紫薯花色苷研究現(xiàn)況

張與格

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，沈陽 110161）

紫薯是甘薯中的一類特殊品種，其果肉呈紫色至深紫色，也被稱為黑薯或紫心甘薯。 紫薯的塊根中富含淀粉、蛋白質(zhì)、可溶性糖、維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素C、維生素E、膳食纖維和一些無機(jī)鹽，脂肪含量較少。另外，還富含花青素、粘蛋白、硒元素等，具有非常高的營養(yǎng)價(jià)值。 紫薯可以用來制作糕點(diǎn)、飲料、粉絲、罐頭、蜜餞等食品，還可作為生產(chǎn)食用色素、淀粉、味精、酶制劑、果葡糖漿的原材料，其塊根、莖葉及加工后副產(chǎn)品能夠制成各種飼料。近年來，紫薯以其營養(yǎng)價(jià)值高且富含花色苷而成為良好的天然食用色素來源，花色苷提取和紫薯食品創(chuàng)新受到人們關(guān)注。通過綜述紫薯花色苷穩(wěn)定性及其在糕點(diǎn)中的應(yīng)用，為紫薯花色苷研究及應(yīng)用提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 紫薯科學(xué)研究進(jìn)展

1.1 近10 a 紫薯科學(xué)研究現(xiàn)況

統(tǒng)計(jì)近10 a 有關(guān)紫薯文獻(xiàn)的發(fā)文量，見圖1。

圖1 有關(guān)紫薯研究的發(fā)文量Table 1 Publications on purple potato research

從圖1 可以看出， 近10 a 有關(guān)紫薯的年發(fā)文量在180～265 篇之間波動(dòng)，2015 年發(fā)文量最高為265篇，2021 年發(fā)文量最低為180 篇。

1.2 紫薯花色苷穩(wěn)定性影響因素研究現(xiàn)況

統(tǒng)計(jì)近10 a 有關(guān)紫薯花色苷穩(wěn)定性影響因素研究的文獻(xiàn)發(fā)文量，如圖2 所示。

圖2 影響紫薯花色苷穩(wěn)定性因素的研究現(xiàn)況Table 2 Research status of factors affecting the stability of anthocyanins from purple potato

由圖2 可以看出，近10 a 有關(guān)文獻(xiàn)中，加熱溫度對(duì)紫薯花色苷穩(wěn)定性影響的文獻(xiàn)數(shù)目最多為33 篇，其他依次是 pH 值、光照、金屬離子、食品添加劑。 其中，食品添加劑對(duì)紫薯花色苷穩(wěn)定性影響的文獻(xiàn)數(shù)目最少為14 篇。 在影響紫薯花色苷穩(wěn)定性的五大因素中，加熱溫度受到的關(guān)注較多，而食品添加劑的研究空間較大。

1.3 紫薯花色苷提取方法研究現(xiàn)況

近10 a 紫薯花色苷提取方法發(fā)文量見圖3 和圖4。

從圖 3 可知， 近10 a 有關(guān)紫薯花色苷提取方法的文獻(xiàn)發(fā)文量不多，2015 年最多為 7 篇，2012 年和2017 年為 1 篇。由圖 4 可知，近 10 a 有關(guān)紫薯花色苷不同提取方法的文獻(xiàn)中，傳統(tǒng)的溶劑提取法受到較多關(guān)注，其他依次為超聲波提取法、微波萃取法、高壓脈沖電場(chǎng)輔助法、雙水相法、酶法，發(fā)酵法和加壓流體萃取法有著較大的研究空間。

圖3 紫薯花色苷提取方法發(fā)文量Table 3 Publications on extraction method of anthocyanins from purple potato

圖4 紫薯花色苷提取方法研究現(xiàn)況Table 4 Research status of extraction method of anthocyanins

2 不同因素對(duì)紫薯花色苷穩(wěn)定性的影響研究

2.1 光照對(duì)紫薯花色苷穩(wěn)定性的影響

趙國瑜等取樣液分別置于光照和避光下5 d，每隔1 d 觀察其顏色變化，并在 329 nm 處測(cè)吸光值。研究發(fā)現(xiàn)，不管在光照還是避光下，紫薯的花色苷均有降解現(xiàn)象，發(fā)生，但在光照條件下紫薯花色苷降解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于避光條件，因此得出紫薯花色苷需要避光保存的結(jié)論。

2.2 加熱溫度對(duì)紫薯花色苷穩(wěn)定性的影響

趙國瑜等還發(fā)現(xiàn)50 ℃時(shí)吸光值最大；20～50 ℃時(shí)可使用一般熱處理方式，花色苷較為穩(wěn)定；大于50℃時(shí)，隨著溫度的升高，紫薯花色苷越來越不穩(wěn)定，降解速度越來越快。 因此，加工紫薯不宜高溫，以溫度50 ℃左右為佳，這樣利于保持花色苷的穩(wěn)定性。

