食用红甜菜加工研究现状

包永镇，代翠红，崔 杰，程大友

(哈尔滨工业大学，哈尔滨 150001)

0 前言

食用红甜菜(BetavulgarisL.var.cruentaAlef.)属藜科，甜菜属，二年生草本植物，又名红忝菜、红菜头，是栽培甜菜的一个变种。食用红甜菜主根发达，为纺锤状，根肉多为鲜红或紫红色，其叶柄发达，呈鲜红色；叶长卵圆型，叶片肥厚，表面有光泽，呈翠绿色[1]。

食用红甜菜源产于欧洲与美洲，是大多西方国家的重要传统蔬菜之一，在俄罗斯、意大利、丹麦等国家都有较大的种植面积。除了食用价值外，红甜菜还具有一定的观赏价值。波兰每年消费食用红甜菜多达50多万吨[2]。

红甜菜的根部可以熟食、凉拌、煲汤、制作罐头、泡菜等。其色泽鲜艳，肉质脆嫩，微甜。俄罗斯人常把红甜菜与米饭、肉一起煮食，还用红甜菜做配菜、凉拌菜等。乌克兰人的习惯为午餐和晚餐通常有三道菜，头道菜是热汤类，一般是红甜菜汤或马铃薯汤[3]。红甜菜中含有丰富的甜菜红素，由于其天然、无毒、安全等特性，可应用于食品加工、化妆品、着色剂等领域。食用红甜菜被世界卫生组织评选为最佳蔬菜、最佳水果之一，此外，由于红甜菜的保健功效还被美国防癌协会列为30种有防癌作用的果蔬之一。

目前我国主要栽培的甜菜品种为用于制糖的糖用甜菜，红甜菜的种植面积较小，而作为食物资源出现在市场及餐桌上的现象更是少见。因此，食用红甜菜的浅加工及深加工食品在国内具有很大的的市场潜力。

1 食用红甜菜的营养成分

根据USDA国际营养数据库统计结果，每100克红甜菜所含营养成分如下：水(87.58 g)、能量(180 kJ)，总糖(6.76 g)，膳食纤维(2.8 g)，蛋白质(1.61 g)，脂质(0.17 g)，镁(0.08 g)、钙(16 mg)、磷(35 mg)、钠(60 mg)、钾(335 mg)、铁(0.7 mg)，还含有甜菜碱、维生素U、维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素E、维生素C、叶酸和锰、铜、钼、碘等微量元素及皂角苷、甜菜苷等。

2 食用红甜菜的生物活性物质

红甜菜的根部含有多种生物活性物质，如甜菜素、抗坏血酸、类胡萝卜素、多酚、黄酮类、皂苷等，这些生物活性物质在抗氧化、预防一些疾病等方面都发挥着重要作用。

2.1 酚类化合物

酚类化合物是植物的一大类次级代谢产物，红甜菜的根部含有大量的酚类化合物与黄酮类化合物。研究表明，甜菜根中酚酸的总含量为50-60 μ/g干重[4]。Nemzer[5]和Maraie[6]等人在种子和根皮中提取出了N-顺式-阿魏酰3-O-甲基多巴胺，N-顺式-阿魏酰酪胺，N-反式-阿魏酰3-O-甲基多巴胺，N-反式-阿魏酰酪胺，5，50，6，60-四羟基-3，30-联吲哚基、香豆素(东莨菪碱、淫羊藿苷、伞形虫酮、牡丹苷)等酚类化合物，这些化合物对抗逆性、抗菌性、抗病毒活性、抗炎性、抗肿瘤活性、抗癌性具有一定的贡献。

2.2 黄酮类化合物

黄酮类化合物是一类具有优良的抗氧化能力与许多健康益处的生物活性物质[7]。Vulic[8]等人报道甜菜根中黄酮类化合物的主要类别是甜菜二氢黄酮、betavulgarin、亲蜗素A和二氢异鼠李素，并从甜菜根和叶中分离出两种黄酮化合物， 5，2-二甲氧基-6，7-亚甲基二氧基黄酮和2’-羟基-5-甲氧基-6，7-亚甲基二氧基异黄酮。Lim[9]等从甜菜根中分离得到的其它黄酮类化合物有3，5-二羟基-6，7-亚甲基二氧基黄酮，5-羟基-6，7-亚甲基二氧基黄酮，2，5-二羟基-6，和7-亚甲基二氧基异黄酮。经研究表明，这些黄酮类化合物具有抗氧化性，抗菌性，抗病毒性，抗炎性，肝保护性，抗癌性等功效[8,10]。

