我國彩色馬鈴薯主栽品種的營養成分分析

仇 菊，朱 宏，劉 鵬，王 靖，孫君茂

(農業部食物與營養發展研究所，北京 100081)

彩色馬鈴薯是指塊莖的皮和/或肉為淺紫、深紫色、粉紅、紅、橙、藍或黑色的馬鈴薯[1]。相比于普通馬鈴薯，彩色馬鈴薯富含多酚、花色苷及維生素C等多種功能成分，具有抗氧化、抗癌、降血糖、減肥、延緩衰老等生理功能[2-3]。研究表明，部分彩色馬鈴薯品種的花青素色素提取物較葡萄、紫胡蘿卜等的提取物有更好的穩定性和抗氧化性，并能獲得較高的花青素色素產量[4]。目前，彩色馬鈴薯的抗氧化性與其功能成分的相關性[2-3]、功能成分在塊莖成熟過程中的積累[4]、食品加工過程中的營養素保持技術[5-6]等方面是國際研究熱點。盡管彩色馬鈴薯的功能特性及加工技術研究已經取得很大進展，且作為更具營養和經濟價值的食品原料開發前景廣闊，但我國在彩色馬鈴薯的新品種選育、高效栽培、種植技術等方面研究較多，而在配套加工技術、深加工工藝方面研究較少。因此，提高彩色馬鈴薯產品附加值，拓展其深加工產業化開發仍然任重而道遠。

本文對全國已有彩色馬鈴薯主栽品種及其種植情況進行調查研究，并分析了這些品種的營養成分及功能活性物質，為其精深加工及營養型食品開發提供數據支持。

1 研究方法

1.1 樣品采集

從全國各省收集我國現已推廣種植的11個彩色馬鈴薯品種。據各地馬鈴薯收獲時間，分別于3、6、9、10月在廣西、四川、云南、青海、內蒙古、新疆等10個省收集當地新鮮采收的彩色馬鈴薯。收獲的鮮薯從種植大田直接快遞發往同一檢測中心，常溫運輸于5d內進行樣品處理并開始檢測。

1.2 營養素檢測方法

各項指標檢測均采用國標方法，包括能量及碳水化合物(GB 28050—2011)、蛋白質(GB/T 5009.5—2016)、脂肪(GB/T 5009.6—2016)、膳食纖維(GB 5009.88—2014)、淀粉(GB/T 5009.9—2016)、礦物質及維生素(GB/T 5009—2008)。檢測結果以鮮重計。

1.3 植物化學物質檢測方法

花色苷總量測定采用pH示差法，參考Farahmandazad等[7]的方法進行。將酸化的乙醇浸提所得彩色馬鈴薯的色素液，經旋轉蒸發儀50℃條件下濃縮后，采用紫外可見分光光度計(島津UV-2450)分別測定其在pH 4.5和pH 1.0緩沖液中的最大吸收波長，并最終于524nm和700nm波長下測定吸光度，總花色苷含量以矢車菊素-3-葡萄糖苷計。總酚含量采用福林酚比色法，將彩色馬鈴薯乙醇浸提濃縮液與福林酚試劑及Na2CO3溶液混合反應，采用紫外可見分光光度計，在765nm波長下測定吸光度。總酚含量以沒食子酸計[8]。總黃酮含量采用張薇等[9]的檢測方法，將彩色馬鈴薯丙酮浸提濃縮液分別與亞硝酸鈉溶液、硝酸鋁溶液、氫氧化鈉溶液逐步反應，采用紫外可見分光光度計，在513nm波長下測定吸光度。總黃酮含量以蘆丁計。

1.4 調研內容

2016—2017年開展全國馬鈴薯主產區14個省關于彩色馬鈴薯種植、收獲、育種、加工的調查研究。包括東北、華北、西北、西南、華南五大主產區及其他幾省，東北：黑龍江；華北：河北、山東、內蒙古；西北：甘肅、寧夏、新疆；西南：四川、云南、貴州；華南：廣西；青藏地區：青海；華中：湖北、江西。獲得了10個省現有種植的彩色馬鈴薯樣品。

2 結果與分析

2.1 我國彩色馬鈴薯主產區分布情況

我國馬鈴薯主產區主要集中在東北、華北、西北、西南、華南五大上風區。東北是以種用、淀粉加工用和鮮食用馬鈴薯為主的產區，主要產區集中在黑龍江和吉林兩省、蒙古東部、遼寧北部和西部。華北是種用、加工用和鮮食用馬鈴薯為主的產區，主要產區集中在內蒙古中西部、河北北部、山西中西部和山東南部。西北也是種用、加工用和鮮食用馬鈴薯為主的產區，主要產區包括甘肅、寧夏、陜西西北部和青海東部。西南以鮮食馬鈴薯為主，主要包括云南、貴州、四川。華南以種用馬鈴薯為主，包括廣東、廣西、福建。湖北、湖南的西北山區多以鮮食馬鈴薯為主，而中東部地區以種用馬鈴薯為主。江西以種用馬鈴薯為主。2017年全國馬鈴薯播種面積在8 000萬畝以上，近20年來以4%的年增長速度發展，約占世界的1/4，是全世界第一大馬鈴薯出產國。

