山藥的營養(yǎng)功效及加工利用研究進展

徐子妍，董凱璇，蘇亞東，王磊*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東省高校食品加工技術(shù)與質(zhì)量控制重點實驗室，山東泰安271018；2.山東瀚方食品科技集團有限公司，山東煙臺265200；3.山東雨霖食品有限公司，山東煙臺265200）

山藥（Dioscorea opposita Thunb）又名薯蕷、薯藥，是薯蕷科薯蕷屬的草質(zhì)藤本植物的根，在我國是藥食同源的佳品。山藥分布廣泛，主要分布于我國華北、西北及長江流域各省區(qū)。山藥味甘、性溫，具有主傷中、除熱寒邪氣、補中、益氣、長肌肉等功效[1]，久服可耳聰目明、延年益壽?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》將山藥列為上品。研究表明，山藥具有誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素，增強人體免疫功能的作用。山藥所含的膽堿和卵磷脂有助于提高人的記憶力，益智健腦[2]。作為一種藥食兩用的食材，山藥目前主要食用方式為蒸、炒；加工方面，主要用來制作山藥粉、山藥脆片、山藥面包、山藥發(fā)酵乳、山藥酒等。本文對山藥營養(yǎng)成分、藥理作用以及食品加工方面研究進展的總結(jié)，為山藥食品的工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)，促進高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

1 山藥的營養(yǎng)成分

山藥營養(yǎng)豐富，主要營養(yǎng)成分為多糖、蛋白質(zhì)、淀粉、氨基酸及各種金屬元素。此外，還有皂苷、果膠、膽甾醇、尿囊素、膽堿和山藥素等成分[3]。

1.1 多糖

多糖是山藥主要的活性成分，具有抗氧化、抗衰老、提高免疫力等作用。因測定方法的不同，所得的多糖含量有一定差異，多糖約占山藥濕重的16%～20%[4]。Wang等[5]試驗發(fā)現(xiàn)不同品質(zhì)的山藥淀粉中直鏈淀粉的質(zhì)量分數(shù)為20.74%～25.94%。崔晉等[6]用雙波長法測定山藥中直鏈和支鏈淀粉的含量，研究表明直鏈淀粉的測定波長為624 nm，含量為15.2%～27.3%；支鏈淀粉的測定波長為538 nm，含量為43.8%～77.72%。王瑩等[7]采用分光光度法測得有機山藥中多糖含量為283.17 mg/g。

目前對于山藥多糖的提取方法主要有水浸提法、微波浸提法等。官波等[8]采用水浸提法提取多糖，通過多次實驗得出最佳工藝條件為83 ℃浸提3 h，料液比1：17.5，實際提取率為2.56%。王娜等[9]引入微波水浴法，優(yōu)化了多糖提取工藝，所得最佳工藝條件為溫度80 ℃，水浴2.5 h，微波93 s，功率500 W，料液比1：25，該條件下，多糖提取率為10.56%。

1.2 蛋白質(zhì)

山藥中的蛋白質(zhì)含量為7%～8%，主要含有的氨基酸為絲氨酸、精氨酸、谷氨酸等[10]。王蕾等[11]對河南本地的三種山藥采用凱氏定氮法分別測定蛋白質(zhì)含量，最終測得三種山藥均含有17 種氨基酸，除色氨酸外，均含有7種必需氨基酸。陳菁瑛等[12]采用鹽酸水解法測評了福建本地7 個山藥品種的氨基酸組成以及含量，研究表明這7 種山藥均含有17 種氨基酸，總氨基酸含量2.86%～6.64%，同時發(fā)現(xiàn)山藥中氨基酸總含量和必需氨基酸的種類與含量呈正相關(guān)關(guān)系。周曉薇等[13]以鐵棍山藥為研究對象，進行蛋白質(zhì)的分離純化，結(jié)果表明鐵棍山藥中含有20、31、50、66 kD 四種不同分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)。

1.3 金屬元素

山藥中含有多種金屬元素，鉀和鈣的含量最高，鎂、鐵和鈉的含量次之，另外，山藥中富含多種微量元素鋅、鉻、鈷、錳和銅[14,15]。杭悅宇等[15]用離子發(fā)射光譜法測定5個品種的山藥，共含29 種金屬元素，所有山藥中都含有人體必需微量元素Fe、Zn、Cu、Co 和Cr。謝彩霞等[16]采用電感耦合等離子體光譜儀對山藥和土壤樣品進行了金屬微量元素分析，實驗證明山藥對無機元素的富集能力因產(chǎn)地而異，含量差異明顯。而且不同栽培條件也會對山藥中金屬元素含量產(chǎn)生不同影響。

