紫山药的营养保健价值及产品开发

倪伟超，徐兵兵，李 彪，张 晶，吴 帆，张 文，倪 穗

(宁波大学 海洋学院，浙江 宁波315211)



紫山药的营养保健价值及产品开发

倪伟超，徐兵兵，李 彪，张 晶，吴 帆，张 文，倪 穗*

(宁波大学 海洋学院，浙江 宁波315211)

紫山药又称为“紫人参”，其肉色亮紫，富含特有的多糖、粘液质、蛋白质、淀粉、多种氨基酸、矿物元素等营养性成分，还具有多种功能性成分，如薯蓣皂苷(天然的DHEA)、尿囊素、多酚、植物固醇，有8种类黄酮物质花青素等。因此，紫山药具有较高的营养价值和保健功能，是集美味和保健养生作用于一体的珍贵药食兼用的绿色食品。在食品、化妆品、医药方面已显示出巨大的应用潜力。本文对紫山药的营养性成分、保健功能性成分及产品开发等方面已有的研究进行分析总结和展望。旨在提高人们对紫山药保健功能的认识，为今后科学地开发利用紫山药资源，促进紫山药营养和保健功能的开发提供参考。

紫山药；薯蓣科；营养成分；保健功能；产品开发

紫山药(DioscoreaalataL.)，又称紫莳药，紫参薯，因其肉质为紫色而得名。又因其形状不规则，有的有似脚板，又名脚板薯。紫山药属于薯蓣科(Dioscoreaeeae)山药属(Dioscorea)的蔓生草质藤本，食用部位为肉质细嫩柔滑的块茎。紫山药在我国自古就有种植，是一种药食兼备的蔬菜。因其含有花青素，其营养价值高于普通山药，有健脾养胃，滋肺益肾、利肝止泻之功效，因而又被称为“紫人参”。紫山药原产热带和亚热带地区，是非洲西部，亚洲南部和南美洲人们的食材[1]，我国南方的温暖地带，如浙江、湖南、广东、广西、福建、江西、云南、台湾等地有大面积的种植，在我国北方则种植少[2]。

紫山药属于山药的紫红肉品种群，能形成肥大的地下肉质块茎供食用或药用。其块茎长纺锤至柱形，也有少数呈脚板状。肉质柔滑，紫色亮丽，比一般的白色山药含有更多的维生素和微量元素、多糖、粘液质、蛋白质、淀粉、多种氨基酸、矿物元素等营养性成分[3]；同时它还具有多种功能性成分，如薯蓣皂苷(天然的DHEA)、尿囊素、多酚、植物固醇，有8种酚类黄酮物质的“花青素”等较高营养物质及药理成分。据《本草纲目》记载，紫山药有滋肺益肾、健脾止泻的功效，对脾虚腹泻、久痢不愈、虚痨咳嗽、肾虚遗精、小便频繁等有一定的食疗作用，且食昧鲜美，口感明显优于白山药。紫山药有促进内分泌激素的合成，增加人体的抵抗力，降低血压、血糖、抗衰益寿等作用，是集美味和养生作用于一体的珍贵药食兼用的绿色植物。在食品、化妆品、医药方面已显示出巨大的应用潜力。

多年来，紫山药一直是作为一种乡土蔬菜在民间仅有小面积的种植，对其进行研究的报道还不多。目前，在知网上仅能搜索到100多篇中文文献和10篇左右的英文文献，且大多集中在对紫山药的种植和栽培技术方面的研究；对其营养性成分的研究有部分报道；而对其功能性成分的研究则比较少。本文针对紫山药的营养性成分、功能性成分和产品开发等方面已有的研究进行总结分析和展望，旨在提高人们对紫山药保健功能的认识，为今后科学地开发利用紫山药资源，促进紫山药保健产品的开发提供参考。

