川菜稿件信息
紫薯营养价值及保健功能的研究进展
谢珂，严成， 韩珍琼
1.西南科技大学生命科学与工程学院（绵阳621010）
2.西南科技大学食品科学技术研究所（绵阳621010）
摘要：紫薯除了含有普通甘薯的营养成分外，还含有丰富的花青素和硒元素等功能性成分，因此受到食品研发人员和广大消费者的高度关注。本文就紫薯营养成分及功能性成分的研究进展、紫薯功能性研究及紫薯的开发利用现状进行了充分阐述，并对紫薯生产及加工产业的发展前景进行了分析和展望。
关键词：紫薯；化学成分；保健功能
Research Progress on the composition and health function of purple sweet potato
XIE Ke1, YAN Cheng2 , HAN Zhen-qiong*2
（1.College of Life Science and Technology，South-West University of Science and Technology，Mianyang 621010，China；2.Institute of Food Science and Technology, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China）
Abstract：In addition to the nutritional components of common sweet potato, purple sweet potato also contains rich selenium and anthocyanins and other functional components, so it is highly concerned by food research staff and consumers. In this paper, the research progress on the nutritional components and functional components of purple sweet potato, the functional study of purple sweet potato and the development and utilization of purple sweet potato are fully expounded, and the prospects for the development of purple sweet potato production and processing industry are analyzed and prospected.
Key words:purple sweet potato；chemical composition；health function
中图分类号： 献标识码： 文章编号：
紫薯，又名黑薯，薯肉呈紫色至深紫色，为旋花科番薯属植物。目前我国选育的主要品种有广薯135、广紫薯1号、宁紫4号、济紫薯1号、徐薯22、渝紫263、海南1号、京薯6号、济黑1号、烟紫薯176、烟紫薯337等，也从国外引进了川山紫、美国黑红薯、德国黑红薯等品种[1-2]。我国紫薯主要分布在广东、广西、湖南、湖北和福建等气候温暖的省份，在无霜期短的地方可种两季甚至三季，资源十分丰富。随着人民的生活水平提高，人们对食品的注意力将从注重食物本身的营养价值更多的转移到食物附带的保健功能，所以紫薯因其富含花青素将越来越受到人们的青睐。近年来，探索紫薯的功能性、开发紫薯加工食品成为业内广泛关注的课题。
1.紫薯营养成分及功能性成分的研究
张淼等[3]对徐紫3-73、烟紫337等6个紫薯品种的基本营养成分进行了测定，结果显示：在含水量为10%左右的紫薯全粉中，蛋白质含量3.86%~5.58%，淀粉含量47.58%~56.47%，可溶性总糖4.21%~5.64%，粗纤维2.30%~4.26%，灰分1.95%~3.75%。徐志朝[4]的研究表明紫薯中除含有淀粉、蛋白质等基本营养成分以外，还富含维生素C、维生素A、胡萝卜素、维生素B等维生素，含有钙、磷、铁、硒等矿质元素以及一定量的纤维素，甲基花青素、绿原酸等功能因子含量及其丰富，因而极具开发利用价值。由谭属琼，谢勇武等[5]对紫薯和甘薯在不同存在状态下多种营养成分进行了检测和对比，发现紫薯中各种营养成分的含量明显高于普通甘薯，其中总还原糖含量大于普通甘薯三倍以上。日本农产品检测中心测定的川山紫甘薯中铜、锰、钾、锌等无机元素的含量明显高于一般的甘薯约3~8倍，而其中具有抗癌效果的硒元素更是高达普通品种的20倍以上[6]。
