我國彩色馬鈴薯主栽品種的營養(yǎng)成分分析

仇 菊，朱 宏，劉 鵬，王 靖，孫君茂

(農(nóng)業(yè)部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081)

彩色馬鈴薯是指塊莖的皮和/或肉為淺紫、深紫色、粉紅、紅、橙、藍或黑色的馬鈴薯[1]。相比于普通馬鈴薯，彩色馬鈴薯富含多酚、花色苷及維生素C等多種功能成分，具有抗氧化、抗癌、降血糖、減肥、延緩衰老等生理功能[2-3]。研究表明，部分彩色馬鈴薯品種的花青素色素提取物較葡萄、紫胡蘿卜等的提取物有更好的穩(wěn)定性和抗氧化性，并能獲得較高的花青素色素產(chǎn)量[4]。目前，彩色馬鈴薯的抗氧化性與其功能成分的相關(guān)性[2-3]、功能成分在塊莖成熟過程中的積累[4]、食品加工過程中的營養(yǎng)素保持技術(shù)[5-6]等方面是國際研究熱點。盡管彩色馬鈴薯的功能特性及加工技術(shù)研究已經(jīng)取得很大進展，且作為更具營養(yǎng)和經(jīng)濟價值的食品原料開發(fā)前景廣闊，但我國在彩色馬鈴薯的新品種選育、高效栽培、種植技術(shù)等方面研究較多，而在配套加工技術(shù)、深加工工藝方面研究較少。因此，提高彩色馬鈴薯產(chǎn)品附加值，拓展其深加工產(chǎn)業(yè)化開發(fā)仍然任重而道遠。

本文對全國已有彩色馬鈴薯主栽品種及其種植情況進行調(diào)查研究，并分析了這些品種的營養(yǎng)成分及功能活性物質(zhì)，為其精深加工及營養(yǎng)型食品開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究方法

1.1 樣品采集

從全國各省收集我國現(xiàn)已推廣種植的11個彩色馬鈴薯品種。據(jù)各地馬鈴薯收獲時間，分別于3、6、9、10月在廣西、四川、云南、青海、內(nèi)蒙古、新疆等10個省收集當?shù)匦迈r采收的彩色馬鈴薯。收獲的鮮薯從種植大田直接快遞發(fā)往同一檢測中心，常溫運輸于5d內(nèi)進行樣品處理并開始檢測。

1.2 營養(yǎng)素檢測方法

各項指標檢測均采用國標方法，包括能量及碳水化合物(GB 28050—2011)、蛋白質(zhì)(GB/T 5009.5—2016)、脂肪(GB/T 5009.6—2016)、膳食纖維(GB 5009.88—2014)、淀粉(GB/T 5009.9—2016)、礦物質(zhì)及維生素(GB/T 5009—2008)。檢測結(jié)果以鮮重計。

1.3 植物化學物質(zhì)檢測方法

花色苷總量測定采用pH示差法，參考Farahmandazad等[7]的方法進行。將酸化的乙醇浸提所得彩色馬鈴薯的色素液，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀50℃條件下濃縮后，采用紫外可見分光光度計(島津UV-2450)分別測定其在pH 4.5和pH 1.0緩沖液中的最大吸收波長，并最終于524nm和700nm波長下測定吸光度，總花色苷含量以矢車菊素-3-葡萄糖苷計?？偡雍坎捎酶Ａ址颖壬?，將彩色馬鈴薯乙醇浸提濃縮液與福林酚試劑及Na2CO3溶液混合反應(yīng)，采用紫外可見分光光度計，在765nm波長下測定吸光度?？偡雍恳詻]食子酸計[8]?？傸S酮含量采用張薇等[9]的檢測方法，將彩色馬鈴薯丙酮浸提濃縮液分別與亞硝酸鈉溶液、硝酸鋁溶液、氫氧化鈉溶液逐步反應(yīng)，采用紫外可見分光光度計，在513nm波長下測定吸光度。總黃酮含量以蘆丁計。

