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摘 要：紫甘薯以其富含天然花青素、活性微量元素硒和粗纤维，以及抗氧化、抗菌、抗癌、预防衰老及皮肤美容等卓越的保健功能而越来越受到人们的青睐。对紫甘薯的营养价值、保健功能及其应用前景做一综述，以期有助于为我国紫甘薯的研究提供参考。
关键词：紫甘薯；保健功能；研究进展
中图分类号 TS202.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）05-11-03
紫色甘薯（Ipomoea. batatas Poir）系旋花科（Convolvuulaceae）番薯属植物，是由日本农林水产省九州实验场经多年培育成功的高色素紫心甘薯新品种[1]。紫薯的生理碱性作用可调控人体因食用米面食品引起的生理酸性，维持人体酸碱平衡的需求。紫甘薯因合成大量花青素，其薯皮呈紫黑色，薯肉呈深紫色至黑色，又俗称“黑薯”，是一种集食用、药用及保健功能于一体的高营养蔬菜[2]。紫薯块根几乎含有普通甘薯的所有营养物质，丰富的蛋白质、易被人体消化吸收的氨基酸、丰富的维生素（B1、B2、C、E、A）和多种天然矿物质元素（硒、钙、镁、钾、锌）、大量膳食纤维等[3]。紫色甘薯中的天然药用价值很高的花青素（PSPA，purple sweet potato anthocyanin）具有显著的抗生物氧化、延缓衰老、预防疾病、治疗及抑制诱癌物质的产生和减少突变的作用，被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素[4]，目前紫甘薯是无公害、绿色、有机食品中的首推保健食品，具有非常广阔的发展前景。
1 紫薯的营养价值
紫甘薯不再是传统印象中的“粗粮”，其营养价值很高，欧美人称赞它是“第二面包”。在人体必不可少的8种氨基酸中，紫甘薯内富含7种，可满足人体对氨基酸的需求。紫甘薯最大的特点是富含花青素，色素提取与从紫葡萄籽、黑米、蓝莓、紫甘蓝、黑加仑、紫苏等提取的色素相比，具有原料来源广泛、色素产量高、成本低、无污染等优势，色素耐热稳定性优于其它色素，光稳定性表现最强，是一种重要的天然红色素源[5]。紫薯中组成较合理的高膳食纤维含量也使其跻身于目前最理想的健康食品行列。此外，紫甘薯嫩茎叶含有丰富的纤维素与果胶，能刺激肠胃蠕动，促进肠道中致癌毒物的排泄，营养价值不低于米面食品。中国中医学研究表明：甘薯茎叶具有补虚、益气、健脾强胃、益肺生津、补肝明目、延缓衰老等作用[6]。菜叶类甘薯日益受到人民的重视，在香港被称之为“蔬菜皇后”。
1.1 紫甘薯富含花青素 据报道，世界各国在20世纪50年代至少有100多种化学合成色素，而现今美国只允许使用9种，欧盟15种，日本12种，中国9种[7]。多数人工合成色素对人体会有不同的伤害，具有潜在的致癌或诱发染色体发生变异的副作用，因此开发稳定高效的天然色素源势在必行。我国甘薯面积占全世界总种植面积的69%左右，其中紫薯作为甘薯的一个新型品种，以其无可比拟的高花青素含量、高产稳产、适应能力强、成本低廉、无特殊气味等优点，成为开发花青素的主要原料来源。紫薯中花青素在其块根内分布不均匀，据研究表明，一般块根外层花青素含量最高，外层几乎为内层的1.5倍。花青素主要起着单糖载体与调节细胞渗透压的作用，并与其他次生代谢物类黄酮共同在植物抗菌、抗虫、抗毒素中起作用[8-9]。
