我国彩色马铃薯主栽品种的营养成分分析

仇 菊，朱 宏，刘 鹏，王 靖，孙君茂

(农业部食物与营养发展研究所，北京 100081)

彩色马铃薯是指块茎的皮和/或肉为浅紫、深紫色、粉红、红、橙、蓝或黑色的马铃薯[1]。相比于普通马铃薯，彩色马铃薯富含多酚、花色苷及维生素C等多种功能成分，具有抗氧化、抗癌、降血糖、减肥、延缓衰老等生理功能[2-3]。研究表明，部分彩色马铃薯品种的花青素色素提取物较葡萄、紫胡萝卜等的提取物有更好的稳定性和抗氧化性，并能获得较高的花青素色素产量[4]。目前，彩色马铃薯的抗氧化性与其功能成分的相关性[2-3]、功能成分在块茎成熟过程中的积累[4]、食品加工过程中的营养素保持技术[5-6]等方面是国际研究热点。尽管彩色马铃薯的功能特性及加工技术研究已经取得很大进展，且作为更具营养和经济价值的食品原料开发前景广阔，但我国在彩色马铃薯的新品种选育、高效栽培、种植技术等方面研究较多，而在配套加工技术、深加工工艺方面研究较少。因此，提高彩色马铃薯产品附加值，拓展其深加工产业化开发仍然任重而道远。

本文对全国已有彩色马铃薯主栽品种及其种植情况进行调查研究，并分析了这些品种的营养成分及功能活性物质，为其精深加工及营养型食品开发提供数据支持。

1 研究方法

1.1 样品采集

从全国各省收集我国现已推广种植的11个彩色马铃薯品种。据各地马铃薯收获时间，分别于3、6、9、10月在广西、四川、云南、青海、内蒙古、新疆等10个省收集当地新鲜采收的彩色马铃薯。收获的鲜薯从种植大田直接快递发往同一检测中心，常温运输于5d内进行样品处理并开始检测。

1.2 营养素检测方法

各项指标检测均采用国标方法，包括能量及碳水化合物(GB 28050—2011)、蛋白质(GB/T 5009.5—2016)、脂肪(GB/T 5009.6—2016)、膳食纤维(GB 5009.88—2014)、淀粉(GB/T 5009.9—2016)、矿物质及维生素(GB/T 5009—2008)。检测结果以鲜重计。

1.3 植物化学物质检测方法

花色苷总量测定采用pH示差法，参考Farahmandazad等[7]的方法进行。将酸化的乙醇浸提所得彩色马铃薯的色素液，经旋转蒸发仪50℃条件下浓缩后，采用紫外可见分光光度计(岛津UV-2450)分别测定其在pH 4.5和pH 1.0缓冲液中的最大吸收波长，并最终于524nm和700nm波长下测定吸光度，总花色苷含量以矢车菊素-3-葡萄糖苷计。总酚含量采用福林酚比色法，将彩色马铃薯乙醇浸提浓缩液与福林酚试剂及Na2CO3溶液混合反应，采用紫外可见分光光度计，在765nm波长下测定吸光度。总酚含量以没食子酸计[8]。总黄酮含量采用张薇等[9]的检测方法，将彩色马铃薯丙酮浸提浓缩液分别与亚硝酸钠溶液、硝酸铝溶液、氢氧化钠溶液逐步反应，采用紫外可见分光光度计，在513nm波长下测定吸光度。总黄酮含量以芦丁计。

1.4 调研内容

2016—2017年开展全国马铃薯主产区14个省关于彩色马铃薯种植、收获、育种、加工的调查研究。包括东北、华北、西北、西南、华南五大主产区及其他几省，东北：黑龙江；华北：河北、山东、内蒙古；西北：甘肃、宁夏、新疆；西南：四川、云南、贵州；华南：广西；青藏地区：青海；华中：湖北、江西。获得了10个省现有种植的彩色马铃薯样品。

2 结果与分析

2.1 我国彩色马铃薯主产区分布情况

我国马铃薯主产区主要集中在东北、华北、西北、西南、华南五大上风区。东北是以种用、淀粉加工用和鲜食用马铃薯为主的产区，主要产区集中在黑龙江和吉林两省、蒙古东部、辽宁北部和西部。华北是种用、加工用和鲜食用马铃薯为主的产区，主要产区集中在内蒙古中西部、河北北部、山西中西部和山东南部。西北也是种用、加工用和鲜食用马铃薯为主的产区，主要产区包括甘肃、宁夏、陕西西北部和青海东部。西南以鲜食马铃薯为主，主要包括云南、贵州、四川。华南以种用马铃薯为主，包括广东、广西、福建。湖北、湖南的西北山区多以鲜食马铃薯为主，而中东部地区以种用马铃薯为主。江西以种用马铃薯为主。2017年全国马铃薯播种面积在8 000万亩以上，近20年来以4%的年增长速度发展，约占世界的1/4，是全世界第一大马铃薯出产国。

