紫色马铃薯保健功效及其利用研究进展

王 兰，邓放明*，赵玲艳，湛 梦，周雨佳

（湖南农业大学 食品科学技术学院，食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128）

紫色马铃薯（purple potato）又名紫色土豆、黑马铃薯、黑土豆，属茄科一年生草本植物，薯形呈长椭圆形，芽眼较小，果皮和果肉均为紫色，是采用杂交育种育成的马铃薯新品种。目前，全世界有2/3以上的国家种植马铃薯，主要集中在中国、前苏联、波兰和美国，中国是世界马铃薯总产最多的国家，尤其以西南山区的播种面积最大，约占全国总面积的1/3。马铃薯是人类四大粮食作物之一，世界年产量达3亿t，仅次于大米、小麦和玉米[1]，是重要的粮食、蔬菜兼用作物。紫色马铃薯营养丰富，除具备普通马铃薯所含的基本营养成分外，还富含天然水溶性色素花青素，该色素含量相比于其他的红、粉红、浅黄等彩色马铃薯都要高，具有广阔的开发前景[2]。

1 紫色马铃薯营养成分与保健功能

1.1 紫色马铃薯的营养价值

紫色马铃薯营养丰富，据测定，每100 g紫色马铃薯含蛋白质2.3 g、脂肪0.1 g、碳水化合物16.5 g、钙11 mg、铁1.20 mg、磷64 mg、钾342 mg、镁22.9 mg、胡萝卜素0.01 mg、硫胺素0.1 mg、核黄素0.03 mg、烟酸0.40 mg、VC 16.0 mg、花色苷20.0 mg[3]。其中，马铃薯蛋白质含18种易被人体消化和吸收的氨基酸，具有很高的营养价值，其功效比值达到2.3[4]，必需氨基酸平衡良好，MEISTER E等[5]通过人体氮平衡实验证明，马铃薯蛋白质优于其他植物蛋白。马铃薯块茎脂肪含量低，淀粉和VC含量高，且所含淀粉颗粒大，易被人体消化吸收，并对VC有一定的保护作用，可以降低薯类烹调后VC的损失率。卢其能等[6]测出紫色马铃薯的花色苷含量是红色马铃薯花色苷含量的2.9倍，且紫色马铃薯的花色苷的稳定性优于红色马铃薯花色苷，证明了紫色马铃薯的高营养性。

1.2 紫色马铃薯中花色苷研究进展

紫色马铃薯富含花青素，据研究，该花青素属天然水溶性植物色素，具有很强的抗氧化性，是维护人类健康的最直接、最安全、最有效的自由基清除剂之一[7]，但是该花青素在光、热及碱性条件不稳定，在弱酸条件下稳定，葡萄糖和蔗糖对花青素的稳定性影响较小，Al3+、Cu2+对花青素有护色作用，K+、Fe3+对其影响不大[8]，该结果与VERBEYST L等[9]研究的结论一致。花青素的存在使紫色马铃薯具有抗氧化、抗衰老、防癌、降脂、增强体质等保健功效[10]。

花色苷是由花青素与单糖结合形成，属于黄酮类化合物，紫色马铃薯中花色苷结构主要为带有β-香豆酰基-5-葡萄糖苷-3-鼠李糖苷的锦葵苷（malvidin）、天竺葵苷（pelargonidin）、矢车菊苷（cyanidin）、飞燕草苷（delphinidin）、芍药苷（peonidin）及其牵牛苷（petunidin）六类物质[11]。

