郧阳山区菊芋资源利用现状及开发前景展望
摘 要：通过对郧阳山区菊芋资源利用现状、生物学特性、营养特征、医学价值、对水资源区的生态功能保护等方面分析的基础上，提出了菊芋的开发前景及水资源区适度规模种植的意义，以期多渠道为农民增收，为社会提供更多生态产品，为菊芋产品深加工综合应用提供科学依据。
关键词：菊芋；利用现状；开发前景；郧阳山区
菊芋（Helianthus tuberosus）又名洋姜、菊姜，地方俗称金香芋。原产北美洲，17世纪后传入中国，为宿根性草本食药同源植物，在我国东北、内蒙、冀、豫、鲁、陕、宁、江、浙、皖、鄂、湘、川等地区都有栽培。在鄂西北地区有广泛分布，多生长于房前屋后、地边、荒畔等非耕边际土壤上，尚无规模化种植和深度开发研究。菊芋具有利水除湿、清热凉血和胃中之功效，是较为珍贵的食药同源植物，亦被联合国粮农组织官员称为21世纪人畜共食作物，菊芋块茎富含淀粉、氨基酸、维生素、菊糖及人体必需的多种矿物质。民间作为蔬菜食用，多将块茎煮食、炒食、腌制。地上茎叶可作饲料，种植菊芋亦可防止水土流失，美化环境。目前，关于菊芋的应用价值主要集中于食用和医疗保健方面，对其资源的综合利用，本区域尚处于空白，而关于菊芋的深加工研究非常欠缺，难以使生态区域这一珍贵资源发挥应有的作用，为当地人民造福。本文综述了菊芋的营养保健、医疗保健价值，及其在涵养水体、生态保护功能等方面的研究现状，以期为菊芋深加工综合应用提供科学依据，使生态区域菊芋资源具有更广阔的应用前景。
1 菊芋的生物学特性
1.1 植物学特征
菊芋株高1.5～2.3 cm，叶面粗糙，被短糙毛或刚毛，基部叶对生，上部叶互生，长卵形或卵状椭圆形，长10～15 cm，宽3～9 cm，3脉，叶缘具锯齿，先端急尖或渐尖，基部宽楔形，叶柄上具为狭翅，每株叶数500～600片，茎上有分枝和刚毛，头状花序黄色，每穗结2～4颗瘦果，根茎块状，根系发达，入土较深，在根茎处长出葡萄茎，其尖端膨大成块茎，形状为不规则的瘤形，颜色有红、白、紫、黄等。
1.2 生长环境
在我国各地均有分布，抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐盐碱[1]，菊芋生长适温18～28℃，气温低于15℃时生长缓慢，3月中旬萌动，11月中下旬地上茎叶枯死，同化产物向块茎中贮藏。以块茎在土壤中越冬休眠，地下块茎能耐-30℃低温，再生性极强，一次种植可永久性繁衍，每一复生块茎年繁殖速度可达20倍，菊籽落地扎根。无病虫害，一旦形成连片，人畜很难破坏其繁衍发展。郧阳是山区农业大县，菊芋资源丰富，但凡有人居住的地方，均有生长和繁衍。
2 菊芋资源利用
2.1 珍贵的食药同源植物
研究表明，菊芋块茎富含氨基酸、菊糖、淀粉、维生素和人体必需的多种微量元素[2]，其中，块茎含菊糖（Inulln），叶含向日葵精（Heliangine），叶的腺毛含勒普妥卡品（Leptocapin），地上部的菊芋花挥发的油含向日葵醇（Helianthol）A，即男士香精的原料.芳香成分中主要含有β-甜没药烯（β-bisaboiene）。每100 g块茎中含水分79.8 g，粗蛋白1%，脂肪0.1 g，碳水化合物16.6%，粗纤维16.6%，灰分2.8 g，钙
49 mg，磷119 mg，铁8.4 mg，尼克酸0.6 mg，维生素C 0.6 mg，还含有一定量的硫胺素、核黄素、抗坏血酸和尼克酸。
2.2 优良的生物再生能源作物
利用菊芋块茎制备菊芋粉，再经酶水解直接生产高纯度的果糖，果糖发酵后还可制成酒精，被称为绿色石油，是很好的代用燃料[3]。在全球能源危机的背景下生物柴油技术引人注目，经提取后的多聚果糖经过复杂的化学过程可转化为果寡糖，果寡糖中含有高果寡糖，向其中加入大肠杆菌后经过细胞工厂的作用即可转化为生物柴油。同时其又是增加汽油燃烧质量的理想提高剂。
2.3 营养保健价值
菊芋可直接作为蔬菜食用，通常有以下几种做法：①煮食，将菊芋150 g洗净去皮，加入淘洗的大米，煮粥食用清淡味美；②炒丝，取菊芋100 g洗净去皮切丝，与肉丝共炒，香脆可口；③素炒片，将菊芋100 g洗净去皮切片，锅中放适量素油，烧热后下菊芋片，翻炒片刻，再加入食盐、味精、葱花、姜末炒熟即可食用；④凉拌菊芋丝，将鲜菊芋洗净去皮切丝，加100 g洗净的鱼腥草切段，加调味品适量拌匀，鲜食爽口鲜美；⑤菊芋汁饮料，鲜菊芋洗净去皮，加入50 g胡萝卜，洗净切碎并榨汁，加适量白糖调匀饮服，清热解毒。
孙纪录等[4]研究表明，用菊芋粉作为食品的功能配料主要用于：①替代巧克力制品的甜味剂；
②替代奶油、冰冻淇淋的油脂；③改进低脂干酪特性和口感（涂抹剂）；④替代乳油蛋白或淀粉衍生物；⑤强化食品的膳食纤维，为牛奶、酸奶、乳制品饮料和大豆等低脂食品提供全脂产品的口感，提高营养价值带来更佳品味；⑥生产低脂肉制品。
菊芋粉可通过如下工序制得：
菊芋块茎→清洗→切片→烘干→打碎→过筛→菊芋粉。
2.4 医疗保健价值
