菊芋

名称：菊芋

菊芋（Helianthus tuberosus）又名洋姜，是一种菊科向日葵属宿根性草本植物。原产北美洲，十七世纪传入欧洲，后传入中国。秋季开花，长有黄色的小盘花，形如菊，生产上一般用块茎繁殖，其地下块茎富含淀粉、菊糖等果糖多聚物，可以食用，煮食或熬粥，腌制咸菜，晒制菊芋干，或作制取淀粉和酒精原料。地上茎也可加工作饲料。其块茎或茎叶入药具有利水除湿，清热凉血，益胃和中之功效。 宅舍附近种植兼有美化作用。洋姜被联合国粮农组织官员称为“21世纪人畜共用作物”。

形态特征

菊芋是多年生草本植物，高1-3m。具块状地下茎。茎直立，上部分枝，被短糙毛或刚毛。基部叶对生，上部叶互生；有叶柄，叶柄上部有狭翅；叶片卵形至卵状椭圆形，长10-15cm，宽3-9cm，先端急尖或渐尖，基部宽楔形，边缘有锯齿，上面粗糙，下面被柔毛，具3脉。头状花序数个，生于枝端，直径5-9cm，有1-2个线状披针形的苞叶；总苞片披针形或线状披针形，开展；舌状花中性，淡黄色，特别显著；管状花两性，阴云育，花冠黄色、棕色或紫色，裂片5。瘦果楔形；冠毛上端常有2-4个具毛的扁芒。花期8-10月。

依块茎皮色可分为红皮和白皮两个品种。菊芋耐寒、耐旱，块茎在6～7℃时萌动发芽，8～10℃出苗，幼苗能耐1～2℃低温，18～22℃和12h日照有利于块茎形成，块茎可在–25～–40℃的冻土层内能安全越冬。

根茎块状。茎上部分枝，被短糙毛或刚毛。基部叶对生，上部叶互生，长卵形至卵状椭圆形，长10-15cm，宽3-9cm，3脉，上表面粗糙，下表面有柔毛，叶缘具锯齿，先端急尖或渐尖，基部宽楔形，叶柄上都具狭翅。

生长习性

耐寒抗旱，块茎在-30℃的冻土层中可安全越冬。早春幼苗能忍受轻霜，秋季成叶能忍受短期-4～-5℃。温带18～22℃，光照12小时，有利于块茎形成。耐瘠薄，对土壤要求不严，除酸性土壤，沼泽和盐碱地带不宜种植外，一些不宜种植其他作物的土地，如废墟、宅边、路旁都可生长。

1、抗逆性强：在年积温2000℃以上，年降水150毫米以上，-40℃至-50℃的高寒沙荒地只要块茎不裸露均能生长。

2.、抗旱抗风沙：菊芋块茎在沙下30厘米内均可利用本身的养分、水分及强大的根须正常萌发；块茎、根系储存水分能力强,待干旱期维持生长所需；随着根茎发达,起到固沙作用。

3.、再生性极强：一次种植可永续繁衍。大旱时,地上茎叶全部枯死，但一旦有水，地下茎又重新萌发；每一复生块茎,都分蘖发芽,年增殖速度可达20倍。菊芋籽落地扎根,四处繁衍；

4.、无病虫害：在生长期内，无须施肥、打药、除草、管理。一旦形成连片，人、畜都很难破坏其繁衍发展。

地理分布

原产北美洲，经欧洲传入中国，现中国大多数地区有栽培。

种植贮藏

1. 生长特征

中国北方地区3月份地温开始回升，冬眠的块茎逐渐由冰冻状态复苏过来。当地温达到10℃时开始发芽，4月初叶片露出地面并开始生长，期间晚霜对其毫无影响和损害。正常情况下，8月末至9月初菊芋茎高2m左右开始开花。花为纯黄色，无香味也无异味，花瓣13枚。由于品种不同，叶片的颜色、宽窄也有不同，虽花色相同，但花瓣的宽窄各异。由媒介传粉可结出种子，与此同时地下茎开始结果。早熟品种10月中旬地上茎自然死亡即告成熟，晚熟品种要到冰冻期地上茎死亡后成熟。菊芋的产量（地下块茎）与地上茎的粗细、高矮以及土壤的养分、水分密切相关。如果太过干旱，地上茎很细矮，不开花，或即使开花也不很规则，花片少，地下茎小、产量低，但绝不会旱死。冰冻期地下茎结冰进入冬眠。

