王 蘭，鄧放明*，趙玲艷，湛 夢(mèng)，周雨佳

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

紫色馬鈴薯（purple potato）又名紫色土豆、黑馬鈴薯、黑土豆，屬茄科一年生草本植物，薯形呈長(zhǎng)橢圓形，芽眼較小，果皮和果肉均為紫色，是采用雜交育種育成的馬鈴薯新品種。目前，全世界有2/3以上的國(guó)家種植馬鈴薯，主要集中在中國(guó)、前蘇聯(lián)、波蘭和美國(guó)，中國(guó)是世界馬鈴薯總產(chǎn)最多的國(guó)家，尤其以西南山區(qū)的播種面積最大，約占全國(guó)總面積的1/3。馬鈴薯是人類四大糧食作物之一，世界年產(chǎn)量達(dá)3億t，僅次于大米、小麥和玉米[1]，是重要的糧食、蔬菜兼用作物。紫色馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)豐富，除具備普通馬鈴薯所含的基本營(yíng)養(yǎng)成分外，還富含天然水溶性色素花青素，該色素含量相比于其他的紅、粉紅、淺黃等彩色馬鈴薯都要高，具有廣闊的開發(fā)前景[2]。

1 紫色馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)成分與保健功能

1.1 紫色馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

紫色馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)豐富，據(jù)測(cè)定，每100 g紫色馬鈴薯含蛋白質(zhì)2.3 g、脂肪0.1 g、碳水化合物16.5 g、鈣11 mg、鐵1.20 mg、磷64 mg、鉀342 mg、鎂22.9 mg、胡蘿卜素0.01 mg、硫胺素0.1 mg、核黃素0.03 mg、煙酸0.40 mg、VC 16.0 mg、花色苷20.0 mg[3]。其中，馬鈴薯蛋白質(zhì)含18種易被人體消化和吸收的氨基酸，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其功效比值達(dá)到2.3[4]，必需氨基酸平衡良好，MEISTER E等[5]通過人體氮平衡實(shí)驗(yàn)證明，馬鈴薯蛋白質(zhì)優(yōu)于其他植物蛋白。馬鈴薯塊莖脂肪含量低，淀粉和VC含量高，且所含淀粉顆粒大，易被人體消化吸收，并對(duì)VC有一定的保護(hù)作用，可以降低薯類烹調(diào)后VC的損失率。盧其能等[6]測(cè)出紫色馬鈴薯的花色苷含量是紅色馬鈴薯花色苷含量的2.9倍，且紫色馬鈴薯的花色苷的穩(wěn)定性優(yōu)于紅色馬鈴薯花色苷，證明了紫色馬鈴薯的高營(yíng)養(yǎng)性。

1.2 紫色馬鈴薯中花色苷研究進(jìn)展

紫色馬鈴薯富含花青素，據(jù)研究，該花青素屬天然水溶性植物色素，具有很強(qiáng)的抗氧化性，是維護(hù)人類健康的最直接、最安全、最有效的自由基清除劑之一[7]，但是該花青素在光、熱及堿性條件不穩(wěn)定，在弱酸條件下穩(wěn)定，葡萄糖和蔗糖對(duì)花青素的穩(wěn)定性影響較小，Al3+、Cu2+對(duì)花青素有護(hù)色作用，K+、Fe3+對(duì)其影響不大[8]，該結(jié)果與VERBEYST L等[9]研究的結(jié)論一致。花青素的存在使紫色馬鈴薯具有抗氧化、抗衰老、防癌、降脂、增強(qiáng)體質(zhì)等保健功效[10]。

花色苷是由花青素與單糖結(jié)合形成，屬于黃酮類化合物，紫色馬鈴薯中花色苷結(jié)構(gòu)主要為帶有β-香豆酰基-5-葡萄糖苷-3-鼠李糖苷的錦葵苷（malvidin）、天竺葵苷（pelargonidin）、矢車菊苷（cyanidin）、飛燕草苷（delphinidin）、芍藥苷（peonidin）及其牽牛苷（petunidin）六類物質(zhì)[11]。

