谢 婉,岳 诚,鲜登宇
(巴中市绿色农业创新发展研究院,四川 巴中 636000)
中国马铃薯种植面积及总产量均居世界第一位[1]。薯皮、薯肉为彩色,具有特别营养价值的马铃薯,称为彩色马铃薯。彩色马铃薯富含花青素,具有抑制肿瘤细胞等多种保健功能[2],开发前景广阔。文献报道产量最高的为2013~2014 年在巴彦淖尔市种植的‘铃田黑彩’,产量为50 691 kg∕hm2[3],其次为2012 年广西钦州地区种植的‘黑金刚’,产量为41 702.70 kg∕hm2[4]。‘黑美人’的产量和花色苷含量均低于‘黑金刚’[4-7]。
彩色马铃薯具有较高的蛋白质含量[8],维生素C 含量也较高[9],富含花青素,具有一定的保健功能。马铃薯多酚类化合物明显抑制肝癌和结肠癌细胞体外增殖[10],紫色马铃薯皮花色苷提取物能有效抑制雄激素非依赖性前列腺癌Du145、PC-3细胞的增殖[11]。推测马铃薯花色苷提取物可能是通过抗氧化和促氧化两种机制同时抑制细胞的增殖,并且可能与半胱天冬酶机制以及雄性激素相关[12]。同时,研究表明紫马铃薯花色苷提取物能显著地抑制3T3-L1前脂肪细胞的增殖,减少细胞中脂质的沉积,具有减肥降脂的功效[13]。紫色马铃薯花色苷还具有降血糖的作用[14]。
2010~2020 年已研究克隆并分析了参与紫色马铃薯花青素合成途径中重要的基因F3H和CHS[15]、StF3′5′H、StDFR和StUFGT[16]、DFR[17]、StDof2[18]、R2R3 MYB[19]、StAN1[18]、St4CL[20]等。彩色马铃薯花青素含量与品种相关,不同的栽培条件亦影响花青素的含量。海拔越高,花青素含量越高[21]。同一品种的不同器官在不同生育时期花青素含量不同[22]。
彩色马铃薯已开发的产品主要为食品类,包括紫马铃薯全粉[23]、紫马铃薯饮料和米酒[24]、紫色马铃薯冲调营养粉[25]、全粉蛋糕[26]、彩色马铃薯馒头[27]、饼干[28]、沙琪玛[29]等。
马铃薯花青苷提取工艺主要为有机提取液浸提,并利用树脂纯化。研究表明,用盐酸甲醇作提取液提取出的花色苷含量显著高于盐酸乙醇[30],利用优化乙醇浸提法提取花青素,并辅以超声、微波、加压、脉冲等提取方法,可显著提高紫马铃薯花青素的提取量[31],纯化树脂有AB-8大孔树脂[32]、D-101 树脂[33]等。本文以中国知网(http:∕∕www.cnki.net∕)为数据源,对2010~2020 年发表在国内期刊上彩色马铃薯领域研究文献进行了统计分析,从文献计量学角度分析彩色马铃薯研究领域的发展动态、现状及趋势,以供国内同行开展下一步彩色马铃薯研究工作参考。
以中国知网为数据源,采用高级检索,以“彩色”“紫色”“马铃薯”为检索关键词,检索2010~2020 年发表在国内期刊上的所有相关研究文献,搜索结果人工排除综述、新闻、获奖信息等非研究类文献,共检索出文献242篇。
采用文献计量学及Excel 2013统计分析。
2010~2020 年发表在国内期刊上的文献共242篇,数量较少,2019 年发表文献最多,为32 篇,2011 年最少为14 篇,各年度发表文献数整体变化不大(表1),说明这11 年来中国彩色马铃薯研究工作开展较少,重视度不够。
表1 2010~2020年国内发表有关彩色马铃薯论文年份分布Table 1 Year distribution of articles about colorful potatoes published in China from 2010 to 2020
开展彩色马铃薯研究的机构共102 家,其中发文超过5 篇的机构共14 家(表2),占13.73%,主要为各大农业院校,其次为农业研究机构,说明中国彩色马铃薯的研究力量主要集中在国有高校和事业单位。内蒙古农业大学开展研究最多,其次是西北农林科技大学和云南省农业科学院,3所院校均位于中国马铃薯主产区。发文超过5 篇的机构论文总数占所有论文总数的45.48%,其他大部分机构发表文献较少,侧面说明各机构对彩色马铃薯研究不深入。
表2 2010~2020年发表有关彩色马铃薯论文总量超过5篇的机构Table 2 Institutions which published more than five articles about colorful potatoes from 2010 to 2020
