紫肉甘薯的保健功能及其利用

甘薯具有产量高, 适应性广的特点[1]其薯块和藤叶富含碳水化合物、维生素、矿物质、食用纤维等营养物质[2], 不仅是我国的重要粮食和工业原料作物[3], 而且也是仅次于玉米的重要饲料作物[4]。据FAO统计我国自1990年以来, 甘薯年均种植总面积为6.0×106hm2, 年均总产量为113.6×106t, 分别占全球的65%和86%, 均居世界首位[5]。

甘薯除了作为粮食、饲料和工业原料等传统用途以外, 开发其新的用途, 对于提高甘薯的应用价值、增创新的经济增长点、增加农民收入, 增进城乡居民身心健康等具有重要意义[6]。

甘薯的主要器官薯块、茎、叶片除了白色、黄色、粉红色、绿色等常见色彩外, 还有一类相对少见的紫色, 其中以薯肉中的紫色最为突出, 这种块根肉色为紫色的甘薯, 称为紫肉甘薯 (purple-fleshed sweetpotato) , 块根的这种紫色色彩是由于含有大量花色素苷 (anthocyanin) 的缘由[2]。随着有关花色素的研究与开发利用的发展, 开发利用甘薯花色素已经成为具有现实性的新兴潮流。

本文报道了紫肉甘薯的花色素苷组成与结构、稳定性、生理保健功效及其应用前景。

1 紫肉甘薯的花色素苷

花色素 (anthocyanidin) 具有类黄酮的典型结构, 2-苯基苯并吡喃阳离子衍生物, 以C 6-C3-C 6为基本骨架, 结构如图1所示。

由于苯环中取代基、羟基和甲氧基的数量和位置的不同, 可以衍生出许多花色素, 现已知自然界中至少有17种花色素, 但常见的主要有矢车菊色素 (Cy:cyanidin) 、芍药色素 (Pn:peonidin) 、锦葵色素 (Mv:malvidin) 、飞燕草色素 (Dp:delphinidin) 、牵牛花色素 (Pt:petun-idin) 、天竺葵色素 (Pg:pelargonidin) 6类花色素[7~8]。自然状态下游离的花色素极其少见, 而常与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖等通过糖苷键形成花色素苷。花色素苷中的糖苷基和羟基还可以与一个或几个分子的对味香豆酸、阿魏酸、咖啡酸等通过酯键形成较稳定的酰基化的花色素苷。由于花色素的糖基化和酰基化, 估计自然界至少有600多种花色素苷已被发现[9]。

紫肉甘薯花色素苷主要由两类组分组成, 第一类是矢车菊素-3-槐糖苷-5-葡糖苷 (Cy类) , 第二类是芍药素-3-槐糖苷-5-葡糖苷 (Pn类) , 这两类组分的3-槐糖苷再被咖啡酸、阿魏酸、对羟基苯甲酸酰基化 (一次或二次酰基化) 。日本已成功地从紫肉甘薯“Yamagawam-urasaki”、“Ayamurasaki”等品种中分离出YGM-1a、YGM-1b、YGM-2、Y G M-3、Y G M-4 b、Y G M-5 a、Y G M-5 b、YGM-6八种色素成分 (见图2) , 其中前4种成分属于Cy类, 后4种成分属于Pn类[10~12]。正是由于紫肉甘薯的花色素苷含有糖基和酰基结构, 提高了提取的色素的稳定性[13], 增强了紫肉甘薯的生理保健机能[14]。

从紫肉甘薯提取的色素与从紫葡萄、紫苏、黑米、紫李和黑豆等提取的色素具有相似的理化稳定性, 其热稳定性与紫米相似, 但优于其它色素;光稳定性最强;对金属离子和食品添加剂等的稳定性则不明显[15]。紫肉甘薯提取的色素对重铬酸钾等氧化剂和某些如亚硫酸钠不稳定, 并在不同的p H条件下呈现不同颜色, 红色 (酸性) 变为紫红色 (p H4.0) 、紫色 (p H6.0) 、蓝色 (p H8.0) 、绿色 (p H10) 、黄绿色 (p H12) [16]。