菊芋花性味甘、凉，入肝经，有疏肝清热、明目益睛之功效，适用于明目干涩、目赤肿痛等[5]。菊芋根性味甘，凉入肺，有清热凉血，利湿消肿之功效。
医疗功效分类：清热凉血药，消肿药。
性味：味甘、微苦、性凉。
主治：热病，肠热出血，跌打损伤，骨折肿痛，腮腺炎。
现代研究发现，从菊芋中提取的菊糖，可治疗糖尿病，其对血糖有双重调节作用[6]，既可使糖尿病患者血糖降低，又能使低血糖病人血糖升高。研究显示，菊芋中含有一种与人类胰腺里内生胰岛素结构非常相似的物质，当尿中出现尿糖时，食用菊芋可以控制血糖含量，有降低血糖作用，当出现低血糖时，食用菊芋同样能够得到缓解。
菊芋是提取高纯度低聚果糖的最佳原料[7]，低聚果糖可有效增殖人体内双歧杆菌双，降低血脂，改善脂代谢，提高人体免疫力。用于功能保健饮料，食品的添加剂，中国市场上的双歧因子等医药保健品，均以菊芋为原料[8]。经国内外许多著名大学、医学院及科研机构证实，菊芋生理保健功能确切而成为21世纪高科技生物制品。
2.5 生态功能保护作用
防风沙、防水土流失，茎叶腐烂后，增加土壤有机质含量[9]，培肥地力，涵养水体，起到保护生态的作用，无病虫害，无需打药，除草、施肥等田间管理，一次播种多次收获，更符合现今农村劳动力老龄化或短缺实际，大大降低劳动成本。绿色、低碳、环保、经济，美化净化环境，维护生态平衡。
2.6 养殖业的重要饲料来源
菊芋的地上部分可作猪、牛、羊、兔、驴等家畜及家禽（鸡、鸭、鹅等）的青干饲料。
3 存在的问题和展望
国内对菊芋的功能性研究始于20世纪90年代[10]，国家科技部“九五”攻关项目取得的科研成果——酶法生产低聚果糖，即为第三代保健食品功能因子。欧美、日、荷、比利时等国早在20世纪70年代开始研究菊芋，目前世界上有几家公司已工业化生产菊芋粉：比利时的CRAPTI公司和WARCOINC公司，荷兰的SENSUS集团子公司和COSUN公司，其产量占世界菊芋粉产量的98%。有资料显示，2003年，市场菊芋粉价格为3万元/t，2008年菊糖价格为21万元/t，而2008年菊芋价格为600元/t，2012年菊芋价格上升至1 400～1 600元/t。有专家预测，今后几年菊芋粉用量将以14%的年增长率增长。国内对菊芋粉深加工研究虽起步较晚，但近几年势头迅猛，诸如亚洲最大的菊芋粉深加工企业——丰宁平安高科实业有限公司与俄罗斯的菊芋粉合作项目落户河北，山西益生元生物科技有限公司建立年产5 000 t的低聚果糖生产线；广东的江门量子高科生物股份有限公司攻克核心技术，采用色谱分离技术，成功生产出95%以上的高纯度低聚果糖；河南天冠集团年生产1万t纤维萘乙酸，这些对于菊芋资源丰富的郧阳山区无疑是利好消息。
郧阳地处国家南水北调中线核心水资源区，是国家重点生态功能保护区、转型发展创新区，按照国家相关规定水位线上3 km2为生态屏障保护区和限制开发区。可适度规划库区两岸上千公里岸区非耕边际土壤，引进优良菊芋品种规模化种植，不失为一项长效民生工程。除菜用外，为国内深加工企业提供菊芋粉原料，充分利用国家对水资源区和秦巴山片区重点扶持的历史机遇期，与重点研究机构联姻，引进菊芋深加工企业，在加强对菊芋菜用食品研究开发的同时，加强低聚果糖的研究开发，综合利用，为社会提供更多的生态系列产品，使水资源区人民共享改革发展成果。
2012年郧县引进了白皮菊芋优良品种，在管理粗放条件下，平均每1 hm2处理产量达62 002.5 kg，产品出口朝鲜，当地超市供不应求。市场鲜芋价格
1 400～4 000元/t。由此可见，该区域适度规模种植，潜力大，市场前景好。郧阳山区优越的自然生态环境，所生长出的菊芋有机、绿色、无污染，是食品、医药、化工的上等原料生产地。
菊芋为粗放型、经济多用型作物，无需打药、施肥、除草，无病虫害，完全适合当今农村留守老、弱、妇劳动力简单化种植，且可对水资源区的荒漠化进行治理，在保护生态环境涵养水体方面具有极其重要的作用[11]。
参考文献
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[2] 中国社会科学院植物研究所.江苏南部种子植物手册[M].北京：科学出版社，1959.
[3] 胡素琴，蔡飞鹏，王建梅，等.菊芋的种植和开发利用[J].生物质化学工程，2012，46（1）：51-54.
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[5] 王兴冲，李斌，王春建.从菊芋中提取菊糖的方法[P].中国CN100422338C，2008-001.
[6] 魏凌云.菊粉的分离纯化过程和功能性产品研究[D].杭州：浙江大学，2006.
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[10] 赵宇保，胡翠敏.能源微生物油脂技术进展[J].生物工程学报，2011（3）：427-435.
[11] 刘军政.对我国西部菊芋种植与土壤荒漠化防治研究的探索[J].甘肃科技，2003，10（6）：106-107.