2. 生态特性

① 耐寒、耐旱能力特强：中国荒漠地区大都处于高寒地带，气候寒冷，冰冻期长，气候干燥，多风沙。但菊芋有着极强的耐寒能力，可耐-40℃甚至更低的温度。但有一点不容忽视，那就是菊芋的块茎必须在沙土下面，至少要有1cm厚的沙土覆盖，切不可露出地面。

荒漠中干旱、缺水乃正常现象，即使旱情很重，菊芋也能以其所具有的惊人的抗干旱能力安然渡过难关，并于早春块茎开始正常萌发，利用自身的养分和水分供萌芽生长，同时生出大量根系，伸向地下各处寻找养分和水分，供给小苗生长。在新生根系可供给小苗生长的情况下，块茎中的养分、水分还可继续储备，尤其是在雨季，块茎、根系会贮存大量水分，以备干旱时逐渐供给叶茎生长。菊芋的地上茎和叶片上长有类似茸毛的组织，可大大减少水分蒸发。当干旱严重到一定程度时，地下茎会拿出尽可能多的养分、水分供给地上部分茎叶生长，待块茎营养消耗殆尽时，地上茎死亡，然地下茎翌年仍可生长出新苗。

② 抗风沙：荒漠地区风大、干燥、沙土流动性强，但菊芋能在较深的沙土中顶出地面，只要覆盖的沙土厚度不超过50cm，菊芋皆可正常萌发。为了避开春季覆沙，春播可稍晚一些进行。秋季菊芋即将成熟或已成熟时，凭籍它们密麻的地上茎形成一片低矮的防护带，加之其根系的牢固抓沙能力，以及随着地下块茎增多、重量加大对沙土产生的强大压力，共同起到固沙作用。有关科研单位在科尔沁沙地的流动沙丘上种植了400余亩菊芋用作治沙试验，结果让专家们欣喜不已：尽管试验期间该地区特殊干旱，降雨量极少，加之高温，整个农作物都深受其害，但在沙漠上，种下的菊芋长势良好；扒开沙面，菊芋的根系密布沙下，挖至1m深时尚能用肉眼看见菊芋的根系，并已开始结实，达到了固沙、治沙、改变沙漠的生态效果。这种利用菊芋治理沙漠的方法，被治沙权威称为治沙成本低、见效快的最佳方法。再有就是菊芋茎叶枯落后经分解成为肥料，对改良土壤、增强有机质含量、改善沙地结构有重要作用，进而为退沙还田、还林创造有利条件。

③ 繁殖力强：菊芋治沙一劳永逸，一次播种后，荒漠上的菊芋将永久生存，并以每年倍以上的增长速度扩张，因此荒漠上的菊芋面积会逐年增加，同时又可从中采收部分块茎，作为种子使用，进一步扩大种植面积。另外，在生长期较长的地区还可收获部分菊芋籽，其发芽率可达100%。即使不收获菊芋籽，它也会随风飘荡到可安家落户的荒漠适宜角落。

④ 保持水土：菊芋的根系特别发达，每株菊芋都有上百根长达0.5～2m的根系深深地扎在土中。因菊芋可以每年倍的速度繁殖扩张，故只需2～3天时间就会在地表形成一层由菊芋的茎和根系编织而成的防护网络，从而有效牢固住了地表层的水土。

3.栽培技术

① 整地施基肥：秋季采收后整地，亩施土杂粪肥5000kg，70%撒施，30%播种时集中沟施；另施硫酸钾15kg，深耕30cm，耕后整平作畦以备播种。

② 播种：春季解冻后，选择20～25g重的块茎播种，亩需块茎种子50kg，株行距0.5×0.5m，播种深度10～20cm，播后30天左右出苗。菊芋一年播种，收获后有块茎残存土中，翌年可不再播种，但为了植株分布均匀，过密的地方要疏苗，缺株的地方要补栽。