目前花色苷提取方法主要有溶剂提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、加压溶剂萃取法、亚临界水提取法、酶法提取法[11]，紫色马铃薯花色苷提取方法主要为溶剂提取法，国外常用的提取剂是盐酸化甲醇、丙酮、硫酸、盐水溶液[12-13]，国内常用的是盐酸乙醇、柠檬酸和盐酸甲醇。王立江等[14]采用70%vol乙醇溶液提取紫色马铃薯中花色苷，提取液中花色苷含量达20.31 μg/mL。花色苷分离纯化的方法主要是固相萃取法、大孔树脂纯化法、制备型高效液相色谱法[15]、高速逆流色谱和膜分离技术等[11]，紫色马铃薯花色苷分离纯化方法常用的是前3种。杨智勇等[16]采用D101、HDP100A、HDP450A、NK-9、AB-8这5种大孔吸附树脂对紫色马铃薯花色苷的吸附与解析特性进行了比较分析，结果表明，AB-8大孔树脂具有较好的吸附和解析能力，是纯化紫色马铃薯花色苷的最佳树脂。花色苷结构的鉴定方法常用的有质谱和核磁共振。花色苷含量的测定方法主要是pH示差法[17]。

1.3 紫色马铃薯保健作用研究进展

1.3.1 抗氧化作用

紫色马铃薯块茎中含有较多的抗氧化剂，主要为花色苷[18]，花色苷是一类具有保健功能活性的多酚类物质，具有良好的稳定性[6，19]和抗氧化性[20]。HAN K H等[21-23]用紫色马铃薯喂饲小鼠，发现紫色马铃薯具有清除自由基、抑制亚麻酸氧化等抗氧化活性，其强抗氧化活性与紫色马铃薯花色苷密切相关[24]；BROWN C R等[25]研究发现，紫色马铃薯的抗氧化能力是白色马铃薯的2～3倍；SOLOMON A等[26]通过研究发现，新鲜果蔬中的花色苷的含量和抗氧化活性具有较好的相关性；齐美娜[11]通过试验表明，紫色马铃薯花色苷的总还原力和清除DPPH自由基的能力与VC相当，且当质量浓度高于400 μg/mL时清除羟自由基能力高于VC。

1.3.2 抑制肥胖作用

紫色马铃薯提取物能够抑制脂肪细胞的分化，减少细胞中脂质的沉积，从而使紫色马铃薯具有一定的减肥功效。吴奇辉[27]通过大鼠体内试验，发现紫色马铃薯花色苷提取物具有抑制3T3-L1前脂肪细胞的增殖，提高大鼠体内抗氧化酶活性，降低大鼠体质量，调节血脂的作用。国外也有研究表明，紫色马铃薯花色苷具有降低血清血脂及降低胆固醇的作用[28]。林学泰等[29]以紫色马铃薯原浆或提取物为原料，研制出一种具有肥胖抑制活性的新型保健功能食品，该食品普遍适用于包括青少年、成年及老年人在内的肥胖人群。

1.3.3 防癌作用

近几年，学者们陆续针对紫色马铃薯的防癌作用展开了研究。方芳[30]通过研究发现，紫色马铃薯皮花色苷提取物能有效抑制雄激素非依赖性前列腺癌Dul45、PC-3细胞的增殖，诱导Dul45、PC-3细胞凋亡，但紫色马铃薯薯肉抑制效果不明显；陈建杨[31]比较了马铃薯薯肉和薯皮花色苷提取物对人体几种癌细胞和相应的正常细胞增殖的影响。结果表明，前列腺癌细胞Dul45细胞对薯肉和薯皮提取物的敏感性均最强，胃癌细胞AGS对薯肉花色苷提取物的敏感性最差，肝癌细胞HepG2对薯皮花色苷提取物敏感性最差，正常细胞的生长受到花色苷提取物的抑制作用显著低于癌细胞的抑制效果。

1.3.4 其他保健作用

紫色马铃薯还有降低胆固醇及预防疾病等功能。HAN K H等[32]用新鲜紫马铃薯喂食大鼠，发现紫色马铃薯中含有的花色苷等，可以促进盲肠的发酵作用和类固醇的排泄，使大鼠血液中的胆固醇降低。金显杓等[33]通过动物试验发现宝莱维丽马铃薯鲜汁或淀粉可明显的抑制胃炎、胃溃疡及十二指肠溃疡，从而研制出了一种针对胃炎、胃溃疡或十二指肠溃疡患者的保健功能性食品。