2.3 皂苷

皂苷是植物产生的重要生物活性化合物，可以抵抗病原体。从根中鉴定出Betavulgaroside I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII皂苷，而叶中鉴定出Betavulgaroside I，II，III，IV，V，IX和X皂苷[11]。Mikolajczyk-Bator[12]等人从甜菜根中鉴定出26个三萜皂苷，其中17个三萜皂苷以前没有在甜菜根中报道过，7个三萜皂苷被鉴定为新化合物。这些皂苷具有细胞膜通透性、胆固醇代谢、蛋白质消化、横贯管系统和肌浆网膜等生物效应以及杀病毒性、降血脂性、降血糖性、抗真菌性和抗菌性等功效[9,11]。

2.4 甜菜素

甜菜素是一类含氮元素的水溶性植物色素，根据其化学结构和组成，分为甜菜红素和甜菜黄素。甜菜块根是甜菜素最丰富的来源之一。甜菜根的红度取决于甜菜红素(betacyanin)和甜菜黄素(betaxanthin)的比例[13]。甜菜黄素进一步又可分为两种类型，即仙人掌黄素(vulgaxanthin)I和II[14]。Nemzer等在甜菜根皮中发现了几种甜菜红素，如甜菜苷、前甜菜苷、异甜菜苷和新甜菜苷[5]。甜菜苷约占总甜菜红素的75～95%，被认为是甜菜根的主要活性成分。甜菜素具有化学预防肺癌、皮肤癌和调节血管稳态等重要作用[15]。Junsei Taira[16]等通过实验表明甜菜红素具有较强的抗氧化能力，尤其是含有邻苯二酚基团的甜菜苷配基比甜菜红素的糖苷具有更高的抗氧化活性。

2.5 类胡萝卜素

类胡萝卜素是一类赋予水果和蔬菜不同颜色化合物，在预防疾病方面起着至关重要的作用。甜菜根中存在的类胡萝卜素具有抗氧化性、抗癌、增强免疫力、预防心血管疾病和骨质疏松症等慢性病方面的作用，并且具有维生素A活性[17]。据报道，它们具有诱变抑制活性，可降低癌症风险[18]。Rebecca[17]等报道甜菜根中含有1.9毫克胡萝卜素。

2.6 其他活性成分

红甜菜除上述几种活性成分外，还有多种重要的活性物质，它们对人体健康都有着重要的作用。如存在于红甜菜的根和叶中的抗坏血酸可通过促进人多形核白细胞向感染部位的随机迁移，增强人体免疫防御系统[19]；三萜类化合物通过抑制或减缓癌症、结肠癌、乳腺癌、口腔癌、HIV、肝保护、炎症反应、抗氧化活性、抗菌活性、镇痛、抗伤害性和抗焦虑作用等对健康的好处[9,11]。存在于根部的阿魏酸具有抗氧化，抗过敏，肝保护，抗癌，抗炎，抗菌，抗病毒，血管舒张作用，抗血栓，并有助于提高精子的活力等功能[20]；倍半萜类物质具有减少炎症、肿瘤发生，并负责预防神经变性、抗偏头痛活性、镇痛和镇静作用，以及治疗腹泻、流感和烧伤等疾病[21]。叶中含有的牛磺酸可减少血清胆固醇，肝脏胆固醇，甘油三酯的积累[22]。

3 食用红甜菜的加工现状

2015年全球功能性食品和饮料市场价值为1293.9亿美元，并正以约8.6%的复合年增长率(CAGR)增长[23]。由于甜菜根的颜色鲜艳、营养全面，国内外的研究人员和食品行业均在开发甜菜根在食品与工业中的应用，使其成为一种美味健康的食品，或将其功能成分进行提取。

3.1 食用红甜菜的食品加工研究现状

红甜菜既可以做成蔬菜沙拉，也可以煮熟食用。在东欧，甜菜根汤是很受欢迎的一餐，腌制甜菜是南美的传统食物，一大部分甜菜根被用于泡菜的生产中，小部分的甜菜用来榨甜菜汁[24]。

