我国竹芋的研究与开发现状

蔡时可，王继华，何秀古

（1．广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室，广州，510640；2.广东省农业科学院）

薯芋类植物富含淀粉和糖，其含量仅次于禾谷类，此外薯芋类还是优良的工业原料和饲料[1]。竹芋（Maranta arundinaceaL.），又名竹薯、冬笋薯、沙谷米、冬粉薯、葛郁金，属竹芋科竹芋属，是广东省的一种特色功能性食材，原产美洲，现广泛种植于西印度群岛、东南亚、澳大利亚和南非等热带地区[2，3]。在我国广东南部、海南、云南和贵州省的大部分中低山河谷地区等有零星的人工栽培[4，5]。竹芋及其加工食品是潮汕的特产[6]。其肉质地下根茎富含淀粉、维生素和矿物质，不仅营养价值高，而且提取出的淀粉具有粒小、洁白、加工性好、易消化等特点，适合制作果冻、化妆品扑粉基质及婴幼儿和糖尿病人的食品，还可作为食用薄膜、药品胶囊膜衣等的原料。竹芋淀粉味甘性凉，有清肺热、利尿的功效，可用于肺热咳嗽、小便赤痛等[4，7]。此外，竹芋淀粉加工残渣还可用于发酵制作乙醇和甲烷。竹芋植株的地上部分可用于制作绳索和纸张，叶还可编织草席[5]。本文从竹芋形态与营养、产品开发与利用、标准化种植技术和产业开发前景等方面进行综述，为今后竹芋的规模化种植和产业化应用提供参考。

1 竹芋形态与特性

竹芋是直立草本植物，肉质根，先端较粗，基部较细，呈纺锤形，人工种植单株可结薯10～30个，每1 hm2产量可达8 050．5 kg；茎为二歧分枝，分蘖可达20个，高可达2 m；叶茎生和基生，叶片薄、卵形或卵状披针形、绿色，顶端渐尖，基部圆形或宽楔形，背面无毛或薄被长柔毛，叶枕紫色、具叶鞘，叶舌圆形或三角形；总状花序顶生，长15～20 cm，疏散，线状披针形苞片，内卷，佛焰苞状；花白色、小，萼片披针形，花冠基部扩大，裂片长8～10 mm。外轮的2枚雄蕊退化呈倒卵形，内轮的长度仅为外轮的一半，子房无毛或稍被长柔毛；果长圆形[3，5，8]。竹芋地下根茎不含有毒物质，含淀粉22%～28%、蛋白质1%～2%、水分67%～75%、灰分1.3%左右、纤维0.6%～1.3%。竹芋根茎含黏胶质少，水浸提取时易沉淀，淀粉提取率较高，可达鲜质量的16%～18%[5]。

目前竹芋大多为地方品种，往往根据来源命名，其产量、淀粉含量和性质存在差异（图1）。泰国竹芋、广东竹芋、勐养竹芋、勐腊竹芋和江城竹芋5个不同来源的竹芋产量在7 500～37 500 kg/hm2，且此5个竹芋品种间淀粉含量和淀粉糊化特性各异，其中泰国竹芋和勐养竹芋产量和淀粉含量都较高；且泰国竹芋淀粉的峰值黏度高，为1 149～1 429 cP，凝胶性较强，硬度相对较小，但热稳定性稍差[9]。

图1 广东省汕尾地区种植竹芋

2 竹芋淀粉和及其产品开发

2.1 竹芋淀粉

竹芋除了可作粮食、蔬菜和饲料外，主要用于淀粉工业。与马铃薯、木薯等相比，竹芋的淀粉含量更高，且性质、功能优异，在工业上利用前景更广阔，因而备受重视[8]。竹芋淀粉颗粒小、卵形或椭圆形，广东地区的竹芋淀粉中直链淀粉含量约为27.67%，糊化透明度高，黏度大，不易老化。生产上通过在竹芋淀粉中加入一定比例的甘薯淀粉、木薯淀粉能明显改善其凝胶稳定性。同时，还可以通过化学手段提高竹芋淀粉在水中的溶解性、冲调稳定性和分散性等，如在30℃用乙醇和碱处理后，竹芋淀粉的溶解度、黏度、膨润度都得到提升，冲调后能形成均一、稳定的透明胶体[10]。

