彩色马铃薯花色苷研究进展

王颖，卢丽丽，潘哲超，桑月秋

（1.云南省农业科学院经济作物研究所，云南昆明 650205；2.云南省农业科学院院办公室，云南昆明 650205）

彩色马铃薯花色苷研究进展

王颖1，卢丽丽1，潘哲超1，桑月秋2*

（1.云南省农业科学院经济作物研究所，云南昆明 650205；2.云南省农业科学院院办公室，云南昆明 650205）

彩色马铃薯中含有的功能成分花色苷，具有抗氧化、降低血脂、血糖、血压等生理功能，是一种很有发展前景的经济作物。笔者对彩色马铃薯花色苷的理化性质、生理功能、开发应用及发展前景加以概述，为彩色马铃薯资源利用与开发提供理论依据。

彩色马铃薯；花色苷；理化性质；生理功能；开发前景

马铃薯（Solanlum tuberosumL.）被称为土豆、洋芋、山药蛋、荷兰薯等，原产于安第斯山脉，是仅次于小麦、水稻、玉米之后的世界第4大粮食作物，目前在全球100多个国家种植，栽培总面积已达到2 000多万hm2[1～2]。目前，栽培生产用的基本上是黄肉或白肉的马铃薯，但随着人们对彩色食品营养价值的认识加深，红色、紫色、蓝色等彩色马铃薯研究逐渐成为热点[3]。目前，彩色马铃薯品种在世界各国多有种植，如美国的Red Norland和Dark Red Norland品种；英国的紫黑色皮肉Congo和Negresse品种，红皮突变体King Edward品种；日本的Northern Ruby品种等[3]。近年来，中国也开始增加彩色马铃薯育种和栽培技术的研究力度。2000年云南省农业科学院马铃薯研究中心首次进行紫、红色马铃薯老品种与高产马铃薯品种杂交，改良筛选出200多份不同品系的彩色马铃薯（紫云、红云、彩云等系列）[3]，填补了中国缺少彩色马铃薯品种的空白。国内外研究表明，花色苷具有抗氧化性、消除自由基、保健、延缓衰老、抗癌等多种营养保健功效[4～7]，国外已将其应用到食品、化妆品、药品等多个领域[8]。花色苷也可以作为化学合成抗氧化剂的替代品，在中国有着十分广阔的应用前景。现已发现的花色苷约有20种，其中甘薯花色苷、葡萄花色苷等一些天然花色苷已应用于商业化生产[9～12]。Chmielewska最早研究表明紫黑四倍体马铃薯栽培种Negresse（Congo）的皮和肉中的色素为花色苷，主成分为锦葵糖苷（被P-香豆酰化的锦葵素-3-鼠李糖基葡萄糖苷）和碧冬茄糖苷（碧冬茄素-3-葡萄糖苷）。在二倍体马铃薯块茎中的色素种类主要有2类，其中红色品种以天葵素苷为主，其次是芍药苷；而紫色品种以碧冬茄素苷为主，其次是芍药苷[13～14]。因此，彩色马铃薯中的花色苷可以作为提取花色苷的优质原料应用到生产中去。

1 彩色马铃薯花色苷的理化性质

红色马铃薯品种花色苷主要为天竺葵素类色素衍生物，紫色马铃薯花色苷主要为飞燕草素类色素、牵牛花色素和芍药色素衍生物。在19世纪90年代Harborne[14]、Sachse[15]、Andesen[16]、lewis[17]等研究确定彩色马铃薯花色苷是一类含单一酰化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]从挪威紫色马铃薯中第1次发现一种含酰化咖啡酸的花色苷衍生物。Wrolstad[19]等人对多个彩色马铃薯育种品种研究发现，红色马铃薯总花色苷含量为6.9～35 mg/100 g（Fw），紫色马铃薯总花色苷含量为5.5～17.1 mg/100 g（Fw）。Brown等[25]在对彩色马铃薯杂交后代进行筛选评价时发现，红肉马铃薯花青素含量范围为0.7～3.5 mg/100 g，紫肉马铃薯花青素含量范围为0.6～1.7 mg/100 g，紫马铃薯中的花色苷包括5种成分，其中3种主成分可能是矢车菊素-3-葡萄糖苷、矢车菊素-3-芸香糖苷和芍药-3-葡萄糖苷，其含量分别为0.27 mg/g、0.057 mg/g、0.46 mg/g，3者总和占马铃薯中总花色苷含量的57.78%[20]。彩色马铃薯花色苷易溶于水、有机酸、醇等极性溶剂，微溶于丙酮等弱极性溶剂，难溶于乙醚、石油醚、乙酸乙酯、苯等非极性溶剂；在可见光范围内的最大吸收波长为536 nm；在酸性溶液中稳定，而在碱性溶液中不稳定，随pH值的增大，颜色由深红色向黄色转变，可见光区域的最大吸收峰逐渐衰减，最后完全消失；色素耐氧化性、耐还原性差，而耐光性好；对热有一定的耐受性；对大部分金属离子较稳定，但Fe3+、Sn2+对色素具有显著的褪色作用，防腐剂、葡萄糖及柠檬酸等常用添加剂对其无不良影响[21]。