1　紫山药的营养性成分研究

刘影等[4]对浙江不同产地的紫山药营养成分进行检测，发现浙江江山峡口镇、台州椒江的紫山药粗蛋白平均含量为13.82%，与浙江白山药粗蛋白含量9.22%相比要高，粗脂肪平均含量为1.00%，脂肪含量低；淀粉平均含量为15.93%；粗纤维平均含量为25.13%，这说明紫山药可以作为一种理想的膳食纤维食品。于东等[5]研究发现，新鲜紫山药中含有18种氨基酸，其氨基酸总量(1 595.69 mg/100g鲜重)高于全国值(1 452 mg/100g鲜重)。并且含有人体必须得8种氨基酸，占总氨基酸的38.03%，高出全国代表值(498 mg/100g鲜重)21.9%。紫山药中含有较丰富的K、Ca、Mg、Fe、Zn等无机矿物质元素，其中锌含量(0.36 mg/100g鲜重)高于全国代表值(0.27 mg/100g鲜重)。徐皓等[6]利用湿法消解-原子吸收光谱法对紫山药进行矿质元素与重金属分析，结果显示：紫山药中矿质元素种类繁多，含量丰富，而且还含有对人体有益的Se元素，而重金属Cr、Pb、As、Cd、Hg都符合国家标准。张虹等[7]通过对云南红河紫山药和白山药中微量元素对比研究，发现紫山药中微量元素Mg、Ca、Zn、Cu的含量高于白山药。宋曙辉等[8]分析研究了产自不同地区的9种紫山药营养成分，发现不同产地的紫山药的营养成分不尽相同，可能因其生长环境、土壤、气候、水源、施肥等的不同进而影响到紫山药成分的积累。

紫山药含有丰富的多糖物质，多糖类物质不仅为生命的延续提供能量，还具有抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、保护肝脏、降低血糖、提高免疫力等功能[9]。多糖类物质广泛存在于动植物的体内，人们从植物和微生物中分离出活性多糖，进行药理学的研究。山药多糖一直是山药研究的重点，其研究也比较广泛，而紫山药的开发利用较晚，其多糖成分的提取的研究报道不多。汪财生等[10]将纤维素酶用于紫山药多糖的提取，经过工艺优化，其得率为8.51%高于水提得率5.65%。陈少青等[11]研究发现超声波辅助法提取的紫山药多糖含量为8.35%，要优于常规水提法，而且所得的多糖物质所具有的抗氧化能力更强，而且含量丰富。可见超声波辅助提取法和酶法提取紫山药多糖都要优于常规的水提法。袁菊茹等[12]优化了水提-醇沉淀法提取紫山药糖蛋白工艺，并用DEAE-52、Sephadex G-75柱层析纯化提取物得到1个糖蛋白组分，这为紫山药糖蛋白的生物活性研究提供理论基础。

另外，宋曙辉等[13]首次分析了紫山药茎尖的营养成分，并与甘薯叶的营养成分相比较，发现紫山药茎尖的营养成分介于甘薯叶与叶柄之间，黄酮和酚酸类化合物还略高于甘薯叶，而甘薯叶被认为是一种营养价值很高的蔬菜，因此紫山药茎尖可作为一种新型蔬菜，使紫山药得到充分利用，扩大经济效益。

从上可见，紫山药富含多糖、粘液质、蛋白质、淀粉、多种氨基酸、矿物元素和维生素等营养性成分，是药食兼备的营养性食材。

2　紫山药的功能性成分研究

紫山药富含功能性成分，如薯蓣皂苷(天然的DHEA)、尿囊素、多酚、植物固醇和花青素等，具有较好的保健和药用价值。目前对紫山药的功能性成分研究不多，主要集中在对紫山药的色素苷定性分析及色素提取方法和工艺方面的研究。

2.1色素苷的成分及提取研究

紫山药中含有的花色苷，其作为一类广泛存在于高等植物中的天然水溶性色素，由于安全无毒，并在抗氧化、抗炎症、抗突变、抗肿瘤、改善视力、预防和治疗心血管疾病、神经系统疾病等方面具有良好的作用[14-16]。倪勤学等[17]研究发现紫山药色素提取液具有清除自由基的能力，比普通的山药更具有营养、药理和保健功能。