2.2 用途

①食品及工业利用 竹芋淀粉在工业上的应用已有超过100 a的历史，加工方法和薯类淀粉相似，主要包括除杂、压榨、过筛、清洗、沉淀、脱水干燥和粉碎等工序，在20世纪60年代，圣文孙特岛就有专业的竹芋淀粉加工厂30多家。通过优化工艺条件，淀粉提取率高达80.0%[11]。竹芋淀粉颗粒细小、洁白、糊化后黏度高、硬度低、易于消化，煮沸后呈透明、无异味而爽口的糊状，适合制作味淡、低盐和低蛋白食品及高黏度黏合剂。因此，与其他淀粉相比，竹芋淀粉的应用面更广。

粉皮以薯类为原料加工制作而成，是我国的传统食品，深受人们的喜爱，粉皮加工在最近几年发展较快，也是我国目前薯类加工的大宗产品之一。在竹芋淀粉中添加5%的马蹄淀粉、8%的小麦淀粉、1%的魔芋精粉、0．5%的瓜尔豆胶，制成的竹芋粉皮成品具有外观好、表面光滑、口感爽滑、组织细腻、韧性和弹性强等优点[12]。此外，竹芋淀粉的黏性高于木薯、甘薯等淀粉，可在较低温度下加工，适合制作需要低温加工的牛乳蛋黄液等蛋品；竹芋淀粉质地极细，可作为高档化妆品和食品的优质原料，以竹芋淀粉为原料生产的扑粉具有细腻、易于展开、效果均匀等优点；作为基质生产的嗜喱（果冻）具有口感光滑的特点。淀粉酶可使竹芋淀粉转化为糖，降低黏度，提升焙烤类食品的品质，也可作为制糖的原料，用于生产甜味剂和糖类的衍生物等。竹芋淀粉多糖含量高达75%，兼有蛋白含量低、不含纤维素等优点，非常适合用固态同步糖化发酵法生产燃料酒精，且无废水排放，可作为非粮作物生产生物燃料的原料。近年来，随着对竹芋淀粉的利用不断深入，发现利用其开发的无碳纸涂层可以应用于电子计算机[13]。竹芋作为优质食品和淀粉类工业原料，在我国有很大的应用市场，且深加工发展空间巨大。

②保健功能产品的开发 中医认为竹芋淀粉性凉，味甘、淡，有利尿清肺功能，可用于辅助治疗小便赤痛、肺热咳嗽。竹芋淀粉制作的食物可增加饱腹感，而且不会增加血糖指数，是糖尿病患者食品的优良原料，又因极易消化，特别适合用于制作婴幼儿和病人，特别是消化道疾病患者的食品，如糊粥、饼干、复合饮料等（图2）。竹芋淀粉因直链淀粉比例较高，可制成食用薄膜，在食用薄膜制作过程中，可添加含有色素和花青素的黑莓粉，以提高膜的抗氧化能力、水溶性和稳定性。竹芋淀粉和麦芽糊精组合能有效促进益生菌被大肠吸收，提高机体免疫力。利用竹芋淀粉制作面包可替代30%的面粉，还可增加碳水化合物和粗纤维含量，有利于人体健康。

③综合利用 竹芋综合利用潜力大，除根茎部位的淀粉外，地上部分及淀粉提取后的残渣可作为动物的青贮饲料。提取淀粉所产生的残渣和废水可用于生产甲烷气体，作为燃料，既可提高收益，还能减少环境污染[8]。竹芋还是纤维来源之一，从植株中提取出的纤维可作为制作绳索的原料，打浆后可作为外包装纸和纸袋等耐撕纸张的优良原料[5]。

3 竹芋的标准化种植

竹芋适合在热带、亚热带地区种植，其喜温暖、湿润环境，较耐热，不耐寒，怕霜冻，最适生长温度为18～25℃，5℃以上可安全过冬，低于18℃和超过35℃则对生长不利。竹芋宜在土质较疏松，富含有机质和腐殖质的中性偏酸砂壤土，土层深厚肥沃、排灌良好的地块生长。可在坡地种植，灌溉有利于增加产量，忌强光暴晒，否则易灼伤叶片。肥力不足的地方，根茎不膨大，产量较低，而且纤维多、淀粉含量少[8]。

3.1 整地

选择风较小、灌溉条件好、土层深厚、富含有机质的肥沃砂壤地。整地时，耕作深度40 cm以上，土壤疏松、细碎，有利于播种、出苗和后期生长。结合整地，每667 m2施有机肥2 000 kg、硫酸钾型复合肥10～20 kg、磷肥50 kg，充分与土壤混匀，避免复合肥与种茎直接接触，以免烧伤种茎和嫩芽，施足有机肥有利于增产。起垄，垄高30～40 cm、宽40～50 cm，行距0.6～1.0 m，便于套种或后期管理。

