基于菊芋成分对其加工产品的分析

菊芋也叫鬼子姜、洋姜、地姜或番姜等，属菊科向日葵属的多年生草本植物，原产地北美，是一种在全世界范围内广泛种植的植物。菊芋富含多种的人体有益成分，菊芋根茎中以菊糖为主，富含多种功效；同时也含有如绿原酸、黄酮类化合物、萜类化合物、多酚等稀有有益成分，营养价值极高，但一般仅采用简单地腌制来制成腌菜，造成了营养成分的大量损失，进一步导致种植产生的经济效益不高，常作为自家种植腌制咸菜食用，市场开发少。

但菊芋成分的多样性也为其加工产品的开发提供了广阔的空间。菊芋中含有菊糖、多酚、黄酮类化合物、氨基酸和矿物质等具有抗氧化、抗炎、降血糖、提高免疫力等多种生物活性，对人体健康具有积极的影响。

同时菊芋的种植周期一般在6-8个月，一年收获一次，周期较长产量大，栽种方式多为无性繁殖，人力成本低，导致菊芋的原农产品的成本较低。并且菊芋抗逆性强，在盐碱地，尤其是在轻度盐碱化的土壤上种植菊芋能在很大程度上改良土壤性质，在沿海盐碱地、荒漠荒山等区域有大面积的种植，原材料市场广阔。

基于菊芋成分的加工产品在食品工业中具有广泛的应用。菊芋粉可以作为食品添加剂，用于制作低糖、低热量的食品。菊芋饮料则因其天然的甜味和丰富的营养成分而受到消费者的喜爱。此外，菊芋糖果等零食也因其独特的口感而受到消费者的青睐。

通过深入研究菊芋中的生物活性成分和其加工产品的生产工艺、质量控制标准及食用效果和安全性等方面的问题，可以为菊芋加工产品的进一步开发和应用提供科学依据。

1.成分

1.1菊糖

菊糖，又称菊粉、土木香粉，外观呈白色粉末，易吸水，是一种天然碳水化合物，多糖，是菊芋块茎中的主要成分，其中菊芋干物质中80%以上为菊糖，菊芋鲜块茎中菊糖含量占在15%以上，菊糖是天然线性聚合物大分子，由D-呋喃果糖经β（2→1）糖苷键聚合而成，热值较低，不易被人体消化，只有部分菊糖会在结肠中被益生菌发酵产生很少的热量和短链脂肪酸，适合制成糖尿病患者的调味剂。

菊糖在调节血脂血糖、抗糖尿病、免疫等方面作用显著。是一种被公认的益生元，可以作为食品添加剂应用到各类食品中，能帮助人体调节血糖和改善肠道菌群。

1.2脂肪酸

研究发现，菊芋块根中总脂肪、游离脂类和结合脂类分别为0.56%、0.39%和0.36%，脂肪酸含量比较低。

1.3萜类

萜类具有抗炎、抗肿瘤等多种生物活性。有显著的抗肿瘤和抑制血小板的凝聚或促进血小板凝聚的双重作用，对抗炎症、促进伤口愈合具有帮助。

菊芋中萜类主要为倍半萜类化合物，同科的斑鸠菊属已被验证的大量倍半萜类化合物。

1.4酚酸

酚酸是一类含有酚环的有机酸，可以杀菌，具有调节血糖、促进脂肪代谢、增强免疫力的作用。研究发现，菊芋中富含酚酸类成分，在食品中添加菊糖的时，酚酸也会添加其中。

1.5甾体类

植物甾醇对心脏和降低胆固醇有益，对结肠癌有一定预防作用。

研究发现，菊芋中含有丰富的甾醇，主要集中在菊芋的块茎和叶中，是血浆脂蛋白及细胞膜合成的必要成分之一。实验从菊芋叶和茎中共分离鉴定出12个甾体类化合物。

1.6黄酮类

黄酮类化合物是很强的抗氧化剂，可有效的清除体内的自由基，降低癌症发生的可能，能有效地抑制人体的衰老，使身体的活性提高。

实验表明，菊芋的叶片和花中含有丰富的黄酮成分，可将菊芋花或叶片的磨粉、提取物作为添加剂。

1.7绿原酸

绿原酸是一种具有抗菌、抗病毒的功效的成分。实验测得菊芋中绿原酸的平均含量为1.6375mg/g，表明菊芋叶片中含有大量的绿原酸。

1.8氨基酸

氨基酸分为必需氨基酸和非必须氨基酸，是人类所需的重要的营养物质之一。菊芋块茎中富含对人体有益的13种人体必需氨基酸。菊芋总氨基酸含量为在40%以上，其中大约有60%-70%为必需氨基酸，比土豆等常见蔬菜的氨基酸含量还要高。

1.9其他成分（见表1）

菊芋含有丰富的多糖，以及大量的各类有益物质，能在多方面、多维度恢复人体受损部位和调节人体各项指标。在调节血糖和改善人体肠道菌落上的作用极大。

菊芋的块茎也少量优质蛋白和大量的膳食纤维、维生素和矿物质元素对降低血糖和调节身体，是低蛋白饮食的合适食品，相较于其他低蛋白食品，菊芋可以在摄入少量蛋白质的同时，补充大量人体有益成分如维生素、矿物质等。

