摘要：鈴薯是世界第三大糧食作物, 是歐美等發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家的主要食物來源。馬鈴薯營養(yǎng)和健康功能受其品種、加工方式、食物組成等諸多因素的影響, 已成為研究熱點。主要對馬鈴薯營養(yǎng)與健康功能的研究進展進行綜述。

　　關鍵詞：馬鈴薯,營養(yǎng),健康功能

　　馬鈴薯起源于秘魯安第斯山脈。16世紀, 西班牙人將其帶到歐洲后, 在全世界范圍內廣泛栽培, 目前已培育出5000余個品種。馬鈴薯適應性強、耐瘠薄干旱、產(chǎn)量高, 與其他主要作物相比, 馬鈴薯可在土地面積更少, 氣候更惡劣、更干旱的條件下生產(chǎn)出更多富有營養(yǎng)的食物, 其可供人類食用部分高達85%[1]。為提高馬鈴薯作為全球重要意義的糧食作物和商品的形象, 重視其生物和營養(yǎng)特點, 從而促進其生產(chǎn)、加工、消費、銷售和貿易, 聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織 (FAO) 曾將2008年確定為國際馬鈴薯年。與其他主要谷物不同, 馬鈴薯并非全球貿易商品, 其價格通常取決于當?shù)氐纳a(chǎn)成本, 受國際市場的影響很小。因此, 馬鈴薯越來越被視為重要的糧食安全作物, 可作為昂貴的進口谷物替代品。另外, 馬鈴薯營養(yǎng)豐富, 是歐美等發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家的主要食物來源。不同國家/地區(qū)的馬鈴薯消費量差異較大, 在發(fā)達國家, 馬鈴薯為每人每天提供540k J (130kcal) 的能量, 而發(fā)展中國家馬鈴薯僅為每人每天提供170k J (42kcal) 的能量。除了可以提供能量 (主要源自碳水化合物) , 馬鈴薯還含有蛋白質、膳食纖維、維生素、礦物質、類胡蘿卜素以及綠原酸等對人體健康有益的活性物質, 食用馬鈴薯還能解決營養(yǎng)失衡問題。近年來, 馬鈴薯主要成分的營養(yǎng)與健康功能已成為研究熱點, 并取得諸多研究進展。

　　1 馬鈴薯淀粉

　　淀粉是馬鈴薯的主要成分之一, 不同品種馬鈴薯中淀粉含量差異顯著, 生鮮馬鈴薯中淀粉含量為9%~23%, 馬鈴薯干物質中淀粉含量為66%~80%。馬鈴薯淀粉顆粒較大, 呈橢圓形或圓形, 平均粒徑為23~30μm, 粒徑范圍為5~100μm, 具有單峰粒度分布。盡管掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡結果顯示, 馬鈴薯原淀粉顆粒表面有突起和凹槽, 但總體來說馬鈴薯原淀粉顆粒表面光滑[2,3,4]。馬鈴薯原淀粉水分含量為14%~18%, 而其他谷物淀粉水分含量一般為10%~12%。馬鈴薯淀粉中直連淀粉占比約為25%~33%。與其他谷物淀粉相比, 馬鈴薯淀粉中脂肪和蛋白含量較低, 磷含量較高 (含量范圍為36~116mg磷/100g馬鈴薯淀粉, 平均含量為60~80mg磷/100g馬鈴薯淀粉) 。與其他主要谷物淀粉相比, 馬鈴薯淀粉顆粒的結晶度、表面積/體積比以及表面結合物均不同, 未經(jīng)烹飪的馬鈴薯原淀粉大部分為抗性淀粉 (約占總淀粉的70%~80%) , 在人體小腸中難以消化, 大部分進入大腸, 而其他主要谷物淀粉可在生物體內緩慢消化直至完全消化吸收。