3.2 播种

竹芋通常用根状茎或吸芽繁殖，根状茎繁育较常见。一般3月中下旬播种，气温20℃左右，选择本地无病虫害、无损伤和外形正常的健康种茎，如果种茎较大，可切成带芽2～3个的茎段，用50%多菌灵可湿性粉剂或甲霜灵拌种处理，每100 kg种茎用100～150 g，待表面干燥后即可播种，将带茎叶及叶芽的根茎种于深10～15 cm的沟中，幼芽朝上，用细土覆盖整平，株距40～70 cm，每667 m2种植1 500株左右，土壤肥沃的地块可以适当提高密度，可覆盖适量秸秆保温保湿，播种后20～30 d出苗。竹芋分株能力强，生长速度快，不宜密植，否则后期徒长苗弱，烂薯、小薯率提高[7]。

图2 广东省汕尾地区所产竹芋淀粉

3.3 田间管理

竹芋出苗后及时查苗补缺，确保有效株数，合理控制肥水，防控病、虫、草害。竹芋前期生长缓慢，主要使用氮肥促进茎叶生长，后期生长速度快，施肥量应逐渐增加，均衡营养供应，以磷、钾肥为主，以促进地下根茎的生长。植株封行前，结合追肥进行培土，每株可施尿素15 g作为提苗肥，施于根旁，覆土，避免与竹芋茎、叶直接接触。竹芋开花前，结合中耕培土每667 m2增施磷肥50 kg、钾肥30 kg（或三元复合肥50 kg）。竹芋生长期间要控旺，防止地上部分徒长。花期及时剪去花蕾，以减少养分消耗，促进地下部分生长，提高产量。生长旺盛季节需保持土壤湿润，适当灌溉，但不宜积水，过湿易引起病害或烂根，甚至植株死亡，可采用滴灌，冬季后应逐步减少供水量。气温较低时，应保持土壤干燥，注意预防寒害[6]。

3.4 病虫害防治

竹芋主要病虫害有蚜虫、红蜘蛛、蚧壳虫及病毒病、茎腐病和叶斑病等，宜采用综合防治方法，以农业防治为基础，结合化学防治。农业防治，播种时需控制种植密度，保证田间通风透光；配方施肥，重施有机肥，均衡营养供应，培育壮苗，增强抗病力；及时清理病叶，减少菌源、虫卵基数，合理开展水旱轮作。物理防治，主要以防虫网、遮阳网隔离，以杀虫灯和色板诱杀粉虱、斑潜蝇、蚜虫和蓟马等。化学防治，宜采用高效、低毒的生物农药。

3.5 收获与贮藏

种后约10个月，竹芋枝叶开始黄萎时，根茎淀粉含量最高，适合收获。过早收获则竹芋根茎淀粉含量少，过迟收获则纤维含量过多，导致淀粉提取困难。采收时先除去茎叶，挖出根茎，避免损伤，清除根茎上的泥土、须根和松散叶片。收获的新鲜竹芋根茎可以直接销售，也可进行贮藏。竹芋的贮藏条件要求相对较低，清除病虫为害和机械损伤的根茎后，选择完整根茎晾晒3～5 d，至微微发蔫时即可贮藏。贮藏期间注意保持通风，控制环境湿度，一般空气相对湿度为80%～85%[6]。667 m2产量800～1 000 kg，产值在5 000元以上。

4 展望

竹芋是极具特色的经济作物，在地方种植结构调整中具有一定的价值。但竹芋产业还处于起步阶段，存在产业体量小、规模不大、研究不深入、开发产品有限等问题。根据竹芋的生物学特性和产业发展需求，加大科研力度，对我国华南地区的竹芋资源进行系统收集，在不同生态地区进行多点评价，以产量、抗病性、抗旱性、抗寒性以及淀粉特性为主要评价指标，进行精准鉴定和系统选育，以培育适合当地自然条件的优良品种。同时，利用种苗脱毒技术开展健康种苗的繁育，对本地品种进行单株选择，提纯复壮，品种改良，提高种薯抗逆性。在种植方面，开展竹芋的标准化种植技术研发，建立高效栽培技术体系，开发病虫害防控、营养需求特性等研究，推广水肥一体化灌溉精简种植技术，研发种植相关机械，提升智能化种植水平。加大深加工技术研究，重点开展功能食品的研究，开发竹芋类系列产品。开展品牌建设，建立全产业链社会化服务组织，建立行业协会，制订竹芋生产和销售行业规程，打造竹芋特色品牌经济，促进竹芋产业的规模化高质量发展[14]。