童 丹 楊 聲 韓黎明安志剛（甘肅中醫(yī)藥大學(xué)定西校區(qū) 定西師范高等專科學(xué)校（甘肅定西 743000）

彩色馬鈴薯塊莖中花青素的研究進(jìn)展

童 丹1楊 聲2韓黎明2安志剛2（1甘肅中醫(yī)藥大學(xué)定西校區(qū) 2定西師范高等?？茖W(xué)校（甘肅定西 743000）

彩色馬鈴薯富含花青素，花青素具有多種藥理作用。本文通過檢索大量科學(xué)文獻(xiàn)，從花青素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、提取方法、穩(wěn)定性及抗氧化性能四個(gè)方面論述了彩色馬鈴薯中花青素的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步研究、開發(fā)、利用花青素提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。

彩色馬鈴薯 花青素 提取純化 穩(wěn)定性 抗氧化性能

馬鈴薯是全球僅次于小麥、玉米和水稻的第四大糧食作物，同時(shí)又是一種深受人們喜愛的蔬菜。除了經(jīng)常見到的黃皮品種外，還有粉紅、紅、金黃、黑、淺紫和深紫色等皮肉色的馬鈴薯，稱為彩色馬鈴薯或特色馬鈴薯。彩色馬鈴薯不僅含有普通馬鈴薯所具有的淀粉、蛋白質(zhì)、多種微量元素和少量的脂肪，還含有豐富的花青素[1]。

花青素（anthocyanin）是一類廣泛地存在于植物中的水溶性天然色素，屬類黃酮化合物。自然狀態(tài)下花青素常與各種糖形成花青苷，表現(xiàn)出紅色、紫色和藍(lán)色等?；ㄉ鼐G色安全、資源豐富，具有一定的營養(yǎng)和藥理作用，在食品、化妝品、藥品等方面有巨大潛力。國內(nèi)外研究表明，花青素具有抗突變、抗氧化、抗增生、預(yù)防心腦血管疾病、保護(hù)肝臟、抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生等多種生理功能，其抗氧化性能是維生素C的20倍，是維生素E的50倍，能夠有效清除氧自由基，有預(yù)防和治療100多種疾病的作用[2]。

1、花青素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

花青素的基本結(jié)構(gòu)見圖1所示，6種常見花青素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見表1[3]。

圖1 花青素的基本結(jié)構(gòu)

表1 6種常見花青素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由圖1和表1可知，花青素的基本結(jié)構(gòu)是3,5,7-三羥基-2-苯基苯并吡喃。由于B環(huán)各碳位上的取代基不同，形成不同的花青素。

研究發(fā)現(xiàn)，紅色馬鈴薯品種花青素主要為天竺葵素類色素衍生物，紫色馬鈴薯花青素主要為牽牛花色素、芍藥色素衍生物。Harbome[4]和Lewis[5]等人研究確定彩色馬鈴薯花青素是一類含單一酰化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。而Totgils在2003年從挪威紫色馬鈴薯中第一次發(fā)現(xiàn)其為一種含?；Х人岬幕ㄇ嗨匮苌颷6]。

盧其能[7]測定馬鈴薯品種Chiefimn中紅色素主要為天竺葵素類色素花青素，品種YNZH中紫紅色素主要為飛燕草素類色素花青素。Eichhorn等人[8]對(duì)4種彩色馬鈴薯品種 Hermanns Blaue,Highland Burgundy Red,Shetland Black以及Vitelotte中花青素進(jìn)行分析鑒定，發(fā)現(xiàn)除了Highland Burgundy Red以外的3種馬鈴薯品種所含花青素主要為牽?；ㄉ匮苌?，而 Highland Burgundy Red品種所含花青素主要為天竺葵色素衍生物。在這4種品種中，只有Shetland Black 含有少量的芍藥色素。Rodriguezsaona[9]對(duì)33種紅色馬鈴薯進(jìn)行了分析鑒定，發(fā)現(xiàn)其研究的紅色馬鈴薯所含紅色花青素主要是天竺葵素的?；苌?。

2、彩色馬鈴薯中花青素的提取方法

據(jù)報(bào)道，花青苷的提取方法主要有溶劑浸提法、超聲波輔助提取法、微波輔助溶劑提取法、微生物發(fā)酵提取法等[10]。

2.1 溶劑浸提法

目前國內(nèi)外對(duì)馬鈴薯花青苷的提取方法多以酸性溶劑提取法為主，乙醇對(duì)花青苷類物質(zhì)有極好的溶解性，完全無毒，來源廣泛，價(jià)格便宜，是最常見的提取溶劑，但考慮到單獨(dú)使用乙醇滲透性差，生產(chǎn)成本過高，故普遍采用酸性乙醇溶液直接對(duì)鮮薯或干薯制品進(jìn)行花青苷提取[11]。

