《食品科学》：湖南省生产力促进中心彭清辉博士等：加热方式对紫色马铃薯营养成分及抗氧化活性的影响

马铃薯是全球重要的粮食作物，其中，紫色马铃薯还富含多酚及花色苷。 多酚、花色苷等活性成分具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、预防心血管疾病和调节血糖等功能。 研究认为，热加工过程中，马铃薯组织结构发生变化，原本结合在组织上的生物活性物质得到释放； 同时，还会发生化学反应（如美拉德反应等）产生新的物质。 热加工引起的活性物质变化必然对紫色马铃薯的活性功能如抗氧化造成影响； 但目前，热加工方式对紫色马铃薯活性功能影响方面的相关研究报道还较少。

湖南省生产力促进中心的赖灯妮，朱向荣，李涛，张群，彭清辉*等人研究微波、热风、水煮3 种热加工方式对紫色马铃薯的营养成分、总酚、花色苷等含量的影响，采用DPPH、ABTS、Fe3＋还原法等分析了热处理对紫色马铃薯花色苷提取物抗氧化活性的影响；并以未处理组为对照，研究微波处理组的花色苷提取物对大鼠胰岛β细胞中Nrf2和血红素氧合酶1（HO-1）蛋白表达水平的影响，以期为紫色马铃薯的热加工提供一定参考依据。

1热加工方式对紫色马铃薯主要营养成分的影响

如表1所示，与新鲜（新鲜代表未处理，下同）样品相比，微波、热风、水煮3种热加工方法处理后的紫色马铃薯中VC、灰分以及淀粉含量下降，其中VC呈显著下降，热风最为明显，黑金刚从120.41 mg/100 g下降到55.05 mg/100 g，黑美人从103.17 mg/100 g下降到30.44 mg/100 g；其次是水煮，黑金刚从120.41 mg/100 g下降到67.80 mg/100 g，黑美人从103.17 mg/100 g下降到62.15 mg/100 g，而微波对其影响最小。热处理后的紫色马铃薯灰分与对照组比较有下降，但差异不显著。微波处理后黑金刚和黑美人的蛋白质含量显著上升，分别增加了3.29%和3.21%；而热风和水煮后的黑金刚蛋白质含量呈显著下降，分别下降了2.20%和1.97%；相较之下，黑美人的蛋白质含量下降趋势较慢，分别下降了1.91%和1.41%。紫色马铃薯中脂肪含量很低，经热加工后，变化不明显。

2热加工方式对紫色马铃薯中总酚的影响

马铃薯中主要酚类物质是绿原酸，其次是咖啡酸、香草酸、没食子酸、香豆酸及黄酮等。如图1所示，新鲜（未热处理）黑美人和黑金刚中总酚（以绿原酸计）含量分别为1025.50 mg/100 g和2209.14 mg/100 g，经热处理后，两种紫色马铃薯中总酚含量下降，其中微波对总酚的影响最小，水煮后的总酚含量下降最为显著。与新鲜比较，微波处理后黑金刚总酚含量仅下降9.36%，而黑美人仅下降4.40%；水煮后黑金刚总酚含量下降25.73%，而黑美人下降31.42%。

3热加工方式对紫色马铃薯中花色苷含量的影响

由图2可见，黑金刚的花色苷含量整体高于黑美人，黑美人的花色苷在烹饪过程中变化不显著，黑金刚经水煮和微波处理后其花色苷含量增加，分别为98.52、93.51 mg/100 g，其中与新鲜的紫色马铃薯花色苷组相比分别上升了22.92%、16.67%。由于黑金刚在多酚以及花色苷的含量都显著高于黑美人品种，所以选定黑金刚作为后续的研究对象。