1.4 調(diào)研內(nèi)容

2016—2017年開展全國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)14個省關(guān)于彩色馬鈴薯種植、收獲、育種、加工的調(diào)查研究。包括東北、華北、西北、西南、華南五大主產(chǎn)區(qū)及其他幾省，東北：黑龍江；華北：河北、山東、內(nèi)蒙古；西北：甘肅、寧夏、新疆；西南：四川、云南、貴州；華南：廣西；青藏地區(qū)：青海；華中：湖北、江西。獲得了10個省現(xiàn)有種植的彩色馬鈴薯樣品。

2 結(jié)果與分析

2.1 我國彩色馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)分布情況

我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)主要集中在東北、華北、西北、西南、華南五大上風區(qū)。東北是以種用、淀粉加工用和鮮食用馬鈴薯為主的產(chǎn)區(qū)，主要產(chǎn)區(qū)集中在黑龍江和吉林兩省、蒙古東部、遼寧北部和西部。華北是種用、加工用和鮮食用馬鈴薯為主的產(chǎn)區(qū)，主要產(chǎn)區(qū)集中在內(nèi)蒙古中西部、河北北部、山西中西部和山東南部。西北也是種用、加工用和鮮食用馬鈴薯為主的產(chǎn)區(qū)，主要產(chǎn)區(qū)包括甘肅、寧夏、陜西西北部和青海東部。西南以鮮食馬鈴薯為主，主要包括云南、貴州、四川。華南以種用馬鈴薯為主，包括廣東、廣西、福建。湖北、湖南的西北山區(qū)多以鮮食馬鈴薯為主，而中東部地區(qū)以種用馬鈴薯為主。江西以種用馬鈴薯為主。2017年全國馬鈴薯播種面積在8 000萬畝以上，近20年來以4%的年增長速度發(fā)展，約占世界的1/4，是全世界第一大馬鈴薯出產(chǎn)國。

然而，彩色馬鈴薯種植成萬畝以上的規(guī)模在全國都較少見。僅內(nèi)蒙古和四川兩省的種植面積較高，各彩色馬鈴薯品種總計能達到萬畝，而其他各省的種植面積均低于萬畝，面積最低的幾個省，彩色馬鈴薯種植面積不足千畝(表1)。

表1 我國目前主要推廣種植的彩色馬鈴薯品種分布

2.2 我國彩色馬鈴薯主栽品種種植分布及產(chǎn)量

由表1可見，目前我國各省分布最多的彩色馬鈴薯品種是黑美人、黑金剛。內(nèi)蒙古的紅美種植面積最大，四川的蓉紫芋次之，而其他地方特色品種均在各地方具有小面積種植規(guī)模。內(nèi)蒙古和四川的大面積種植，主要歸功于其后續(xù)配套加工及生產(chǎn)。兩省除了鮮食彩色馬鈴薯，還具有彩色馬鈴薯的全粉生產(chǎn)線，并積極開展以彩色馬鈴薯為原料的薯丁、薯粉等產(chǎn)品的研制和試生產(chǎn)，這對促進彩色馬鈴薯市場上的消費有著積極的推動作用。

全世界人均年消費馬鈴薯28kg，而發(fā)達國家人均消費達74kg，發(fā)展中國家人均消費只有18kg，而我國人均僅14kg[10-11]。在這樣的消費形勢下，彩色馬鈴薯由消費量而限制的產(chǎn)能比普通馬鈴薯面臨著更嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，雖然各地選育出多個彩色馬鈴薯品種，但其開拓的市場卻很有限，消費量不足。原因可能與馬鈴薯配套加工跟不上、消費產(chǎn)品不夠多元有密切關(guān)系。馬鈴薯具有較大的加工鏈，發(fā)達國家馬鈴薯加工產(chǎn)品比例較高，美國占70%以上，歐盟在40%左右，而中國馬鈴薯的加工量不足10%。因此，提高彩色馬鈴薯產(chǎn)量、發(fā)揮各地彩色馬鈴薯產(chǎn)能潛力之前，解決其配套加工、將其消費形式多樣化、豐富其產(chǎn)品形式等問題尤為重要。