房巖強(qiáng)[12]等對(duì)影響馬鈴薯花青苷提取的因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到最佳的提取工藝條件：乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，提取溫度50℃，提取時(shí)間90min，pH1.00，料液比10:1（mL/g）。實(shí)驗(yàn)還得出，料液比和乙醇體積分?jǐn)?shù)是影響紫色馬鈴薯花青苷提取率的主要因素，其中，料液比影響最大，達(dá)到顯著水平，其次是乙醇體積分?jǐn)?shù)，也達(dá)顯著水平，時(shí)間和溫度有一定影響，均不顯著。

劉建壘[13]等研究了紫色馬鈴薯花色苷的提取條件，結(jié)果表明，用pH1.0、體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇作提取劑、在料液比1:10（g:mL）、50℃條件下恒溫浸提90min，提取效果較好，一次提取得率可達(dá)3.4%。

李倩等人[14]采用溶劑浸取法提取了彩色馬鈴薯中是花青苷，粗提液用乙酸乙酯除去脂溶性雜質(zhì)，再用XAD-7大孔樹脂柱層析純化，花青苷總量測定采用pH示差法，研究了塊莖形成和貯藏過程中花青苷的種類及含量變化。結(jié)果表明，在塊莖發(fā)育過程中，不同馬鈴薯基因型塊莖中花青苷出現(xiàn)的時(shí)間與含量多少各有差異，顏色較深的基因型花青苷達(dá)到最高含量的時(shí)間先于顏色淺的基因型，且不同組分的出現(xiàn)與積累變化規(guī)律基本上與花青苷的合成順序一致；在常溫和低溫貯藏過程中，花青苷的含量均呈下降趨勢，但下降比例并無明顯差異。

楊曉輝等人[15]對(duì)“黑美人”馬鈴薯花青素的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，最佳提取工藝條件為：料液比1:9，乙醇體積分?jǐn)?shù)75%，浸提溫度60℃，浸提時(shí)間40min。

陽翠等人[16]以紫色甘薯細(xì)粉為原料，比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（體積分?jǐn)?shù)）檸檬酸、乙醇、鹽酸對(duì)紫甘薯花青素的的提取效果。正交試驗(yàn)結(jié)果表明其最佳的提取工藝參數(shù)為：0.5%鹽酸溶液為提取劑、料液比為1:20、提取溫度60℃，提取4次，每次2h，提取效率最高。

2.2 超聲波-溶劑浸提法

超聲波由于其高頻特性而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，在物質(zhì)的提取上也有著很廣泛的應(yīng)用。超聲波具有應(yīng)用前景好，操作簡單，快速高效，生產(chǎn)過程潔凈無污染等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣大學(xué)者的認(rèn)可。

秦紫馨[17]等人在超聲波法萃取下，用酒石酸酸化乙醇溶液作為提取劑提取紫薯花青素。結(jié)果表明，提取的最優(yōu)條件是：0.5%酒石酸-95%乙醇溶液（50:50，V/V）作為提取劑，物料比為1:50，超聲（40Hz）提取30min，提取率達(dá)到1.003mg/g。

張俊霞[18]等人采用不同方法對(duì)紫土豆中花青素進(jìn)行了提取、純化和分析。結(jié)果表明，紫土豆花青素最佳提取條件為：采用檸檬酸結(jié)合超聲的方法，料液比1:5，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，浸提溫度37℃，浸提時(shí)間1h。

楊玲等人[19]研究了紫羅蘭馬鈴薯花青素的提取條件。結(jié)果表明，用料液比1g:30mL，95%乙醇-1.5mol/L鹽酸作提取劑，在50℃恒溫下超聲30min，提取3次，提取效率較好。

徐博[20]以紫甘薯為原料，在超聲波輔助酸化乙醇條件下浸提花青素。結(jié)果表明，提取時(shí)間為100min，提取溫度為60℃，物料比1:40，提取劑為0.1%鹽酸與95%乙醇溶液時(shí)，花青素的提取效率最高。

2.3 微波輔助溶劑提取法

倪勤學(xué)等人[22]研究了微波輔助提取紫馬鈴薯花色苷的工藝條件。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波輔助提取的工藝條件：提取時(shí)間40s，微波功率480W，料液比1:70，提取溶劑0.11%鹽酸水溶液，提取液花色苷含量達(dá)到3.649mg/鮮紫馬鈴薯（g）。

3、花青素的穩(wěn)定性能研究

房巖強(qiáng)[23]等研究了pH值、溫度、光照對(duì)色素的影響，探討在金屬離子、氧化還原劑、防腐劑、食鹽、葡萄糖等存在的條件下花色苷的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，紫色馬鈴薯花色苷在可見光范圍內(nèi)的最大吸收波長為536nm，為水溶性色素；70℃以內(nèi)比較穩(wěn)定，pH值對(duì)色素有顯著影響，在酸性條件下較為穩(wěn)定；金屬離子Al3+、Zn2+、Na+、Ca2+對(duì)色素色澤無不良影響，而Sn2+、Fe3+影響顯著；色素耐氧化性、耐還原性差，且光照能加速色素降解；防腐劑、食鹽及葡萄糖等常用添加劑對(duì)色素?zé)o影響。