2 紫肉甘薯的生理保健功能

甘薯不再是传统印象中的“粗粮”、“糊口粮”、“抗灾救荒粮”, 而是极具保健功能的绿色蔬菜 (极少施用农药和化肥) 。紫肉甘薯除了具有普通甘薯的生理保健功能[3]以外, 还具有许多重要保健药用价值[14]。综合多方面研究资料表明, 花色素苷有抗氧化活性功能, 能清除体内能产生有害物质氧自由基[17,18];抗突变活性[19]、抑制肿瘤活性[20];防止血管紧张、恢复正常血压[21];抑制葡糖苷酶活性, 控制Ⅱ型糖尿病[22];防止肝组织缺血, 恢复肝功能正常[23,24,25];抑制脂蛋白氧化和防止血小板凝集[26];降低毛细血管通透性和脆性[27];防止肥胖症[28];改善视力[29]。由于多种多样的保健功效, 紫肉甘薯在日本、韩国等受到消费者的青睐。

3 紫肉甘薯的应用前景

甘薯具有适应性广, 栽培简便, 投入少, 产量高等许多优点, 而紫肉甘薯更由于富含具有保健功能的花色素苷, 因此, 在农业产业化中具有巨大的应用前景。

3.1 提取天然色素

由于天然色素具有合成色素无法比拟的优势 (易于人体吸收、无毒无副作用、保健等) , 天然色素的消费日趋增长, 天然色素尤其是对大红、蓝色和黑色品种的天然色素显示出强劲的市场旺势。天然色素产品开发的市场空间十分巨大 (中国食品报添加剂周刊, 2002, 1, 15) 。紫肉甘薯色素提取工艺简便, 理化性能好, 色素稳定性高[15,16], 加上紫肉甘薯产量高、适应性广, 因此, 与葡萄皮, 桑椹等相比, 提取紫肉甘薯块根中的天然色素 (红色素和紫色素) 具有原料来源容易、色素产量高、提取成本低等优势[30]。因此, 紫肉甘薯的第一大用途就是以其为原料提取天然色素。以紫肉甘薯为生产的天然食用色素, 安全、无毒、无异味、色彩鲜艳[15], 且具有一定的营养和药理作用, 在食品、饮料、化妆品、医药方面有着较大的应用潜力。

3.2 食用紫肉甘薯

由于紫肉甘薯具有许多重要的生理保健和药用价值, 因此, 生产薯形美观、大小均匀、结薯早、无公害、色素含量高的紫肉甘薯作为特色、名贵蔬菜, 推向农产品市场, 加强宣传, 无疑地将受到广大消费者的青睐。根据市场调查, 鲜紫肉甘薯售价可达

摘要：本文概述了紫肉甘薯花色素苷组成和结构、生理功能及其主要利用价值。

关键词：紫肉甘薯,保健功能,利用

参考文献

[1] 江苏省农科院, 山东省农科院.中国甘薯栽培学[M].上海:上海科学技术出版社, 1984.

[2] Woolfe J A.Sweetpotato, an untapped food resource.UK:Cambridge Univer-sity Press, 1992:118～187, 59～60, 385～386.

[3] 陆漱韵, 刘庆昌, 李惟基.甘薯育种学[M].北京:中国农业出版社, 1998:1～4.

[4] Huang J K, Song J, Qiao F B, Fuglie K O.Sweetpotato in China:economic aspects and utilization in pig production.Bogor, Indonesia:International Potato Center, East, Southeast Asia and the Pacific Region (CIP-ESEAP) , 2003:19～23.

[5] FAOSTAT, 2003.Statistic Database (Online) .June:Available.Http://apps.fao.org.

[6] 陆国权.特用甘薯的开发与利用[J].中国甘薯, 1996, 8:21～26.

[7] 刘邻渭.食品化学[M].北京:中国农业出版社, 1998:116～122.

[8] Kong J M, Chia L S, Goh N K, Chia T F, Brouillard R.Analysis and bio-logical activities of anthocyanins.Phytochemistry, 2003, 64:923～933.

[9] Fossen T, Slimestad R, vstedal D O, Andersen M.Covalent anthocyanin fl avonol complexes from flowers of ch ive, Allium schoenoprasum.Phytochem istry, 2000, 54:317～323.

[10] Odake K, Terahara N, Saito N, et al.Chemical structures of two anthocya-nins from purple sweetpotato, Ipomoea bat at as.P hyt o chem i st r y, 1992, 31:2127～2130.

[11] Goda Y, Shimizu T, Kato Y, et al.Two acylated anthocyanins from purplesweetpotato.Phytochemistry, 1997, 44:183～186.

[12] Terahara N, Shimizu T, Takashige K, et al.Six diacylated anthocyanins from the storage roots of purple sweetpotato, Ipomoea batatas.Biosci.Biotechnol.Biochem., 1999, 63:1420～1421.