目前花色苷提取方法主要有溶劑提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、加壓溶劑萃取法、亞臨界水提取法、酶法提取法[11]，紫色馬鈴薯花色苷提取方法主要為溶劑提取法，國(guó)外常用的提取劑是鹽酸化甲醇、丙酮、硫酸、鹽水溶液[12-13]，國(guó)內(nèi)常用的是鹽酸乙醇、檸檬酸和鹽酸甲醇。王立江等[14]采用70%vol乙醇溶液提取紫色馬鈴薯中花色苷，提取液中花色苷含量達(dá)20.31 μg/mL。花色苷分離純化的方法主要是固相萃取法、大孔樹脂純化法、制備型高效液相色譜法[15]、高速逆流色譜和膜分離技術(shù)等[11]，紫色馬鈴薯花色苷分離純化方法常用的是前3種。楊智勇等[16]采用D101、HDP100A、HDP450A、NK-9、AB-8這5種大孔吸附樹脂對(duì)紫色馬鈴薯花色苷的吸附與解析特性進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明，AB-8大孔樹脂具有較好的吸附和解析能力，是純化紫色馬鈴薯花色苷的最佳樹脂?；ㄉ战Y(jié)構(gòu)的鑒定方法常用的有質(zhì)譜和核磁共振?；ㄉ蘸康臏y(cè)定方法主要是pH示差法[17]。

1.3 紫色馬鈴薯保健作用研究進(jìn)展

1.3.1 抗氧化作用

紫色馬鈴薯塊莖中含有較多的抗氧化劑，主要為花色苷[18]，花色苷是一類具有保健功能活性的多酚類物質(zhì)，具有良好的穩(wěn)定性[6，19]和抗氧化性[20]。HAN K H等[21-23]用紫色馬鈴薯喂飼小鼠，發(fā)現(xiàn)紫色馬鈴薯具有清除自由基、抑制亞麻酸氧化等抗氧化活性，其強(qiáng)抗氧化活性與紫色馬鈴薯花色苷密切相關(guān)[24]；BROWN C R等[25]研究發(fā)現(xiàn)，紫色馬鈴薯的抗氧化能力是白色馬鈴薯的2～3倍；SOLOMON A等[26]通過研究發(fā)現(xiàn)，新鮮果蔬中的花色苷的含量和抗氧化活性具有較好的相關(guān)性；齊美娜[11]通過試驗(yàn)表明，紫色馬鈴薯花色苷的總還原力和清除DPPH自由基的能力與VC相當(dāng)，且當(dāng)質(zhì)量濃度高于400 μg/mL時(shí)清除羥自由基能力高于VC。

1.3.2 抑制肥胖作用

紫色馬鈴薯提取物能夠抑制脂肪細(xì)胞的分化，減少細(xì)胞中脂質(zhì)的沉積，從而使紫色馬鈴薯具有一定的減肥功效。吳奇輝[27]通過大鼠體內(nèi)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)紫色馬鈴薯花色苷提取物具有抑制3T3-L1前脂肪細(xì)胞的增殖，提高大鼠體內(nèi)抗氧化酶活性，降低大鼠體質(zhì)量，調(diào)節(jié)血脂的作用。國(guó)外也有研究表明，紫色馬鈴薯花色苷具有降低血清血脂及降低膽固醇的作用[28]。林學(xué)泰等[29]以紫色馬鈴薯原漿或提取物為原料，研制出一種具有肥胖抑制活性的新型保健功能食品，該食品普遍適用于包括青少年、成年及老年人在內(nèi)的肥胖人群。

1.3.3 防癌作用

近幾年，學(xué)者們陸續(xù)針對(duì)紫色馬鈴薯的防癌作用展開了研究。方芳[30]通過研究發(fā)現(xiàn)，紫色馬鈴薯皮花色苷提取物能有效抑制雄激素非依賴性前列腺癌Dul45、PC-3細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)Dul45、PC-3細(xì)胞凋亡，但紫色馬鈴薯薯肉抑制效果不明顯；陳建楊[31]比較了馬鈴薯薯肉和薯皮花色苷提取物對(duì)人體幾種癌細(xì)胞和相應(yīng)的正常細(xì)胞增殖的影響。結(jié)果表明，前列腺癌細(xì)胞Dul45細(xì)胞對(duì)薯肉和薯皮提取物的敏感性均最強(qiáng)，胃癌細(xì)胞AGS對(duì)薯肉花色苷提取物的敏感性最差，肝癌細(xì)胞HepG2對(duì)薯皮花色苷提取物敏感性最差，正常細(xì)胞的生長(zhǎng)受到花色苷提取物的抑制作用顯著低于癌細(xì)胞的抑制效果。

1.3.4 其他保健作用

紫色馬鈴薯還有降低膽固醇及預(yù)防疾病等功能。HAN K H等[32]用新鮮紫馬鈴薯喂食大鼠，發(fā)現(xiàn)紫色馬鈴薯中含有的花色苷等，可以促進(jìn)盲腸的發(fā)酵作用和類固醇的排泄，使大鼠血液中的膽固醇降低。金顯杓等[33]通過動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)寶萊維麗馬鈴薯鮮汁或淀粉可明顯的抑制胃炎、胃潰瘍及十二指腸潰瘍，從而研制出了一種針對(duì)胃炎、胃潰瘍或十二指腸潰瘍患者的保健功能性食品。