Yadav等利用脱脂乳和甜菜根粉制作了有色酸奶[25]；Manoharan等以牛奶、黄油、脱脂奶粉和甜菜根汁为原料加工了冰淇淋[26]；Chaudhari等用2%果胶、0.5%柠檬酸和61%糖在甜菜根提取物中加热，成功地研制出甜菜果冻[27]；Fatma等以65%的糖、3%的果胶和0.5%的柠檬酸为原料，制备了甜菜根糖果；Sandhya等在奶油干酪中加入甜菜根泥制成了甜菜根奶油干酪；张忠平等以红甜菜为原料进行酒精发酵和醋酸发酵制备了红甜菜果醋，并对发酵工艺进行优化，最后用果胶酶澄清，制得了味道可口、酸甜之中、香气清新的红甜菜果醋[30]；章传华以红甜菜提取物、甜菜碱与苹果、荔枝、虫草、金银花等多种果蔬与中外名酒配制为适合不同年龄段需求的红甜菜配制果酒[31]，还以红甜菜、牛奶、读入、西红柿、胡萝卜为原料，经脱臭后用双歧杆菌、乳酸菌进行发酵发明了具有促消化、补血抗癌等保健功效的红甜菜发酵乳[32]；张一江等牛奶为主要原料，添加红甜菜汁等辅料，以保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌为发酵剂，以白砂糖为调味剂，通过单因素试验优化了红甜菜酸奶的制备工艺[33]；Tanushree等以甜菜根压榨条，枣和燕麦为原料开发了一种即食甜菜根压榨条，该产品在6℃的条件下具有6个月的货架期[34]。

3.2 食用红甜菜的工业研究现状

Preczenhak等在研究半胱氨酸在保护生物活性化合物方面的有效性和最低限度加工红甜菜的抗氧化能力的实验中发现：在红甜菜中，半胱氨酸不抑制多酚氧化酶(PPO)活性，但会增强苯丙氨酸氨裂解酶(PAL)活性，半胱氨酸似乎通过影响苯丙烷途径，有利于多酚和甜菜碱的积累[35]；Sawicki等通过煮沸、发酵和微波真空处理降低了未消化的红甜菜产品对血管紧张素I转化酶(ACE)的抑制作用，而在体外消化的情况下，固态红甜菜产品的ACE抑制作用增加[36]；Meghan等研究表明，在pH3.2的条件下，甜菜红素与海藻酸盐和黄原胶的结合比在pH5.0时的稳定性性更强，说明在低pH条件下，甜菜素的稳定性可能是由于这些多糖与色素之间强的不可逆结合而赋予的[37]；Kavitha等研究了不同包埋剂对甜菜素稳定性的影响，结果表明用黄原胶和麦芽糖糊精包封的甜菜素比对照多约65%的回收率，包封显示冷冻干燥期间甜菜碱的回收率比喷雾干燥期间高1.3倍，喷雾干燥的样品的亮度高于冷冻干燥的样品[38]；Silvana等研究了喷雾干燥技术对甜菜红素进行微胶囊化的研究，在165℃的干燥温度，转子流量空气流速47 mm(940 L/h)和10%w/w麦芽糖糊精的下获得最佳的微囊化，其具有良好的包封率(58.1%)和效率(100%)，优化的麦芽糖糊精-甜菜红素微胶囊(直径4.4 μm)具有较低的水分(1.64±0.08%)和水分活度(0.127±0.006)，甜菜红素含量为0.1995±0.0017 g/kg，皂苷含量<0.080 mg/kg，甜菜红素的耗氧率在80℃时为-4.373×10-5bar min-1，在90℃时为-6.67×10-5bar min-1，并伴有颜色的褪色[39]；Velyamov等通过超声波处理和搅拌提高了红甜菜根中果胶提取量，并通过初步感官调查，对搅拌酶提取(UAEE)提取物的特定营养价值及其安全指标进行评估，证明了富含果胶的UAEE提取物作为食品配方添加剂的适用性[40]。

4 结语

甜菜根具有很高的营养和药用价值，在世界各地都是受人们喜爱的蔬菜之一。甜菜根为促进健康、预防和治疗疾病提供了宝贵的活性成分。进一步的研究来探索和利用存在于甜菜根中的天然着色剂、抗氧化剂和膳食纤维用于功能性食品配方是非常有必要的。甜菜根肉中含有大量的生物活性物质，可作为功能性食品来源，用于治疗糖尿病、癌症、心血管疾病等多种疾病以及各种氧化应激引起的慢性疾病[41]。虽然红甜菜是不可多得的宝贵食用与药用资源，但由于其较重的土腥味，在国内并不具有很好的食品市场，国内关于红甜菜的食品开发多停留在专利与文献上，实际应用与产业化生产并不多见。因此，对于红甜菜产品的开发与推广仍需继续努力，开发出符合国人口味的甜菜产品对于甜菜产业来说是至关重要的。