1.2 紫甘薯中微量元素的应用 据研究报道，紫甘薯中的营养成分如赖氨酸、铜、钾、锰、锌的含量比普通甘薯高3～8倍，具有极强的抗氧化作用，能起到去除活性氧、抑制致癌物质的产生、改善肝功能以及改善视力等保健作用，长期食用具有较明显的降压、补血、益气、润肺等功效[2]。硒元素是人体必需的矿物质，人体内无法合成，紫薯中含有抗癌活性的微量元素硒，含量是普通甘薯品种的20倍，在抗癌食品中位居首位[10]。美国亚利桑那癌症中心一项研究表明，每天补充200μg有机硒，癌症死亡率可下降50%，癌症总发病率可下降37%。硒能增强人体的抗氧化功能；抑制肿瘤血管形成；抑制癌细胞内蛋氨酸和蛋白质的合成；选择性地抑制肿瘤细胞增殖蛋白的合成和DNA的复制，从而抑制癌细胞的生长、繁殖。
1.3 紫甘薯薯叶多糖与黄酮类化合物的应用 国内外研究表明，不同物种的多糖由于其分子结构、分子量、溶解度不同而具有不同的药理作用，体现其丰富多彩的生物活性。如改变细胞膜的成分，诱导肿瘤细胞发生凋亡和改变肿瘤组织的血供；真菌多糖可用于降低血糖；清除超氧自由基、羟自由基；修复受损的造血组织，增强机体的免疫功能，因此多糖在抗肿瘤、抗衰老、抗辐射、抗癌症等方面的应用不断增加[11]。据有关资料报道，甘薯叶中的糖类物质主要为可溶性多糖、还原糖与水溶性膳食纤维，总糖含量为11.08%～15.86%。甘薯薯叶活性多糖已被证实具有降低大鼠血清中血脂与肝部胆固醇的功效，并可促进胰岛素的释放，使大鼠体内血糖水平降低16.7%。甘薯叶粗制剂对于治疗因化疗引起的血败症疗效显著，后经北京理化分析测试中心提取分离、纯化后发现其中活性多糖精制组分较粗制剂效果更佳，命名为番薯叶多糖制剂Ⅲ[12]。黄酮类化合物（flavonoids）在植物体内形成，它在植物的生长、发育、开花、结果以及抗菌防病等方面起着重要的作用。甘薯叶医疗保健作用与黄酮类化合物有关。在评估紫甘薯叶的抗氧化研究中报道，运动员在食用紫甘薯叶饮料2周后，发现血脂降低且DNA的氧化作用得以调节[13]。
虽然紫甘薯叶资源十分丰富，但基本上均作为废弃物抛弃，若能变废为宝，利用紫甘薯叶进行多糖与黄酮类化合物的提取、体外抗氧化性以及抑菌活性的研究，具有重大的经济价值与现实意义。
2 紫甘薯的保健功能
20世纪80年代以来，美国、日本等科学家研究发现，甘薯块根中含有粘液蛋白、脱氢表雄酮、准女性激素、VA、VB2、VC等多种营养物质，对预防多种疾病以及益寿健身有特殊功效，是一种理想的保健食品[14]。 2.1 抗氧化及清除自由基功能 过量的自由基与氧化伤害是人体疾病的发生与发展的诱因。紫甘薯中高花青素含量与酚类物质含量是其自由基清除和抗氧化作用的主要活性因子，特别是紫甘薯皮花青素的抗氧化性是其他部位的3倍[15]。Furuta Shu等考察了21种不同颜色的甘薯品种，对其块根中的21种乙醇提取物进行检测，结果表明甘薯中花青素色价比越高，清除叔丁基过氧化物自由基活性越强[16]。Choi等考察从不同植物紫葡萄、紫茄子、红甘蓝、紫甘薯中分离出不同酰化的花色苷，对其抗氧化活性进行研究，研究发现从紫甘薯中分离出的芍药素显示出与较强抗氧化剂——丁基羟基茄香醚具有相当能力的抗氧化活性[17]。吕晓玲等在研究紫甘薯花色苷对活性氧的清除作用中发现，该花色苷对O2-、H2O2、羟基自由基等均具有清除和抑制作用，且清除作用与浓度呈正比关系[18]。
2.2 改善肝机能 紫甘薯对CCl4诱导的肝损伤有改善作用，并能降低血糖水平。Suda等以小鼠为材料进行紫甘薯饮料的生理功效实验，给小鼠喂食对肝、肾有严重损害作用的化合物CCl4，结果小鼠肝肾损伤明显，表现为血清中的谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）激增，随后给中毒小鼠喂食紫甘薯饮料，病鼠血清中GOT、GPT酶的上升趋势得到了明显抑制，减轻了由CCl4引起的肝损伤[19]。有研究报道，志愿者饮用紫薯汁的尿检实验结果表明，通过饮用紫薯汁，肝功能障碍者与高血压的志愿者可以有效恢复肝功能与血压水平[20]。
