彩色馬鈴薯花色苷研究進(jìn)展

王穎，盧麗麗，潘哲超，桑月秋

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南昆明 650205；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院辦公室，云南昆明 650205）

彩色馬鈴薯花色苷研究進(jìn)展

王穎1，盧麗麗1，潘哲超1，桑月秋2*

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南昆明 650205；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院辦公室，云南昆明 650205）

彩色馬鈴薯中含有的功能成分花色苷，具有抗氧化、降低血脂、血糖、血壓等生理功能，是一種很有發(fā)展前景的經(jīng)濟(jì)作物。筆者對(duì)彩色馬鈴薯花色苷的理化性質(zhì)、生理功能、開(kāi)發(fā)應(yīng)用及發(fā)展前景加以概述，為彩色馬鈴薯資源利用與開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

彩色馬鈴薯；花色苷；理化性質(zhì)；生理功能；開(kāi)發(fā)前景

馬鈴薯（Solanlum tuberosumL.）被稱(chēng)為土豆、洋芋、山藥蛋、荷蘭薯等，原產(chǎn)于安第斯山脈，是僅次于小麥、水稻、玉米之后的世界第4大糧食作物，目前在全球100多個(gè)國(guó)家種植，栽培總面積已達(dá)到2 000多萬(wàn)hm2[1～2]。目前，栽培生產(chǎn)用的基本上是黃肉或白肉的馬鈴薯，但隨著人們對(duì)彩色食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的認(rèn)識(shí)加深，紅色、紫色、藍(lán)色等彩色馬鈴薯研究逐漸成為熱點(diǎn)[3]。目前，彩色馬鈴薯品種在世界各國(guó)多有種植，如美國(guó)的Red Norland和Dark Red Norland品種；英國(guó)的紫黑色皮肉Congo和Negresse品種，紅皮突變體King Edward品種；日本的Northern Ruby品種等[3]。近年來(lái)，中國(guó)也開(kāi)始增加彩色馬鈴薯育種和栽培技術(shù)的研究力度。2000年云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究中心首次進(jìn)行紫、紅色馬鈴薯老品種與高產(chǎn)馬鈴薯品種雜交，改良篩選出200多份不同品系的彩色馬鈴薯（紫云、紅云、彩云等系列）[3]，填補(bǔ)了中國(guó)缺少彩色馬鈴薯品種的空白。國(guó)內(nèi)外研究表明，花色苷具有抗氧化性、消除自由基、保健、延緩衰老、抗癌等多種營(yíng)養(yǎng)保健功效[4～7]，國(guó)外已將其應(yīng)用到食品、化妝品、藥品等多個(gè)領(lǐng)域[8]。花色苷也可以作為化學(xué)合成抗氧化劑的替代品，在中國(guó)有著十分廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的花色苷約有20種，其中甘薯花色苷、葡萄花色苷等一些天然花色苷已應(yīng)用于商業(yè)化生產(chǎn)[9～12]。Chmielewska最早研究表明紫黑四倍體馬鈴薯栽培種Negresse（Congo）的皮和肉中的色素為花色苷，主成分為錦葵糖苷（被P-香豆酰化的錦葵素-3-鼠李糖基葡萄糖苷）和碧冬茄糖苷（碧冬茄素-3-葡萄糖苷）。在二倍體馬鈴薯塊莖中的色素種類(lèi)主要有2類(lèi)，其中紅色品種以天葵素苷為主，其次是芍藥苷；而紫色品種以碧冬茄素苷為主，其次是芍藥苷[13～14]。因此，彩色馬鈴薯中的花色苷可以作為提取花色苷的優(yōu)質(zhì)原料應(yīng)用到生產(chǎn)中去。

1 彩色馬鈴薯花色苷的理化性質(zhì)

紅色馬鈴薯品種花色苷主要為天竺葵素類(lèi)色素衍生物，紫色馬鈴薯花色苷主要為飛燕草素類(lèi)色素、牽牛花色素和芍藥色素衍生物。在19世紀(jì)90年代Harborne[14]、Sachse[15]、Andesen[16]、lewis[17]等研究確定彩色馬鈴薯花色苷是一類(lèi)含單一酰化p-香豆酸或阿魏酸的5-葡萄糖苷-3-鼠李糖基葡萄糖苷衍生物。2003年Torgils[18]從挪威紫色馬鈴薯中第1次發(fā)現(xiàn)一種含酰化咖啡酸的花色苷衍生物。Wrolstad[19]等人對(duì)多個(gè)彩色馬鈴薯育種品種研究發(fā)現(xiàn)，紅色馬鈴薯總花色苷含量為6.9～35 mg/100 g（Fw），紫色馬鈴薯總花色苷含量為5.5～17.1 mg/100 g（Fw）。Brown等[25]在對(duì)彩色馬鈴薯雜交后代進(jìn)行篩選評(píng)價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn)，紅肉馬鈴薯花青素含量范圍為0.7～3.5 mg/100 g，紫肉馬鈴薯花青素含量范圍為0.6～1.7 mg/100 g，紫馬鈴薯中的花色苷包括5種成分，其中3種主成分可能是矢車(chē)菊素-3-葡萄糖苷、矢車(chē)菊素-3-蕓香糖苷和芍藥-3-葡萄糖苷，其含量分別為0.27 mg/g、0.057 mg/g、0.46 mg/g，3者總和占馬鈴薯中總花色苷含量的57.78%[20]。彩色馬鈴薯花色苷易溶于水、有機(jī)酸、醇等極性溶劑，微溶于丙酮等弱極性溶劑，難溶于乙醚、石油醚、乙酸乙酯、苯等非極性溶劑；在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的最大吸收波長(zhǎng)為536 nm；在酸性溶液中穩(wěn)定，而在堿性溶液中不穩(wěn)定，隨pH值的增大，顏色由深紅色向黃色轉(zhuǎn)變，可見(jiàn)光區(qū)域的最大吸收峰逐漸衰減，最后完全消失；色素耐氧化性、耐還原性差，而耐光性好；對(duì)熱有一定的耐受性；對(duì)大部分金屬離子較穩(wěn)定，但Fe3+、Sn2+對(duì)色素具有顯著的褪色作用，防腐劑、葡萄糖及檸檬酸等常用添加劑對(duì)其無(wú)不良影響[21]。