2 山藥的功能功效

山藥具有抗氧化、抗突變、抗腫瘤、降血糖、降血脂、保護肝臟損傷和免疫調(diào)節(jié)等功能。

2.1 抗氧化作用

研究表明山藥具有較強的抗氧化作用，發(fā)揮抗氧化作用的物質(zhì)主要是山藥多糖[4]。山藥多糖可以直接作用于脂質(zhì)過氧化鏈式反應(yīng)，減少鏈長，從而阻斷脂質(zhì)過氧化的進行，也可以作用于抗氧化酶，提高體內(nèi)原有抗氧化酶活性，從而間接發(fā)揮抗氧化的作用。尚曉婭等[17]制備白色山藥精制多糖粉末（CYP），以其對羥自由基清除率為指標，進行體外抗氧化活性實驗，結(jié)果表明當CYP 濃度為3 mg/mL 時，對羥自由基的清除效果最好，清除率高達97%，可有效抑制小鼠肝勻漿的自氧化。周麗等[18]以淮山藥葉為實驗對象，制備淮山藥葉乙醇提取物，以二苯代苦味酰肼（DPPH）自由基來評價抗氧化能力，VC 作參比，結(jié)果表明濃度為0.1 mg/mL 時，淮山藥葉乙醇提取物與VC對DPPH 的清除率分別為90.47%和93.22%，由此判定山藥葉的乙醇提取物具有強抗氧化能力。詹彤等[19]以精制的山藥多糖為研究對象，分別研究了山藥多糖對肝脂褐質(zhì)含量、肝過氧化脂質(zhì)（LPO）含量以及腦Na+/K+-ATP酶活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)20 mg/kg 和50 mg/kg 的山藥多糖使小鼠LPO 降低10.6%和19.2%，肝脂褐質(zhì)含量降低31.8%和40.6%，使小鼠腦Na+/K+-ATP 酶活性上升21.1%和50.7%。梁亦龍等[20]以黑腹果蠅為實驗對象，研究表明SOD 活性隨著山藥多糖濃度的增加而顯著提高，當山藥多糖濃度為3 mg/100 g 時，雌、雄果蠅的SOD 活力分別可達358.71±15.3 NU/mL 和412.55±13.03 NU/mL。林剛等[21]通過試驗發(fā)現(xiàn)，6.33 g/kg 山藥的醇提物可使小鼠血漿LPO 濃度降低為7.61±2.38 mol/mL，肝臟的脂褐素濃度降低為230.89±46.32 μg/g，因此山藥具有抗衰老的功效。

2.2 抗腫瘤作用

山藥多糖具有一定的抗腫瘤作用，是良好的抗癌輔助物。山藥多糖可以抑制腫瘤細胞的增殖，增強白細胞的吞噬能力。趙國華等[22]研究發(fā)現(xiàn)，50 mg/kg 山藥多糖對Lewis 肺癌細胞瘤塊有顯著的抑制作用，對黑色素瘤無明顯效果，150 mg/kg 及其以上濃度對兩種細胞均有明顯的抑制效果。高啟禹等[23]通過測定山藥多糖對PC12 和Hepa1-6 細胞的增殖的影響，結(jié)果表明在山藥多糖濃度為500 μg/mL 時，抑制作用顯著。譚輝等[24]研究發(fā)現(xiàn)，紫山藥花青素不同濃度的提取物對HepG2、MDA-MB-231細胞增殖的抑制作用，實驗表明濃度為400 μg/mL 時對兩種細胞的抑制率可達80%以上。

2.3 降血糖作用

山藥具有顯著的降血糖功效[25]。山藥中富含抗性淀粉，對普通淀粉在機體中的水解起到抑制作用，同時山藥多糖可以加快糖代謝速率，提高酶活性，從而降低血糖含量。朱明磊等[26]考察山藥多糖對小鼠的降糖效果，試驗結(jié)果表明，與對照組相比，飼喂山藥多糖后，小鼠的血糖含量由12.74±1.63 mmol/L 下降至6.69±1.37 mmol/L，降血糖功效顯著。何云[27]用四氧嘧啶引起的高血糖大鼠作實驗對象，探究山藥多糖在50、75、100 mg/kg 三個劑量下的降血糖效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)100 mg/kg 的劑量降血糖效果最明顯，造模前和治療后的血糖水平分別為13.03±1.29 mmol/L 和8.27±1.55 mmol/L，且降血糖作用與山藥多糖劑量呈正比例關(guān)系。

