胡蘿卜的營養功能、加工及其綜合利用研究現狀*

陳瑞娟，畢金峰，陳芹芹，劉璇，吳昕燁，周禹含

1(沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽，110061)2(中國農業科學院農產品加工研究所，農業部農產品加工綜合性重點實驗室，北京，100193)

胡蘿卜(Daucus carota L.)為雙子葉植物綱傘形科蘿卜屬的草本植物，起源于中亞和地中海地區，栽培歷史在2000年以上。元末傳入我國，故稱胡蘿卜，又名紅根、金筍、丁香蘿卜，為傘形科植物胡蘿卜的根。其肉質根供食用，是春季和冬季的主要蔬菜之一，享有“小人參”、“金筍”的美譽。在我國，胡蘿卜已有600多年的栽培歷史，南北各地均有栽培，特別是我國北方氣候冷涼的地區，種植面積很大。但目前，我國對胡蘿卜及其產品的開發利用率不高，胡蘿卜深加工轉化技術發展滯后，造成產品附加值低，不僅浪費資源且造成環境污染。因此，對胡蘿卜主要加工環節進行優化并對其進行綜合利用，最大限度地保留和提高其產品中所含功能性物質，對于提高胡蘿卜資源利用率、實現資源的良性循環具有重要意義。本文介紹了胡蘿卜的營養及保健功能，對胡蘿卜的加工現狀進行了闡述，并對胡蘿卜的綜合利用現狀進行了分析。

1 胡蘿卜的營養價值及功能性質研究

1.1 胡蘿卜的營養價值

胡蘿卜具有很高的營養價值，其具體營養成分如列表1所示。

表1 胡蘿卜主要營養成分表Table 1 The main nutritional components of carrot

從表1中可以看出，胡蘿卜的水分含量為86%～89.2%，蛋白質含量 0.6% ～1%，脂肪含量在0.3%左右，碳水化合物含量為5.6% ～10.6%，粗纖維含量1.1% ～2.4%，說明基本營養成分的含量差異不明顯;而活性成分以及β-胡蘿卜素的組成及含量有很大變化，這可能是由于地區及品種差異而造成的。

1.2 胡蘿卜的保健功能性質

現代研究表明，胡蘿卜可提高機體的防癌抗癌能力;具有抗氧化，延緩衰老的功效。此外，胡蘿卜可顯著提高機體抵抗疾病的能力，并具有對VA進行安全補充的功能。

1.2.1 提高機體防癌抗癌能力

胡蘿卜中的類胡蘿卜素能提高人體免疫系統B細胞產生抗體，從而具有提高人體免疫力的功效。類胡蘿卜素還能增加自然殺傷(NK)的數目，消除體內被感染的細胞和癌細胞［7］。經國內外專家研究證實，胡蘿卜確有防癌和抗癌的功效，原因是:(1)胡蘿卜富含的抗氧化維生素(β-胡蘿卜素，VC)，可以起到抑制癌細胞增長的作用，降低腫瘤的發生率;(2)胡蘿卜中含有一種糖化酵素，能分解食物中存在有致癌作用的的亞硝胺，這樣就減少了其對人體的致癌作用;(3)胡蘿卜中有較多提高巨細胞的吞噬能力的木質素，因此提升了巨細胞吞噬癌細胞的活力［8］。近幾年來我國癌癥的病發率有上升的趨勢，因此胡蘿卜保健品的開發對人類社會發展有重要的影響和重大的意義。

1.2.2 抗氧化、延緩衰老

生物體內脂質過氧化和自由基的產生導致細胞功能的下降，從而引起人體的衰老［9］。而胡蘿卜素分子結構中含有多個雙健，能抑制脂質的過氧化反應，從而減小過氧化物對免疫功能的抑制［10］。同時作為單線態氧的淬滅劑，它還能夠清除體內多余的自由基延緩衰老［11］。此外，胡蘿卜富含維生素，可刺激皮膚的新陳代謝，增進血液循環，從而使皮膚細嫩光滑［8］。由此可見，胡蘿卜也可以作為一種美容健膚、抗衰老的功能保健食品得到開發利用。