2 彩色馬鈴薯的生理功能

彩色馬鈴薯不僅具有鮮艷的色澤、誘人的口味，還擁有很高的抗氧化活性，因此受到越來(lái)越多的關(guān)注與重視[22～23]。Sulc[24]等人用ABTS、DPPH、FRAP 3種方法對(duì)紫、紅薯肉馬鈴薯清除過(guò)氧自由基的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)紫、紅色薯肉馬鈴薯的抗氧化能力是普通黃色薯肉馬鈴薯的1.5～2.6倍。Brown[25]等用ORAC和FRAP 2種方法測(cè)定紅、紫色薯肉馬鈴薯的抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)紅、紫色薯肉馬鈴薯的抗氧能力是白色薯肉馬鈴薯的2～3倍。Kyu-Ho[25]等發(fā)現(xiàn)，紫色薯肉馬鈴薯有著很強(qiáng)的清除自由基活力和阻止亞油酸氧化的抗氧化的功能，小鼠試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，花色苷還可通過(guò)增強(qiáng)肝中Mn-SOD、Gu/Zn-SOD和GRH-Px mRNA的表達(dá)來(lái)保護(hù)肝臟。這些研究證明了彩色馬鈴薯比普通馬鈴薯具有高抗氧化活性的主要原因是其富含的花色苷組分[25～26]。花色苷是一類(lèi)廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，屬多酚類(lèi)化合物，是一類(lèi)具有保健功能的活性成分。花色苷具有很強(qiáng)的抗氧化能力，具有清除體內(nèi)的自由基、降低氧化酶的活性、降低高血脂大鼠的甘油脂水平、改善高甘油脂脂蛋白的分解代謝、抑制膽固醇吸收、降低低密度脂蛋白膽固醇含量、抗突變、抗腫瘤、抗過(guò)敏、保護(hù)胃黏膜、肝臟等多種功能[27]。因此，彩色馬鈴薯是一種潛在的抗氧化物質(zhì)來(lái)源。

3 彩色馬鈴薯的應(yīng)用前景

Gisela[28]對(duì)31種彩色馬鈴薯的塊莖進(jìn)行淀粉含量分析，發(fā)現(xiàn)淀粉平均含量為14.6%（Fw），其中品種UAC1258淀粉含量能達(dá)到19.6%（Fw），由于彩色馬鈴薯淀粉含量較高，因此可作為生產(chǎn)淀粉的來(lái)源。在彩色馬鈴薯加工淀粉過(guò)程中，其副產(chǎn)物如薯皮、含花色苷的廢液可以用來(lái)提取花色苷，這將使馬鈴薯具有更高的綜合利用價(jià)值[29]。對(duì)紅色馬鈴薯的研究發(fā)現(xiàn)，其紅色色素安全無(wú)毒，可代替合成色素FD&C Red#40和FD&C Red#3。隨著人們對(duì)人工合成色素的毒性及花色苷抗氧化能力和生理功能認(rèn)識(shí)的增強(qiáng)，用彩色馬鈴薯來(lái)生產(chǎn)花色苷具有很好的開(kāi)發(fā)前景。

彩色馬鈴薯除作為淀粉、色素來(lái)源以外，還有很大的利用空間。由于馬鈴薯已成為世界各國(guó)飲食和烹飪文化不可或缺的一部分，如果能利用其自身色彩鮮艷、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)來(lái)開(kāi)發(fā)特色食品，如彩色馬鈴薯片、薯?xiàng)l、配菜等，將大大提高彩色馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。彩色馬鈴薯薯片加工的關(guān)鍵是在加工過(guò)程中保持薯片顏色的同時(shí)，讓花紋不被破壞，這也是今后彩色馬鈴薯薯片研究的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，營(yíng)養(yǎng)豐富、色澤鮮亮的薯片，必然能吸引更多消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)[29]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)彩色馬鈴薯花色苷的研究還處于起步階段，其產(chǎn)量高、成本低、營(yíng)養(yǎng)豐富的特性還有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。今后主要的研究方向是培育富含花色苷的彩色馬鈴薯新品種，改進(jìn)花色苷提取工藝，提高色素產(chǎn)率，同時(shí)加大色素的應(yīng)用研究，以期在獲取花色苷基礎(chǔ)上，更大程度的利用彩色馬鈴薯資源[30]。

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2014-02-20

云南省馬鈴薯工程技術(shù)研究工程中心（2011DH018）；云南省馬鈴薯育種及種薯繁育技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2011CI133）。

王穎（1987-），女，研究實(shí)習(xí)員，主要從事馬鈴薯栽培與品質(zhì)分析研究。

*為通訊作者，E-mail：1073480661@qq.com。