4. 田间管理

① 中耕培土：春天出苗后或雨后要及时除草，并结合中耕进行培土。

② 浇水：菊芋的苗期、拔节期、现蕾期和块茎膨大期是浇水的4个关键时期，一般可在4月中旬浇出苗水，5月下旬浇拔节水，8月中旬浇现蕾水，10月中旬浇块茎膨大水。

③ 追肥：在施足基肥的基础上，菊芋的生长期需追施两次肥：第一次在5月下旬前后，每亩追施尿素10kg，促使幼苗健壮多发新枝；第二次在现蕾初期，每亩追施硫酸钾15kg，追后浇水。

④ 摘蕾：在块茎膨大期要摘花摘蕾，以促使块茎膨大。

5 菊芋的收获与贮藏

① 收获 秋后正值菊芋块茎快速生长的时期，待到10月上旬，菊芋的叶、茎完全被霜冻死，即可收获地下块茎了。采用人工或机械等办法，把菊芋块茎从土里取出即可。

②冬季贮藏 如果是第二年春季用菊芋的话，可以在秋后把菊芋杆割去，不收菊芋块茎，但第二年春季要尽可能早些取出，否则发芽很快（地温2℃即开始萌发），影响菊芋质量。冬季贮藏方法：秋季挖一浅窖，把菊芋放入，随即撒上沙土，保持湿度和足够的通气，然后四周盖上5cm厚的土，不要让菊芋暴露出来。大量贮藏时，可用草把子作几个通气孔。菊芋在0℃以下即开始冬眠，冬季贮藏期间怕热不怕冷，只要有土盖住，-50℃也不会被冻死，第二年仍可发芽生长。要本着这一原则做好冬季贮藏工作，只要温度不高，就不会霉烂。

③包装与运输 菊芋的包装一般可采用塑料编织袋包装，即透气又保湿，一般放置10～20天没问题。

菊芋的运输可采用汽运或铁路运输，采用汽车运输应将菊芋用苫布盖好，以免失水过多。铁路运输最好选用通风的车皮装载。若选择船运，应将菊芋置于通风良好、低温的状态下海运时间最好不超过30天。

化学成分

块根含菊糖(inulin)，蔗糖1F-β-D-果糖转移酶(sucrose 1F-β-D-fructosyltransferase)，核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase)，多酚氧化酶(polyphenoloxidase)，旋覆花酶(inulase)，果糖低聚糖(fructo-oligosaccharides)。 叶含向日葵精(heliangine)，肿柄菊内酯(tagitinin)E，密花绵毛叶菊素(erioflorin)。叶的腺毛含勒普妥卡品(leptocarpin)，14-羟基勒普妥卡品(14-hydroxyleptocarpin)，巴德来因(budlein)A,巴德来因A巴豆酸酯(budlein A tighate)，巴德来因A2-甲基丁酸酯(budlein A2-methylbutyrate)，巴德来因 A异丁酸酯(budleinA isobutyrate),巴德来因A甲基丙烯酸酯(budlein A methylacry-late)，4,5-异-巴德来因A异丁酸酯(4,5-iso-budlein Aisobutyrate)，4,15-异-阿吹坡利西内酯醇异丁酸酯(4,15-iso-a-tripliciolide isobutyrate)，4,15-异阿吹坡利西内酯醇甲基丙烯酸酯(4,15-iso-atripliciolide methyl acrylate，4,15-异阿吹坡利西内酯醇巴豆酸酯(4,15-iso-atripliciolide tiglate)，4,15-异阿吹坡利西内酯醇当归酸酯(4,15-iso-atripliciolide angelate)，3-羟基-阿吹坡利西内酯醇巴豆酸酯(3-hydroxy-atripliciolide tiglate)，8β-14二羟基木香烯内酯(8β,14-dihydroxy costunolide)，去乙酰锯齿泽兰内酯(desacetyleupaserrin)，14-乙酰氧基替替佛灵环氧当归酸酯(14-acetoxy tlthifolin epoxyangelate),，1α, 2-二羟基羽状半裂素(lα,2-dihydroxy pinnatifidin)，棘壳孢菌素(pyrenocin)A、B,茉莉酮酸(jasmonic acid)，甲基β-D-吡喃葡萄糖块茎酮酸酯(Meβ-D-glucopyranosyl tuberonate)，甲基β-D-吡喃葡萄糖向日葵酸酯(Meβ-D-glucopyranosyl helianthenate)A、B、C、D、E、F，甲基块茎酮酸葡萄糖甙(Me tuberonic acid giucoside)。 地上部分的挥发油含向日葵醇(helianthol)A、芳香性成分中主要含有β-甜没药烯(β-bisabolene)。