紫山药色素是一种天然、无毒的食用色素，属于花青素类，经研究发现其具有抗氧化的能力。花青素可以代替化学合成色素用于食品行业，减少化学品对人体的危害。花青素的提取分离和纯化易受温度，pH值和金属离子等因素的影响。唐晓伟等[18]利用快速溶剂萃取法(ASE)研究了各因素对紫山药提取花色苷效率的影响，发现影响提取效率的主要因素是温度。党娅等[19]采用响应面法提取紫山药色素，研究表明盐酸质量分数是影响其花色苷提取得率的主要因素。要根据提取目的和花青素本身的组成，采用合适的方法提取花青素。若提取色素是用于定量或定性的分析，应选择经提取后的色素尽可能处于天然状态；若是用作食品着色剂，所选的提取方法应着重考虑色素的得率、着色力及稳定性[20]。

常用的色素提取方法有快速溶剂萃取法、溶剂浸提法、发酵提取法、超声波辅助提取法、超临界流体萃取法、微波辅助萃取法等。王哲等[21]采用酸性乙醇溶液提取来自不同产地的紫山药中色素，并用pH差示法测定其花色苷含量，结果显示浙江、云南、湖南的紫山药花色苷含量分别为25.7、21.0、16.7 mg/100g。霍艳荣等[22]采用纤维素酶与果胶酶的混合酶来提取紫山药色素，并通过正交试验得出了此混合酶的最佳提取条件，在此条件下能有效提高花色苷的提取率。肖杰等[23]分别以纤维素酶和果胶酶对紫山药花色苷进行提取，发现添加纤维素酶时，花色苷提取效果更好。

刘水英等[24]通过响应面法优化了酸性乙醇为提取剂的紫山药色素提取工艺，并发现提取温度和液料比、提取温度和乙醇体积分数、提取时间和液料比、提取时间与盐酸质量分数之间有交互作用。王卫东等[25]利用响应面法优化了乙醇提取紫山药色素工艺，最佳优化条件为：液料比为92(mL/g)、温度为58℃、提取时间为128 min，而且这三个影响因素对紫山药色素提取有显著影响，各因素之间的交互作用对提取率没有显著影响。

目前，对于紫山药花色苷结构的报道研究还比较少。周艳琼等[26]对紫山药皮和肉的色素提取液在紫外-可见光谱吸收峰与花色苷作对比，判定紫山药花色苷元可能为矢车菊色素苷、飞燕草色素苷、芍药色素苷。于东等[27]通过HPLC-DAD-ESIMS(高压液相色谱-二极管阵列检测-质谱检测技术)鉴定出紫山药中4种主要的花色苷：矢车菊素-3-葡萄糖苷或半乳糖苷的双咖啡酸酰化物，矢车菊素-3-二糖苷的芥子酸酰化物，矢车菊素-3-二糖苷阿魏酸的酰化物，芍药色素-3-二糖苷的芥子酸酰化物。刘玉芹[28]分析了紫山药中花色苷的主要成分为矢车菊-3-(芥子酰基)-葡萄糖苷-5-葡萄糖苷、矢车菊-3-(芥子酰基)-双葡萄糖苷-5-葡萄糖苷、飞燕草-3,5-双葡萄糖苷，还发现紫山药色素提取物具有抗氧化能力，其主要抗氧化成分为矢车菊-3-芸香苷。

紫山药皮作为使用紫山药的废弃物，但其中含有大量的色素，是对紫山药资源的一种浪费，可将其作为天然色素的提取原料。曾哲灵等[29]通过乙醇提取紫山药色素，再通过可见光谱中的特征吸收峰鉴定其提取物为花色苷，并根据安全性和花色苷提取效率为依据，确定以40%乙醇为最佳提取剂，且提取温度和液料比是影响花色苷提取的主要因素。傅婧[30]分析了不同吸附树脂对紫山药皮中色素纯化情况，结果表明XDA-7对紫山药皮中色素的吸附效果最好，纯化后的色素的色价为51.2，说明具有很好的着色力。