1.2.3 提高機體抵抗疾病的能力

胡蘿卜中含有豐富的木質素、槲皮素和山奈酚、琥珀酸鉀等成分，能增加冠狀動脈的血流量、降低血脂含量、促進腎上腺素的合成分泌，進而具有降壓、強心之功效［12］。胡蘿卜細胞壁的成分里含有極其豐富的鈣果膠酸脂，它能加速膽汁酸的凝固，促使人體內膽固醇向膽汁酸發生轉變，從而起到降低膽固醇、預防冠心病的作用［5］。胡蘿卜還富含膳食纖維，它有利于延緩腸道葡萄糖的吸收，減少血糖上升的幅度，因此可以調節血糖水平，減少對胰島素的需求。胡蘿卜中的果膠物質能與進入體內的汞離子結合，促進人體內汞離子排出，消除或降低汞對人體的毒害作用［7］。

1.2.4 對VA進行安全補充的功能

眾所周知，VA缺乏癥，容易引起夜盲癥和皮膚角化等疾病;而VA補充如果過量會引起中毒。胡蘿卜中含有豐富的胡蘿卜素，尤其是β-胡蘿卜素。它作為VA源比視黃醇(VA的活性部分)效果更佳。當人體缺乏VA時，人體肝臟內維生素酶可將胡蘿卜素轉化為VA。酶通過自動調控來實現體內VA的需求平衡。當體內VA增加到滿足需要的量時，酶即停止轉化。這樣VA補充過量也不會產生毒性作用，可以達到安全補充VA的目的［12］。目前β-胡蘿卜素已被聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)認定為A類有營養的食品添加劑。

2 胡蘿卜的加工現狀

2.1 胡蘿卜汁飲品

胡蘿卜制汁是胡蘿卜主要的加工方式之一。目前對胡蘿卜汁的研究主要集中在胡蘿卜單一制汁以及將胡蘿卜與其他水果復配成功能因子富集的復合果蔬汁。黃建初等［13］以新鮮胡蘿卜為原料，研究了生產天然胡蘿卜汁的加工工藝，他指出采用果膠酶酶解處理胡蘿卜汁是此工藝研究的主要特點，胡蘿卜漿中添加0.04%的果膠酶在(45士l)℃下酶解1.0 h，可提高出汁率和胡蘿卜素提取率。杜磊［14］對胡蘿卜草莓復合果蔬汁的澄清工藝進行了研究，研究表明果膠酶用量0.7g/L、酶解溫度50℃、酶解時間5.0 h、復合果蔬汁pH值3.75，此條件下澄清后草莓-胡蘿卜復合果蔬汁透光率為80.34%，出汁率為88.73%，可溶性固形物含量為10.8%，獲得良好的果蔬汁澄清效果。于東［15］等人提出了黑莓-胡蘿卜復合果汁飲料開發的方案。另有學者確定胡蘿卜-杏復合果蔬汁飲料的基本配方為［16］:蔗糖5%，檸檬酸0.15%，胡蘿卜與杏的比例為2∶1，蜂蜜用量2.0%，確定乳化增稠劑最佳用量為:0.06%果膠+0.03%魔芋膠+0.06%黃原膠。還有學者［17］對紅棗-胡蘿卜復合飲料的加工工藝進行了研究。