药食价值

药用

【药材基源】为菊科植物菊芋的块茎或茎叶。

【采收和储藏】秋季采挖块茎，夏、秋季采收茎叶；鲜用或晒干。

【生药材鉴定】性状鉴别：根茎块状。茎上部分枝，被短糙毛或刚毛。基部叶对生，上部叶互生，长卵形至卵状椭圆形，长10-15cm,宽3-9cm，3脉，上表面粗糙，下表面有柔毛，叶缘具锯齿，先端急尖或渐尖，基部宽楔形，叶柄上都具狭翅。

【功效分类】清热凉血药；消肿药

【性味】味甘；微苦；性凉

【功效】清热凉血；消肿

【主治】热病；肠热出血；跌打损伤；骨折肿痛，根茎捣烂外敷治无名肿毒、腮腺炎。

【用法用量】内服：煎汤，10-15g；或块根1个，生嚼服。

【现代研究】研究发现：洋姜提取菊糖，可治疗糖尿病。其对血糖具有双向调节作用，即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。研究显示，洋姜中含有一种与人类胰腺里内生胰岛素结构非常近似的物质，当尿中出现尿糖时，食用洋姜可以控制尿糖，说明有降低血糖作用。当人出现低血糖时，食用洋姜后同样能够得到缓解。

食疗

1、菊芋汤：菊芋60~90g，切片，加水煎汤服。本方取菊芋有利尿的作用。可用于水湿停蓄，水肿，小便不利。此外，也可用于糖尿病。

2、菊芋汁：菊芋30~60g，捣烂，绞取汁液，可加适量蜂蜜或白糖调味，一次服用。本品生用，取其清热凉血。用于肠热便血。

3、食疗方面可用菊芋块茎100g，洗净切碎，大米100g淘洗干净，加水适量同煮成粥，调入食盐、香油后食用。适用于糖尿病、浮肿、小便不利者。

经济价值

1.、是高寒沙漠种生物量最大的植物，叶、茎、根块均是优质青饲料；可作为解决沙化草原人工植被的选择之一；在每年限量取茎的条件下，亩收益不少于200元。年平均产鲜块茎800千克/亩，可取其中400千克，每千克0.5元。种不可多得的生态经济型植物。亩产块茎可达1500千克左右，在不影响固沙的前提下，种后第三年即可适当收获。它的块茎即可食用，又可通过深加工制成淀粉、菊糖、食品添加剂、酒精、保健品等。菊芋的叶和茎秆还可用做饲料。可见，菊芋在治沙、固沙的同时，还具有很大的开发利用价值，特别适合开展沙地产业化经营。据了解，采用菊芋治沙，经济效益相当可观。

2、 菊芋块茎耐储存，富含氨基酸、糖、维生素等，每100克块茎中含水分79.8克，粗蛋白0.1克，脂肪0.1克，碳水化合物16.6克，粗纤维0.6克，灰分2.8克，钙49毫克，磷119毫克，铁8.4毫克，维生素B 10.13毫克，维生素B 20.06毫克，尼克酸0.6毫克，维生素C 6毫克，并含丰富的菊糖、多缩戊糖、淀粉等物质。菊芋块茎质地白细脆嫩，无异味，可生食、炒食、煮食或切片油炸，若腌制成酱菜或制成洋姜脯，更具独特风味。菊芋是一种无病虫危害和农药污染、适于制作绿色食品的上乘原料。从第三年起,每隔一年摘取块茎的50%，不影响地被。