2.3 pH 值對(duì)紫薯花色苷穩(wěn)定性的影響

曾繁森等研究了pH 值與紫薯花色苷穩(wěn)定性之間的關(guān)系， 發(fā)現(xiàn)弱酸性條件下花色苷吸光值大且穩(wěn)定，堿性條件下花色苷由藍(lán)紫色變?yōu)榫G色。因此，花色苷的加工環(huán)境以酸性條件為宜。

2.4 食品添加劑對(duì)紫薯花色苷穩(wěn)定性的影響

趙國瑜等研究發(fā)現(xiàn)添加D-異抗壞血酸鈉時(shí)花色苷穩(wěn)定性最好，添加氯化鈉、檸檬酸、山梨酸鉀時(shí)花色苷穩(wěn)定性較好，而添加碳酸氫鈉時(shí)穩(wěn)定性最差。

2.5 金屬離子對(duì)紫薯花色苷穩(wěn)定性的影響

郭思杙等研究發(fā)現(xiàn) Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Zn2+不會(huì)對(duì)花色苷顏色穩(wěn)定性造成明顯影響。 Fe3+會(huì)使花色苷嚴(yán)重變色，使其由紫紅色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色。Al3+對(duì)花色苷具有比較明顯的增色作用，且Al3+的濃度與增色作用成正比。 當(dāng)Cu2+的濃度超過0.007 5 mol/L 時(shí)，花色苷發(fā)生褪色現(xiàn)象，F(xiàn)e2+也有一定褪色作用， 但沒有Cu2+顯著。

3 紫薯花色苷在食品創(chuàng)制中的應(yīng)用

3.1 紫薯花色苷在餅干食品中的應(yīng)用

紫薯花色苷是良好的天然著色劑且富有營養(yǎng)價(jià)值，經(jīng)常添加在餅干生產(chǎn)中，用以提高其商品價(jià)值。田文靜等對(duì)紫薯曲奇餅干的抗氧化性與質(zhì)量特性進(jìn)行了研究， 發(fā)現(xiàn)紫薯粉的添加會(huì)使餅干呈現(xiàn)紫紅色且含有更多花色苷和多酚物質(zhì)， 使 DPPH 自由基清除效果更好，貯藏過程中氧化穩(wěn)定性也得到提高。 紫薯曲奇餅干中的面筋蛋白含量較少，結(jié)構(gòu)更酥松，其膠黏性、硬度和咀嚼性較低。 研究還發(fā)現(xiàn)，人們比較喜歡添加紫薯的餅干， 故紫薯花色苷具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

白建等在紫薯餅干基礎(chǔ)上進(jìn)行了食品創(chuàng)新，得到紫薯黑米餅干的最優(yōu)配比，即低筋面粉、黑米粉、紫薯粉、白砂糖、黃油、雞蛋、牛奶、泡打粉、食鹽、小蘇打的添加比例為 100∶20∶35∶45∶80∶20∶20∶1∶1∶1，通過單因素試驗(yàn)和影響面試驗(yàn)，得出這一配比制作的紫薯黑米餅干口感最佳。

3.2 紫薯花色苷在蛋糕食品中的應(yīng)用

張雅娜等制作出紫薯皮豆渣膳食纖維蛋糕并確定最優(yōu)配比，即紫薯皮和豆渣與綿白糖、大豆油、泡打粉的添加比例為 10∶70∶11∶1，紫薯皮和豆渣的質(zhì)量比為 1∶1 ，因含有花色苷，故蛋糕呈紅褐色。

張瑩麗等將紫薯與茯苓相結(jié)合， 制成紫薯茯苓蛋糕。 通過單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)、物性檢測(cè)、驗(yàn)證試驗(yàn)及感官評(píng)分，獲得最佳配方為紫薯泥60 g、雞蛋60 g、糖粉26 g、植物油12 g、茯苓粉10 g、牛奶10 g、泡打粉1.7 g。 紫薯茯苓蛋糕營養(yǎng)價(jià)值較高，市場(chǎng)前景良好。

3.3 紫薯花色苷在面包食品中的應(yīng)用

賈彥杰等通過試驗(yàn)確定了紫薯面包的最優(yōu)配比，以高筋粉和紫薯粉總質(zhì)量為基重，獲得紫薯粉、酵母、黃油、蔗糖的適配比例為 16：5：20：20，制作出的面包呈淡紫色。

王芮東等確定了紫薯雜糧面包的最優(yōu)配比， 即面包粉、紫薯泥、黑豆粉、綿白糖、黃油、雞蛋、干酵母、乳粉、食鹽、水的適配比例為 22.5 ∶100∶22∶15∶17.5∶15∶2∶6 ∶1∶45 。 面火 180 ℃、底火 160 ℃的條件下烘烤 10 min。

4 結(jié)語

紫薯含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，其所含的大量花色苷作為天然色素而得到廣泛應(yīng)用。 目前，在花色苷穩(wěn)定性影響因素、花色苷提取方法、花色苷定性定量分析等方面已開展諸多研究，但在食品生產(chǎn)中如何保持花色苷穩(wěn)定性使其不被降解，進(jìn)而提高產(chǎn)品中的營養(yǎng)物質(zhì)含量并延長貯存時(shí)間， 還需要進(jìn)一步深入研究，為紫薯在食品領(lǐng)域得到充分利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。