2.3 缓解心血管疾病 法国人常食用高饱和脂肪酸食物，却很少患上心脑血管疾病与动脉硬化，究其原因，是由于法国人特别喜欢饮用花色素含量很高的红葡萄酒。紫甘薯富含多种天然矿物质、β-胡萝卜素、叶酸、VC和VB6等，具有预防心血管疾病的作用。紫甘薯中丰富的花青素具有保护血细胞正常的柔韧性，增强机体血液循环，维持血管壁的正常功能。Cassidy A等阐述了高花青素的摄入与降低年轻与中年妇女的心肌梗死（myocardial infarction，MI）的风险有关，研究中对93 600名来自护理健康研究的25～42岁年龄阶层的妇女进行了跟踪调查，调查内容为花青素与其它黄酮类物质等与MI间的联系，在18年间的研究中，报道了405例MI，得出花青素的摄入量与MI高发率呈明显负相关的结论[21]。
2.4 抗癌变、抗突变 国内外的研究表明，花青素具有降低癌细胞增殖能力与抑制肿瘤形成的功效。Yoshimoto利用鼠伤寒沙门氏菌TA98对4种紫甘薯的块茎浸提液进行抗突变活性实验，研究发现特别是紫甘薯“Ayamurasaki”中分离得到的花青素可有效地使杂环胺等诱导的突变活性下降[22]。K?chling等在花青素能否改善阳性费城染色体（ph+）引起的急性粒细胞性白血病的维持疗法的文章中报道，尽管化疗与酪氨酸激酶抑制剂（抗癌药）可提高该病缓解率，但仍没有新的策略可阻止该病的复发，于是结合花青素、抗癌活性药伊马替尼（imatinib）与DNA特异疫苗的功效，可有效降低该病的复发率，同时该法在恶性肿瘤的治疗中也发挥其独特疗效[23]。
2.5 其他应用 紫甘薯花青素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有较强的抑制作用，并与其浓度呈正相关，因此可拓展紫甘薯的花青素作为抗氧化剂、防腐保鲜剂的应用价值，以防止食品在贮运过程中发生氧化变质腐败，延长食品的货架寿命[24]，达到抗氧化、防腐抑菌双重功效的作用。花青素还具有增强记忆、预防衰老、预防糖尿病与肥胖、改善视神经等功能。
3 紫甘薯的开发前景及展望
随着人们生活水平的不断提高和保健意识的增强，紫甘薯营养价值和保健功能越来越受到重视，可发展多种精细加工制品，从而提高其附加值[25]。
日本对紫甘薯的研究较早，也是开展高花青素紫薯遗传育种研究最早的国家之一，一般而言紫薯薯肉紫色越深，花青素含量越高，内在品质越好，花青素是紫肉甘薯品质的重要物质基础和评定依据。利用紫甘薯作原料提取花青素是紫薯的深加工的主要方式之一[26]。除此之外，以紫薯为原料可以制作炸薯片、紫薯饼干、紫薯酸奶、紫薯冰淇淋等休闲小食品；生产多种单（双）糖类、乳酸、柠檬酸、氨基酸、维生素等衍生物产品；以紫薯为原材料进行深度开发，通过发酵制作口感较好的具保健作用紫薯葡萄酒与啤酒，保健红醋等；以及经清洗→去皮→挑选→切片→漂洗→预煮→冷却→蒸煮→捣泥→烘干等工艺，制成新鲜紫薯脱水制品——紫薯全粉，可最大限度地保留新鲜紫甘薯果肉的各种营养与风味物质，改善其物理性质，具有延长其货架期的优点，颇受市场青睐。紫薯地上部分除作绿色蔬菜食用外，还可制作茶、面包、蛋糕、各种点心等产品，也是今后生产与商业化的另一重要方向之一。
参考文献
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[26]魏蕾，吕佳飞，李志渊.花青素的提取纯化、抗氧化能力及功用方面的研究进展[J].氨基酸和生物资源，2009，31（4）：83-86.