然而，彩色马铃薯种植成万亩以上的规模在全国都较少见。仅内蒙古和四川两省的种植面积较高，各彩色马铃薯品种总计能达到万亩，而其他各省的种植面积均低于万亩，面积最低的几个省，彩色马铃薯种植面积不足千亩(表1)。

表1 我国目前主要推广种植的彩色马铃薯品种分布

2.2 我国彩色马铃薯主栽品种种植分布及产量

由表1可见，目前我国各省分布最多的彩色马铃薯品种是黑美人、黑金刚。内蒙古的红美种植面积最大，四川的蓉紫芋次之，而其他地方特色品种均在各地方具有小面积种植规模。内蒙古和四川的大面积种植，主要归功于其后续配套加工及生产。两省除了鲜食彩色马铃薯，还具有彩色马铃薯的全粉生产线，并积极开展以彩色马铃薯为原料的薯丁、薯粉等产品的研制和试生产，这对促进彩色马铃薯市场上的消费有着积极的推动作用。

全世界人均年消费马铃薯28kg，而发达国家人均消费达74kg，发展中国家人均消费只有18kg，而我国人均仅14kg[10-11]。在这样的消费形势下，彩色马铃薯由消费量而限制的产能比普通马铃薯面临着更严峻的挑战。因此，虽然各地选育出多个彩色马铃薯品种，但其开拓的市场却很有限，消费量不足。原因可能与马铃薯配套加工跟不上、消费产品不够多元有密切关系。马铃薯具有较大的加工链，发达国家马铃薯加工产品比例较高，美国占70%以上，欧盟在40%左右，而中国马铃薯的加工量不足10%。因此，提高彩色马铃薯产量、发挥各地彩色马铃薯产能潜力之前，解决其配套加工、将其消费形式多样化、丰富其产品形式等问题尤为重要。

2.3 彩色马铃薯营养成分分析

不同马铃薯加工食品对原料品质有不同要求。我国现有马铃薯品种在薯形、干物质含量、淀粉含量、还原糖含量等主要品质指标上存在很大差异[12-13]。因此，了解彩色马铃薯的主要营养品质指标，对彩色马铃薯适宜加工食品的产品形式有较强的指导意义，有利于不同品种的产品形式多样化的开发及利用，但关于彩色马铃薯的营养成分鲜有报道。由表2可见，在基础营养成分上，不同品种的差异并不大。从鲜薯的能量供应来看，桂彩薯和蓉紫芋能量最低，而红美、红宝石、红玫瑰的能量明显高于其他品种。红美、红宝石、红玫瑰均为肉色全粉的品种，主要种植在北方，其能量、碳水化合物、淀粉含量较其他肉色全紫的品种高，特别是集中种植在南方的品种。此外，南方种植的云薯603为肉色花紫，川彩月为肉色花粉，其能量及碳水化合物略高于肉色全紫的紫云1号、桂彩薯、蓉紫芋。

据报道，普通鲜马铃薯含蛋白质1%～2%，高蛋白品种可达2.7%[14-15]。本研究中彩色马铃薯的蛋白质含量在1.48%～2.89%之间，红宝石的蛋白质含量最高。普通鲜马铃薯含淀粉10%～18%[14]，本研究中彩色马铃薯的淀粉含量在9.54%～20.15%之间，红美和红宝石的淀粉含量均高于18%。普通鲜马铃薯含脂肪0.1%～0.5%[14]，本研究中彩色马铃薯脂肪含量在0.1%～0.44%之间，其中黑金刚、紫云1号、云薯603、川彩月的脂肪含量接近最低值0.1%。可见，我国目前主栽的彩色马铃薯与普通马铃薯的基本营养成分没有太大差异。

表2 不同彩色马铃薯品种主要营养成分

普通马铃薯每160g鲜薯含维生素C为14～16mg，相当于胡萝卜的2倍、白菜的3倍、西红柿的4倍[15]，某些品种的鲜马铃薯维生素C含量可达22mg/100g[16]。由表3可见，除云薯603和希森8号以外，其他彩色马铃薯维生素C含量均高于20mg/100g，其中黑美人的维生素C含量最高为26.1mg/100g，其次是黑金刚25.6mg/100g，再次是蓉紫芋24.3mg/100g，可见，彩色马铃薯的维生素C含量较普通马铃薯高。本研究中彩色马铃薯的维生素A、维生素D、维生素K1均未检出。