2 紫色馬鈴薯開發(fā)利用研究進(jìn)展

隨著人們健康意識(shí)的增強(qiáng)，紫色馬鈴薯作為原料開發(fā)新型產(chǎn)品越來越受到人們的歡迎和喜愛，將紫色馬鈴薯加工利用，一方面避免了馬鈴薯因貯藏期的病蟲害、發(fā)霉腐爛、發(fā)芽等造成損失的問題；另一方面也提高了馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，促進(jìn)了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.1 紫色馬鈴薯淀粉

齊美娜[11]進(jìn)行了富含花色苷的紫色馬鈴薯淀粉產(chǎn)品的研制，得到最佳提取有色馬鈴薯淀粉的條件為1.5%的檸檬酸水溶液為提取劑，料液比1∶3（g∶mL），攪拌時(shí)間10 min，淀粉得率為13.09 g/100 g，此紫色馬鈴薯中花色苷含量為1.97～2.00 g/kg（以干質(zhì)量計(jì)）。尤燕莉等[34]以“黑美人”、“紫云一號(hào)”兩種紫色馬鈴薯為原料，提取得到了紫色馬鈴薯淀粉，并將其與普通馬鈴薯淀粉的理化性質(zhì)作了對(duì)比分析。結(jié)果表明，紫色馬鈴薯與普通馬鈴薯淀粉顆粒的形態(tài)和大小相似，總淀粉含量相近，但直鏈淀粉含量（“黑美人”為39.33%，“紫云一號(hào)”為35.83%）高于普通馬鈴薯淀粉。

2.2 紫色馬鈴薯全粉

黃洪媛等[35]采用二次蒸煮+回填制粉優(yōu)化工藝，得到了游離淀粉含量低和色素保留較好的紫色馬鈴薯全粉；崔璐璐等[36]對(duì)紫色馬鈴薯進(jìn)行去皮、切片護(hù)色、蒸煮漂燙、60 ℃條件下干燥10 h，粉碎成60～80目的粒度處理，得到了品質(zhì)較優(yōu)的紫色馬鈴薯全粉，得率為20.69%。紫色馬鈴薯全粉不同于紫色馬鈴薯淀粉，它極大程度地保持了細(xì)胞壁的完整性，使其在復(fù)水后可恢復(fù)新鮮紫色馬鈴薯泥天然的風(fēng)味，并且花青素保存較多，產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。

2.3 紫色馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粉

劉家艷等[37]以紫色馬鈴薯粉、豆奶粉和白砂糖為原料，研究紫色馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粉的優(yōu)質(zhì)配方，結(jié)果表明，當(dāng)紫色馬鈴薯粉、豆奶粉和白砂糖的比例為7∶4∶3時(shí)，制得的馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粉水分含量為3.8%，蛋白質(zhì)含量為13.5%，花青素含量也較高，總體品質(zhì)最佳。

2.4 紫色馬鈴薯薯?xiàng)l

黃洪媛等[38]以紫色馬鈴薯為原料，采用燙漂處理+微波真空冷凍工藝，得到了丙烯酰胺含量低，色素保留較好的紫色馬鈴薯薯?xiàng)l。其中，燙漂處理中最優(yōu)護(hù)色劑組合為L(zhǎng)-半胱氨酸0.08%、檸檬酸0.1%、氯化鈣125×10-6g/mL，浸泡時(shí)間10 min；最佳燙漂溫度70 ℃，燙漂時(shí)間5 min。此外，在此工藝下加工的紫色馬鈴薯薯?xiàng)l的丙烯酰胺含量相對(duì)何秀麗等[39]研究的油炸馬鈴薯片低很多。

2.5 紫色馬鈴薯飲料

陳杰華等[40]研究了以紫色馬鈴薯為原料的新型飲料，確定了最佳酶解條件為：淀粉酶用量0.03%，果膠酶用量0.05%，酶解溫度50 ℃，酶解時(shí)間3 h。最佳飲料配方為原汁添加量300 mL/L，檸檬酸2 g/L，蔗糖120 g/L，蜂蜜9 g/L，且在調(diào)配好的飲料中添加0.1%黃原膠可較長(zhǎng)時(shí)間的維持飲料的穩(wěn)定澄清。由營(yíng)養(yǎng)豐富的紫色馬鈴薯為原料加工的飲料，是一種純天然、綠色、健康的功能性飲品。

