以达到补充营养的效果[10，11]。

还有部分甘薯食品是以发酵工艺来制作的，主要包括用甘薯酿造的酒和饮料，及酱油、食醋等传统食品辅助产品。红薯酒、紫薯酒以及一些乳酸发酵红薯饮料等新型的饮料产品在我国不多见，但日本研发的由日本黄薯加工而成的健康饮料在本土大受欢迎，具有美容护肤的作用，特别适合女性消费者，且经研究发现，紫薯酒体外抗氧化性甚至强于葡萄酒[10，12]。

2.2 饲料加工

甘薯茎叶及加工后的副产品——甘薯渣等，营养丰富、能量丰富、富含纤维等，可制成饲料，提高甘薯的利用率[13]。

2.3 美容护肤品加工

甘薯是一种极佳的美容护肤产品辅助添加剂，在美容护肤行业具有巨大潜力，其所含多种成分被人体吸收后，能滋润皮肤、延缓衰老。首先，甘薯嫩叶中提取的酚类与黄酮类可以作为护肤产品中功效添加剂，可以很好地清除多种自由基[14]。此外，紫甘薯含有天然的花青素（PSPA），具有很高的药用价值，能够抗氧化、延缓衰老，印证了其“口服的皮肤化妆品”和“天然维生素”的美名[12，15]。

2.4 药用产品加工

作为药用价值极高的甘薯，根茎叶都可入药。《本草纲目》曾记载到“白薯蒸、切、晒、收充作粮食，使人长寿少病”，可以起到益气力、活血化瘀、清热解毒等功效[16]。国际上有报告指出，甘薯提取物（Ipomoea batatas Caiapo）能够降低胆固醇水平和Ⅱ型糖尿病患者空腹和餐后血糖水平，而且东京大学科学家也证实到，甘薯抑制胆固醇生成的功效是其他植物的 10倍，耐受性佳；紫色甘薯多糖与5-氟脲嘧啶共同使用，可以显著提高对S180肉瘤的抑制率；多位日本科学家对甘薯做了研究，发现甘薯中的花色苷对皮肤癌细胞增殖有抑制作用，同时，其抗癌能力甚至超过了人参[17，18]。虽然甘薯的抗癌、降血糖等药用价值极高，在美国、日本等发达国家也很受追捧，但是将其加入到真正的药品当中实践的案例还不多见。

2.5 新能源利用

当前石油资源严重不足，且污染过重，对新型能源的需求激增，因此新型能源的研发及发展显得至关重要。而以甘薯作生物质燃料的原料，可开发燃料乙醇，形成生物质绿色能源产业，现在我国福建、广西、四川等地都开展了甘薯—乙醇的技术模式，此模式拓宽了甘薯的利用途径，又将工业与农业结合起来共同发展，对我国的环境优化具有促进作用[19~21]。

2.6 其他加工与应用

“全身为宝”对甘薯的赞誉，并不是夸夸而谈。甘薯渣的果胶极其丰富，提取纯化果胶能够完善甘薯淀粉加工，解决我国庞大数量的甘薯渣处理问题。有研究显示，紫薯色素汁抑菌效果很好，有望作新型抑菌剂、防腐剂等；在我国，利用甘薯发酵可制作柠檬酸、柠檬酸钙等，产量很高，一般3 t薯干可以发酵成1 t柠檬酸；甘薯制酒，淀粉利用率达72%左右，相比其他原料高[2，18，22]。

3 甘薯加工存在的问题与分析

3.1 甘薯加工未形成完备的产业链

现阶段甘薯加工仍是传统食品加工产业为主体，其他所占份额较低。传统食品加工产业发展较缓，原料甘薯初加工成品不佳，成色、外形、质量还有很大的提高空间。而且，其加工产业机械化程度低，缺乏产业化加工的机械与设备，导致生产效率低，使得甘薯加工产业链迟迟未能形成或完备。

3.2 甘薯利用率不足

甘薯加工主要以块茎为原料，其他部分或副产物在实际应用很少，如甘薯淀粉加工后薯渣没得到充分利用，许多营养成分流失；甘薯的茎、叶、藤等利用也不足。甘薯综合利用率过低，限制了我国甘薯产业多样化和结构优化的发展。

3.3 产需不平衡

甘薯原料来源以农户、合作社或生产农场自种自繁为主，大多达不到企业所需优质原料的要求。同时，受甘薯季节性种植的影响，农户、合作社或生产农场没有合适的贮存设施条件，其原料供应与加工企业难以对接；此外大多基层加工企业也缺少贮存设施条件。这些都限制了甘薯加工企业的进一步发展。

4 甘薯加工产业的展望

许多发达国家以甘薯作为原料，研发了多种营养保健食品及淀粉衍生产品，尤其是日本研发的普露兰、盐离子淀粉、淀粉塑料线等衍生产品，其中以甘薯为原料生产的可降解生物塑料值得借鉴，期望未来能替代30%汽车塑料部件，此举绿色环保，将大大减少金属材料资源的消耗[22]。相反，我国的甘薯加工产业产品较为单一，综合利用率不高，未形成完备的产业链，与国外的甘薯加工产业还有较大距离。

对此，我国应该加大对甘薯选种育种研究的扶持力度，推动甘薯品种的优化，选育高产量、高营养的优质品种，为甘薯加工业发展打好基石；根据国内外研究成果，集优汰劣，引进新设备机械，进一步提高甘薯产品的质量；完善甘薯产业机制，农户与企业达成紧密的供需关系，推动甘薯产品市场发展；传统的甘薯制作产品如番薯干、粉条、粉丝等产品的工艺技术改进与提高以适应现代安全卫生需求。同时，在全球对能源需求剧增的形势下，以甘薯为原料的生物燃料，对全球的生态环境保护具有实际意义。

根据近20 a的研究进步和试验比较，我国目前培育了一批可用于鲜食、菜用、加工等不同类型的甘薯新品种，可以满足并进一步发挥其在甘薯产业上的利用。①食用型：主要有广薯87、广薯紫1号、普薯32、苏薯8号、北京553等；②菜用型：主食茎叶（茎尖10 cm以内），如广菜薯2号、广菜薯3号、广菜薯4号、广菜薯5号、福薯7-6，台农71等；③兼用型：既可加工又可食用，如广薯87、豫薯12号；④薯干、淀粉、粉丝加工型：主是高淀粉含量的品种，如广薯87、广薯42、广薯08-6、广宁黄狗洞、徐薯18、梅营一号等；⑤色素加工：主要为紫薯，如广紫薯2号、广紫薯9号、济薯18等；⑥饮料型：含糖高，主要用于饮料加工，如广薯98等；⑦薯脯加工型，如广薯79、广薯69等；⑧紫色薯片型，如广紫薯10号等；⑨饲料加工型：这类甘薯茎蔓生长旺的品种比较好；⑩其他：如功能型食品、药品、化妆品等，有待进一步挖掘和利用。

广紫薯2号

总之，实现对甘薯鲜食产品、淀粉加工、休闲食品、营养保健食品、功能食品、燃料乙醇新能源[5]以及紫薯系列产品加工发展[6]和其他有关药品、化妆品、动物饲料等是未来发展方向。