各省份发文情况如表3 所示,全国共24 个省(市)开展了彩色马铃薯研究。发文量前3 位省份分别为四川、甘肃和云南,均属于中国的马铃薯主产区,而发文量并列第四位的浙江并非马铃薯主产区。进一步研究浙江省发表的论文,研究内容包括彩色马铃薯的引种栽培、彩色马铃薯花青素提取工艺、彩色马铃薯花青素的医用研究等全产业链的技术,研究较其他省份更深入,说明浙江省在挖掘彩色马铃薯高附加值方面的研究投入更多。
表3 2010~2020年发表有关彩色马铃薯论文总量超过10篇的省份Table 3 Provinces which published more than 10 articles about colorful potatoes from 2010 to 2020
2010~2020 年发表彩色马铃薯相关文献的期刊共有102 种,其中发文超过5 篇的期刊有6 种(表4),共发论文42 篇,占论文总量的17.36%,其中食品类居多,其次为分子植物育种。说明中国发表马铃薯的期刊种类众多,但食品深加工类的期刊较少且集中。同时说明,中国彩色马铃薯的开发与利用依旧主要停留在前端的育种和食品初加工阶段。
表4 2010~2020年国内发表有关彩色马铃薯论文超过5篇的期刊Table 4 Journals which published more than five articles about colorful potatoes from 2010 to 2020
马铃薯研究文献共涉及4类学科,研究方向主要集中在农作物和轻工业,分别占总学科的70.66%和24.79%(表5)。说明目前中国彩色马铃薯科研工作主要集中在基础性研究,其次是轻工业方面,在医学方面略有涉足,但整体开发不够深入,开发面窄,彩色马铃薯的附加值未能充分发挥和利用。
表5 2010~2020年国内发表有关彩色马铃薯论文学科分布Table 5 Discipline distribution of domestic published articles about colorful potatoes from 2010 to 2020
242 篇彩色马铃薯领域研究文献可分为遗传育种、引种栽培、提取测定、食品开发、医用开发和贮藏6 个主题类型(表6)。结果表明,彩色马铃薯研究最多的领域为遗传育种和引种栽培,针对食品粗加工和花青素的提取和含量测定也有一定的研究,医用开发和贮藏的研究工作相对薄弱,医用研究主要在浙江、江苏和湖北3省开展。
表6 2010~2020年国内发表有关彩色马铃薯论文主题分布Table 6 Theme distribution of domestic published articles about colorful potatoes from 2010 to 2020
文献中彩色马铃薯的品种(系)涉及众多,主要品种有‘黑美人’‘黑金刚’‘红美’‘紫云1 号’和‘红玉’(表7)。其中以‘黑美人’为主要研究对象的文章占8.68%,以‘黑金刚’为主要研究对象的文献占8.26%,说明‘黑美人’‘黑金刚’在中国种植面积相对较广。
表7 2010~2020年主要研究彩色马铃薯品种分析Table 7 Main tested colorful potato varieties from 2010 to 2020
研究结果表明,2010~2020 年中国彩色马铃薯领域发文量总体较少,年度间变化不大,文献作者的隶属机构较多,对彩色马铃薯开展深入研究的机构较少,说明中国彩色马铃薯研究工作不够深入,社会重视度不高。对彩色马铃薯研究较多的省份是四川、甘肃和云南,浙江开展的研究最为全面,更加重视彩色马铃薯高附加值产业的发展。
彩色马铃薯研究学科范围分布较少,主要集中在农作物和轻工业,研究最多的是遗传育种和引种栽培,产品开发中食品类开发较多,在医用开发方面还停留在前期原理探索过程。说明中国彩色马铃薯的研究还比较粗浅,优秀的彩色马铃薯品种较少,整体产量偏低,对影响马铃薯花色苷形成的分子机理研究不够透彻,马铃薯花青素提取的工艺成本较高,深加工产品种类较少,在工业、医学等彩色马铃薯能产生极高经济附加值的领域未有成熟的产品,制约了彩色马铃薯产业的发展。
总之,中国在彩色马铃薯领域的整体科研能力不足,产中产后研究不够深入,未能充分挖掘和发挥彩色马铃薯的经济效益。本文从多方面揭示了中国彩色马铃薯近几年来的科研状况及成果,分析了薄弱环节,为今后中国彩色马铃薯研究发展提供参考。