2 紫色马铃薯开发利用研究进展

随着人们健康意识的增强，紫色马铃薯作为原料开发新型产品越来越受到人们的欢迎和喜爱，将紫色马铃薯加工利用，一方面避免了马铃薯因贮藏期的病虫害、发霉腐烂、发芽等造成损失的问题；另一方面也提高了马铃薯的经济价值，促进了马铃薯产业的发展。

2.1 紫色马铃薯淀粉

齐美娜[11]进行了富含花色苷的紫色马铃薯淀粉产品的研制，得到最佳提取有色马铃薯淀粉的条件为1.5%的柠檬酸水溶液为提取剂，料液比1∶3（g∶mL），搅拌时间10 min，淀粉得率为13.09 g/100 g，此紫色马铃薯中花色苷含量为1.97～2.00 g/kg（以干质量计）。尤燕莉等[34]以“黑美人”、“紫云一号”两种紫色马铃薯为原料，提取得到了紫色马铃薯淀粉，并将其与普通马铃薯淀粉的理化性质作了对比分析。结果表明，紫色马铃薯与普通马铃薯淀粉颗粒的形态和大小相似，总淀粉含量相近，但直链淀粉含量（“黑美人”为39.33%，“紫云一号”为35.83%）高于普通马铃薯淀粉。

2.2 紫色马铃薯全粉

黄洪媛等[35]采用二次蒸煮+回填制粉优化工艺，得到了游离淀粉含量低和色素保留较好的紫色马铃薯全粉；崔璐璐等[36]对紫色马铃薯进行去皮、切片护色、蒸煮漂烫、60 ℃条件下干燥10 h，粉碎成60～80目的粒度处理，得到了品质较优的紫色马铃薯全粉，得率为20.69%。紫色马铃薯全粉不同于紫色马铃薯淀粉，它极大程度地保持了细胞壁的完整性，使其在复水后可恢复新鲜紫色马铃薯泥天然的风味，并且花青素保存较多，产品营养价值高。

2.3 紫色马铃薯营养粉

刘家艳等[37]以紫色马铃薯粉、豆奶粉和白砂糖为原料，研究紫色马铃薯营养粉的优质配方，结果表明，当紫色马铃薯粉、豆奶粉和白砂糖的比例为7∶4∶3时，制得的马铃薯营养粉水分含量为3.8%，蛋白质含量为13.5%，花青素含量也较高，总体品质最佳。

2.4 紫色马铃薯薯条

黄洪媛等[38]以紫色马铃薯为原料，采用烫漂处理+微波真空冷冻工艺，得到了丙烯酰胺含量低，色素保留较好的紫色马铃薯薯条。其中，烫漂处理中最优护色剂组合为L-半胱氨酸0.08%、柠檬酸0.1%、氯化钙125×10-6g/mL，浸泡时间10 min；最佳烫漂温度70 ℃，烫漂时间5 min。此外，在此工艺下加工的紫色马铃薯薯条的丙烯酰胺含量相对何秀丽等[39]研究的油炸马铃薯片低很多。

2.5 紫色马铃薯饮料

陈杰华等[40]研究了以紫色马铃薯为原料的新型饮料，确定了最佳酶解条件为：淀粉酶用量0.03%，果胶酶用量0.05%，酶解温度50 ℃，酶解时间3 h。最佳饮料配方为原汁添加量300 mL/L，柠檬酸2 g/L，蔗糖120 g/L，蜂蜜9 g/L，且在调配好的饮料中添加0.1%黄原胶可较长时间的维持饮料的稳定澄清。由营养丰富的紫色马铃薯为原料加工的饮料，是一种纯天然、绿色、健康的功能性饮品。

