1、紫甘薯花青素的原料来源
众所周知，紫甘薯花色素主要来源于紫甘薯。但紫甘薯品种不同，花青素含量明显不同。为此，学者们开展了富含虾青素紫甘薯品种的筛选培育工作，前后筛选出山川紫、农林47和农林54、广紫薯1号、济薯18、宁紫薯1号、烟紫薯1号、渝薯等数百个优良品种。研究还发现，紫甘薯花青素在紫甘薯各部位中的分布也不同，块根中的含量明显高于茎叶部部位，而且主要存在于块根外层，即皮层和表皮。通常紫甘薯颜色越深，花青素含量越高。因此，培育富含花青素的紫甘薯品种十分重要。
2、紫甘薯花青素的理化性质
紫甘薯所含的色素属黄酮类化合物中的花青素类色素，结构骨架为C6C3C6，以芍药素、矢车菊素等色苷为主要成分。花青素以与糖缩合成糖苷的形式存在于紫甘薯细胞液泡中，主要呈色成分为花青素类的甲基花青素酰基葡糖苷和氰锭酰基葡糖苷。正是由于甘薯中花色苷含有酰基和糖基结构，甘薯色素提取时的稳定性有所提高，紫甘薯的生理保健机能增强。
紫甘薯花青素为非脂溶性色素，溶于水、稀盐酸、稀氢氧化钠、冰醋酸、甲醇、乙醇、丙酮，不溶于菜油和石油醚，其固态呈紫黑色，1％的色素液呈红色。该色素在不同介质中呈现的光谱特征也不同。通常在酸性条件下，它才在520nm处出现其特征吸收峰。该色素水溶液在酸性条件下呈稳定的红色，随着pH值的升高，其分子结构发生可逆的变化，溶液颜色由红色变为蓝色，最终直至绿色。作为食品着色剂使用时，它一般为红色。研究结果表明，紫甘薯色素对金属离子和光的稳定性较好，其耐热性在天然色素中也较强，但在高温或长时间受热时稳定性差；Al3＋和Fe3＋对该色素有增色作用。紫甘薯色素与其他5种植物（紫葡萄皮、紫李皮、紫米、紫苏叶和黑豆皮）中的色素进行稳定性比较，结果显示紫甘薯色素的耐热性略差于紫米色素，但比其他植物中的色素强；对食品添加剂的稳定性不如黑豆皮和李皮色素；与其他色素相似，对金属离子的稳定性较好。
3、紫甘薯花青素的提取和纯化
3.1提取方法
传统的提取方法，国内多采用柠檬酸水溶液或乙醇等溶剂浸提法。国外多采用盐酸化甲醇、乙酸或盐酸水溶液等提取，而且已经将丙酮用于了植物色素的提取，因为丙酮可以避免果胶的干扰。
单一的溶剂浸提法提取紫甘薯青素的得率较低，因此常采用一些辅助方法来提高得率。目前，紫甘薯花青素的提取方法主要有超声辅助提取法、加压溶剂萃取法、脉冲电场处理法、微波辅助提取法和生物酶处理法等。
3.2纯化方法
紫甘薯花青素溶液通过以上的提取方法进行初提，得到的产品纯度一般比较低，含有较多的多糖、有机酸等杂质。对粗提取液进行提纯，可以获得纯度高且性质稳定的花青素。当前常用的分离纯化方法主要有交换树脂法、膜分离法和高速逆流色谱法等。
4、紫甘薯色素的生理功能
4.1抗氧化剂清除自由基作用
花青素类色素的药理作用中，抗氧化活性较为显着。花色苷分子中的酚羟基为抗氧化作用的主要活性基团。含有多个酚羟基的紫甘薯色素可清除自由基。它不仅能防止蛋白质过氧化，而且还能切断脂类氧化的链式反应，起到防止过氧化的作用。
4.2抗突变和抗肿瘤作用
人类发生癌症的预测主要取决于肿瘤细胞的转移数目和肿瘤的入侵性。肿瘤细胞的入侵和转移作用与胶原降解相关。由于花色苷类物质有促进胶原合成，抑制胶原酶活性，增加胶原抵抗性的作用，故紫甘薯花青素能够在一定程度上抑制肿瘤细胞的入侵及转移，从而发挥抗肿瘤功能。紫甘薯花青素具有良好的抑制杂环胺类的突变物质的作用，并具有较强的抗突变能力。酰基化的花色苷抗突变作用强烈，而脱酰基花色苷的抗突变能力明显低下。
4.3保肝作用
紫甘薯花青素对二甲基亚硝胺（DMN）引起的肝损伤，有保肝和抗肝纤维化的作用。紫甘薯花青素能够通过阻断PDGFR－β信号转导，抑制Akt和ERK1/2的活化和α-SMA的表达，抑制肝星状细胞（HSC）增殖，起到保肝作用。紫甘薯花青素对叔丁基过氧化氢诱导的肝毒性，有保肝作用。紫甘薯花青素对急性和亚急性的酒精性肝损伤有预防作用，同时，紫甘薯花青素具有一定的解酒效果。
