紫甘薯的營養保健功能及研究進展

孔芳　高勇　薛正蓮等

摘 要：紫甘薯以其富含天然花青素、活性微量元素硒和粗纖維，以及抗氧化、抗菌、抗癌、預防衰老及皮膚美容等卓越的保健功能而越來越受到人們的青睞。對紫甘薯的營養價值、保健功能及其應用前景做一綜述，以期有助于為我國紫甘薯的研究提供參考。

關鍵詞：紫甘薯；保健功能；研究進展

中圖分類號 TS202.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）05-11-03

紫色甘薯（Ipomoea. batatas Poir）系旋花科（Convolvuulaceae）番薯屬植物，是由日本農林水產省九州實驗場經多年培育成功的高色素紫心甘薯新品種[1]。紫薯的生理堿性作用可調控人體因食用米面食品引起的生理酸性，維持人體酸堿平衡的需求。紫甘薯因合成大量花青素，其薯皮呈紫黑色，薯肉呈深紫色至黑色，又俗稱“黑薯”，是一種集食用、藥用及保健功能于一體的高營養蔬菜[2]。紫薯塊根幾乎含有普通甘薯的所有營養物質，豐富的蛋白質、易被人體消化吸收的氨基酸、豐富的維生素（B1、B2、C、E、A）和多種天然礦物質元素（硒、鈣、鎂、鉀、鋅）、大量膳食纖維等[3]。紫色甘薯中的天然藥用價值很高的花青素（PSPA，purple sweet potato anthocyanin）具有顯著的抗生物氧化、延緩衰老、預防疾病、治療及抑制誘癌物質的產生和減少突變的作用，被譽為繼水、蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質之后的第七大必需營養素[4]，目前紫甘薯是無公害、綠色、有機食品中的首推保健食品，具有非常廣闊的發展前景。

1 紫薯的營養價值

紫甘薯不再是傳統印象中的“粗糧”，其營養價值很高，歐美人稱贊它是“第二面包”。在人體必不可少的8種氨基酸中，紫甘薯內富含7種，可滿足人體對氨基酸的需求。紫甘薯最大的特點是富含花青素，色素提取與從紫葡萄籽、黑米、藍莓、紫甘藍、黑加侖、紫蘇等提取的色素相比，具有原料來源廣泛、色素產量高、成本低、無污染等優勢，色素耐熱穩定性優于其它色素，光穩定性表現最強，是一種重要的天然紅色素源[5]。紫薯中組成較合理的高膳食纖維含量也使其躋身于目前最理想的健康食品行列。此外，紫甘薯嫩莖葉含有豐富的纖維素與果膠，能刺激腸胃蠕動，促進腸道中致癌毒物的排泄，營養價值不低于米面食品。中國中醫學研究表明：甘薯莖葉具有補虛、益氣、健脾強胃、益肺生津、補肝明目、延緩衰老等作用[6]。菜葉類甘薯日益受到人民的重視，在香港被稱之為“蔬菜皇后”。

1.1 紫甘薯富含花青素 據報道，世界各國在20世紀50年代至少有100多種化學合成色素，而現今美國只允許使用9種，歐盟15種，日本12種，中國9種[7]。多數人工合成色素對人體會有不同的傷害，具有潛在的致癌或誘發染色體發生變異的副作用，因此開發穩定高效的天然色素源勢在必行。我國甘薯面積占全世界總種植面積的69%左右，其中紫薯作為甘薯的一個新型品種，以其無可比擬的高花青素含量、高產穩產、適應能力強、成本低廉、無特殊氣味等優點，成為開發花青素的主要原料來源。紫薯中花青素在其塊根內分布不均勻，據研究表明，一般塊根外層花青素含量最高，外層幾乎為內層的1.5倍。花青素主要起著單糖載體與調節細胞滲透壓的作用，并與其他次生代謝物類黃酮共同在植物抗菌、抗蟲、抗毒素中起作用[8-9]。

1.2 紫甘薯中微量元素的應用 據研究報道，紫甘薯中的營養成分如賴氨酸、銅、鉀、錳、鋅的含量比普通甘薯高3～8倍，具有極強的抗氧化作用，能起到去除活性氧、抑制致癌物質的產生、改善肝功能以及改善視力等保健作用，長期食用具有較明顯的降壓、補血、益氣、潤肺等功效[2]。硒元素是人體必需的礦物質，人體內無法合成，紫薯中含有抗癌活性的微量元素硒，含量是普通甘薯品種的20倍，在抗癌食品中位居首位[10]。美國亞利桑那癌癥中心一項研究表明，每天補充200μg有機硒，癌癥死亡率可下降50%，癌癥總發病率可下降37%。硒能增強人體的抗氧化功能；抑制腫瘤血管形成；抑制癌細胞內蛋氨酸和蛋白質的合成；選擇性地抑制腫瘤細胞增殖蛋白的合成和DNA的復制，從而抑制癌細胞的生長、繁殖。