2.6 紫色马铃薯果酒

陈杰华[41]以紫色马铃薯为原料，用摊饭法、淋饭法与喂饭法相结合的方法研制出了两种不同口感的紫色马铃薯果酒。前者得到的薯果酒最佳酿造工艺条件为紫色马铃薯与糯米的质量比1∶10，发酵温度26 ℃，主发酵时间54 h，酒曲用量0.6%；后者得到的薯果酒最佳酿造工艺条件为甜酒药用量0.4%，发酵温度28 ℃，麦曲添加量13%和料水比为1∶0.8（g∶mL）。后者工艺耗时较长且比前者复杂，但最终产品品质优于前者。紫色马铃薯果肉富含碳水化合物且多汁，比较适用于果酒等饮料加工，以其为原料酿造出的果酒优质可口，风味独特。

2.7 其他紫色马铃薯制品

紫色马铃薯除了上述例举的加工产品外，还可以利用其废水原料制备花色苷冻干粉等产品。

齐美娜[11]以制备紫色马铃薯淀粉的废水溶液为原料，使用AB-8 树脂进行动态吸附解析，得到花色苷冻干粉，测定出其花色苷含量为（28.44±1.31）×103mg/100 g。

3 紫色马铃薯加工副产品的综合利用

马铃薯皮不仅用途广而且营养丰富。因而在马铃薯加工过程中，马铃薯皮不应被当作废弃物丢掉，应加以利用，提高马铃薯的经济附加值。

牟杰等[42]以紫色马铃薯皮为原料，应用响应面优化超声辅助提取工艺使薯皮花色苷提取时间缩短至20 min，最优工艺为超声时间25.5 min、提取温度63 ℃、料液比1∶11（g∶mL），提取2次，花色苷的产量由49.00 mg/100 g（干质量）提高至50.48 mg/100 g（干质量），提高了3.02%；方芳等[43]制备了紫色马铃薯皮花色苷冻干粉，含量为207.33 mg/g，并通过高效液相色谱-二极管阵列检测-电喷雾串联质谱联用技术鉴定出薯皮冻干粉花色苷有14 种，多为酰化的花色苷，结构稳定；李新华等[44]对紫色马铃薯皮中花色苷的热降解动力学进行了研究，证明添加葡萄糖作为辅色剂可提高紫马铃薯皮花色苷的稳定性；吴奇辉[27]对紫色马铃薯果肉和皮中花色苷、总黄酮及总酚酸的含量进行了比较，结果表明，薯皮中花色苷组分含量低于薯肉，总黄酮和总酚酸含量均高于薯肉，但相差不大。由此可见，紫色马铃薯皮作为一种食品加工副产物具有良好的开发前景和利用价值。

4 前景与展望

我国马铃薯种植面积广、产量大，但每年都有25%～30%的马铃薯因保藏不当而霉烂，造成严重浪费，剩余的以鲜食为主，加工较少。目前，对紫色马铃薯原加工制品方面研究很少，多集中在栽培技术、花色苷提取纯化及抗氧化性方面，从而使紫色马铃薯的营养价值没有得到充分的发挥，也使其综合经济效益受到了极大的局限。因此，要充分利用我国马铃薯资源，必须大力发展马铃薯制品深加工产业和丰富其产品种类，以提高马铃薯经济附加值及适应市场对产品多样化的要求。因紫色马铃薯薯皮营养丰富，所以可以利用加工过程中产生的薯皮和废弃液来提取天然色素和生物碱等，以加大马铃薯的深加工及提高其副产品的综合利用程度。可以利用变温压差膨化（非油炸）干燥技术[45]生产紫色马铃薯脆片。因为经过变温压差膨化出的薯片绿色天然、营养丰富、品质优良、保存期长，不仅可以解决普通薯片色泽差、含油量高等问题，还可以满足消费者对绿色保健食品的需求。同时，作为休闲食品，也可将其进行超微粉碎，以作为其他食品加工时使用的高附加值营养基料，此技术应用前景十分广阔。

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