可以说，菊芋是一种非常适合作为食疗的食物，在开发营养品、食品和功能饮料方面有广阔的可开发前景。

2.黑菊芋

2.1生产原理

黑菊芋是以鲜菊芋为原料，利于菊芋中丰富的多糖成分和有益物质，基于美拉德反应所生产的一种类黑精食品产品，外表呈黑色，富有光泽，口感软糯，类似果脯。可以直接食用或作为调味品使用，口感独特营养丰富。黑菊芋可以调节肠道菌落、润肠通便、调节血糖等。

2.2营养成分

黑菊芋的加工过程对菊芋本身的营养破坏不大，继承了大部分菊芋的优点，对人体健康进行有益调节。并且，由于还原糖和多酚含量的增加，又赋予了黑菊芋香甜的口感和抗氧化的性质，必需氨基酸种类和总量占比的增加对菊芋的营养价值也有所提高。

2.3加工前后成分变化

制成黑菊芋后，还原糖含量显著提高，因此，黑菊芋要比鲜菊芋的甜度要高，但总糖含量下降，降低的形式主要以菊糖为主，其他如多酚的含量有较大增加，粗蛋白含量基本不变。

呋喃类化合物5－HMF含量提高，具有增强细胞变形活性、抗氧化性，对保护神经元等有益作用。

菊芋加工前后甲硫氨酸和缬氨酸2种人体必需氨基酸含量增加，其余氨基酸含量略有减少。必需氨基酸占总氨基酸的比例提升，制作成黑菊芋后，菊芋整体的氨基酸营养损失不大，甚至对补充的营养有所扩宽和提高。

甜度的提高使原本味道较寡淡的菊芋更加适合作为一种零食，但还原糖含量的提高并不适合再发挥菊芋中调节血糖的作用，对于一些糖尿病或高血糖患者，不适用食用。

2.4黑菊芋多糖

黑菊芋多糖可以起到调节血糖，预防肿瘤的效果。相对于菊糖，黑菊芋多糖的味道更佳，甜味更足一些，群体的接受度会更高，应用领域类似红糖。

提取黑菊芋多糖的方法，可以采用以水为溶剂，超声辅助的方法提取黑菊芋多糖，实验数据显示，以此方法提取的黑菊芋多糖平均得率在40%以上。

3.菊芋低聚果糖

3.1生产原理

菊芋低聚果糖是利用了菊芋丰富的多糖和价格较低的特点，扩展了菊芋调节血糖的能力和各类益处，从菊芋中提取低聚果糖作为功能性甜味剂替代部分蔗糖添加到食品中降低食品的热量和甜度同时保持食品的口感和风味。此外，低聚果糖还具有促进肠道有益菌生长、改善肠道环境的作用对维护人体健康有益。

3.2制备方式

常规的低聚果糖一般以蔗糖为原料，而利用酶解法，可以将菊芋加工成菊芋低聚果糖，能有效降低原料成本。

3.3缓解运动疲劳

据实验报告，菊芋低聚果糖抗运动疲劳的作用通过调节血清疲劳生物标志物，调节肌肉损伤标记物，如肌糖原和肝糖原、乳酸脱氢酶和血清肌酸激酶、血浆丙二醛和谷胱甘肽过氧化物酶等低聚果糖。

4.菊芋全粉

菊芋全粉是将新鲜的菊芋块茎经过清洗、粉碎、干燥等工艺制成，具有较好的溶解性和吸水性，可作为食品原料或工业原料使用。在食品行业中可应用于制造低糖食品、保健食品等方面具有重要作用；在工业行业中可应用于制造生物塑料、生物肥料等方面。

5.菊芋其他产品

5.1菊芋功能饮料

菊芋的营养成分很高，将其提取出菊糖或其他如菊芋低聚果糖、黑菊芋多糖等与其他富含营养价值的食品（如山楂、陈皮等）复合，可以制成具有独特风味的饮品，又具有极高的营养价值，补充身体所需要的各类微量元素和缓解运动疲劳的效果。

5.2菊芋粉制成面条、面包

菊芋中的多糖含量高，且菊糖的吸水性较强，粘度随着菊糖浓度增加而增大，当浓度达10%-30%时形成凝胶，浓度越高形成凝胶的速度越快。

用菊芋粉代替一定量面粉（菊芋粉可以是10%的比例）搭配，发面后可以做成面条或者面包，因菊糖会和面粉中的淀粉、蛋白质生成网状结构，可增加面团弹性。

5.3菊芋软糖

菊芋提取出来的菊糖不易被吸收，制成软糖摄入糖分并不会很高，而且菊芋有调节血糖的作用，此类产品能在摄入少量糖的同时，帮助身体调节。

总结

菊芋的营养价值极高，含有大量的菊糖和部分的绿原酸、黄酮类化合物、萜类化合物、甾体化合物。菊芋可以在食品和保健食品方面进一步发展，如利用其中的糖分，开发成黑菊芋、菊糖、菊糖低聚果糖等，可以制成食品调味剂、食品添加剂等，或制成面条、饮料等日常食品，也可以利用其高营养价值制成保健品。