单位文秘网 2021-07-09 08:21:24 点击: 次
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摘要:菊芋是重要的非粮经济作物,由于其生态适应性强、块茎富含菊粉,是功能食品、医药制品、生物燃料等领域的重要原料之一。总结分析了菊芋的栽培条件、营养成分,以及在功能食品、生物活性物质、生物燃料和发酵制品方面的开发利用现状,并提出高值化综合利用的方向,为菊芋精深加工与产业发展提供参考。
关键词:菊芋;生物开发;研究进展
中图分类号:S632.9 文献标志码:A doi:10.16693/j.cnki.1671-9646(X).2018.12.054
Research Advances on the Biological Processing of Jerusalem Artichoke
HUANG Yulong1,2,MU Yuwen1,CHEN Na2,SUN Ruoshi2,ZHANG Fang1,*KANG Sanjiang1
(1. Agricultural Product Storage and Processing Institute,Gansu Academy of Agricultural Sciences,
Lanzhou,Gansu 730070,China;2. Bioactive Products Engineering Research Center for Gansu Distinctive Plants,
Northwest Normal University,Lanzhou,Gansu 730070,China)
Abstract:Jerusalem artichoke is an important industrial crop. Because of its strong ecological adaptability and rich inulin in tubers,jerusalem artichoke is one of the important raw materials in functional food,pharmaceutical products,biofuels and other fields. This review summarized the cultivation conditions,nutritional ingredients,utilization status of jerusalem artichoke in functional foods,bioactive components,biofuels and lactic acid fermentation products,and put forward the strategy of high-value development,to provide technical reference for intensive processing and industrial development of jerusalem artichoke.
Key words:jerusalem artichoke;processing utilization;research status
菊芋(Helianthus tuberosus L.)为菊科向日葵属的多年生宿根性草本植物,从17世纪由欧洲传入我国,又被称为洋姜、鬼子姜。菊芋的块茎是重要的经济利用器官,其主要成分为菊粉(果聚糖),占块茎干物质含量的50%以上。全草可美化环境,也是很好的动物饲料,地下块茎或茎叶有中药的功效,现有研究报道,菊芋块茎性凉,能够清热凉血、利水除湿。块茎中富含菊糖,除作为功能性食品外,更是作为多种生物燃料和化学产品的原料。
菊芋生长高度在1~3 m不等,秋季开花,花如菊,黄色。叶子是椭圆形,多毛。根茎系统深埋于地下并且比较结实粗壮,叶子互生于茎的顶端,较低的叶子能够长30 cm,长而宽,中央是花头,5.0~ 7.5 cm,被茎分支下单独生出的侧花包围。多瘤的块茎在地下不均匀生长,其颜色有浅褐色、白色、红色等[1]。
菊芋的块茎及切片见图1。
菊芋最初被称为“Suoots”,由印第安人种植。随着欧洲人的到来,菊芋被命名了多种多样的拉丁名和常用名。Kays和Nottingham[2]收集并报道过在不同语言中,菊芋近100种常用的名字。現在的一些最常用的英文名字包括Jerusalem artichoke,Sunchoke,Topinambur,Woodl and sun ower和Earth apple。
菊芋有很强的生态适应能力,它有很多优势,包括高增长率、抗风沙、耐霜冻和干旱、耐瘠薄、需肥量小、保持水土、抵抗害虫和植物病害能力强等特征[3]。传统上,菊芋被用于食品或动物饲料,过去的20年,菊芋其他方面的应用才逐渐被开发和探索,其作为原料生产一些功能性食品的优势也逐渐凸显,如菊糖、果糖和低聚果糖[4-5]。同时还发现,从它的叶子和茎中能够提取出一些有生物活性的成分,这些研究也为菊芋在医药行业的应用创造了一个新机遇[6-7]。由于菊芋块茎中富含菊糖,目前在西欧、北欧等地区,以菊芋块茎为原料,通过提取菊糖后利用菊糖酶一步催化反应生产高果糖浆的研究已有很多,在此过程中,目标产物得率高、杂质少,同时此工艺对设备要求低、耗能小,此外产品的分离纯化也不是很复杂[8-10]。近年来,国内外研究报道中以菊芋的块茎作为原料生产生物乙醇[11-12],已成为一种新的研究热点并发展迅速。
1 菊芋的栽培条件和营养成分
菊芋原产于北美的温带地区,可以在年降水量31~282 cm,平均温度6.3~26.6 ℃,pH值4.5~8.2的条件下生长。尽管菊芋对土壤类型和pH值的生长范围比较广,但是微碱性土壤对菊芋的生产更有利。菊芋块茎的耐寒性使得其在寒冷的冬天仍能在地下保存,直到收获[8]。种植菊芋通常是不需要灌溉的,收获周期约125 d。菊芋的收益率相对较高,通常可采收块茎16~20 t/hm2,叶子18~28 t/hm2,并且收获时可以使用马铃薯收割机械。收获后的菊芋块茎能够在温度0~2 ℃,相对湿度95%的环境下贮藏4~ 5个月[13-14]。现已有研究报道,菊芋块茎中富含菊糖、蛋白质、粗纤维等成分。
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