然而，彩色馬鈴薯種植成萬畝以上的規模在全國都較少見。僅內蒙古和四川兩省的種植面積較高，各彩色馬鈴薯品種總計能達到萬畝，而其他各省的種植面積均低于萬畝，面積最低的幾個省，彩色馬鈴薯種植面積不足千畝(表1)。

表1 我國目前主要推廣種植的彩色馬鈴薯品種分布

2.2 我國彩色馬鈴薯主栽品種種植分布及產量

由表1可見，目前我國各省分布最多的彩色馬鈴薯品種是黑美人、黑金剛。內蒙古的紅美種植面積最大，四川的蓉紫芋次之，而其他地方特色品種均在各地方具有小面積種植規模。內蒙古和四川的大面積種植，主要歸功于其后續配套加工及生產。兩省除了鮮食彩色馬鈴薯，還具有彩色馬鈴薯的全粉生產線，并積極開展以彩色馬鈴薯為原料的薯丁、薯粉等產品的研制和試生產，這對促進彩色馬鈴薯市場上的消費有著積極的推動作用。

全世界人均年消費馬鈴薯28kg，而發達國家人均消費達74kg，發展中國家人均消費只有18kg，而我國人均僅14kg[10-11]。在這樣的消費形勢下，彩色馬鈴薯由消費量而限制的產能比普通馬鈴薯面臨著更嚴峻的挑戰。因此，雖然各地選育出多個彩色馬鈴薯品種，但其開拓的市場卻很有限，消費量不足。原因可能與馬鈴薯配套加工跟不上、消費產品不夠多元有密切關系。馬鈴薯具有較大的加工鏈，發達國家馬鈴薯加工產品比例較高，美國占70%以上，歐盟在40%左右，而中國馬鈴薯的加工量不足10%。因此，提高彩色馬鈴薯產量、發揮各地彩色馬鈴薯產能潛力之前，解決其配套加工、將其消費形式多樣化、豐富其產品形式等問題尤為重要。

2.3 彩色馬鈴薯營養成分分析

不同馬鈴薯加工食品對原料品質有不同要求。我國現有馬鈴薯品種在薯形、干物質含量、淀粉含量、還原糖含量等主要品質指標上存在很大差異[12-13]。因此，了解彩色馬鈴薯的主要營養品質指標，對彩色馬鈴薯適宜加工食品的產品形式有較強的指導意義，有利于不同品種的產品形式多樣化的開發及利用，但關于彩色馬鈴薯的營養成分鮮有報道。由表2可見，在基礎營養成分上，不同品種的差異并不大。從鮮薯的能量供應來看，桂彩薯和蓉紫芋能量最低，而紅美、紅寶石、紅玫瑰的能量明顯高于其他品種。紅美、紅寶石、紅玫瑰均為肉色全粉的品種，主要種植在北方，其能量、碳水化合物、淀粉含量較其他肉色全紫的品種高，特別是集中種植在南方的品種。此外，南方種植的云薯603為肉色花紫，川彩月為肉色花粉，其能量及碳水化合物略高于肉色全紫的紫云1號、桂彩薯、蓉紫芋。

據報道，普通鮮馬鈴薯含蛋白質1%～2%，高蛋白品種可達2.7%[14-15]。本研究中彩色馬鈴薯的蛋白質含量在1.48%～2.89%之間，紅寶石的蛋白質含量最高。普通鮮馬鈴薯含淀粉10%～18%[14]，本研究中彩色馬鈴薯的淀粉含量在9.54%～20.15%之間，紅美和紅寶石的淀粉含量均高于18%。普通鮮馬鈴薯含脂肪0.1%～0.5%[14]，本研究中彩色馬鈴薯脂肪含量在0.1%～0.44%之間，其中黑金剛、紫云1號、云薯603、川彩月的脂肪含量接近最低值0.1%。可見，我國目前主栽的彩色馬鈴薯與普通馬鈴薯的基本營養成分沒有太大差異。

表2 不同彩色馬鈴薯品種主要營養成分

普通馬鈴薯每160g鮮薯含維生素C為14～16mg，相當于胡蘿卜的2倍、白菜的3倍、西紅柿的4倍[15]，某些品種的鮮馬鈴薯維生素C含量可達22mg/100g[16]。由表3可見，除云薯603和希森8號以外，其他彩色馬鈴薯維生素C含量均高于20mg/100g，其中黑美人的維生素C含量最高為26.1mg/100g，其次是黑金剛25.6mg/100g，再次是蓉紫芋24.3mg/100g，可見，彩色馬鈴薯的維生素C含量較普通馬鈴薯高。本研究中彩色馬鈴薯的維生素A、維生素D、維生素K1均未檢出。