3.、菊芋是提取高纯度低聚果糖的最佳原料。低聚果糖可有效增殖人体内双歧杆菌、降低血脂、改善脂质代谢,提高人体免疫功能，已被广泛运用于医药、保健领域。日本、欧美每年市场消费量约为8万吨（高纯度低聚糖粉末），用于功能型饮料、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。

4、果糖发酵后尚可制成酒精，被称为绿色石油，是很好的代用燃料，又是增加汽油燃烧质量的理想提高剂。

5、 菊芋可医用，其块茎性味甘平，无毒，利水去湿，可防治糖尿病。

6、菊芋的块茎和地上茎叶可做饲料饲喂兔、猪、羊、驴、马等。既可在菊芋生长旺季割取地上茎叶直接用做青饲料，也可在秋季粉碎后制做干饲料。因此，发展畜牧业也将成为以菊芋为代表的沙产业的一个组成部分。

产品加工

菊粉及低聚果糖

菊粉（菊糖）及低聚果糖因其结构明确，生理保健功能确切而成为一种重要的功能性食品，国际上以日本研究、开发和应用居领先水平。在欧美及韩国的应用和发展也很快。中国功能性低聚果糖的研究始于20世纪90年代，起步较晚，但发展很快。国家科委“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，并被称为21世纪高科技生物制品。经国内外多家著名大学及医学院研究证实，菊粉及低聚果糖具有超强增殖人体双歧杆菌的作用，是对人体有益的功能性物质，它对于调节机体平衡、恢复胃肠道功能、促进新陈代谢、预防各种疾病、维护人体健康有着极为重要的作用，是21世纪人类健康最具有代表性的典型产品。菊粉作为一种天然功能性食用多糖，具有水溶性膳食纤维和生物活性前体的生理功能，因而已被广泛应用于低热量、低糖、低脂食品中。另外，利用菊芋等植物的块茎制备菊粉，再经酶水解直接生产高纯度果糖，具有工艺简单、转化率高、产物纯等优点。

1、菊粉及低聚果糖的主要特性

（1）调节肠胃功能

（2）提高免疫力

（3）排毒养颜

（4）改善脂质代谢

（5）促进矿物质吸收

（6）有利于维生素合成

（7）防止龋齿

（8）适宜于糖尿病人食用

2、需求和市场

美、英、法、德、澳大利亚以及台湾都已生产含有菊糖及低聚果糖的食品。已应用于乳制品、乳酸菌饮料、固体饮料、糖果、饼干、果冻和冷饮等多种食品，特别是保健食品和老年食品中，约有200多个品种。并可作为填充剂，质构改良剂，风味掩盖剂和脂肪替代品应用于食品中。2007年世界上菊粉及以其为原料生产的低聚果糖超过10万吨，进口菊粉的售价约为40元/千克（4万元/吨）。中国菊粉及低聚果糖开发相对较晚，国内低聚果糖的年生产能力约为3000~5000吨，据推算，中国低聚糖的市场容量约为1~3万吨/年，预计2009年国内市场将达到8万吨。

3、产品

菊粉（粉剂）、低聚果糖（糖浆及粉剂）、高纯度果糖（糖浆）。

菊芋变生物柴油

全球油价上涨及能源危机的背景下生物柴油技术引人注目。菊芋块茎中富含系列多聚果糖-菊粉，而经提取后的菊粉（多聚果糖）经过复杂的化学过程，可以转化为果寡糖，果寡糖中含有的高果寡糖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。2007年中科院在这项技术有了突破，课题组的科学家们正在寻求更为经济、便捷、简单的转化过程和方法，从而最大限度的降低成本，最终实现商品化、产业化，让机动车真正能够告别天然柴油或汽油，让人类摆脱能源危机的威胁。

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