由表4可见，彩色马铃薯的钙含量为8.8～14.32mg，略高于普通马铃薯的平均水平，但也有报道称，高钙马铃薯品种的钙含量可达到45～60mg/100g(鲜重)[14，17]。由彩色马铃薯的钾(315～499mg)、镁(17.35～25.52mg)、锌(0.21～0.42mg)的含量可见，彩色马铃薯的矿物质含量较普通马铃薯并无太大差异。

表3 不同彩色马铃薯品种的维生素含量

注：ND未检出

表4 不同彩色马铃薯品种的矿物质含量 单位：mg/100g

2.4 彩色马铃薯色素类功能成分分析

花青素是彩色马铃薯有别于普通马铃薯的一大营养特点。大量研究报道，彩色马铃薯的花青素提取物具有抗氧化[2，18-19]、抗癌[20-23]、调节脂质代谢[24-25]等功效作用。不同品种、不同颜色的马铃薯的花青素含量和组成有很大差异。紫色马铃薯的颜色主要来源于锦葵、天竺葵、矢车菊、飞燕草和芍药[26-27]；红色马铃薯以天竺葵为主[28-29]；紫红色马铃薯以飞燕草为主[30]；黑色和蓝色以矮牵牛为主[31]。关于我国彩色马铃薯花青素含量的报道显示，其花青素的含量差别较大，每100g鲜薯中从低于10mg到大于100mg不等，且薯皮中的花青素含量是薯肉的几十倍甚至几百倍[32-34]，但关于我国不同地域现有几个主栽品种的花青素等功能成分含量的统计或比较研究鲜有报道。由表5可见，除了云薯603和川彩月2个花肉品种的花青素含量低于2mg/100g以外，其他彩色马铃薯的花青素含量均在12.2～48.9mg/100g之间，其中蓉紫芋、桂彩薯、紫云、红美、希森8号、黑美人和黑金刚几个品种的花青素含量均在20mg/100g以上。已有报道中，殷丽琴等[32]的检测结果以马铃薯干重计，紫云1号的薯肉中含43.38mg/100g(干基含量)，云薯603含0.73mg/100g(干基含量)；薯皮中含量分别为268.76、128.19mg/100g(干基含量)。姜超等[33]测定了红美的花青素含量为169.88 mg/100g(鲜重含量)。李倩等[34]测定了华中农业大学育成的紫色及红色马铃薯中花青素含量分别为25～100 mg/100g(鲜重含量)、75 mg/100g(鲜重含量)。这些研究结果与本研究实测值存在差异。原因一方面是本研究测定的为一级薯或商品薯，另一方面原材料均为推广种植后在自然条件下的大田里种植并收获，非实验室的最佳生长条件。

本研究采用化学法初探各个品种的多酚和黄酮类化合物的总量。结果显示，黑美人、黑金刚、蓉紫芋的总酚和总黄酮含量最高，其次为桂彩薯、红美、紫云1号、希森8号。肉色粉色或淡粉色的红宝石、红玫瑰、川彩月以及肉色花紫的云薯603，其总酚和总黄酮含量和花青素一样，与各品种相比不高(表5)。

表5 不同彩色马铃薯色素功能成分 单位：mg/100g

注：ND低于检测限未检出

3 结论与展望

本研究发现，彩色马铃薯除了像普通马铃薯一样富含维生素和矿物质以外，蛋白质、脂肪等营养特性也与普通马铃薯无异，而彩色马铃薯独特的颜色赋予了其额外的营养价值。各地种植条件、种收时间、当年气候存在很大差异，开展不同品种在不同生态区域的种植试验将有利于更科学的说明我国彩色马铃薯的营养特性。

彩色马铃薯相关产品研发主要面临以下问题，首先，由于彩色马铃薯的深加工不足，虽然许多省份的马铃薯产能可观，但是种植面积及规模均较小；其次，我国彩色马铃薯的品种多样、营养价值差异较大，缺乏富含花色苷的专用品种；再次，由于彩色马铃薯花色苷提取工艺的标准化不完善，产品的市场占有率很低，没有成规模的上市销售产品。因此，进一步深入彩色马铃薯的产品研制及开发，将现有的研究理论及工艺应用于彩色马铃薯产品的工业化生产，提高其附加值是推动彩色马铃薯产业发展的关键。通过主食化的带动作用，依靠精深加工形成高附加值的彩色马铃薯功能化食品。从利于彩色马铃薯功能成分富集的种植条件优化的原料品质控制，到色素类功能成分高效提取技术及食品工艺配方的研发，提高彩色马铃薯资源全产业链上的综合利用水平，将成为未来彩色马铃薯的产业发展着力点。◇