2.4 保肝作用

山藥多糖具有較強的保護肝臟作用，可降低由金屬元素引起的肝臟損傷。偉萍等[28]通過類似實驗發(fā)現(xiàn)山藥水提液可以降低四氯化碳導(dǎo)致小鼠肝損傷的肝臟丙二醛（MDA）和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（ALT）的值，增加超氧化物歧化酶（SOD）的值，由此證明山藥水提液可以保護小鼠受損肝臟，且這種保護機制可能與山藥抗氧化能力有關(guān)。徐光翠等[29]研究山藥多糖對鎘致肝臟損傷的大鼠的作用，考察指標為MDA、SOD、ALT。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，500 mg/kg 山藥多糖RDCP-B 可以使MDA 的含量下降至32.11±8.58 μmol/mL，SOD 的含量增加至（153.89±6.17）×103U/L，ALT的含量下降至66.28±13.92 U/L。相比于染毒組，MDA 的下降率為28.89%，SOD 的上升率為26.65%，ALT 的下降率為45.70%，表明山藥多糖RDCP-B 對受鎘致肝臟損傷的大鼠的肝臟有顯著的拮抗作用。

2.5 免疫調(diào)節(jié)作用

山藥還可調(diào)節(jié)機體免疫力，促進吞噬細胞的吞噬作用，增加皮質(zhì)細胞、淋巴細胞數(shù)量，延緩免疫器官衰老。李樹英等[30]研究發(fā)現(xiàn)將山藥醇提液灌入小鼠胃中，可促使小鼠體內(nèi)T 淋巴細胞增殖，促進溶血素的產(chǎn)生。鄭素玲等[31]考察山藥粗提液對小鼠器官的免疫調(diào)節(jié)作用，實驗發(fā)現(xiàn)小鼠的脾指數(shù)和胸腺指數(shù)分別為38.8±3.6 mg/10 g、25.5±2.7 mg/10 g，與對照組相比，脾指數(shù)上升2.25 倍，胸腺指數(shù)上升0.8 倍，由此說明山藥粗提液可以在一定程度上延緩機體免疫器官的老化進程。趙國華等[32]研究了山藥多糖對T 淋巴細胞的增殖能力和NK 細胞活性的提高能力，研究結(jié)果顯示150 mg/（kg·d）的山藥劑量對小鼠的免疫調(diào)節(jié)作用效果最顯著，該劑量下T 淋巴細胞增殖至正常組的3.5 倍，NK 細胞活性達到76.8%±10.3%。

3 山藥的主要加工品及存在問題

人們食用山藥已有3 000 多年的歷史，主要食用方式為蒸、炒。目前，山藥的功效逐漸被人們熟知，加工利用方式也日趨多樣化，山藥的主要加工產(chǎn)品為山藥粉和山藥飲片，此外還有山藥脆片、山藥面包、山藥發(fā)酵乳、山藥酒等。

3.1 主要加工產(chǎn)品

3.1.1 山藥粉

山藥粉富含氨基酸、膽堿、維生素和微量元素，可以增強機體免疫力，延緩衰老，清除自由基，提高抗氧化能力。尤其適合消化不良、血糖偏高的人群以及養(yǎng)生健體的老年人食用。彭濤等[33]研究了不同干燥方法對山藥粉品質(zhì)的影響，所得最佳工藝條件為噴霧干燥、酶解4 h、進口溫度160 ℃，在該條件下制得的山藥粉細膩甘甜，沖調(diào)后口感順滑。李強等[34]通過單因素實驗和效果評分優(yōu)化了制取山藥粉的最佳工藝參數(shù)為噴霧干燥，入口溫度170 ℃，出口溫度75 ℃，水、山藥配比1：2，通過該工藝制得的山藥粉溶解性強、復(fù)水性好、口感細膩。楊志鋒等[35]以山藥為主要原料，經(jīng)護色、粉碎、細磨、均質(zhì)、酶解、噴霧干燥等工序，研發(fā)一種新型速溶復(fù)合山藥粉，經(jīng)感官評價后，得出最佳工藝條件為pH 6.00，溫度60 ℃，加酶量0.036%，酶解時間20.12 min。試驗制得的山藥粉復(fù)合液含量30%、白砂糖含量10%、檸檬酸含量0.03%、果膠含量0.15%，且口感清香，色澤誘人。

3.1.2 山藥酒

山藥酒對風(fēng)濕骨痛、腰肌勞損、骨質(zhì)增生有明顯功效，是患風(fēng)濕骨痛人群的良好選擇。鐘敬飛等[36]將山藥切片、烘干、粉碎、浸提后與白酒原液混合，進行單因素實驗測定溫度、酒精度和配料比對山藥原酒的影響，得出最佳工藝參數(shù)為酒精度75% vol，山藥、原酒配比1：3，浸提溫度60 ℃，時間3 h；制得的山藥酒香氣凜冽，回味悠長。