秦紫馨[17]等人探討了不同金屬離子、酸度、溫度等對(duì)紫薯色素穩(wěn)定性影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在5~60℃溫度范圍內(nèi)紫薯花青素穩(wěn)定性良好，pH為1~4范圍內(nèi)花青素色澤良好，金屬離子Cu2+、Ag+、Fe3+影響紫薯色素的穩(wěn)定性。

楊曉輝等人[15]研究了pH值、溫度、貯藏條件等因素對(duì)“黑美人”馬鈴薯花青素穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，pH值、溫度、貯藏條件均不同程度的影響其穩(wěn)定性。

倪勤學(xué)等人[22]研究了光、熱、pH值、氧化劑、還原劑、金屬離子對(duì)花青素穩(wěn)定性的影響。研究表明，紫馬鈴薯花色苷具有較差的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，應(yīng)避免光照和高溫；氧化劑H2O2對(duì)其穩(wěn)定性有較大的影響；在酸性條件下穩(wěn)定性較好；金屬離子和常用食品添加劑對(duì)紫馬鈴薯花色苷色素穩(wěn)定性的影響較小。

楊玲等人[19]研究了pH值、金屬離子、熱、光、抗壞血酸、氧化還原劑對(duì)花青素穩(wěn)定性的影響，表明該色素在室溫和低溫（冰箱中）下避光存放時(shí)穩(wěn)定性較好，可長期放置；但在長時(shí)間受熱或日光直射時(shí)，穩(wěn)定性顯著下降。金屬離子對(duì)該色素影響較小，其中Fe2+使色素穩(wěn)定性下降，而Al3+對(duì)其具有較強(qiáng)的增色作用。同時(shí)，該色素對(duì)抗壞血酸、Na2SO3和H2O2較敏感。

4、花青素的抗氧化性能研究

孫健等人[24]研究了不同品種紫甘薯對(duì)DPPH自由基清除率平均為91.76%，說明紫甘薯花青素抗氧化活性較高。濟(jì)黑1號(hào)對(duì)DPPH 自由基清除率最高，為99.56%，其次為綾紫，為99.47%。

殷麗琴等人[25]采用DPPH自由基法測量花色苷的總抗氧化活性，表明總花色苷含量越高，彩色馬鈴薯的抗氧化活性越強(qiáng)。

魏蕾等人[26]從三個(gè)方面研究花青素的抗氧化能力，一是有效地清除超氧陰離子自由基O2-，保護(hù)和穩(wěn)定維生素C；二是抑制脂質(zhì)氧化，花青素通過參與脂質(zhì)代謝，阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，保護(hù)脂質(zhì)不發(fā)生過氧化損傷；三是和金屬Cu2+等螯合形成花青素的復(fù)合物，它能穩(wěn)定存在于生物機(jī)體內(nèi)，這與人類的生活和健康密切相關(guān)。

吳春等人[27]用葡萄籽提取花青素抗氧化性能研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，原花青素對(duì)亞油酸的抗氧化性能介于PG和VE之間。

陸茵等[28]在探討花青素與腫瘤化學(xué)預(yù)防機(jī)制時(shí)，發(fā)現(xiàn)花青素對(duì)巴豆油誘發(fā)的小鼠肝線立體脂質(zhì)過氧化具有明顯的抑制作用。

李倩等人[14]研究了彩色馬鈴薯花青苷的抗氧化性，結(jié)果表明，幾種彩色馬鈴薯基因型塊莖均有一定的清除DPPH·和ABTS+能力以及Fe3+還原能力，但不同基因型間抗氧化能力存在差異。

5、結(jié)束語

花青素作為二十一世紀(jì)科學(xué)研究的亮點(diǎn)，在許多領(lǐng)域彰顯著它的不同凡響。目前國內(nèi)外在花青素提取、穩(wěn)定性、抗氧化性能方面的研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為紫色馬鈴薯中花青素的利用提供了技術(shù)保障。但是，花青素的研究多集中于提取溶劑和提取方法的選擇，而對(duì)花青素的后續(xù)應(yīng)用的研究較少，比如醫(yī)用保健功能、美容效果等。很多提取技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，規(guī)模化應(yīng)用研究相對(duì)較少。

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The research progress of anthocyanin in color potatoes

TO N G Dan YAN G Sheng HAN Li-m ing AN Zhi-gang
(Dingxi Cam pus Gansu University of Chinese M edicine; Dingxi Teachers’ College Dingxi Gansu 743000)

Color potatoes contains rich anthocyanin. Anthocyanin has m any pharm acological effects. Through a large num ber of scientific literature search, this paper discusses the research progress of anthocyanin from four aspects about the structure characteristics，extraction m ethod，stability and oxidation resistance of anthocyanins. All of this w ork provide theoretical support and technical guidance for the further research，developm ent and utilization of anthocyanins .

Color potatoes；Anthocyanin；Extraction and purification；stability；O xidation resistance

甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（1506RJZJ327）。