2.6 紫色馬鈴薯果酒

陳杰華[41]以紫色馬鈴薯為原料，用攤飯法、淋飯法與喂飯法相結(jié)合的方法研制出了兩種不同口感的紫色馬鈴薯果酒。前者得到的薯果酒最佳釀造工藝條件為紫色馬鈴薯與糯米的質(zhì)量比1∶10，發(fā)酵溫度26 ℃，主發(fā)酵時(shí)間54 h，酒曲用量0.6%；后者得到的薯果酒最佳釀造工藝條件為甜酒藥用量0.4%，發(fā)酵溫度28 ℃，麥曲添加量13%和料水比為1∶0.8（g∶mL）。后者工藝耗時(shí)較長(zhǎng)且比前者復(fù)雜，但最終產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)于前者。紫色馬鈴薯果肉富含碳水化合物且多汁，比較適用于果酒等飲料加工，以其為原料釀造出的果酒優(yōu)質(zhì)可口，風(fēng)味獨(dú)特。

2.7 其他紫色馬鈴薯制品

紫色馬鈴薯除了上述例舉的加工產(chǎn)品外，還可以利用其廢水原料制備花色苷凍干粉等產(chǎn)品。

齊美娜[11]以制備紫色馬鈴薯淀粉的廢水溶液為原料，使用AB-8 樹脂進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附解析，得到花色苷凍干粉，測(cè)定出其花色苷含量為（28.44±1.31）×103mg/100 g。

3 紫色馬鈴薯加工副產(chǎn)品的綜合利用

馬鈴薯皮不僅用途廣而且營(yíng)養(yǎng)豐富。因而在馬鈴薯加工過程中，馬鈴薯皮不應(yīng)被當(dāng)作廢棄物丟掉，應(yīng)加以利用，提高馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)附加值。

牟杰等[42]以紫色馬鈴薯皮為原料，應(yīng)用響應(yīng)面優(yōu)化超聲輔助提取工藝使薯皮花色苷提取時(shí)間縮短至20 min，最優(yōu)工藝為超聲時(shí)間25.5 min、提取溫度63 ℃、料液比1∶11（g∶mL），提取2次，花色苷的產(chǎn)量由49.00 mg/100 g（干質(zhì)量）提高至50.48 mg/100 g（干質(zhì)量），提高了3.02%；方芳等[43]制備了紫色馬鈴薯皮花色苷凍干粉，含量為207.33 mg/g，并通過高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒定出薯皮凍干粉花色苷有14 種，多為?；幕ㄉ?，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；李新華等[44]對(duì)紫色馬鈴薯皮中花色苷的熱降解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，證明添加葡萄糖作為輔色劑可提高紫馬鈴薯皮花色苷的穩(wěn)定性；吳奇輝[27]對(duì)紫色馬鈴薯果肉和皮中花色苷、總黃酮及總酚酸的含量進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，薯皮中花色苷組分含量低于薯肉，總黃酮和總酚酸含量均高于薯肉，但相差不大。由此可見，紫色馬鈴薯皮作為一種食品加工副產(chǎn)物具有良好的開發(fā)前景和利用價(jià)值。

4 前景與展望

我國(guó)馬鈴薯種植面積廣、產(chǎn)量大，但每年都有25%～30%的馬鈴薯因保藏不當(dāng)而霉?fàn)€，造成嚴(yán)重浪費(fèi)，剩余的以鮮食為主，加工較少。目前，對(duì)紫色馬鈴薯原加工制品方面研究很少，多集中在栽培技術(shù)、花色苷提取純化及抗氧化性方面，從而使紫色馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值沒有得到充分的發(fā)揮，也使其綜合經(jīng)濟(jì)效益受到了極大的局限。因此，要充分利用我國(guó)馬鈴薯資源，必須大力發(fā)展馬鈴薯制品深加工產(chǎn)業(yè)和豐富其產(chǎn)品種類，以提高馬鈴薯經(jīng)濟(jì)附加值及適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求。因紫色馬鈴薯薯皮營(yíng)養(yǎng)豐富，所以可以利用加工過程中產(chǎn)生的薯皮和廢棄液來提取天然色素和生物堿等，以加大馬鈴薯的深加工及提高其副產(chǎn)品的綜合利用程度。可以利用變溫壓差膨化（非油炸）干燥技術(shù)[45]生產(chǎn)紫色馬鈴薯脆片。因?yàn)榻?jīng)過變溫壓差膨化出的薯片綠色天然、營(yíng)養(yǎng)豐富、品質(zhì)優(yōu)良、保存期長(zhǎng)，不僅可以解決普通薯片色澤差、含油量高等問題，還可以滿足消費(fèi)者對(duì)綠色保健食品的需求。同時(shí)，作為休閑食品，也可將其進(jìn)行超微粉碎，以作為其他食品加工時(shí)使用的高附加值營(yíng)養(yǎng)基料，此技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。

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