（责编：徐世红）
关键词：紫甘薯；保健功能；研究进展
中图分类号 TS202.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）05-11-03
紫色甘薯（Ipomoea. batatas Poir）系旋花科（Convolvuulaceae）番薯属植物，是由日本农林水产省九州实验场经多年培育成功的高色素紫心甘薯新品种[1]。紫薯的生理碱性作用可调控人体因食用米面食品引起的生理酸性，维持人体酸碱平衡的需求。紫甘薯因合成大量花青素，其薯皮呈紫黑色，薯肉呈深紫色至黑色，又俗称“黑薯”，是一种集食用、药用及保健功能于一体的高营养蔬菜[2]。紫薯块根几乎含有普通甘薯的所有营养物质，丰富的蛋白质、易被人体消化吸收的氨基酸、丰富的维生素（B1、B2、C、E、A）和多种天然矿物质元素（硒、钙、镁、钾、锌）、大量膳食纤维等[3]。紫色甘薯中的天然药用价值很高的花青素（PSPA，purple sweet potato anthocyanin）具有显著的抗生物氧化、延缓衰老、预防疾病、治疗及抑制诱癌物质的产生和减少突变的作用，被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素[4]，目前紫甘薯是无公害、绿色、有机食品中的首推保健食品，具有非常广阔的发展前景。
1 紫薯的营养价值
紫甘薯不再是传统印象中的“粗粮”，其营养价值很高，欧美人称赞它是“第二面包”。在人体必不可少的8种氨基酸中，紫甘薯内富含7种，可满足人体对氨基酸的需求。紫甘薯最大的特点是富含花青素，色素提取与从紫葡萄籽、黑米、蓝莓、紫甘蓝、黑加仑、紫苏等提取的色素相比，具有原料来源广泛、色素产量高、成本低、无污染等优势，色素耐热稳定性优于其它色素，光稳定性表现最强，是一种重要的天然红色素源[5]。紫薯中组成较合理的高膳食纤维含量也使其跻身于目前最理想的健康食品行列。此外，紫甘薯嫩茎叶含有丰富的纤维素与果胶，能刺激肠胃蠕动，促进肠道中致癌毒物的排泄，营养价值不低于米面食品。中国中医学研究表明：甘薯茎叶具有补虚、益气、健脾强胃、益肺生津、补肝明目、延缓衰老等作用[6]。菜叶类甘薯日益受到人民的重视，在香港被称之为“蔬菜皇后”。
1.1 紫甘薯富含花青素 据报道，世界各国在20世纪50年代至少有100多种化学合成色素，而现今美国只允许使用9种，欧盟15种，日本12种，中国9种[7]。多数人工合成色素对人体会有不同的伤害，具有潜在的致癌或诱发染色体发生变异的副作用，因此开发稳定高效的天然色素源势在必行。我国甘薯面积占全世界总种植面积的69%左右，其中紫薯作为甘薯的一个新型品种，以其无可比拟的高花青素含量、高产稳产、适应能力强、成本低廉、无特殊气味等优点，成为开发花青素的主要原料来源。紫薯中花青素在其块根内分布不均匀，据研究表明，一般块根外层花青素含量最高，外层几乎为内层的1.5倍。花青素主要起着单糖载体与调节细胞渗透压的作用，并与其他次生代谢物类黄酮共同在植物抗菌、抗虫、抗毒素中起作用[8-9]。
1.2 紫甘薯中微量元素的应用 据研究报道，紫甘薯中的营养成分如赖氨酸、铜、钾、锰、锌的含量比普通甘薯高3～8倍，具有极强的抗氧化作用，能起到去除活性氧、抑制致癌物质的产生、改善肝功能以及改善视力等保健作用，长期食用具有较明显的降压、补血、益气、润肺等功效[2]。硒元素是人体必需的矿物质，人体内无法合成，紫薯中含有抗癌活性的微量元素硒，含量是普通甘薯品种的20倍，在抗癌食品中位居首位[10]。美国亚利桑那癌症中心一项研究表明，每天补充200μg有机硒，癌症死亡率可下降50%，癌症总发病率可下降37%。硒能增强人体的抗氧化功能；抑制肿瘤血管形成；抑制癌细胞内蛋氨酸和蛋白质的合成；选择性地抑制肿瘤细胞增殖蛋白的合成和DNA的复制，从而抑制癌细胞的生长、繁殖。
