紫薯花色苷研究現況

張與格

（沈陽農業大學 食品學院，沈陽 110161）

紫薯是甘薯中的一類特殊品種，其果肉呈紫色至深紫色，也被稱為黑薯或紫心甘薯。 紫薯的塊根中富含淀粉、蛋白質、可溶性糖、維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素C、維生素E、膳食纖維和一些無機鹽，脂肪含量較少。另外，還富含花青素、粘蛋白、硒元素等，具有非常高的營養價值。 紫薯可以用來制作糕點、飲料、粉絲、罐頭、蜜餞等食品，還可作為生產食用色素、淀粉、味精、酶制劑、果葡糖漿的原材料，其塊根、莖葉及加工后副產品能夠制成各種飼料。近年來，紫薯以其營養價值高且富含花色苷而成為良好的天然食用色素來源，花色苷提取和紫薯食品創新受到人們關注。通過綜述紫薯花色苷穩定性及其在糕點中的應用，為紫薯花色苷研究及應用提供基礎依據。

1 紫薯科學研究進展

1.1 近10 a 紫薯科學研究現況

統計近10 a 有關紫薯文獻的發文量，見圖1。

圖1 有關紫薯研究的發文量Table 1 Publications on purple potato research

從圖1 可以看出， 近10 a 有關紫薯的年發文量在180～265 篇之間波動，2015 年發文量最高為265篇，2021 年發文量最低為180 篇。

1.2 紫薯花色苷穩定性影響因素研究現況

統計近10 a 有關紫薯花色苷穩定性影響因素研究的文獻發文量，如圖2 所示。

圖2 影響紫薯花色苷穩定性因素的研究現況Table 2 Research status of factors affecting the stability of anthocyanins from purple potato

由圖2 可以看出，近10 a 有關文獻中，加熱溫度對紫薯花色苷穩定性影響的文獻數目最多為33 篇，其他依次是 pH 值、光照、金屬離子、食品添加劑。 其中，食品添加劑對紫薯花色苷穩定性影響的文獻數目最少為14 篇。 在影響紫薯花色苷穩定性的五大因素中，加熱溫度受到的關注較多，而食品添加劑的研究空間較大。

1.3 紫薯花色苷提取方法研究現況

近10 a 紫薯花色苷提取方法發文量見圖3 和圖4。

從圖 3 可知， 近10 a 有關紫薯花色苷提取方法的文獻發文量不多，2015 年最多為 7 篇，2012 年和2017 年為 1 篇。由圖 4 可知，近 10 a 有關紫薯花色苷不同提取方法的文獻中，傳統的溶劑提取法受到較多關注，其他依次為超聲波提取法、微波萃取法、高壓脈沖電場輔助法、雙水相法、酶法，發酵法和加壓流體萃取法有著較大的研究空間。

圖3 紫薯花色苷提取方法發文量Table 3 Publications on extraction method of anthocyanins from purple potato

圖4 紫薯花色苷提取方法研究現況Table 4 Research status of extraction method of anthocyanins

2 不同因素對紫薯花色苷穩定性的影響研究

2.1 光照對紫薯花色苷穩定性的影響

趙國瑜等取樣液分別置于光照和避光下5 d，每隔1 d 觀察其顏色變化，并在 329 nm 處測吸光值。研究發現，不管在光照還是避光下，紫薯的花色苷均有降解現象，發生，但在光照條件下紫薯花色苷降解程度遠遠高于避光條件，因此得出紫薯花色苷需要避光保存的結論。

2.2 加熱溫度對紫薯花色苷穩定性的影響

趙國瑜等還發現50 ℃時吸光值最大；20～50 ℃時可使用一般熱處理方式，花色苷較為穩定；大于50℃時，隨著溫度的升高，紫薯花色苷越來越不穩定，降解速度越來越快。 因此，加工紫薯不宜高溫，以溫度50 ℃左右為佳，這樣利于保持花色苷的穩定性。

2.3 pH 值對紫薯花色苷穩定性的影響

曾繁森等研究了pH 值與紫薯花色苷穩定性之間的關系， 發現弱酸性條件下花色苷吸光值大且穩定，堿性條件下花色苷由藍紫色變為綠色。因此，花色苷的加工環境以酸性條件為宜。