邹波等[7]对广东地区9个品种的紫薯中花色苷进行了定性和定量分析，并对其抗氧化能力进行了评价，结果显示花色苷含量在77.17～1 125.06 mg/kg之间，其中包含8种矢车菊素类和8种芍药素类，9个品种中广紫薯9的总酚含量为578mgGAE/100g，抗氧化能力最强。蔡湛、兰余等[8]通过pH示差法测得紫薯中总花色苷含量为1.8 0±0.02mg/g干重，通过福林酚比色法测得紫薯中总酚含量为7.69±0.03mg/g干重，通过三氯化铝比色法测得紫薯中总黄酮含量为1.48±0.00mg/g干重。而最新选育的高花青素绵紫9号，花青素含量高于59.24mg/100g，大于国家标准40mg/100g约1.5倍[9]。我国目前种植的紫薯品种营养成分丰富，花青素含量高，有望成为提取花青素的主要来源之一，开发潜力巨大。
2.紫薯的保健功能研究
紫薯中除了含有丰富的营养成分外，还富含花青素、多酚、绿原酸、硒元素和膳食纤维等多种成分，从而赋予了紫薯良好的食疗效果，主要能够补虚益气，健脾胃，强肾阴[10]等。文献研究表明，紫薯还具有防癌抗癌、抗氧化延衰老、护肝、抗菌、降血压降血糖等其他的多种功能。
2.1紫薯的防癌抗癌功能
癌症是癌变细胞自由基毁坏细胞遗传物质（DNA）而导致的，然而花青素是强效自由基清除剂，能够有效预防癌变细胞对人体的破坏[11]。紫薯中的花青素能有效的清除肠道系统中多余的自由基，促进肠道中有益菌的生长，维护肠道内正常菌群的稳定性，能适当调节肠道内微生态的平衡。针对结肠癌，有研究表明花青素能够通过抗氧化物活性抑制DNA的氧化损伤，降低细胞的ROS（活性氧簇）水平，提高t-GSH（总谷胱甘肽）水平，诱导结肠癌细胞凋亡。而对于肝癌，曹东旭等[12]通过MTT实验（一种检测细胞存活和生长的方法）成功证明了紫薯中的花青素对肝癌Hep G2细胞有明显的抑制作用。除了花青素外，紫薯中还富含硒元素，于树玉等[13]通过老鼠脂质过氧化动态监测实验，证明了硒元素能够通过降低生物体内血清中具有致癌活性的脂质过氧化物来抑制癌症，而且硒元素能够通过控制癌基因的转录来调控癌基因的表达，证明了硒元素具有显著的抗癌作用。因此，紫薯因为富含硒元素而有利于癌症的治疗和预防。
2.2紫薯的抗氧化功能
紫薯中含有花青素、绿原酸、多酚等能清除自由基的成分，其中花青素是天然强效自由基清除剂。紫甘薯中花青素含量非常丰富，余燕影等[14]采用高效液相色谱分析法对山川紫薯色素进行了分析，结果表明其中主要含矢车菊色素-3-葡萄糖，酰化酸为绿原酸和芥子酸。Yoshinaga M等[15]把紫薯中的酰化花色苷通过灌胃到大鼠的体内，试验表明大鼠机体抗氧化能力显著提高。田喜强等[16]对抗坏血酸和花青素清除超氧阴离子的能力进行了对比试验，结果表明花青素的抗氧化性优于抗坏血酸，花青素清除自由基的能力是维生素C的20倍、维生素E的50倍。紫薯中含有的绿原酸也能够有效的清除自由基，防止人体衰老。绿原酸的抗氧化性已被大量的试验证明，它可以通过激活AMPK（单磷酸腺苷活化蛋白激酶）降低机体的氧化程度和氧化应激压力，从而实现抗氧化功效[17]。孙海燕等[18]的研究发现秦紫一号紫薯中多酚的总抗氧化能力达305.5单位/mL，具有明显的抗氧化功能。可见紫薯中的抗氧化因子的种类和含量丰富，抗氧化能力强，有待进一步开发利用。
2.3紫薯的护肝作用
近年来，国内外有许多学者通过动物实验证实了紫薯花色苷具有保肝功能，并对其作用机理进行了研究[19]。近两年，我国科技工作者还对紫薯加工制品的功能性进行了研究，刘璐等[20]用紫薯醋做受试物，研究其对小鼠CCl4急性肝损伤的保护作用，结果表明紫薯醋对 CCl4诱导的小鼠急性肝损伤有显著的预防效果；胡志和等[21]对添加了紫薯提取物的酸奶进行了功能性评价，结果表明添加富含花紫薯青素提取物的酸奶在实验剂量下不仅具有保肝的作用，还有降血压的作用。
紫薯除了具备以上几种保健功能外，还有报道称紫薯因含β-胡萝卜素而具有提高机体免疫力的作用；因糖蛋白的存在而具有预防心血管疾病的作用；因富含膳食纤维而具有预防便秘和结肠癌的作用等[22]。因此，食用紫薯及其制品对人体大有裨益，能够帮助人体预防多种疾病。