1.3 紫甘薯薯叶多糖与黄酮类化合物的应用 国内外研究表明，不同物种的多糖由于其分子结构、分子量、溶解度不同而具有不同的药理作用，体现其丰富多彩的生物活性。如改变细胞膜的成分，诱导肿瘤细胞发生凋亡和改变肿瘤组织的血供；真菌多糖可用于降低血糖；清除超氧自由基、羟自由基；修复受损的造血组织，增强机体的免疫功能，因此多糖在抗肿瘤、抗衰老、抗辐射、抗癌症等方面的应用不断增加[11]。据有关资料报道，甘薯叶中的糖类物质主要为可溶性多糖、还原糖与水溶性膳食纤维，总糖含量为11.08%～15.86%。甘薯薯叶活性多糖已被证实具有降低大鼠血清中血脂与肝部胆固醇的功效，并可促进胰岛素的释放，使大鼠体内血糖水平降低16.7%。甘薯叶粗制剂对于治疗因化疗引起的血败症疗效显著，后经北京理化分析测试中心提取分离、纯化后发现其中活性多糖精制组分较粗制剂效果更佳，命名为番薯叶多糖制剂Ⅲ[12]。黄酮类化合物（flavonoids）在植物体内形成，它在植物的生长、发育、开花、结果以及抗菌防病等方面起着重要的作用。甘薯叶医疗保健作用与黄酮类化合物有关。在评估紫甘薯叶的抗氧化研究中报道，运动员在食用紫甘薯叶饮料2周后，发现血脂降低且DNA的氧化作用得以调节[13]。
虽然紫甘薯叶资源十分丰富，但基本上均作为废弃物抛弃，若能变废为宝，利用紫甘薯叶进行多糖与黄酮类化合物的提取、体外抗氧化性以及抑菌活性的研究，具有重大的经济价值与现实意义。
2 紫甘薯的保健功能
20世纪80年代以来，美国、日本等科学家研究发现，甘薯块根中含有粘液蛋白、脱氢表雄酮、准女性激素、VA、VB2、VC等多种营养物质，对预防多种疾病以及益寿健身有特殊功效，是一种理想的保健食品[14]。 2.1 抗氧化及清除自由基功能 过量的自由基与氧化伤害是人体疾病的发生与发展的诱因。紫甘薯中高花青素含量与酚类物质含量是其自由基清除和抗氧化作用的主要活性因子，特别是紫甘薯皮花青素的抗氧化性是其他部位的3倍[15]。Furuta Shu等考察了21种不同颜色的甘薯品种，对其块根中的21种乙醇提取物进行检测，结果表明甘薯中花青素色价比越高，清除叔丁基过氧化物自由基活性越强[16]。Choi等考察从不同植物紫葡萄、紫茄子、红甘蓝、紫甘薯中分离出不同酰化的花色苷，对其抗氧化活性进行研究，研究发现从紫甘薯中分离出的芍药素显示出与较强抗氧化剂——丁基羟基茄香醚具有相当能力的抗氧化活性[17]。吕晓玲等在研究紫甘薯花色苷对活性氧的清除作用中发现，该花色苷对O2-、H2O2、羟基自由基等均具有清除和抑制作用，且清除作用与浓度呈正比关系[18]。
2.2 改善肝机能 紫甘薯对CCl4诱导的肝损伤有改善作用，并能降低血糖水平。Suda等以小鼠为材料进行紫甘薯饮料的生理功效实验，给小鼠喂食对肝、肾有严重损害作用的化合物CCl4，结果小鼠肝肾损伤明显，表现为血清中的谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）激增，随后给中毒小鼠喂食紫甘薯饮料，病鼠血清中GOT、GPT酶的上升趋势得到了明显抑制，减轻了由CCl4引起的肝损伤[19]。有研究报道，志愿者饮用紫薯汁的尿检实验结果表明，通过饮用紫薯汁，肝功能障碍者与高血压的志愿者可以有效恢复肝功能与血压水平[20]。