　　馬鈴薯品種、成熟度、淀粉結構、加工方式及食物組成對馬鈴薯的消化特性有顯著影響, 馬鈴薯淀粉對人體營養(yǎng)和健康的影響尚未完全解明。有學者比較分析了水煮、烘焙、微波烹飪、烤箱烤制、螺桿擠出和油炸等不同加工方式對馬鈴薯淀粉的糊化、結晶度的影響。研究表明, 油炸馬鈴薯中含有更多的抗性淀粉, 而水煮馬鈴薯和馬鈴薯泥中可消化淀粉含量顯著增加。擠出加工條件亦會影響馬鈴薯淀粉的理化結構和營養(yǎng)價值。與傳統(tǒng)烹飪方法相比, 擠出加工使馬鈴薯淀粉糊化度升高[5]。同時, 水煮馬鈴薯、烤制馬鈴薯等隨著馬鈴薯品種的不同, GI值 (升糖指數(shù)) 差異顯著, 與其淀粉結構存在差異有關。馬鈴薯GI值的差異性導致人們對馬鈴薯的營養(yǎng)健康功能存在認識誤區(qū), 關于馬鈴薯是否為高GI值食物的爭論和誤解影響了馬鈴薯的消費。

　　另外, 直鏈/支鏈淀粉比亦會影響馬鈴薯淀粉的營養(yǎng)特性。通常的加工條件下, 線性直鏈淀粉分子易于發(fā)生逆向排列和重結晶, 形成大量規(guī)則區(qū)域, 抑制其在小腸中酶解和吸收。此外, 加工過程中淀粉的糊化、溶脹不充分, 進一步阻礙了直鏈淀粉與水解酶發(fā)生反應。馬鈴薯中直鏈淀粉含量受基因和生長條件的影響, 存在一定差異, 其含量范圍為24%~32%。目前, 已有學者通過調控2種功能相反的淀粉分支酶異構體, 使馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉的占比增加至60%~89%, 可與商用高鏈玉米淀粉相媲美[6]。

　　馬鈴薯中脂質亦會與直鏈淀粉結合形成復合物, 從而影響淀粉的消化特性。直鏈淀粉-脂質復合物可由加工過程中的內源性和外源性脂質產(chǎn)生。同時, 關于直鏈淀粉-脂質復合物對淀粉消化特性的影響存在截然相反的報道。Holm等[7]發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉-脂質復合物可在大鼠小腸內完全消化和吸收, 而Eggum等[8]發(fā)現(xiàn)該復合物不能在大鼠小腸內消化。導致這兩種截然相反結果的可能原因是存在兩種不同類型的直鏈淀粉-脂質復合物:復合物Ⅰ和復合物Ⅱ。差式掃描量熱法 (DSC) 檢測結果表明, 復合物I在低于100℃即可發(fā)生熔解, 且晶體結構幾乎未觀察到;而復合物Ⅱ的熔解溫度高于100℃, 同時晶體結構較多。相對完整的晶體結構會降低復合物II的酶降解敏感性。Mercier等[9]發(fā)現(xiàn)純馬鈴薯直鏈淀粉與不飽和脂肪酸形成的復合物對酶降解具有較高的抵抗性。

　　冷卻過程中, 馬鈴薯淀粉分子部分聚集形成網(wǎng)絡, 最終導致淀粉回生。在回生過程中, 淀粉分子開始結晶, 形成抗性淀粉?；厣蟮鸟R鈴薯直鏈淀粉對淀粉水解具有極高的抗性。反復循環(huán)的冷卻和再加熱可使抗性淀粉含量增加, 延緩消化吸收, 從而降低血糖反應。因此, 通過優(yōu)化食品加工工藝控制淀粉糊化和回生的程度可降低馬鈴薯加工產(chǎn)品的GI值, 加工處理的馬鈴薯經(jīng)冷卻和貯藏后, 淀粉分子發(fā)生回生而使GI值顯著降低。

