紫玉米研究進展綜述

王小星 郭冰 劉貴海 王要闖 郭紀坤

摘? 要：紫玉米色素主要富集于玉米籽粒皮層、莖稈、穗軸、葉片等部位，其來源豐富、安全性高，具有較高的營養價值和藥理作用，應用前景十分廣闊。該文綜述了紫玉米的品種資源創制、色素成分、營養價值及生理活性等方面的研究進展，旨在為紫玉米的開發利用提供參考。

關鍵詞：紫玉米;花青素;黑色食品

中圖分類號 S513文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）13-0065-03

Abstract：Black food is deeply loved by consumers，and purple corn pigment is abundant in corn seed cortex， stem， spike shaft，Leaf，etc..Its source is rimeihuoch with high safety，and it also has certain nutrition and pharmacology， and with a very broad application foreground.This paper reviews the research on the purple corn variety resources，main components of purple corn pigment， nutritional value， etc.，in order to provide reference for the development and utilization of purple corn.

Key words：Purple corn;Anthocyanin;Black food

近年來，黑色食品深受消費者的喜愛[1-2]。一般認為，農作物的營養品質與種皮或果皮的顏色密切相關，顏色越深、其營養價值越高[3]。紫玉米也被稱著黑玉米，是玉米家族的1個類型，紫黑色籽粒為其主要特征。隨著人們生活水平的提高和對營養健康的重視，市場對紫玉米的需求量不斷擴大，具有廣闊的市場潛力[4]。紫玉米色素主要富集于玉米籽粒皮層、莖稈、穗軸、葉片等部位，具有一定的營養和藥理作用，可用于食品、藥品、飲品和化妝品等[5]。作為天然黑色素，其來源豐富、安全性高，是合成色素的換代產品，應用前景十分廣闊。研究表明，在不同的植物黑色素中，紫玉米的花青素含量最高、功效最好[6]。本文綜述了紫玉米品種資源創制、花青素的主要成分、營養價值等方面的研究進展，旨在為紫玉米的開發利用提供參考。

1 品種資源

紫玉米屬禾本科玉米屬，原產于秘魯，有著悠久的栽培歷史，但是紫玉米種質資源十分缺乏，種質基礎特別狹窄。并且受食用的要求，紫玉米往往要加上糯性，成為紫糯玉米，才能在口感上更加符合市場的要求。因此，要想選育出花青素和籽粒產量均高的品種，十分不易[6]。經過廣大農業科研工作者的長期努力，種質資源引進與自主培育并重，當前紫玉米品種資源已有了一定的基礎，如中華黑玉米、黑（紫）色糯玉米雜交種黑糯1號、黑糯2號、黑糯3號、意大利黑玉米、墨西哥超大黑玉米、靠山一號、河“琢紫1號”等[7]。近些年來，隨著紫玉米需求的不斷擴大，為滿足市場需求，不少農業科研單位都加大了紫玉米方面的科研力量和資源的投入力度，科研成效逐漸顯現，先后選育出了一系列優質的新品種。如河南省農科院糧作所育成的鄭黑糯1號;安徽省濉溪縣農科所培育出超級黑糯玉米新品種黑攻瑰1號、淮科糯2號、濉黑糯3號;廣東省農科院培育的黑珍珠黑糯玉米;福建省農業科學院培育出閩紫糯1號;山西省農科院選育的晉黑糯3號、晉糯8號、晉糯10號;重慶市農業科學院培育的黑糯600，甘肅省農科院作物所培育的隴糯1號;廣西壯族自治區農業科學院玉米研究所桂黑糯609等。這些紫糯玉米品種的育成，大大豐富了我國紫玉米品種資源，也在一定程度上滿足了消費者對食用品質的要求。

2 花青素的主要成分

紫玉米籽粒中所含的色素主要是花青素，又稱花色素或花色苷，它是天然存在于植物體內的一類可溶性黃酮類物質。1947年，花青素物質首次在花生仁包衣中發現，隨后在紫薯、桑葚、葡萄、紫玉米、草莓中也發現了花青素。花青素的種類繁多，已發現天然存在的花青素就有250多種。其中，天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛花色素和錦葵色素等6種常見于植物中[8]。自然條件下，花青素通常與糖類物質結合的形式存在。

