菊芋保健酒研究的可行性分析及意義

王圣開+張艷

摘 要：我國菊芋資源豐富，菊芋因具有較高的營養價值，在食品工業中應用廣泛。綜述了菊芋營養、藥用價值及國內外對菊芋發酵產品的研究現狀，結合我國保健酒的發展現狀及趨勢，分析菊芋發酵型保健酒研究的可行性和現實意義。

關鍵詞：菊芋；發酵；保健酒

基金項目：重慶市教委科學技術研究項目資助（KJ1503403）。

菊芋（Helianthus tuberosus L.）又名洋姜、鬼子姜，為菊科向日葵屬多年生草本植物，在中國南北各地均有栽培。菊芋繁殖力強，耐霜、耐病蟲害能力強，無須施肥、打藥、除草、管理，是一種不可多得的生態經濟型植物。這有利于擴大菊芋種植的規?；芾砑盀榫沼螽a品深加工提供了原料保證。

菊芋可食部分為地下塊莖，可生食、腌制咸菜等，但利用率不大。近年來為加大菊芋資源的利用，對菊芋進行深加工提取菊糖、發酵工業酒精的研究較多[2]。菊芋塊莖內因含豐富的菊糖，系果糖多聚物，并含有豐富維生素、礦物質，當前其主要價值是用于藥用原料和保健食品的全新多功能原料。隨著人們生活水平日益提高，保健意識逐漸增強，保健食品受到消費者一致青睞。本文結合我國酒類產品的發展趨向及菊芋的保健功能，分析菊芋發酵生產保健酒的可行性及研究意義，旨在為菊芋保健酒的加工及工業化生產提供理論依據。

1 菊芋保健酒研究的可行性分析

1.1 菊芋的營養及藥用價值

我國傳統中醫認為，菊芋有“性味甘平，具有和中益胃，利水去濕，清熱解毒”之功效。菊芋塊莖中含15～20%的菊糖，約占菊芋干重的70%，其中菊糖中70%～80%為低聚果糖。經證實菊糖具有增殖人體雙歧桿菌、調節腸胃功能、清熱涼血、排毒養顏、促進礦物質的吸收，防止兒童齲齒[3]。菊糖對血糖亦具有雙向調節作用，一方面可使糖尿病患者血糖降低，另一方面又能使低血糖病人血糖升高。同時菊糖還可減少肝臟毒素，特別是氨基毒素，能在腸中生成抗癌的有機酸，有顯著的防癌功能；被美國防癌協會列為30種有防癌作用的蔬菜之一。在食品加工業方面，菊粉作為一種天然功能性食用多糖，具有水溶性膳食纖維和生物活性前體的生理功能，因而已被廣泛應用于低熱量、低糖、低脂食品中，以改善食品的組織質地、味覺及口感。除此之外，以菊芋為原料開發的低聚果糖（FOS）作為一種功能性低聚糖，被國際營養學界稱為“第七營養素”，因其具有良好的口感和豐富的生理功能，可以在食品、飼料、衛生防疫、保鍵、醫藥等許多領域應用?？梢哉f菊芋是21世紀最具有代表性的健康食品原料。2012年9月5日，衛生部發出公告指出，根據《中華人民共和國食品安全法》和《新資源食品管理辦法》有關規定，增加菊芋作為新資源食品原料。

1.2菊芋發酵產品研究現狀

菊芋種植成本低、產量高、對氣候和土壤條件要求不高。充分發揮我國在菊芋種植上得天獨厚的優勢，大力發展菊芋產品的開發，具有廣闊的市場前景。目前我國對菊竽資源的利用仍處于初級加工方面較多，基本上只是用于腌制咸菜；在深加工方面的研究，主要在于開發菊糖、低聚果糖、高果糖漿等功能性產品上[2]，且開發成本較高，某些產品仍屬于實驗室研究階段，工業化生產有待進一步研究。而對于菊芋發酵生產保健酒類產品在國內外鮮有報道，對其研究多在菊芋生產燃料酒精這一步上。國內外學者對發酵菊芋生產乙醇的技術路線進行了大量研究。目前，國內外對菊芋發酵產品的開發主要集中在產菊糖酶菌株選育的研究、產菊糖酶菌株培養基優化、以及發酵菌種選育的研究。

1.2.1國外研究現狀

國外在對菊芋發酵生產燃料酒精的研究較早。在20世紀80年代，Szambelan K等就研究了連續固相發酵菊芋生產燃料酒精[4]。Sharma研究從菊苣根部的土壤中分離出青霉菌，經過NTG-UV和EtBr-UV突變后，有些菌株會產生I/S很高的菊粉酶。結果表明產菊粉酶的微生物在經過誘導突變后，其菊粉酶的活性有所提高。Wei.W對Kluyveromyces sp.Y-85運用了響應面分析法得到了最優的培養基[5]。日本Hayashida等人選育了一株耐高濃度酒精酵母W.Y.2，在以蔗糖或淀粉糖化液為底物的人工合成培養基中，在3d內可產生18.6%以上的酒精[6]?？梢钥闯?，國外對菊芋發酵產生酒精的研究多集中在產菊糖酶的菌株篩選及培養基的優化上。