3.以紫薯为原料的产品开发利用现状
3.1紫薯全粉的开发与应用
紫薯全粉是紫薯经过清洗、切块、干燥、粉碎后制成的粉末状食品，是现阶段紫薯加工产业的最主要产品，它不但保存了紫薯去皮以后的全部干物质，可以复水后直接食用，同时还获得了良好的加工性质，可用于制成冷冻薯饼、紫薯面条、紫薯蛋糕、紫薯面包、紫薯馒头及种紫薯糕点、紫薯冰激凌等。对于紫薯全粉的工业生产上来讲，选择合适的干燥方式十分重要。钱丽等[23]研究了不同干燥工艺对紫薯全粉理化性质和花色苷含量的影响，结果表明滚筒干燥法在各方面的表现仅次于真空冷冻干燥，适合大规模工业化生产，是制备紫薯全粉的较好选择。王波等[24]还对紫薯全粉加工过程中的无硫护色技术进行了研究，大大提高了紫薯全粉的外观品质。紫薯全粉目前已经实现工业化生产，其可供利用的方向较多，其加工特性主要表现在细胞相对破损率、流变学特性、复水性等方面，通过对紫薯全粉的研究，未来可以开发更多的紫薯制品满足消费市场的空白。
3.2其它紫薯食品的研发
紫薯通过清洗挑选切分打浆等工艺，可以制成香气浓郁、色泽上佳、营养物质丰富的紫薯原汁。紫薯原汁花青素含量高，经调味后可以作为饮料食用，也可以与牛奶混合通过均质、发酵等工艺制成紫薯酸奶。钱籽霖等[25]比较采用不同制汁工艺，从香气、色泽、口感等方面进行比较，结果表明熟浆工艺制作的紫薯原汁品质最好。任彬等[26]通过喷雾干燥技术，将新鲜紫薯制成了速溶饮料，所得产品具有良好的色泽、溶解性和组织状态，薯香浓郁。通过市场调研发现：除全粉加工制品外，薄脆紫薯片、紫薯脆条、紫薯干、紫薯馅料、即食紫薯粉、复配紫薯冲饮包等紫薯休闲食品已经上市销售，紫薯粉条、紫薯面条等食品也已面市；关于紫薯发酵酒，市场上只有山东省某酒厂将紫薯与糯米复配酿制出紫薯干红，其余多为农家自酿的紫薯糯米酒，全紫薯酒在市场上目前尚未见到。米桂等[27]用不同处理的紫薯原料来进行发酵处理，发现采用鲜薯进行处理后发酵，酒的品质是最好的，但是以紫薯为原料的发酵酒类的产品还有待进一步进行技术集成和产业化开发。
4.紫薯开发利用前景分析
随着消费者对食品的营养、保健功能越来越重视，紫薯及其相关制品越来越多地走进了人们的生活，我国紫薯资源丰富，最新资料显示，近年来我国又选育出一批紫薯新品种，例如商徐紫薯1号、榕紫薯1号、埠紫薯1号、宁紫薯5号、烟紫薯3号等，其中商徐紫薯1号为鲜食品种[28]。烟紫薯3号在国家区域试验中平均鲜薯产量为29088kg/hm2，在生产试验中为21525 kg/hm2[29]。武汉农科院作物所对8个紫薯品种的区试结果从产量、食味特性等方面加以分析，结果表明：渝紫263产量最高，达到2868.53kg/667m2；鄂薯8号和紫美两个品种的黏性高、纤维少，食味性好[30]。这些高产优良新品种的出现极大地丰富了原料资源，为紫薯种植及精深加工产业的发展提供了基础保障。我国科技工作者近年来对紫薯的功能性从理论和实践的角度加以研究，进一步证实了紫薯的开发利用价值，紫薯现已成为家喻户晓的健康食品。
2018年初，党中央发布了“国务院关于实施乡村振兴战略的意见”，为紫薯这类特色鲜明的农产品资源的发展及开发利用提供了很好的契机。文件中关于“加快构建农业产业体系、生产体系、经营体系”，“构建农村一二三产业融合发展”等新思路无疑为特色农产品的精深加工业提供了很好的政策环境和市场环境。因此，紫薯的开发利用前景看好。
5.结语
由于目前紫薯品种的鲜薯口感大多不如人意，鲜食消费量不大，对紫薯的消费需求更多的是通过食用烹饪加工制品、工业加工产品得以满足。因此，进一步加强紫薯新品种的选育和引进，加强紫薯制品的研发，探索紫薯的精深加工途径，特别是研发以紫薯为原料的高附加值产品迫在眉睫。紫薯功能因子的高效提取及产品研发将是一个新的方向，例如可以利用紫薯中的花青素，多酚物质、绿原酸、膳食纤维等多种功能性成分生产富有保健功能的口服液、冲剂、片剂、微胶囊等产品。在新产品研发和产业体系构建过程中，要充分考虑农业生态及环境保护，考虑国家关于工业企业“节能、减排、增效”的要求，做到清洁生产。因此，建立紫薯综合加工全产业链是又一个新的课题。紫薯在我国大面积种的历史不长，紫薯种植及精深加工产业在品种选育、种植技术、精深加工、产业化开发、市场营销等方面还有很大的提升空间。
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