1.3 紫甘薯薯葉多糖與黃酮類化合物的應用 國內外研究表明，不同物種的多糖由于其分子結構、分子量、溶解度不同而具有不同的藥理作用，體現其豐富多彩的生物活性。如改變細胞膜的成分，誘導腫瘤細胞發生凋亡和改變腫瘤組織的血供；真菌多糖可用于降低血糖；清除超氧自由基、羥自由基；修復受損的造血組織，增強機體的免疫功能，因此多糖在抗腫瘤、抗衰老、抗輻射、抗癌癥等方面的應用不斷增加[11]。據有關資料報道，甘薯葉中的糖類物質主要為可溶性多糖、還原糖與水溶性膳食纖維，總糖含量為11.08%～15.86%。甘薯薯葉活性多糖已被證實具有降低大鼠血清中血脂與肝部膽固醇的功效，并可促進胰島素的釋放，使大鼠體內血糖水平降低16.7%。甘薯葉粗制劑對于治療因化療引起的血敗癥療效顯著，后經北京理化分析測試中心提取分離、純化后發現其中活性多糖精制組分較粗制劑效果更佳，命名為番薯葉多糖制劑Ⅲ[12]。黃酮類化合物（flavonoids）在植物體內形成，它在植物的生長、發育、開花、結果以及抗菌防病等方面起著重要的作用。甘薯葉醫療保健作用與黃酮類化合物有關。在評估紫甘薯葉的抗氧化研究中報道，運動員在食用紫甘薯葉飲料2周后，發現血脂降低且DNA的氧化作用得以調節[13]。

雖然紫甘薯葉資源十分豐富，但基本上均作為廢棄物拋棄，若能變廢為寶，利用紫甘薯葉進行多糖與黃酮類化合物的提取、體外抗氧化性以及抑菌活性的研究，具有重大的經濟價值與現實意義。

2 紫甘薯的保健功能

20世紀80年代以來，美國、日本等科學家研究發現，甘薯塊根中含有粘液蛋白、脫氫表雄酮、準女性激素、VA、VB2、VC等多種營養物質，對預防多種疾病以及益壽健身有特殊功效，是一種理想的保健食品[14]。

2.1 抗氧化及清除自由基功能 過量的自由基與氧化傷害是人體疾病的發生與發展的誘因。紫甘薯中高花青素含量與酚類物質含量是其自由基清除和抗氧化作用的主要活性因子，特別是紫甘薯皮花青素的抗氧化性是其他部位的3倍[15]。Furuta Shu等考察了21種不同顏色的甘薯品種，對其塊根中的21種乙醇提取物進行檢測，結果表明甘薯中花青素色價比越高，清除叔丁基過氧化物自由基活性越強[16]。Choi等考察從不同植物紫葡萄、紫茄子、紅甘藍、紫甘薯中分離出不同酰化的花色苷，對其抗氧化活性進行研究，研究發現從紫甘薯中分離出的芍藥素顯示出與較強抗氧化劑——丁基羥基茄香醚具有相當能力的抗氧化活性[17]。呂曉玲等在研究紫甘薯花色苷對活性氧的清除作用中發現，該花色苷對O2-、H2O2、羥基自由基等均具有清除和抑制作用，且清除作用與濃度呈正比關系[18]。

2.2 改善肝機能 紫甘薯對CCl4誘導的肝損傷有改善作用，并能降低血糖水平。Suda等以小鼠為材料進行紫甘薯飲料的生理功效實驗，給小鼠喂食對肝、腎有嚴重損害作用的化合物CCl4，結果小鼠肝腎損傷明顯，表現為血清中的谷草轉氨酶（GOT）和谷丙轉氨酶（GPT）激增，隨后給中毒小鼠喂食紫甘薯飲料，病鼠血清中GOT、GPT酶的上升趨勢得到了明顯抑制，減輕了由CCl4引起的肝損傷[19]。有研究報道，志愿者飲用紫薯汁的尿檢實驗結果表明，通過飲用紫薯汁，肝功能障礙者與高血壓的志愿者可以有效恢復肝功能與血壓水平[20]。