4热加工方式对紫色马铃薯花色苷提取物抗氧化作用的影响

1）化学法分析热加工方式对紫色马铃薯花色苷提取物抗氧化活性的影响

由表2可见，热风、水煮明显降低了花色苷提取物对DPPH自由基、ABTS阳离子自由基的清除能力；但微波处理对花色苷提取物DPPH自由基、ABTS阳离子自由基清除能力的影响较小，且明显提高了Fe3＋还原能力。因此，选择新鲜紫色马铃薯和微波处理方式作为后续细胞学实验的研究对象。

2）紫色马铃薯花色苷提取物对抗氧化蛋白表达的影响

新鲜和微波处理紫色马铃薯的花色苷提取物（0.1、1 mg/mL）诱导大鼠胰岛β细胞（RIN-m5F）的结果（图3）表明，花色苷提取物增强了抗氧化蛋白Nrf2及HO-1的表达，且呈剂量依赖性上升；微波加工马铃薯的花色苷提取物组的抗氧化蛋白Nrf2及HO-1表达水平高于新鲜样品组，说明微波处理紫色马铃薯的花色苷提取物在RIN-m5F细胞抗氧化能力较强。

3）紫色马铃薯的花色苷提取物在氧化应激状态下对Nrf2和NF-κB的影响

如图4所示，通过H 2 O 2 诱导细胞处于氧化应激状态下，发现RIN-m5F细胞中NF-κB蛋白表达水平增加，而加入1 mg/mL的MA降低了RIN-m5F细胞中NF-κB蛋白表达水平。

4）紫色马铃薯的花色苷提取物对Nrf2核转录的影响

紫色马铃薯的花色苷提取物对大鼠胰岛β细胞核中Nrf2转录的影响见图5。通过核质分离技术，使得RIN-m5F细胞质和细胞核的蛋白分离。在氧化应激状态下，MA能显著增强细胞核内Nrf2抗氧化蛋白表达，而对细胞质中的Nrf2蛋白表达基本无差异。说明在氧化应激反应中，MA使得Nrf2的Neh2片段不能与Keap1偶联，因此Nrf2不能泛素化降解，从而导致细胞质中Nrf2大量积累并转移到细胞核中，启动II相脱毒酶和抗氧化蛋白相关基因的表达，提高细胞抗氧化应激能力。

5讨论

1）热加工方式对紫色马铃薯主要营养成分的影响

相对微波和热风处理，水煮处理对紫色马铃薯中VC的影响最大，可能是由于VC为水溶性维生素，并具有热敏感性；因此，热处理和水处理极易造成VC的流失，紫色马铃薯总淀粉含量较高，经热处理后，总淀粉有不同程度的损失，其中以水煮损失较多，这可能是水煮使得马铃薯细胞组织受到影响，从而导致其淀粉流失。

2）热加工方式对紫色马铃薯总酚含量的影响

采用3种热加工方式均使紫色马铃薯总酚含量明显降低，此外，热处理过程中，酚类化合物发生了美拉德等反应也导致其含量减少。因此，较低温度、较短时间的热加工方式是保留酚类化合物较好的方法。

3）热加工方式对紫色马铃薯花色苷含量的影响

花色苷含量在微波和水煮处理中上升，在热风处理中下降。花色苷极易发生酶促降解，而热处理抑制了酶活性，使得马铃薯中的花色苷得到保留。其次，有些热处理方式改变了马铃薯的微观结构，使花色苷更易于提取。黑金刚热风处理组中花色苷下降了46.87%，其原因可能是花色苷长时间暴露在高温空气中被分解。

4）热加工方式对花色苷提取物抗氧化作用的影响

热加工方式对花色苷提取物化学抗氧化作用及其抗氧化蛋白表达的影响

研究认为，紫色马铃薯花色苷提取物的抗氧化活性主要以Fe3＋还原能力为主，本实验发现微波处理黑金刚紫色马铃薯的花色苷提取物与新鲜紫色马铃薯的花色苷提取物比较，提高了Fe3＋的还原能力，其可能主要存在两个方面的原因：微波的热处理使得紫色马铃薯花色苷种类发生变化，不同花色苷抗氧化能力与它所含羟基的数目和位置相关，因此不同的花色苷抗氧化能力不一样；其次，由于花色苷的热不稳定性，可能使得紫色马铃薯花色苷的糖苷配基丢失，形成花青素单体，而花青素单体的抗氧化活性一般强于花色苷。