2.3 彩色馬鈴薯營養(yǎng)成分分析

不同馬鈴薯加工食品對原料品質(zhì)有不同要求。我國現(xiàn)有馬鈴薯品種在薯形、干物質(zhì)含量、淀粉含量、還原糖含量等主要品質(zhì)指標上存在很大差異[12-13]。因此，了解彩色馬鈴薯的主要營養(yǎng)品質(zhì)指標，對彩色馬鈴薯適宜加工食品的產(chǎn)品形式有較強的指導意義，有利于不同品種的產(chǎn)品形式多樣化的開發(fā)及利用，但關(guān)于彩色馬鈴薯的營養(yǎng)成分鮮有報道。由表2可見，在基礎(chǔ)營養(yǎng)成分上，不同品種的差異并不大。從鮮薯的能量供應(yīng)來看，桂彩薯和蓉紫芋能量最低，而紅美、紅寶石、紅玫瑰的能量明顯高于其他品種。紅美、紅寶石、紅玫瑰均為肉色全粉的品種，主要種植在北方，其能量、碳水化合物、淀粉含量較其他肉色全紫的品種高，特別是集中種植在南方的品種。此外，南方種植的云薯603為肉色花紫，川彩月為肉色花粉，其能量及碳水化合物略高于肉色全紫的紫云1號、桂彩薯、蓉紫芋。

據(jù)報道，普通鮮馬鈴薯含蛋白質(zhì)1%～2%，高蛋白品種可達2.7%[14-15]。本研究中彩色馬鈴薯的蛋白質(zhì)含量在1.48%～2.89%之間，紅寶石的蛋白質(zhì)含量最高。普通鮮馬鈴薯含淀粉10%～18%[14]，本研究中彩色馬鈴薯的淀粉含量在9.54%～20.15%之間，紅美和紅寶石的淀粉含量均高于18%。普通鮮馬鈴薯含脂肪0.1%～0.5%[14]，本研究中彩色馬鈴薯脂肪含量在0.1%～0.44%之間，其中黑金剛、紫云1號、云薯603、川彩月的脂肪含量接近最低值0.1%?？梢姡覈壳爸髟缘牟噬R鈴薯與普通馬鈴薯的基本營養(yǎng)成分沒有太大差異。

表2 不同彩色馬鈴薯品種主要營養(yǎng)成分

普通馬鈴薯每160g鮮薯含維生素C為14～16mg，相當于胡蘿卜的2倍、白菜的3倍、西紅柿的4倍[15]，某些品種的鮮馬鈴薯維生素C含量可達22mg/100g[16]。由表3可見，除云薯603和希森8號以外，其他彩色馬鈴薯維生素C含量均高于20mg/100g，其中黑美人的維生素C含量最高為26.1mg/100g，其次是黑金剛25.6mg/100g，再次是蓉紫芋24.3mg/100g，可見，彩色馬鈴薯的維生素C含量較普通馬鈴薯高。本研究中彩色馬鈴薯的維生素A、維生素D、維生素K1均未檢出。

由表4可見，彩色馬鈴薯的鈣含量為8.8～14.32mg，略高于普通馬鈴薯的平均水平，但也有報道稱，高鈣馬鈴薯品種的鈣含量可達到45～60mg/100g(鮮重)[14，17]。由彩色馬鈴薯的鉀(315～499mg)、鎂(17.35～25.52mg)、鋅(0.21～0.42mg)的含量可見，彩色馬鈴薯的礦物質(zhì)含量較普通馬鈴薯并無太大差異。