2.2 胡蘿卜脫水干制品

脫水干制是傳統的食品保藏方法，將胡蘿卜進行脫水干燥一方面有利于其貯藏和保存，另一方面減少了其交通和運輸成本。目前國內外開發的脫水干制品主要有胡蘿卜脆片，干燥胡蘿卜丁以及干燥胡蘿卜片。畢金峰［18］等人利用變溫壓差膨化干燥技術，制得了口感酥脆營養豐富的胡蘿卜脆片;Matthias［19］等人利用常溫干燥和微波真空干燥聯合制備了胡蘿卜丁，產品具有良好的色澤、形狀和復水性，另有Xiao［20］及 Doymaz［21］等人分別選擇了合適的氣流沖擊干燥條件(空氣溫度，空氣流速和空氣濕度)以及空氣對流干燥參數(空氣溫度，空氣流速和樣品厚度)制備了干燥胡蘿卜丁。Litvin［22］等人采用了真空冷凍干燥、微波加熱和熱風干燥或真空干燥結合的方式制得干燥胡蘿卜片，對總干燥時間和胡蘿卜片的質量參數進行了探討。Kaya［23］等學者對干燥不同厚度胡蘿卜片的數學模型進行了研究。同時Sumnu［24］等人利用微波干燥和鹵燈微波干燥組合爐制備了胡蘿卜片，所得產品比熱風干燥產品具有更好的復水能力。

2.3 胡蘿卜粉

胡蘿卜制粉也是胡蘿卜在當今食品行業中的一個發展方向。這是由于胡蘿卜制粉對原料的大小和形狀沒有嚴格的要求，并且能夠充分的利用原料中的營養成分和膳食纖維。目前對于胡蘿卜粉產品的研究主要集中在胡蘿卜粉產品的制備及其粉質特性研究上。其中，胡蘿卜粉產品不僅包括胡蘿卜純粉產品，還包括與其他物料復配后的粉產品。宮元娟［25］等人采用了熱風干燥、真空干燥、微波干燥、冷凍干燥四種干燥方式研究了胡蘿卜粉的加工特性，確定胡蘿卜粉的加工工藝。喬長晟等［26］以新鮮胡蘿卜為主要原料，經前處理、漂燙、打漿、調配、均質、滅菌、真空濃縮后利用噴霧干燥制成了胡蘿卜粉。廖小軍［27］等對胡蘿卜粉的理化性質及其應用進行了研究，測定了胡蘿卜粉的總糖含量、水分含量、溶解性、色差和粒度等指標;并將胡蘿卜粉作為添加劑添加到牛奶以及面條中，使得牛奶和面條更富營養。李浩權［28］等人將胡蘿卜粉的真空帶式干燥、真空微波干燥和熱風干燥3種干燥方法進行對比，探討結果為利用真空帶式干燥法加工的胡蘿卜粉品質最佳。Mestry等［29］利用噴霧干燥采取響應面分析法確定了復合胡蘿卜西瓜復合粉的工藝條件，條件為入口溫度144℃，物料流量5 mL/min，麥芽糊精濃度為15%，得到的產品富含β-胡蘿卜素和番茄紅素，色澤良好并且營養豐富。Rashevska等［30］進行了奶油胡蘿卜復配粉的技術研發，研究中將胡蘿卜粉作為添加劑添加到奶油中，發現兩者復配之后提升了粉的耐熱性、可塑性。

2.4 其他

除上述幾種加工方式外，還有以胡蘿卜為主要原料加工而成的多種功能性產品。如胡蘿卜酸奶是以牛奶、白砂糖為主要原料加入了胡蘿卜漿及其他果蔬的乳酸菌制品。楊國浩［31］等人研制出了凝固性胡蘿卜風味酸奶;田桂芝［32］等人研制出了攪拌型胡蘿卜風味酸奶。另外，胡蘿卜與其他果蔬的復合型酸奶也已經有諸多報道。與此同時，胡蘿卜脯、胡蘿卜保健酒、胡蘿卜奶片、胡蘿卜花色腸等產品也已經投入市場，這些食品也日益豐富著人們的日常生活。

3 胡蘿卜的綜合利用

胡蘿卜是食品工業的重要原料。但目前我國對胡蘿卜的加工利用率不高，加工品種單一，主要以胡蘿卜汁為主。對于胡蘿卜汁的加工仍具有一些局限性;(1)原料方面，胡蘿卜原汁易腐敗變質，－10℃左右條件下，也僅能保存2 d。此外，果蔬原汁的不穩定性隨時間的變化而漸漸表現出來［33］。(2)口感方面，胡蘿卜本身存在燜味而不具備果香，其加工飲品口味遠比不上各種果汁，大大減低了其市場占有率［34］。(3)工業方面，目前提取液多是以提取水溶性成分為目標的濃縮汁產品，而胡蘿卜素屬脂溶性成分，固提取率不高，人們食用或飲用后胡蘿卜素在人體內的吸收率也較低［35］。(4)加工方面，在胡蘿卜汁加工中會產生大量殘渣，不僅浪費資源，而且造成環境污染。因此，亟待一些方法來提高胡蘿卜的加工利用率以實現胡蘿卜的綜合利用。