花色苷提取物在氧化应激状态下对Nrf2和NF-κB的影响

目前研究发现紫色马铃薯中花色苷提取物诱导HepG2细胞，通过激活Nrf2途径从而上调HO-1、谷胱甘肽硫转移酶和NAD(P)H表达，这与本实验研究结果相似。 在正常生理状态下，细胞质中Nrf2的Neh2片段上的ETGE和DLG位点与Keap1结合。Keap1和Cul-Rbx-E3泛素连接酶偶联Neh2赖氨酸残基从而使Nrf2被泛素化标记，最后被引导进入蛋白酶体进行降解。因此，正常情况下，细胞质中Nrf2蛋白含量较低。在氧化应激和亲电反应中，Keap1中半胱氨酸残基的结构改变，从而不能与Neh2偶联，因此不能泛素化降解掉Nrf2。这样会导致细胞质中Nrf2大量积累并转移到细胞核中，然后在分子伴侣Maf的协助下与ARE结合形成二聚体，启动II相脱毒酶和抗氧化蛋白相关基因的表达和蛋白的合成，从而提高细胞抗氧化应激能力。同时在氧化应激状态下，MAPK、NF-κB、AP-1等信号通路被激活，使得下游炎症COX-2、iNOS等蛋白以及部分炎症细胞因子和趋化因子的表达增加。

已有研究报道矢车菊素、飞燕草色素、锦葵色素不仅可以激活Nrf2作用于ARE，诱导II相抗氧化蛋白谷胱甘肽还原酶、醌氧化还原酶等的表达，从而Caspase-3的活性，而且能抑制LPS，IFN-γ诱导的NF-κB的活化。在氧化应激状态下，1 mg/mL微波处理紫色马铃薯的花色苷提取物与对照组相比增强了RIN-m5F细胞中Nrf2蛋白表达水平。这说明在氧化应激状态下紫色马铃薯花色苷提取物通过提高大鼠胰岛β细胞抗氧化能力，从而降低炎症蛋白的表达水平。

结论

热处理后紫色马铃薯中VC、灰分以及淀粉含量下降；从VC来看，所有的处理方式均使含量显著下降，热风处理中黑金刚减少了65.36 mg/100 g，黑美人减少了72.73 mg/100 g，变化最为明显，微波对其影响最小；微波处理后蛋白质含量显著上升，黑金刚和黑美人的蛋白质含量分别增加了3.29%和3.21%，而热风（60 ℃、2 h）和水煮（100 ℃、15 min）使黑金刚马铃薯的蛋白质含量显著下降。

热处理后紫色马铃薯的总酚（以绿原酸计）含量显著下降，其中微波处理对紫色马铃薯的总酚含量影响最小，黑金刚和黑美人下降率分别为9.36%和4.40%，水煮方式中总酚含量下降最为显著，分别达到了25.73%和31.42%。

研究结果表明，微波处理能明显提高紫色马铃薯花色苷提取物的还原能力，经微波处理的紫色马铃薯的花色苷提取物可明显提高大鼠胰岛β细胞中对抗氧化蛋白Nrf2和HO-1的表达水平，并降低NF-B炎症蛋白的表达水平。

综上所述，微波（25 W/g、3.5 min）是紫色马铃薯最佳的热处理方法。

本文《加热方式对紫色马铃薯营养成分及抗氧化活性的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第20期245-251页，作者：赖灯妮，朱向荣，李涛，张群，彭清辉。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220917-164。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑；云南农业大学食品科技学院 李曦明；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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