4.4抗高血糖作用
紫甘薯中的二酰基花青素，即便是最小剂量（10mg/kg）的二酰基花青素都可体内的血糖水平降低。其原理为，通过抑制α-葡糖苷酶的作用，从而降低血糖。
4.5改善记忆
花青素能够穿过血脑屏障，存在于大脑的不同区域，可能具有改变信号通路的能力，所以对学习和记忆有重要作用。紫甘薯花青素对脂质过氧化，1,1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）自由基和认知功能障碍有显着的影响，花青素有增强记忆的作用，可能与抗氧化性能有关。紫甘薯花青素可用于阿尔茨海默病（AD）和其他氧化应激相关的神经退行性疾病的治疗。同时，紫甘薯色素对软骨藻酸（DA）诱导认知缺陷具有神经保护作用，可能用于兴奋毒性和其它脑部疾病所致的认知障碍的预防和治疗。
4.6其他作用
紫甘薯色素通过一定程度上阻断ERK、JNK和NF-κB信号，抑制促炎症分子的产生，可用于缓解脂多糖（LPS）诱导的急性脑炎。紫甘薯花青素能够使细胞中的蛋白或酶变性失活，抑制细胞分裂，从而抑制金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌3种常见致病菌。紫甘薯花青素可以抑制动脉粥样硬化病变的发展，习惯性作为食物摄入APSP，可以防止与生活习惯相关的疾病，并降低动脉粥样硬化风险。紫甘薯花青素有降尿酸作用，可以作为抗高尿酸剂有很大的临床应用前景。
5、紫甘薯花青素的应用前景
随着人们安全意识的增强，食用色素的安全性问题越来越受到重视。能在食品中使用的合成色素种类也受到了更加严格的限制，如美国已减少为7种，我国也减少至17种。与此同时，天然色素由于食用安全日益受到消费者的青睐。有关统计显示，近年来，天然色素在国际市场上一直保持10％以上的增长率。天然色素势必会取代合成色素。
目前市售的天然色素价格昂贵，因此，寻找一种质优价廉的天然色素资源是生产的迫切需要。紫甘薯花青素食用安全，色彩鲜艳，产量高，成本低，耐光耐热性能好，且具有一定的药理作用，作为一种新型天然色素资源，在食品、药品及化妆品等行业具有广阔的应用前景。
在食品行业中，紫甘薯色素溶于醇和水溶液，且耐热性好，能够经受食品工业上的巴氏法消毒，主要用作红色至紫红色着色剂，添加到饮料、果冻、奶制品、谷物等食品中。且甘薯花青素耐光性好，经其着色的食品不需使用遮光材料包装。甘薯花青素的稳定性也较好，有实验证明其在饮料中的稳定性可超过商品色素（Enocyanin）及黑莓色素。
参考文献：
[1]王婧,施介华.紫甘薯花青素的研究进展[J].杭州化工,2013.43(4):4-7.
[2]吴春,孙胜敏,姜黎明.紫甘薯花青素的功能特性研究[J].化工与黏合,2012,34(6):13-14,49.
[3]冯萍,王小华.紫甘薯花青素对动脉粥样硬化危险因素影响的研究进展[J].中国食物与营养,2013,19(1):61-64.
[4]李佳睿,李泓烨,喻凯.紫甘薯花青素对肝癌的影响及其机制的研究[J].天然产物研究与开发,2018,30:41-44.
[5]贺炜,王征.紫甘薯花青素提取物抗氧化能力的稳定性[J].现代生物医学进展,2009,9(7):1268-1271.
[6]王洪云,张毅,钮福祥.紫甘薯花青素研究进展[J].中国食物与营养,2015,21(5):24-27.
[7]金鑫.紫甘薯花青素在冰淇淋中的应用研究[J].食品研究与开发,2014,35(14):13-16.
[8]张印红,张琳琳,刁亚鹏.紫甘薯花青素对金黄葡萄球菌的抑制作用研究[J].生物制药与研究,2017,(08):122-123.