　　2 馬鈴薯蛋白

　　塊根塊莖類作物中, 馬鈴薯的蛋白含量最高 (濕基含量約為2.1%) 。與其他蔬菜和谷物來源蛋白相比, 其氨基酸模式與人類的需求非常匹配, 營養(yǎng)價值較高, 特別是賴氨酸含量較高, 這是其他谷物不具有的。馬鈴薯蛋白分為馬鈴薯糖蛋白 (patain, 約占40%) 、蛋白酶抑制劑 (protease inhibitors, 約占50%) 和其他高分子蛋白 (約占10%) 。馬鈴薯糖蛋白是一種二聚體糖蛋白, 分子量約為40~45k Da, 呈現(xiàn)多種異構體, 具有抗氧化活性和脂?；饷富钚? 以及良好的起泡性和乳化性。馬鈴薯蛋白酶抑制劑分子量為5~25k Da, 具有抗癌、抗菌活性, 可通過分泌饑餓抑制劑膽囊收縮素獲得高飽腹感。馬鈴薯蛋白酶抑制劑可溶于較寬的p H范圍, 而馬鈴薯糖蛋白僅在p H4時呈現(xiàn)較低的溶解度[10,11,12]。

　　馬鈴薯蛋白含量、氨基酸組成、營養(yǎng)價值與馬鈴薯品種密切相關。Galdo?n等[13]分析檢測了10種不同馬鈴薯品種氨基酸組成、氨基酸評分和總蛋白含量, 結果發(fā)現(xiàn)不同品種馬鈴薯總蛋白含量、氨基酸組成差異顯著。不同品種馬鈴薯蛋白營養(yǎng)價值差異顯著, 含硫氨基酸是10個馬鈴薯品種的第一限制性氨基酸, 賴氨酸是Borralla品種馬鈴薯的第一限制性氨基酸及其他品種的第二限制性氨基酸。聚類分析結果表明, 選取甘氨酸、組氨酸、亮氨酸和總蛋白為變量可將馬鈴薯樣品進行正確分類[13]。種植產(chǎn)地對馬鈴薯氨基酸含量無顯著影響。Ba?rtova等[14]比較分析了南美5種不同馬鈴薯品種的蛋白質含量、氨基酸組成、營養(yǎng)質量和馬鈴薯糖蛋白含量, 結果發(fā)現(xiàn), S.andigenum和S.stenotomum兩個品種的蛋白質含量 (以干基計) 最高, 分別為7.9%和8.0%, 其中馬鈴薯糖蛋白占比分別為41.7%和34.0%。馬鈴薯糖蛋白的必需氨基酸指數(shù)[相對于FAO/WHO推薦的成年人必需氨基酸指數(shù) (EAAIadult) 參考值]范圍為93.0% (S.phureja) ~112.5% (S.goniocalyx) 。S.g o n i o c a l y x品種馬鈴薯糖蛋白組分是較優(yōu)質的蛋白。

　　3 馬鈴薯多酚等植物化學物質

　　Ezekiel等[15]研究結果表明, 馬鈴薯含有多酚、黃酮類、多胺及類胡蘿卜素等多種植物化學物質, 對人體健康有益, 可改善日常飲食營養(yǎng)。該類化合物的含量和穩(wěn)定性受基因、栽培技術、采后貯藏、烹飪加工條件等諸多因素的影響。Arun等[16]采用正己烷、乙酸乙酯、甲醇提取生長期和成熟期的馬鈴薯皮中的植物化合物, 結果發(fā)現(xiàn)不論是生長期還是成熟期, 馬鈴薯皮乙酸乙酯提取物中酚類含量最高, 分別為83.2mg GAE (沒食子酸當量) /g和44.14 mg GAE/g (以干基計) , 自由基清除活性最高。生長期馬鈴薯皮的乙酸乙酯提取物可增加L6大鼠骨骼肌肉細胞中的α-葡萄糖苷酶抑制活性、細胞內活性氧去除活性以及還原糖攝取量。高效液相色譜 (HPLC) 分析結果表明, 馬鈴薯皮中多酚物質包括沒食子酸、咖啡酸、阿魏酸和綠原酸等。生長期馬鈴薯皮中的生物活性物質優(yōu)于成熟期馬鈴薯皮。同時, 馬鈴薯皮中還含有α-茄堿 (0.001~47.2mg/100g) 等抗營養(yǎng)因子, 但是低含量狀態(tài)下具有抗癌作用。