3.1.3 山藥發(fā)酵乳

山藥富含皂苷元，具有調(diào)理腸胃、降血糖、降血脂的功效[37,38]，可復(fù)配加工成山藥發(fā)酵乳，適合血糖高的人群食用。錢志偉等[39]通過單因素和正交試驗優(yōu)化了香蕉山藥發(fā)酵乳最佳工藝條件為山藥原漿7.5%，香蕉粉2%，蔗糖8%，42 ℃恒溫發(fā)酵7 h，此條件下制得的香蕉山藥發(fā)酵乳質(zhì)地均勻、口感香甜。楊電增等[40]進行感官評定和微生物指標檢驗，通過正交試驗確定山藥枸杞酸奶的最佳制作條件為山藥添加量7.64%，枸杞粉添加量0.40%，蔗糖添加量8.56%，發(fā)酵劑接種量0.21%，在此條件下制得的山藥枸杞酸奶穩(wěn)定性好，營養(yǎng)豐富。

3.1.4 山藥脆片

山藥脆片富含多糖、淀粉糖化酶、皂苷和氨基酸，口感豐富，具有促消化、益智健腦、降低血糖等功效。目前我國果蔬脆片加工主要用低溫真空油炸、凍干技術(shù)、擠壓膨化等技術(shù)[41,42]。田廣瑞等[43]研究了山藥脆片的膨化加工工藝，最佳工藝參數(shù)為水分含量10%，切片厚度8 mm，膨化時間45 s，在此條件下所得的山藥脆片營養(yǎng)豐富，酥脆可口。劉璐等[44]以蘄春山藥為原料，經(jīng)過切片、浸泡、燙漂、冷卻、烘干、油炸等工序，所得最佳工藝參數(shù)為烘干溫度70 ℃，烘干20 min，油炸溫度160 ℃，油炸200 s。通過該工藝制得的山藥脆片最佳色度為13.95，粗脂肪含量為27.28%，破碎力為388.776 g，脆度為3，能保留山藥本身的清香，且口感酥脆、品質(zhì)良好。

3.1.5 山藥面包

將山藥的藥理作用和面包的豐富營養(yǎng)結(jié)合起來制成的山藥面包具有一定的開發(fā)和研究意義。孫芝楊等[45]對山藥面包進行感官評分，得出以面包專用粉1 000 g、水500 g、白砂糖200 g、起酥油55 g、酵母15 g、淮山藥粉10 g、食鹽5 g、α-淀粉酶3.5 g、硬脂酰乳酸鈉2 g、雞蛋1 個所制得的山藥保健面包品質(zhì)最好。張首玉等[46]以葛根粉、山藥粉、面包粉、黃油為原料，加工制成葛根山藥面包，質(zhì)地均勻，組織細膩，營養(yǎng)豐富。信維平[47]將茯苓與山藥同作原料制作面包，優(yōu)化最佳工藝配方，進行質(zhì)量檢測，所制得的茯苓山藥面包光滑蓬松、色澤金黃，具有開發(fā)潛力。

3.2 加工存在問題及解決策略

山藥在加工過程中容易褐變，這是酚酶催化酚類物質(zhì)產(chǎn)生醌及醌的聚合物作用的結(jié)果。在加工過程中應(yīng)當采取護色處理。通過實驗證明，以下幾種措施對于抑制褐變的效果比較顯著：（1）加工前對山藥進行熱處理，抑制山藥表層酶的活性，可有效防止后加工過程中的褐變；（2）加入無硫護色液可以改善山藥液的顏色，保持山藥原有的色澤，從而防止褐變；（3）采用0.3%檸檬酸+0.1%D-抗壞血酸鈉護色45 min 處理可以有效抑制山藥在加工過程中的變色[48]。

4 結(jié)語

山藥作為我國古老的藥食同源植物，含有多種營養(yǎng)元素和活性成分，具有抗衰老、抗腫瘤、降血糖、免疫調(diào)節(jié)、保護肝臟等功效。作為新世紀功能性食品，山藥的保健功能、藥理價值逐漸被人們所認知，在食品加工領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，可以進一步加大山藥產(chǎn)品的研發(fā)力度，除制成以上幾種山藥產(chǎn)品外，還可開發(fā)新型山藥果脯、山藥罐頭、山藥膏、山藥酥、山藥卷等速食營養(yǎng)保健食品，使山藥以多種形態(tài)出現(xiàn)在人們的生活中，發(fā)揮它最大的營養(yǎng)保健價值，豐富山藥產(chǎn)品種類，提高山藥深加工能力，為我國山藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的力量。