总之，紫山药色素颜色鲜艳，新鲜的紫山药和紫山药皮都富含色素，可作为一种优良的天然色素添加剂，但国内对紫山药色素的提取和研究处于初步阶段，今后一方面可以通过改进紫山药色素的提取工艺，提高提取率；另一方面要对对紫山药色素的结构进行深入研究；第三，要培育筛选色素含量高的紫山药新品种。

2.2薯蓣皂苷的含量研究

据相关研究报道，薯蓣皂苷具有抗炎、镇痛、抗病毒、抗癌活性及降脂、防止冠心病和脂肪肝的发生等药效[31]，紫山药中含有丰富的薯蓣皂苷，其含量是紫山药药用品质的主要评价指标。薯蓣皂内含有各种激素基本物质，经常食用有促进内分泌激素合成的作用[32]，薯蓣皂苷易转变成甾体抗炎药、性激素的半合成原料，因此具有极大的医用价值[33]。由此，可以看出紫山药还是一种具有药理作用和保健作用的食品，具有较高的开发和利用的价值。目前，对紫山药的薯皂苷的测定研究较少，主要方法有分光光度法，高效液相色谱法(HLPC)，反高效液相色谱法(RP-HPLC)。周新勇等[32]用RP-HPLC的方法对不同产地紫山药中的薯蓣皂元含量进行测定，发现：不同产地紫山药中薯蓣皂苷含量差别较大，以浙江紫山药中薯蓣皂苷的含量最高，并且产地在南方的紫山药要比北方的含量高，紫山药皮中的薯蓣皂苷含量要高于其肉中。刘影等[34]用硫酸显色法测出浙江江山峡口镇紫山药薯蓣皂苷平均含量达2.25%、浙江台州椒江紫山药薯蓣皂苷平均含量达到2.03%，均高于张玲等[35]报道的黄山药中薯蓣皂苷元的含量1. 23%。因此，紫山药可作为一种新型薯蓣皂苷的提取来源。

2.3酚酸类含量研究

目前，研究紫山药酚酸类物质的报道仅见于东等[36]利用高压液相色谱-二极管阵列技术对紫山药中酚酸类化合物种类进行了鉴定，其主要成分为芥子酸和阿魏酸，主要是以可溶态酚酸类形式存在，并测得总酚含量为7.403 mg/g。

3　紫山药的开发利用研究

紫山药是高蛋白、低脂肪，且富含铁、铜、锌、锰等微量矿质元素，并且含有丰富的花青素和粘多糖，是天然理想的保健食品原料。同时，紫山药含有较高的粗纤维含量可作为一种理想的膳食纤维食品。

3.1紫山药的鲜食

紫山药因其含有花青素，其肉质颜色成紫红色，烹饪出的食物色泽艳丽，口感香糯。紫山药不仅含有丰富的营养物质，好富含膳食纤维，有研究发现膳食纤维虽然营养价值低，但能预防肠癌、胆固醇症、肥胖病等多种疾病，被誉为第七大营养素[37]。鲜食紫山药是打开紫山药市场开发的重点，可由于紫山药主要分布在我国南方沿海诸省的温暖地带，人们对紫山药的推广利用还很少，只是局限在紫山药产地的附近消费，市场还没有打开。北京市农林科学院蔬菜研究中心对主要来自浙江、江西、福建等10个地区的紫山药资源综合评价得出，来自江西、福建、云南地区的紫山药品种品质优，口感细腻[2]，可引种到北方种植，扩大北方种植面积。

3.2紫山药的加工方法

目前，有关紫山药加工方法的研究还鲜有报道。Zhang等[38]发现紫山药在经过真空油炸后，酚类物质的保留率在60～69%，对酚类物质影响较少，可作为一种新型的加工方法。于东[39]利用真空微波干燥方法建立了紫山药真空微波干燥的数学模型，也为紫山药加工提供了新技术。而现代工艺中的冷冻干燥、真空冷冻干燥、微波干燥、真空微波干燥、挤压膨化等脱水新技术在紫山药加工中的研究还未见报道。