紫玉米中花青素含量豐富，并且由于紫玉米籽粒和植株生物產量高，現已成為工業提取花青素的理想原料。劉炬[9]研究發現，東北黑玉米中花青素含量很高，花青素質量分數為2.01%，具有工業大量生產的可能性。經中國林科院南京林化所分析，淮科糯2號品種穗軸中天然黑色素含量高達5%，子粒中高達0.8%[10];濉黑糯3號品種穗軸中天然黑色素含量高達4.5%，籽粒中高達0.3%[11]。

經過提取后分析，玉米籽粒中的花青素主要有以下幾種，分別為矢車菊素-3-葡萄糖苷、天竺葵素-3-葡萄糖苷、芍藥素-3-葡萄糖苷、天竺葵素-3-二丙二酸酰基葡萄糖苷、天竺葵素-3-丙二酸酰基葡萄糖苷、2個矢車菊素-3-丙二酸酰基葡萄糖苷同分異構體，以及2個芍藥素-3-丙二酸酰基葡萄糖苷同分異構體[12-13]。其中，矢車菊類占（73.3±4.7）%、芍藥素類占（17.5±5.1）%、天竺葵類占（9.3±0.7）%[14]。

經高效液相色譜、紫外可見光譜、紅外光譜法、核磁共振波譜法分析，紫玉米植株色素提取物有6個峰，國內紫玉米植株色素主要成分為矢車菊素-3-葡萄糖苷為45.96%，3′，4′-二羥基花色素-3-葡萄糖苷為12.99%，而秘魯紫玉米色素主要成分含量為：矢車菊素-3-葡萄糖苷為44.2%、矢車菊素-3-葡萄糖-丙二酸為23.2%、芍藥素-3-葡萄糖苷11.5%等[15]。

3 營養價值

研究表明，紫玉米比普通玉米營養更為豐富。其中，紫玉米的蛋白質含量在9.88%～11.09%，比普通玉米高1.23倍;脂肪含量在5.21%左右，比普通玉米高1.3倍，且多為不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸有軟化血管的作用，因而紫玉米很適合高血壓、心腦血管疾病以及動脈粥樣硬化的人群食用。紫玉米的硒含量是普通玉米的5～10倍。鐵、錳、銅、鋅等微量元素比普通玉米高2～8倍，鈣含量是普通玉米和其他谷物的4～6倍，鉀含量是普通玉米和其他谷物的3～9倍。紫玉米中氨基酸的含量可高達5.6mg/mL，比普通玉米氨基酸含量高73%。大部分谷類作物中不含有Vc，而黑糯玉米中Vc含量較高，達4.83mg/100g[16-17]。

4 生理活性

4.1 抗氧化 人體內產生的自由基會導致衰老等一系列變化。紫玉米色素豐富的矢車菊花色苷，B環上有2個OH基，具有很強的供氫能力，可捕捉自由基，具有很好的抗氧化用。其抗氧化機理為在自由基發生劑存在下，可產生具有抑制氧化能力的代謝產物，以及能捕捉自由基的原兒茶酸，具有雙重抗氧化作用[18]。

4.2 延緩衰老 衰老是一種生命現象。周波等[19]利用紫玉米植株中提取的花青素對果蠅進行實驗，發現花青素可延長果蠅壽命，最多可延長15.5%。因此，可確定黑玉米色素具有抗衰老作用。

4.3 抑制腫瘤 紫玉米色素與PhIP（2–氨基–N–甲基–5–苯基咪唑并吡啶）的致突變性之間有明顯的量效關系。Zhao等[20]研究證明，花青苷對人類結腸癌細胞有抑制作用，而對正常結腸細胞無抑制作用。Hagiwara等[21]研究表明，紫玉米色素對PhIP誘發大腸癌具有明顯的抑制作用，且無不良反應。表明紫玉米色素可作為保健食品，在抑制腫瘤方面具有潛在的應用價值。

4.4 預防心腦血管疾病，保護肝臟 紫玉米中的花色素能明顯抑制低密度脂蛋白的氧化和血小板的聚集，抑制高脂飲食引起體重、脂肪和血脂增高，抑制高脂肪、高蔗糖所誘發高血糖癥，使高胰島素血癥完全恢復正常，并且能抑制原發性高血壓大鼠血壓增高。

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（責編：張宏民）