3.1 功能成分提取

胡蘿卜制汁后會產生大量的殘渣，而其殘渣中含有大量的功能性成分。因此通過提取功能成分是實現胡蘿卜的綜合利用的一種良好途徑。

3.1.1 β-胡蘿卜素

從胡蘿卜中最大限度的提取β-胡蘿卜素并將其純化和工業化生產是胡蘿卜綜合開發利用的一個重要環節，將極大的提高胡蘿卜的產品附加值。胡小明［36］等對天然β-胡蘿卜素的提取工藝條件進行了研究，采用了石油醚，丙酮，乙酸乙酯，正己烷，三氯甲烷等作為提取溶劑。研究表明石油醚作為提取溶劑時，β-胡蘿卜素的提取率最高，含量可達102.29 mg/100 g。另外王敏等［37］也對天然胡蘿卜素的提取及分離進行了研究，其結果表明用丙酮-石油醚混合液體積比為3∶7時提取的效果最好，提取量可達995 μg/g。據報道，目前于食品中β-胡蘿卜素的測定方法有紙層析法(PC)［38］、高效液相色譜法法(HPLC)［39］和用丙酮提取直接比色［40］等方法。

3.1.2 膳食纖維

膳食纖維根據其溶解性分為2類，水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維。邵煥霞［41］通過實驗獲得了胡蘿卜渣中制備膳食纖維的最佳條件。制備可溶性膳食纖維的最佳工藝條件是:pH值為2.5的HCl溶液，料液比為1∶9(g∶mL)，溫度85℃，反應時間為75 min;制備不溶性膳食纖維的最佳工藝條件是:溫度70℃，pH值5.5，用酶量0.6%，時間為40 min。結果為可溶性膳食纖維的得率為7.3%，不溶性膳食纖維的得率為69.12%。洪華榮［42］從胡蘿卜中提取的水溶性膳食纖維含量為84.12%，水不溶性膳食纖維含量為73.02%。

3.1.3 果膠

果膠是一種復雜多糖，存在于高等植物組織里相鄰細胞的中膠層中。果膠提取的基本原理是將不溶性果膠轉變成為可溶性果膠并分離出來。實現從胡蘿卜渣中工業提取果膠能極大的提高胡蘿卜的附加值，并且能夠彌補目前果膠市場供應短缺。提取果膠的主要方法有:酸法提取、離子交換法、酶法提取。孫雅君［43］利用酸法和超聲波法從胡蘿卜渣中提取了果膠，結果表明采用超聲波法提取果膠可大大節約提取時間，而且果膠具有較好的質量。陳改榮用草酸銨做萃取劑利用酒精沉淀法從胡蘿卜中提取果膠，最佳提取條件為料液比1∶15(g∶mL)，草酸銨濃度為0.5%，90℃恒溫攪拌1.5 h，得到果膠產率為13%，凝膠強度 169［44］。

3.2 胡蘿卜副產物的綜合利用

胡蘿卜濾渣以及胡蘿卜纓都是胡蘿卜加工后的副產物，由于這些副產物中仍含有很多的營養成分，可將其進行進一步的合理利用，提高原料的利用率及產品的附加值。

3.2.1 胡蘿卜渣綜合利用

胡蘿卜渣是在胡蘿卜制汁后產生的一種副產物，據報導胡蘿卜汁的產量僅為60% ～70%，高達80%的胡蘿卜素及大量維生素、礦物質和膳食纖維殘留于胡蘿卜濾渣中［45］，因此有必要對其進行合理利用。目前利用胡蘿卜渣開發得到的產品有胡蘿卜粉、動物飼料以及快餐盒等。