1.2.2國內研究現狀

我國對菊芋發酵生產燃料酒精研究起步較晚，葛向陽等通過改變碳源、氮源、表面活性劑以及培養基pH得到最佳產菊粉酶條件為：菊芋粉50g/L；豆餅粉40g，L：蔗糖酯6g/L：pH6.0，以菊芋為底物，利用黑曲霉SL-09和塞爾維亞酵母z-06采用同步糖化與發酵法，30℃發酵48h，酒精濃度達到19. 6%（V/V）[7]。張秀蘭采用原生質體融合，篩選出一株較優的融合菌株R8。酒精發酵試驗結果顯示，其產菊粉酶能力為：I：8.79，S：25.09，發酵菊粉的酒精得率為41.16%，原料糖分利用率為75.52%，酒精含量為31.6g·L-1[8]。張艷等曾以安琪酵母為發酵菌種，以菊芋為原料，蜂蜜補糖方式，初步篩選蜂蜜菊芋酒的發酵工藝為酵母接種量0.8 g·L-1，發酵溫度26℃，初始pH 4，裝液量70%，在此發酵條件下，酒體酒精度為14.0%（V/V），還原糖含量10.4 g·L-1，總酸含量6.90 g·L-1[9]。張麗芳采用菊芋為主要原料，經酒精發酵、醋酸發酵制得菊芋果醋[10]。

通過上述文獻分析，目前國內外主要集中在以菊芋為原料發酵生產燃料酒精的產菊糖酶菌株篩選、發酵酒精條件研究上。而對于以菊芋為原料，發酵生產符合消費的綠色保健酒的研究報道較少。菊芋塊莖成分中除水分外，最多的是菊糖（Inulin），這給微生物發酵生產菊芋保健酒提供了可能。并且菊芋含有較多的粗纖維、鈣、磷等微量元素和維生素，又給終端產品賦予了豐富的營養成分，為菊芋成品酒提供了一定營養和保健價值。

2 菊芋保健酒研究意義

2.1 酒類產品發展現狀及趨勢

首先從國家政策面看，隨著宏觀經濟形勢和政策環境變化，酒行業深度調整打破原有的酒業格局，白酒行業發展放緩。國家在酒類發展的產業政策上堅持：由高度酒向低度酒轉變；蒸餾酒向釀造酒轉變；糧食酒向果類酒轉變；普遍酒向優質酒轉變。因此，國家政策導向有利于保健酒行業的發展。2001年，中國保健酒行業只有8億元的規模，到2015年全國保健酒市場突破200億元的成交額，保健酒市場發展態勢良好，以每年30%的速度增長，成為繼白酒、葡萄酒和啤酒之后的酒業第四勢力。其次，國家加大了環境保護力度，制定了一系列具有戰略意義的退耕還林，防風制沙等強化環境保護的優惠政策。結合菊芋耐寒耐旱、抗風沙、保水土的生長特性，這些政策的出臺和實施使菊芋保健酒的原材料更加豐富，為產品品質開發的進一步提高奠定了雄厚的物質基礎。同時，菊芋的種植簡易、成本低，利用菊芋發酵保健酒附加值高，利于農民增收，符合中央扶貧工作的政策導向。最后，隨著社會經濟發展，人民生活水平的提高，人口老齡化加劇，保健意識的不斷加強，酒水的低度化、清淡化、保健化日趨肯定。加上消費者正朝著理性消費觀念轉變，給保健酒的發展帶來新的機遇。綜上所述，保健酒是一個被支持、鼓勵的發展行業。開發營養保健、品種多元化的菊芋保健酒具有廣闊的市場前景。

2.2 菊芋保健酒研究的現實意義

以菊芋為原料，發酵生產菊芋保健酒，具有多重意義：（1）以菊芋為原料，應用微生物發酵技術研制開發的保健酒，符合了當今“綠色食品”、“功能食品”的消費潮流，豐富了市場上保健酒產品的種類，具有重要實用價值。（2）菊芋保健酒符合國家“限制糧食酒，發展非糧食酒”的產業政策，又符合我國農業特別是早作農業種植結構的調整及農業產業化政策。（3）菊芋具有的耐旱、耐寒、耐鹽的特點，不僅可以占用非耕地，還能使我國數千萬畝灘涂地和鹽堿地得以開發利用，有利于水土保持，保護生態環境。同時我國農村耕地閑置的現象較普遍，菊芋種植簡易、成本低，有利于留守農民增收。

參考文獻

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[2] 孫紀錄，賈英民，桑亞新.菊芋資源的開發利用[J].食品科技，2003，（1）：27.29.

[3] 苗曉潔，董文賓，代春吉.菊糖的性質、功能及其在食品工業中的應用[J].食品科技，2006（4）：10-11.

[4] Szambelan K，Nowak J，Jelen H. The composition of Jerusalem artichoke（Helianthus tuberosus L.）spirits obtained from fermentation with bacteria andyeasts[J].Engineering In Life Sciences，2005（5）：68-71.

[5] Wei W，Zheng ZH，Liu Y.Optimizing the Culture Conditions for Higher Inulinase Production by Kluyveromyces Y-85 and Scaling-up Fermentation[J].Journal of Ferm entation and Bioengineering，1998，86（4）：395-399.

[6] S.Hayashida，K.ohta.Effects of phosphatidylcholine or ergosteryl oleate on physiological properties of Saccharomyces sake[J].Agric.Biol.Chem.，2008，44：256l-2567.

[7] 葛向陽.菊芋發酵生產燃料酒精的研究[D].江南大學2007碩士學位論文.

[8] 張秀蘭.以菊芋為原料的酒精發酵研究[D].甘肅：蘭州理工大學，2011：9.

[9] 張艷，王圣開，聶青玉.蜂蜜菊芋酒發酵工藝的研究[J].保鮮與加工，2017（2）：75.

[10] 張麗芳. 菊芋果醋發酵工藝研究[J].中國調味品，2012，37（10）：64-66.