2.3 緩解心血管疾病 法國人常食用高飽和脂肪酸食物，卻很少患上心腦血管疾病與動脈硬化，究其原因，是由于法國人特別喜歡飲用花色素含量很高的紅葡萄酒。紫甘薯富含多種天然礦物質、β-胡蘿卜素、葉酸、VC和VB6等，具有預防心血管疾病的作用。紫甘薯中豐富的花青素具有保護血細胞正常的柔韌性，增強機體血液循環，維持血管壁的正常功能。Cassidy A等闡述了高花青素的攝入與降低年輕與中年婦女的心肌梗死（myocardial infarction，MI）的風險有關，研究中對93 600名來自護理健康研究的25～42歲年齡階層的婦女進行了跟蹤調查，調查內容為花青素與其它黃酮類物質等與MI間的聯系，在18年間的研究中，報道了405例MI，得出花青素的攝入量與MI高發率呈明顯負相關的結論[21]。

2.4 抗癌變、抗突變 國內外的研究表明，花青素具有降低癌細胞增殖能力與抑制腫瘤形成的功效。Yoshimoto利用鼠傷寒沙門氏菌TA98對4種紫甘薯的塊莖浸提液進行抗突變活性實驗，研究發現特別是紫甘薯“Ayamurasaki”中分離得到的花青素可有效地使雜環胺等誘導的突變活性下降[22]。K?chling等在花青素能否改善陽性費城染色體（ph+）引起的急性粒細胞性白血病的維持療法的文章中報道，盡管化療與酪氨酸激酶抑制劑（抗癌藥）可提高該病緩解率，但仍沒有新的策略可阻止該病的復發，于是結合花青素、抗癌活性藥伊馬替尼（imatinib）與DNA特異疫苗的功效，可有效降低該病的復發率，同時該法在惡性腫瘤的治療中也發揮其獨特療效[23]。

2.5 其他應用 紫甘薯花青素對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有較強的抑制作用，并與其濃度呈正相關，因此可拓展紫甘薯的花青素作為抗氧化劑、防腐保鮮劑的應用價值，以防止食品在貯運過程中發生氧化變質腐敗，延長食品的貨架壽命[24]，達到抗氧化、防腐抑菌雙重功效的作用。花青素還具有增強記憶、預防衰老、預防糖尿病與肥胖、改善視神經等功能。

3 紫甘薯的開發前景及展望

隨著人們生活水平的不斷提高和保健意識的增強，紫甘薯營養價值和保健功能越來越受到重視，可發展多種精細加工制品，從而提高其附加值[25]。

日本對紫甘薯的研究較早，也是開展高花青素紫薯遺傳育種研究最早的國家之一，一般而言紫薯薯肉紫色越深，花青素含量越高，內在品質越好，花青素是紫肉甘薯品質的重要物質基礎和評定依據。利用紫甘薯作原料提取花青素是紫薯的深加工的主要方式之一[26]。除此之外，以紫薯為原料可以制作炸薯片、紫薯餅干、紫薯酸奶、紫薯冰淇淋等休閑小食品；生產多種單（雙）糖類、乳酸、檸檬酸、氨基酸、維生素等衍生物產品；以紫薯為原材料進行深度開發，通過發酵制作口感較好的具保健作用紫薯葡萄酒與啤酒，保健紅醋等；以及經清洗→去皮→挑選→切片→漂洗→預煮→冷卻→蒸煮→搗泥→烘干等工藝，制成新鮮紫薯脫水制品——紫薯全粉，可最大限度地保留新鮮紫甘薯果肉的各種營養與風味物質，改善其物理性質，具有延長其貨架期的優點，頗受市場青睞。紫薯地上部分除作綠色蔬菜食用外，還可制作茶、面包、蛋糕、各種點心等產品，也是今后生產與商業化的另一重要方向之一。

參考文獻

[1]明興加，李坤培，張明，等.紫色甘薯的開發前景[J].重慶中草藥研究，2006，1：55-60.

[2]洪鐳，劉亞鷗. 紫甘薯研究綜述[J]. 吉林農業，2010，24（ 6）：140.

[3]溫桃勇，劉小強. 紫色甘薯營養成分和藥用價值研究進展[J]. 安徽農業科學，2009，37（5）：1 954-1 956.