3.2.1.1 胡蘿卜渣干燥及制粉

胡蘿卜渣的干燥技術主要有單一干燥和聯合干燥，同時干燥的胡蘿卜渣進一步可制備成胡蘿卜粉。趙永彬［46］采用熱風干燥、真空干燥以及聯合干燥技術對胡蘿卜渣進行了干燥，研究結果表明聯合干燥技術效果較好，即先采用熱風85℃干燥45 min后再真空75℃干燥90min，類胡蘿卜素損失率為2.1%。近些年來，超微粉碎技術應用于胡蘿卜粉產品的開發具有非常大的優勢。原料經過超微粉碎成超微顆粒，其表面積和孔隙率顯著增加，產品的分散性、溶解性、功能性明顯增強，容易為人體所消化吸收［47］。與此同時，拓寬了胡蘿卜殘渣的使用范圍，胡蘿卜粉質產品可以作為配料添加到面食制品、奶制品、飲料等各種食品中使得產品更富營養［27］。另外，胡蘿卜濾渣制粉后每100 g中粗蛋白含量6.64 g，粗灰分0.75 g，可溶性糖1.51 g，并含有果膠、纖維以及鈣、磷等礦質元素［47］，它可作為牲畜和家禽的粗飼料，對于動物的生長發育具有促進效果。

3.2.1.2 快餐盒制備及回收利用

破碎胡蘿卜濾渣添加增稠劑使其變成均勻的糊狀物，放入真空干燥箱中進行脫氣處理而后倒入模具中成型后干燥。干燥完畢涂上抗水劑再進行干燥，冷卻后即為成品快餐盒。用完后的快餐盒實現包裝功能后，也可以作為牲畜和家禽的粗飼料，這樣既不會污染環境，又實現了資源的回收利用［25］。

3.2.2 胡蘿卜纓的綜合利用

據有關研究胡蘿卜纓的水分含量82.2%，每100 g中含有蛋白質1.7 g，碳水化合物7.3 g，膳食纖維4.0 g，胡蘿卜素970 μg，并含有一定量的維生素及礦物質［6］。人們食用胡蘿卜纓的歷史悠久，它可做為產品得到開發，如皋市康寶食品有限公司首家獨創將胡蘿卜纓制成調味菜，既保持了原有的綠色，又可登上餐桌［49］。同時胡蘿卜纓進行低溫干燥后再粉碎也能夠做為牲畜和家禽的優質粗飼料。

4 展望

胡蘿卜易腐壞而且具有季節性，亟需良好的貯存方式或者利用方式使其價值最大化。隨著人們綠色消費觀念日趨成熟，胡蘿卜的加工利用將朝著節能、環保、營養、方便的方向發展。其未來發展方向有:

(1)在營養保健功能方面，胡蘿卜雖具有明顯的防御疾病和提高機體免疫力的能力，但在保健和醫療中的應用較少，主要上市的產品有胡蘿卜營養咀嚼片、胡蘿卜保健酒等。未來應更注重胡蘿卜的營養保健功效，拓展其在醫療保健等領域的應用和使用范圍。

(2)在加工方面，未來將更注重如何提高胡蘿卜的利用率以及開展高效、節能、提質的新型加工技術等。如在胡蘿卜脫水制品加工中開展熱風-微波干燥，微波-紅外干燥等聯合干燥技術研究，提高產品品質，不斷使胡蘿卜粗加工向精深加工轉變，增加產品的附加值。

(3)在綜合利用方面，將胡蘿卜加工過程中產生的殘渣干燥后進行制粉將會在未來得到進一步發展。制粉后增加了產品的溶解性、分散性、固香性和可調性。另外，將其加工成納米粉體也具有一定的可行性。同時，胡蘿卜加工成粉體幾乎可應用到食品加工的各個領域，將會拓寬原料的使用范圍。

總之，充分利用胡蘿卜中的營養物質，開發出具有最佳功能性成分含量、優良口味及便捷性的產品使其利用價值最大化，是未來研究的重要方向。

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