2 彩色马铃薯的生理功能

彩色马铃薯不仅具有鲜艳的色泽、诱人的口味，还拥有很高的抗氧化活性，因此受到越来越多的关注与重视[22～23]。Sulc[24]等人用ABTS、DPPH、FRAP 3种方法对紫、红薯肉马铃薯清除过氧自由基的能力进行评价，发现紫、红色薯肉马铃薯的抗氧化能力是普通黄色薯肉马铃薯的1.5～2.6倍。Brown[25]等用ORAC和FRAP 2种方法测定红、紫色薯肉马铃薯的抗氧化能力，发现红、紫色薯肉马铃薯的抗氧能力是白色薯肉马铃薯的2～3倍。Kyu-Ho[25]等发现，紫色薯肉马铃薯有着很强的清除自由基活力和阻止亚油酸氧化的抗氧化的功能，小鼠试验发现，花色苷还可通过增强肝中Mn-SOD、Gu/Zn-SOD和GRH-Px mRNA的表达来保护肝脏。这些研究证明了彩色马铃薯比普通马铃薯具有高抗氧化活性的主要原因是其富含的花色苷组分[25～26]。花色苷是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属多酚类化合物，是一类具有保健功能的活性成分。花色苷具有很强的抗氧化能力，具有清除体内的自由基、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谢、抑制胆固醇吸收、降低低密度脂蛋白胆固醇含量、抗突变、抗肿瘤、抗过敏、保护胃黏膜、肝脏等多种功能[27]。因此，彩色马铃薯是一种潜在的抗氧化物质来源。

3 彩色马铃薯的应用前景

Gisela[28]对31种彩色马铃薯的块茎进行淀粉含量分析，发现淀粉平均含量为14.6%（Fw），其中品种UAC1258淀粉含量能达到19.6%（Fw），由于彩色马铃薯淀粉含量较高，因此可作为生产淀粉的来源。在彩色马铃薯加工淀粉过程中，其副产物如薯皮、含花色苷的废液可以用来提取花色苷，这将使马铃薯具有更高的综合利用价值[29]。对红色马铃薯的研究发现，其红色色素安全无毒，可代替合成色素FD&C Red#40和FD&C Red#3。随着人们对人工合成色素的毒性及花色苷抗氧化能力和生理功能认识的增强，用彩色马铃薯来生产花色苷具有很好的开发前景。

彩色马铃薯除作为淀粉、色素来源以外，还有很大的利用空间。由于马铃薯已成为世界各国饮食和烹饪文化不可或缺的一部分，如果能利用其自身色彩鲜艳、营养丰富等特点来开发特色食品，如彩色马铃薯片、薯条、配菜等，将大大提高彩色马铃薯的经济价值。彩色马铃薯薯片加工的关键是在加工过程中保持薯片颜色的同时，让花纹不被破坏，这也是今后彩色马铃薯薯片研究的一个重点和难点，营养丰富、色泽鲜亮的薯片，必然能吸引更多消费者购买[29]。目前，国内对彩色马铃薯花色苷的研究还处于起步阶段，其产量高、成本低、营养丰富的特性还有待于进一步开发。今后主要的研究方向是培育富含花色苷的彩色马铃薯新品种，改进花色苷提取工艺，提高色素产率，同时加大色素的应用研究，以期在获取花色苷基础上，更大程度的利用彩色马铃薯资源[30]。

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2014-02-20

云南省马铃薯工程技术研究工程中心（2011DH018）；云南省马铃薯育种及种薯繁育技术创新团队（2011CI133）。

王颖（1987-），女，研究实习员，主要从事马铃薯栽培与品质分析研究。

*为通讯作者，E-mail：1073480661@qq.com。