3.3紫山药的产品开发

目前对紫山药产品研发也比较少。孔庆新等[40]开发出一种以紫山药为主的新型保健饮料；张晓玲等[41]通过研究紫山药和魔芋的最佳配方，研发出了一种新的保健果冻；王岩[42]将紫山药加入香肠当中，使得香肠口感独特、营养价值更高的产品。张红雨等[43]利用气相色谱检测方法控制紫山药汁中的酒精发酵程度，形成了包括低醇、花青素薯蓣皂苷在内的多种生物活性物质的功能性紫山药饮料。Li等[44]利用紫山药粉与面粉混合制成的咸面条，不仅能保持很好的硬性与弹性，而且能具有更好的美观和更高的营养价值。阮思莲等[45]以压热法研究制备紫山药抗性淀粉影响因素与生产工艺，为开发紫山药抗性淀粉产品提供理论依据。紫山药还可以用于紫山药珍珠丸子，紫山药豆腐，双色紫山药，紫山药曲奇、面包、蛋糕、月饼，紫山药酒等，紫山药产品不仅颜色艳丽、时尚，而且口感更好与营养价值更高[46]。

4　展　望

随着近几年消费者对于食品的安全和营养价值的日益关注，天然紫色食物越来越受人们的喜爱。紫山药是一种药食兼用的食材，具有广阔的市场价值和开发利用价值，对于紫山药的研究也将会越来越多。通过前人的研究发现，紫山药块茎含有多种功能性营养成分，如花色苷、薯蓣皂苷、酚酸类物质，具有抗癌、抗氧化、可作为药物合成原料等作用；紫山药皮中含有大量的多糖、皮下具有粘液质、蛋白质、淀粉等多种营养性成分，可作为营养性食材。今后可以研发制作口感醇厚的营养型的紫山药面包、独特香味的紫山药饮品、新型的保健紫山药豆腐，色泽鲜艳的彩色面条、还可制成果蔬脆片等食品。可见，紫山药浑身都是宝，具有广阔的食用、医药、美容、保健等市场需求空间，其中的经济效益与社会效益还需要我们大胆的开发。紫山药产品的开发，将会极大地丰富市场上营养保健食品的种类[47]。在不久的将来，紫山药将以其优质的品质，将会更大范围地走入人们的生活。

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Nutrition and Health Care Value of Purple Yam and Its Product Development

Ni Weichao, Xu Bingbing, Li Biao, Zhang Jing, Wu Fan, Zhang Wen, Ni Sui*

( School of Marine Science, Ningbo University, Ningbo 315211, China)

Purple yam, also known as “the purple ginseng”, with its bright purple color, is rich in polysaccharide, phlegm, protein, starch, a variety of amino acids, mineral elements and other nutritional ingredients. It also has a variety of functional ingredients, such as dioscin (DHEA of natural), allantoin, polyphenols, phytosterols, eight kinds of anthocyanins. Therefore, the nutrition of purple yam is abundant and it has health care functions, and it is a precious medicinal and edible plant. It has shown great potential applications in food, cosmetics and medicine. This article summarized the nutritional components, the health care functional ingredients and product development of purple yam and aims to raise people’s awareness of purple yam’s health care function, and provides a reference for the future utilization of purple yam resources.

purple yam; Dioscoreaceae; nutrition; health care function; product development

10.3969/j.issn.1006-9690.2016.04.018

2016-01-23

宁波国际科技合作项目(2015D10013)。

倪伟超(1990—)，男，硕士，研究方向：生物技术与工程。E-mail：13385745024@163.com

倪穗，教授，研究方向：植物生物技术。E-mail：nbnisui@126.com

S567

A

1006-9690(2016)04-0067-05