[13] Hayashi K, Ohara N, Tsukui A.Sta-bility of anthocyanins in various vegetabales and fruits.Food Sci.Technol.Int., 1996, 2:30～33.

[14] Suda I, Oki T, Masuda M, Kobayashi M, Nishiba Y, Furuta S.Review physi-ological functionality of purple-fleshed sweetpotoes containing anthocyanins and their utilization in foods.JARQ, 2003, 37:167～173.

[15] 陆国权, 李秀玲.紫色甘薯红色素与其它同类色素的稳定性比较[J].浙江大学学报 (农学与生命科学版) , 2001, 27:635～638.

[16] Ye X L, Li X G, Li K P, Mu H.Studies on the hue stability of anthocynin in purple sweetpotato.Journal of Southwest China Normal University (Nature science) , 2003, 28:725～729.

[17] Pool Z B L, Bub A, Schr der N, Rechkemmer G.Anthocyanins are potent antioxidants in model systems but do not reduce endogenous oxida-tive DNA damage in human colon cell.Eur J.Nutr, 1999, 38:227～234.

[18] Furuta S, Suda I, Nishiba Y, et al.High ter-butylperoxyl radical scavenging activity of sweetpotato cultivars with purple flesh.Food Sci.Technol.Int, 1998, 4:33～35.

[19] Yoshimoto M, Okuno S, Yamaguchi M, Yamakawa O.Antimutagenicity of deacylated anthocyanins in purple-fleshed sweet potato.Biosci.Biotechnol, Biochem, 2001, 65:1652～1955.

[20] Koide, T.Antitumor effect of antho-cyanin frations extracted from red soybean and red bean in vitro and vivo.Cancer Biother radiopharm, 1997, 12:277～280.

[21] Suda, I.Chang of serumγ-GTP, GOT and GPT levels in hepatic func-tion-weakling subjects by ingestion of high anthocyanin sweetpotato juice.J.Jpn.Soc.Food Sci.Technol., 1998, 45:611～617 (I n Japanese wi thEnglish summary) .

[22] Jankowski, A.The effect of antho-cyanin dye from grapes on experi-mental diabetes.Folia Med Cracov, 2000, 41:5～15.

[23] Suda I, Furuta S, Nishiba Y, et al.Reduction of liver induced by carbon tetrachloride in rats administered purple-colored sweetpotato juice.Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi, 1997, 44:315～318.

[24] Suda I, Yamakawa O, Matsugano K, et al.Changes of serum r-GTP, GOT, and GPT levels in hepatic function-weakling subjects by ingestion of high anthocyanins sweetpotato juices.Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi, 1998, 45:611～617.

[25] Tsuda, T.Protective effects of dietary cyaniding3-o-b-d-glucoside on liver ischemia+reperfusion injury in rats.Arch.Biochem.Bi ophys, 1999, 368:361～366.

[26] Kay C D.The effect of wild blueberry consumption on postprandial serum antioxidant status in human subjects.Br J.Nutr, 2002, 88:389～398.

[27] Cohen-Boulakia, F.In vivo sequential study of skeletal muscle capillary per-meability in diabetic rats:effect of anthocyanosides.Metabolism, 2000, 49 (7) , 880～884.

[28] Tsuda, T.Dietary cyaniding3-o-d-glucoside-rich purple corn color prenvents obesity and ameliorates hy-perglycemia in mice.J.Nutr, 2003, 133, 2125～2130.

[29] Canter, P.H.Anthocyanosides of Vaccinium myrtillus (bilberry) for night vision-a systematic review of placebo-controlled trials.Surv Ophthalmol, 2004, 49:38～50.

[30] Tsukui, A.et al.Stability and compo-sition ration of anthocyanin pigments from Ipomoea batatas.Poir.NipponShokuhin Kagaku Kongaku Kaishi, 1999, 46:148～154.

[31] Yamakawa, O.Sweetpotato as food material with physiological functions.In:Ames, P (eds) .Proceedings of the First International Conference on Sweetpotato Food and Health for the Future.Acta Horticulture, 2002, 583:179～185.

[32] Yamakawa, O., et al.Development and utilization of sweetpotato cultivars with high anthocyanin content.Food&Food Ingredients J.Jpn., 1998, 178:69～77.

[33] Terahara, N.et al.Caffeoylsophorose in a red vinegar produced through fer-mentation with PSP.J.Agric.Food.Chem., 2003, 51:2539～2543.