2.3 缓解心血管疾病 法国人常食用高饱和脂肪酸食物，却很少患上心脑血管疾病与动脉硬化，究其原因，是由于法国人特别喜欢饮用花色素含量很高的红葡萄酒。紫甘薯富含多种天然矿物质、β-胡萝卜素、叶酸、VC和VB6等，具有预防心血管疾病的作用。紫甘薯中丰富的花青素具有保护血细胞正常的柔韧性，增强机体血液循环，维持血管壁的正常功能。Cassidy A等阐述了高花青素的摄入与降低年轻与中年妇女的心肌梗死（myocardial infarction，MI）的风险有关，研究中对93 600名来自护理健康研究的25～42岁年龄阶层的妇女进行了跟踪调查，调查内容为花青素与其它黄酮类物质等与MI间的联系，在18年间的研究中，报道了405例MI，得出花青素的摄入量与MI高发率呈明显负相关的结论[21]。
2.4 抗癌变、抗突变 国内外的研究表明，花青素具有降低癌细胞增殖能力与抑制肿瘤形成的功效。Yoshimoto利用鼠伤寒沙门氏菌TA98对4种紫甘薯的块茎浸提液进行抗突变活性实验，研究发现特别是紫甘薯“Ayamurasaki”中分离得到的花青素可有效地使杂环胺等诱导的突变活性下降[22]。K?chling等在花青素能否改善阳性费城染色体（ph+）引起的急性粒细胞性白血病的维持疗法的文章中报道，尽管化疗与酪氨酸激酶抑制剂（抗癌药）可提高该病缓解率，但仍没有新的策略可阻止该病的复发，于是结合花青素、抗癌活性药伊马替尼（imatinib）与DNA特异疫苗的功效，可有效降低该病的复发率，同时该法在恶性肿瘤的治疗中也发挥其独特疗效[23]。
2.5 其他应用 紫甘薯花青素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有较强的抑制作用，并与其浓度呈正相关，因此可拓展紫甘薯的花青素作为抗氧化剂、防腐保鲜剂的应用价值，以防止食品在贮运过程中发生氧化变质腐败，延长食品的货架寿命[24]，达到抗氧化、防腐抑菌双重功效的作用。花青素还具有增强记忆、预防衰老、预防糖尿病与肥胖、改善视神经等功能。
3 紫甘薯的开发前景及展望
随着人们生活水平的不断提高和保健意识的增强，紫甘薯营养价值和保健功能越来越受到重视，可发展多种精细加工制品，从而提高其附加值[25]。
日本对紫甘薯的研究较早，也是开展高花青素紫薯遗传育种研究最早的国家之一，一般而言紫薯薯肉紫色越深，花青素含量越高，内在品质越好，花青素是紫肉甘薯品质的重要物质基础和评定依据。利用紫甘薯作原料提取花青素是紫薯的深加工的主要方式之一[26]。除此之外，以紫薯为原料可以制作炸薯片、紫薯饼干、紫薯酸奶、紫薯冰淇淋等休闲小食品；生产多种单（双）糖类、乳酸、柠檬酸、氨基酸、维生素等衍生物产品；以紫薯为原材料进行深度开发，通过发酵制作口感较好的具保健作用紫薯葡萄酒与啤酒，保健红醋等；以及经清洗→去皮→挑选→切片→漂洗→预煮→冷却→蒸煮→捣泥→烘干等工艺，制成新鲜紫薯脱水制品——紫薯全粉，可最大限度地保留新鲜紫甘薯果肉的各种营养与风味物质，改善其物理性质，具有延长其货架期的优点，颇受市场青睐。紫薯地上部分除作绿色蔬菜食用外，还可制作茶、面包、蛋糕、各种点心等产品，也是今后生产与商业化的另一重要方向之一。
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（责编：徐世红）