表3 不同彩色馬鈴薯品種的維生素含量

注：ND未檢出

表4 不同彩色馬鈴薯品種的礦物質(zhì)含量 單位：mg/100g

2.4 彩色馬鈴薯色素類功能成分分析

花青素是彩色馬鈴薯有別于普通馬鈴薯的一大營養(yǎng)特點。大量研究報道，彩色馬鈴薯的花青素提取物具有抗氧化[2，18-19]、抗癌[20-23]、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[24-25]等功效作用。不同品種、不同顏色的馬鈴薯的花青素含量和組成有很大差異。紫色馬鈴薯的顏色主要來源于錦葵、天竺葵、矢車菊、飛燕草和芍藥[26-27]；紅色馬鈴薯以天竺葵為主[28-29]；紫紅色馬鈴薯以飛燕草為主[30]；黑色和藍色以矮牽牛為主[31]。關(guān)于我國彩色馬鈴薯花青素含量的報道顯示，其花青素的含量差別較大，每100g鮮薯中從低于10mg到大于100mg不等，且薯皮中的花青素含量是薯肉的幾十倍甚至幾百倍[32-34]，但關(guān)于我國不同地域現(xiàn)有幾個主栽品種的花青素等功能成分含量的統(tǒng)計或比較研究鮮有報道。由表5可見，除了云薯603和川彩月2個花肉品種的花青素含量低于2mg/100g以外，其他彩色馬鈴薯的花青素含量均在12.2～48.9mg/100g之間，其中蓉紫芋、桂彩薯、紫云、紅美、希森8號、黑美人和黑金剛幾個品種的花青素含量均在20mg/100g以上。已有報道中，殷麗琴等[32]的檢測結(jié)果以馬鈴薯干重計，紫云1號的薯肉中含43.38mg/100g(干基含量)，云薯603含0.73mg/100g(干基含量)；薯皮中含量分別為268.76、128.19mg/100g(干基含量)。姜超等[33]測定了紅美的花青素含量為169.88 mg/100g(鮮重含量)。李倩等[34]測定了華中農(nóng)業(yè)大學育成的紫色及紅色馬鈴薯中花青素含量分別為25～100 mg/100g(鮮重含量)、75 mg/100g(鮮重含量)。這些研究結(jié)果與本研究實測值存在差異。原因一方面是本研究測定的為一級薯或商品薯，另一方面原材料均為推廣種植后在自然條件下的大田里種植并收獲，非實驗室的最佳生長條件。

本研究采用化學法初探各個品種的多酚和黃酮類化合物的總量。結(jié)果顯示，黑美人、黑金剛、蓉紫芋的總酚和總黃酮含量最高，其次為桂彩薯、紅美、紫云1號、希森8號。肉色粉色或淡粉色的紅寶石、紅玫瑰、川彩月以及肉色花紫的云薯603，其總酚和總黃酮含量和花青素一樣，與各品種相比不高(表5)。

表5 不同彩色馬鈴薯色素功能成分 單位：mg/100g

注：ND低于檢測限未檢出

3 結(jié)論與展望

本研究發(fā)現(xiàn)，彩色馬鈴薯除了像普通馬鈴薯一樣富含維生素和礦物質(zhì)以外，蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)特性也與普通馬鈴薯無異，而彩色馬鈴薯獨特的顏色賦予了其額外的營養(yǎng)價值。各地種植條件、種收時間、當年氣候存在很大差異，開展不同品種在不同生態(tài)區(qū)域的種植試驗將有利于更科學的說明我國彩色馬鈴薯的營養(yǎng)特性。

彩色馬鈴薯相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)主要面臨以下問題，首先，由于彩色馬鈴薯的深加工不足，雖然許多省份的馬鈴薯產(chǎn)能可觀，但是種植面積及規(guī)模均較?。黄浯?，我國彩色馬鈴薯的品種多樣、營養(yǎng)價值差異較大，缺乏富含花色苷的專用品種；再次，由于彩色馬鈴薯花色苷提取工藝的標準化不完善，產(chǎn)品的市場占有率很低，沒有成規(guī)模的上市銷售產(chǎn)品。因此，進一步深入彩色馬鈴薯的產(chǎn)品研制及開發(fā)，將現(xiàn)有的研究理論及工藝應(yīng)用于彩色馬鈴薯產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)，提高其附加值是推動彩色馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。通過主食化的帶動作用，依靠精深加工形成高附加值的彩色馬鈴薯功能化食品。從利于彩色馬鈴薯功能成分富集的種植條件優(yōu)化的原料品質(zhì)控制，到色素類功能成分高效提取技術(shù)及食品工藝配方的研發(fā)，提高彩色馬鈴薯資源全產(chǎn)業(yè)鏈上的綜合利用水平，將成為未來彩色馬鈴薯的產(chǎn)業(yè)發(fā)展著力點。◇