由表4可見，彩色馬鈴薯的鈣含量為8.8～14.32mg，略高于普通馬鈴薯的平均水平，但也有報道稱，高鈣馬鈴薯品種的鈣含量可達到45～60mg/100g(鮮重)[14，17]。由彩色馬鈴薯的鉀(315～499mg)、鎂(17.35～25.52mg)、鋅(0.21～0.42mg)的含量可見，彩色馬鈴薯的礦物質含量較普通馬鈴薯并無太大差異。

表3 不同彩色馬鈴薯品種的維生素含量

注：ND未檢出

表4 不同彩色馬鈴薯品種的礦物質含量 單位：mg/100g

2.4 彩色馬鈴薯色素類功能成分分析

花青素是彩色馬鈴薯有別于普通馬鈴薯的一大營養特點。大量研究報道，彩色馬鈴薯的花青素提取物具有抗氧化[2，18-19]、抗癌[20-23]、調節脂質代謝[24-25]等功效作用。不同品種、不同顏色的馬鈴薯的花青素含量和組成有很大差異。紫色馬鈴薯的顏色主要來源于錦葵、天竺葵、矢車菊、飛燕草和芍藥[26-27]；紅色馬鈴薯以天竺葵為主[28-29]；紫紅色馬鈴薯以飛燕草為主[30]；黑色和藍色以矮牽牛為主[31]。關于我國彩色馬鈴薯花青素含量的報道顯示，其花青素的含量差別較大，每100g鮮薯中從低于10mg到大于100mg不等，且薯皮中的花青素含量是薯肉的幾十倍甚至幾百倍[32-34]，但關于我國不同地域現有幾個主栽品種的花青素等功能成分含量的統計或比較研究鮮有報道。由表5可見，除了云薯603和川彩月2個花肉品種的花青素含量低于2mg/100g以外，其他彩色馬鈴薯的花青素含量均在12.2～48.9mg/100g之間，其中蓉紫芋、桂彩薯、紫云、紅美、希森8號、黑美人和黑金剛幾個品種的花青素含量均在20mg/100g以上。已有報道中，殷麗琴等[32]的檢測結果以馬鈴薯干重計，紫云1號的薯肉中含43.38mg/100g(干基含量)，云薯603含0.73mg/100g(干基含量)；薯皮中含量分別為268.76、128.19mg/100g(干基含量)。姜超等[33]測定了紅美的花青素含量為169.88 mg/100g(鮮重含量)。李倩等[34]測定了華中農業大學育成的紫色及紅色馬鈴薯中花青素含量分別為25～100 mg/100g(鮮重含量)、75 mg/100g(鮮重含量)。這些研究結果與本研究實測值存在差異。原因一方面是本研究測定的為一級薯或商品薯，另一方面原材料均為推廣種植后在自然條件下的大田里種植并收獲，非實驗室的最佳生長條件。

本研究采用化學法初探各個品種的多酚和黃酮類化合物的總量。結果顯示，黑美人、黑金剛、蓉紫芋的總酚和總黃酮含量最高，其次為桂彩薯、紅美、紫云1號、希森8號。肉色粉色或淡粉色的紅寶石、紅玫瑰、川彩月以及肉色花紫的云薯603，其總酚和總黃酮含量和花青素一樣，與各品種相比不高(表5)。

表5 不同彩色馬鈴薯色素功能成分 單位：mg/100g

注：ND低于檢測限未檢出

3 結論與展望

本研究發現，彩色馬鈴薯除了像普通馬鈴薯一樣富含維生素和礦物質以外，蛋白質、脂肪等營養特性也與普通馬鈴薯無異，而彩色馬鈴薯獨特的顏色賦予了其額外的營養價值。各地種植條件、種收時間、當年氣候存在很大差異，開展不同品種在不同生態區域的種植試驗將有利于更科學的說明我國彩色馬鈴薯的營養特性。

彩色馬鈴薯相關產品研發主要面臨以下問題，首先，由于彩色馬鈴薯的深加工不足，雖然許多省份的馬鈴薯產能可觀，但是種植面積及規模均較小；其次，我國彩色馬鈴薯的品種多樣、營養價值差異較大，缺乏富含花色苷的專用品種；再次，由于彩色馬鈴薯花色苷提取工藝的標準化不完善，產品的市場占有率很低，沒有成規模的上市銷售產品。因此，進一步深入彩色馬鈴薯的產品研制及開發，將現有的研究理論及工藝應用于彩色馬鈴薯產品的工業化生產，提高其附加值是推動彩色馬鈴薯產業發展的關鍵。通過主食化的帶動作用，依靠精深加工形成高附加值的彩色馬鈴薯功能化食品。從利于彩色馬鈴薯功能成分富集的種植條件優化的原料品質控制，到色素類功能成分高效提取技術及食品工藝配方的研發，提高彩色馬鈴薯資源全產業鏈上的綜合利用水平，將成為未來彩色馬鈴薯的產業發展著力點。◇