2.4 食品添加劑對紫薯花色苷穩定性的影響

趙國瑜等研究發現添加D-異抗壞血酸鈉時花色苷穩定性最好，添加氯化鈉、檸檬酸、山梨酸鉀時花色苷穩定性較好，而添加碳酸氫鈉時穩定性最差。

2.5 金屬離子對紫薯花色苷穩定性的影響

郭思杙等研究發現 Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Zn2+不會對花色苷顏色穩定性造成明顯影響。 Fe3+會使花色苷嚴重變色，使其由紫紅色轉變為黃色。Al3+對花色苷具有比較明顯的增色作用，且Al3+的濃度與增色作用成正比。 當Cu2+的濃度超過0.007 5 mol/L 時，花色苷發生褪色現象，Fe2+也有一定褪色作用， 但沒有Cu2+顯著。

3 紫薯花色苷在食品創制中的應用

3.1 紫薯花色苷在餅干食品中的應用

紫薯花色苷是良好的天然著色劑且富有營養價值，經常添加在餅干生產中，用以提高其商品價值。田文靜等對紫薯曲奇餅干的抗氧化性與質量特性進行了研究， 發現紫薯粉的添加會使餅干呈現紫紅色且含有更多花色苷和多酚物質， 使 DPPH 自由基清除效果更好，貯藏過程中氧化穩定性也得到提高。 紫薯曲奇餅干中的面筋蛋白含量較少，結構更酥松，其膠黏性、硬度和咀嚼性較低。 研究還發現，人們比較喜歡添加紫薯的餅干， 故紫薯花色苷具有良好的市場應用前景。

白建等在紫薯餅干基礎上進行了食品創新，得到紫薯黑米餅干的最優配比，即低筋面粉、黑米粉、紫薯粉、白砂糖、黃油、雞蛋、牛奶、泡打粉、食鹽、小蘇打的添加比例為 100∶20∶35∶45∶80∶20∶20∶1∶1∶1，通過單因素試驗和影響面試驗，得出這一配比制作的紫薯黑米餅干口感最佳。

3.2 紫薯花色苷在蛋糕食品中的應用

張雅娜等制作出紫薯皮豆渣膳食纖維蛋糕并確定最優配比，即紫薯皮和豆渣與綿白糖、大豆油、泡打粉的添加比例為 10∶70∶11∶1，紫薯皮和豆渣的質量比為 1∶1 ，因含有花色苷，故蛋糕呈紅褐色。

張瑩麗等將紫薯與茯苓相結合， 制成紫薯茯苓蛋糕。 通過單因素試驗、正交試驗、物性檢測、驗證試驗及感官評分，獲得最佳配方為紫薯泥60 g、雞蛋60 g、糖粉26 g、植物油12 g、茯苓粉10 g、牛奶10 g、泡打粉1.7 g。 紫薯茯苓蛋糕營養價值較高，市場前景良好。

3.3 紫薯花色苷在面包食品中的應用

賈彥杰等通過試驗確定了紫薯面包的最優配比，以高筋粉和紫薯粉總質量為基重，獲得紫薯粉、酵母、黃油、蔗糖的適配比例為 16：5：20：20，制作出的面包呈淡紫色。

王芮東等確定了紫薯雜糧面包的最優配比， 即面包粉、紫薯泥、黑豆粉、綿白糖、黃油、雞蛋、干酵母、乳粉、食鹽、水的適配比例為 22.5 ∶100∶22∶15∶17.5∶15∶2∶6 ∶1∶45 。 面火 180 ℃、底火 160 ℃的條件下烘烤 10 min。

4 結語

紫薯含有豐富的營養物質，其所含的大量花色苷作為天然色素而得到廣泛應用。 目前，在花色苷穩定性影響因素、花色苷提取方法、花色苷定性定量分析等方面已開展諸多研究，但在食品生產中如何保持花色苷穩定性使其不被降解，進而提高產品中的營養物質含量并延長貯存時間， 還需要進一步深入研究，為紫薯在食品領域得到充分利用提供基礎數據。