　　4 其他營養(yǎng)成分

　　馬鈴薯還含有膳食纖維、維生素、礦物質等人體所需的營養(yǎng)成分。馬鈴薯中膳食纖維含量約為3.3%, 維生素C含量約為42mg/100g, 鉀含量約為693.8mg/100g。一個中等大小的馬鈴薯中維生素C含量約為WHO建議的正常人日攝入量的一半, 鉀含量約為WHO建議的正常人建議日攝入量的1/5。馬鈴薯中營養(yǎng)素含量受很多因素影響, 其中馬鈴薯品種是最重要的影響因素。

　　5 馬鈴薯主食營養(yǎng)特性

　　自我國實施馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略以來, 已陸續(xù)開發(fā)出3大類300余種馬鈴薯主食產(chǎn)品, 產(chǎn)品品質得到不斷改善[17]。馬鈴薯加工成為主食時的營養(yǎng)特性亦成為研究熱點。諶珍等[18]以添加50%馬鈴薯全粉的米粉為研究對象, 比較分析了其與普通米粉在維生素、礦物質、膳食纖維、氨基酸等營養(yǎng)成分的不同以及食用品質之間的差異。結果表明, 馬鈴薯米粉中粗蛋白、膳食纖維、礦物質、維生素B族、多數(shù)礦物元素和多種氨基酸含量均明顯高于普通米粉, 馬鈴薯米粉中必需氨基酸占氨基酸總量的比值 (E/T) 及必需氨基酸與非必需氨基酸比值 (E/N) 均高于普通米粉的E/T和E/N值, 更接近WHO和FAO提出的參考值。營養(yǎng)質量指數(shù)法分析結果表明, 馬鈴薯米粉的營養(yǎng)價值高于普通米粉。Xu等[19]通過在小麥粉中添加一定比例大西洋馬鈴薯全粉或夏波蒂馬鈴薯全粉制作面條, 并對鮮濕面、干面、煮制后鮮濕面、煮制后干面等4個不同狀態(tài)的面條營養(yǎng)成分進行了比較分析。結果表明, 兩種馬鈴薯面條中粗蛋白、粗纖維、維生素、膳食纖維、多數(shù)礦物元素、多種氨基酸含量均顯著高于小麥面條。營養(yǎng)質量指數(shù)法評價結果表明兩種馬鈴薯面條營養(yǎng)價值均高于小麥面條, 且夏波蒂馬鈴薯面條營養(yǎng)價值高于大西洋馬鈴薯面條。

　　展望

　　馬鈴薯僅占全球食物能量供應的2%左右, 但卻是許多國家的主要食物。現(xiàn)代農耕技術和氣候變化致使馬鈴薯生物多樣性減少, 從而導致了營養(yǎng)素生物合成途徑基因的丟失。低GI值食物有益健康, 歐洲糖尿病研究協(xié)會、加拿大糖尿病協(xié)會、澳大利亞營養(yǎng)師協(xié)會等多家健康組織建議多攝食低GI值食物以控制2型糖尿病, 同時亦被FAO、WHO推薦為普通人群的健康膳食。因此, 培育慢消化淀粉含量高、低GI值的馬鈴薯品種成為研究方向[20]。同時, 加工方式及食物組成對馬鈴薯GI值有顯著影響, 低GI值馬鈴薯主食產(chǎn)品的開發(fā)是馬鈴薯和食品工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。

　　參考文獻
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