[4]岳靜，方宏筠，黃紅光. 紫甘薯紅色素的研究進展[J].遼寧農業科學，2003，5：22-25.

[5]肖素榮，李京東.新型天然色素——紫甘薯色素[J]. 中國食物與營養，2009，6：29-31.

[6]張彧，吳篩南，陳莉，等.紅薯莖葉化學組成的研究進展[J].食品科學，2006，27 （3）：252-255.

[7]楊志花.專題研究-食品與農產品各國允許使用的色素[EB/OL].技術壁壘資源網，2010-02-24.

[8]張雅瓊，郭華春. 紫甘薯色素在塊根中的分布及穩定性研究[J].云南農業大學學報，2007，22（20）：303-307.

[9]韓永斌，朱紅梅，顧振新，等.紫甘薯花色苷色素抑制金黃色葡萄球菌作用粗探[J].食品科學，2008，29（10）：59-62.

[10]劉保健，潘巨忠. 富硒紫番薯的研究[J]. 現代農業科技，2006 （5）：7-8.

[11]季宇彬.中藥多糖的化學與藥理[M].北京：人民衛生出版社，2005.

[12]李明義，董蒼玉，肖國芝，等.番薯葉多糖制劑的升血小板作用及其機理的初步探討[J]. 北京醫科大學學報，1993，25（4）：261-263.

[13]Chiao-Ming C，Ya-Ling L，C-Y Oliver C，et al Consumption of purple sweet potato leaves decreases lipid peroxidation and DNA damage in humans[J]. Asia Pacific Journal of Nutrition，2008，17 （3）：408-414.

[14]黃詠梅，盧森權，李彥青，等.甘薯的開發利用及發展前景[J].廣西農業科學.2008，39（5）： 696，796，896，996.

[15]Truong VD，Roger ND，Thompson T，et al. Characterization of anthocyanins and anthocyanidins in purple-fleshed sweet potatoes by HPLC-DAD/ESI-MS/MS[J]. J Agric Food Chem，2010，58：404-410.

[16]Furuta S，Suda I，Nishiba Y，et al. High tert-buthylperoxyl radical scavenging activities of potato cultivars with purple flesh[J]. Food Sci.technol. Int.Tokyo，1998，4：33-35.

[17]Choi S W，Chang E J，Ha T Y，et al. Antioxidative activity of acylate anthocyani isolated from fruit and vegetables[J].J Food Sci Nutr，1997，2（3）：191-196.

[18]呂曉玲，孫曉俠，姚秀玲. 采用熒光化學發光法分析紫甘薯花色苷產品的抗氧化作用[J].食品與發酵工業，2005，31（9）：53-55.

[19]Suda I，Yamakawa O，Matsugano K，et al. Changes of serumγ-GTP，GOT and GPT levels Hepatic function weakling subjects by ingestion of high anthocyanins sweet potato juice[J].Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi，1998，45（10）：611-617.

[20]Choi JH，Hwang YP，Choi CY，et al. Anti-fibrotic effects of the anthocyanins isolated from the purple-fleshed sweet potato on hepatic fibrosis induced by dimethylnitrosamine administration in rats[J]. Food Chem Toxico，2010，48：3 137-3 143.

[21]Cassidy A，Mukamal KJ，Liu L，Franz M，Eliassen AH，Rimm EB.High anthocyanin intake is associated with a reduced risk of myocardial infarction in young and middle-aged women[J].Circulation，2013，127（2）：188-196.

[22]Yoshimoto M，Okuno S，Yamaguchi M，et al. Antimutagenicity of decylated anthocyanins in purple-fleshed sweet potato [J].Bioscience-Biotechnology And Biochemistry，2001，65（7）：1 652-1 655.

[23]K?chling J，Schmidt M，Rott Y，Sagner M，Ungefroren H，Wittig B，Henze G. Can anthocyanins improve maintenance therapy of Ph（+） acute lymphoblastic leukaemia[J]. Eur J Haematol，2013.

[24]丁璞，徐永苗，邱芳萍.環糊精制備紫草提取物微膠囊的工藝優化及抗氧化活性研究[J]. 食品工業科技，2009，30（2）：184-188.

[25]馮曉群. 紫薯的保健功能及應用前景[J].甘肅科技，2011，27（9）：160-161.

[26]魏蕾，呂佳飛，李志淵.花青素的提取純化、抗氧化能力及功用方面的研究進展[J].氨基酸和生物資源，2009，31（4）：83-86.

（責編：徐世紅）