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紫色马铃薯是一种特殊的马铃薯品种，源产于秘鲁，其薯皮和块茎富含丰富的花色苷。花色苷是由花青素与糖通过糖苷键连接而成的类黄酮物质，是维管植物中除叶绿素外最重要的色素。花色苷是一种天然水溶性色素，它不仅赋予食品诱人色泽，在维持类健康方面也发挥着重要作用，如抗氧化、抗癌、改善人体血压糖水平等，被普遍应用于食品工业中。但是，花色苷的提取成本高且稳定性严重受到环境因素影响，这些使其在食品工业中的应用受到了限制。目前市面上迟迟没有紫色马铃纯薯花色苷相关产品出现。为此，本研究以紫色马铃薯（黑金刚）为主要原料，采用超声波辅助提取法提取了紫色马铃薯花色苷，对其进行分离化后，采用超高效液相色谱质谱联用法鉴定了其组成，结构和各组分的相对含量。对纯化后花色苷的抗氧化性和在不同条件下的稳定性进行了研究，在此基础上进一步研究了溶液pH值对紫色马铃薯花色苷热降解与聚合成色的影响，旨在为紫色马铃薯花色苷相关产品的研发，工业化生产和在食品工业中的应用提供理论依据。主要研究结果如下:
1.紫色马铃薯花色苷提取工艺条件的优化。以紫色马铃薯花色苷提取量为指标，进行了单因素和Box-Behnken试验，通过响应面分析法得出最佳提取条件为:料液比1∶51.64(m/v)，提取功率307.07W，提取温度50.49℃，提取时间14.97min，在此条件下预测最大提取量为1.44mg/g。为方便试验，将提取条件调整为:料液比1∶51，提取功率300W，提取温度50℃，提取时间15min，进行验证试验，得到提取量为1.36±0.05mg/g。通过各因素的交互作用分析可知，各因素对响应值影响大小依次为料液比，提取功率，提取温度和提取时间。
2.紫色马铃薯花色苷分离纯化工艺的确定。以纯化后样品回收率为指标，分别测定了六种大孔吸附树脂对样品的吸附和解析能力，结果表明AB-8型大孔吸附树脂的吸附和解析能力最佳，纯化后的回收率为83.38±4.2％。测定了样品在25℃，30℃和35℃条件下的吸附等温线并将试验数据与朗缪尔模型和弗罗因德利希模型拟合，通过R2可知本试验等温线与朗缪尔模型拟合良好。模型数据显示吸附的最佳发生温度为25℃，且通过模型数据可知树脂对花色苷的吸附是放热的。浓度为60％的乙醇可以达到良好的洗脱效果。动态吸附和洗脱试验证明，纯化样品浓度是0.29mg/mL时，样品最大纯化量为9BV，采用6BV的洗脱液可以降大部分花色苷洗脱出来。纯化后样品中花色苷的浓度为6.43±0.37mg/g。
3.紫色马铃薯花色苷的组成结构及相对含量的鉴定。采用UPLC-ESI-MS/MS法鉴定了紫色马铃薯花色苷的组成结构和相对含量。结果表明，紫色马铃薯花色苷中含有28种不同的花色苷，涵盖了所有六种常见的花色苷种类。其中矮牵牛素类花色苷是紫色马铃薯花色苷的主要成分，其次是芍药素，锦葵素和矢车菊素，四类花色苷的比例为52.35∶49.75∶37.96∶25.62，除此之外还有少量飞燕草素和天竺葵素。样品中以酰化花色苷为主，主要由p-香豆酸，阿魏酸，芥子酸，咖啡酸和丙二酸酰化产生。
4.紫色马铃薯花色苷的抗氧化性分析。通过试验测得样品中总酚含量为218.5±1.26mg GAE/g DW，总黄酮含量为131.69±1.84mg RE/g DW。总还原力测定结果表明紫色马铃薯花色苷的具有良好的还原力。紫色马铃薯花色苷DPPH，ABTS+和羟自由基清除的半抑制浓度(IC50)分别为183.37μg/mL，224.52μg/mL和115.86μg/mL。说明紫色马铃薯花色苷具有良好的抗氧化性和自由基清除能力。
5.不同条件下紫色马铃薯花色苷的体外稳定性研究。以紫色马铃薯花色苷的保存率作为指标，研究了其稳定性与外界环境之间的关系。结果表明光照会降低紫色马铃薯花色苷稳定性，光照时间越长，花色苷保存率越低。pH值越高，紫色马铃薯花色苷保存率下降的速度越快，当pH≤6时，t1/2大于300min，当pH=8.0时t1/2只有51.37mm，说明紫色马铃薯花色苷的稳定性随着pH值的增加而降低。当温度小于90℃时，t1/2均大于5h，而当温度为90℃时t1/2只有3.26h，说明紫色马铃薯花色苷的稳定性随着热处理温度的升高而降低。紫色马铃薯花色苷在含有Mg2+、K+、Na+、Zn2+、Ca2+离子的溶液中状态稳定，Al3+对其有保护作用，在含有Cu2+的溶液中产生沉淀。防腐剂会降低紫色马铃薯花色苷的稳定性，蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、果糖、木糖醇、植酸纳、食盐等常用的食品添加剂对其稳定性影响不大。
6.研究了pH值对紫色马铃薯花色苷热降解，聚合成色和颜色变化的影响。紫色马铃薯花色苷的热降解遵循一级反应动力学。在pH3.0，pH5.0和pH7.0的条件下，花色苷降解的t1/2分别为14.35h，12.29h和4.65h，随着pH的升高降解速率增强，说明pH值对花色苷降解速率的影响明显。热处理过程中花色苷的降解伴随着聚合反应的发生，生成大量棕色聚合产物。热降解过程中聚合物成色规律也符合零级动力学模型。热处理过程中样品颜色也发生了明显变化，pH值越高颜色变化越快。说明pH值在紫色马铃薯花色苷热处理过程中的颜色保持起着重要作用。
1.紫色马铃薯花色苷提取工艺条件的优化。以紫色马铃薯花色苷提取量为指标，进行了单因素和Box-Behnken试验，通过响应面分析法得出最佳提取条件为:料液比1∶51.64(m/v)，提取功率307.07W，提取温度50.49℃，提取时间14.97min，在此条件下预测最大提取量为1.44mg/g。为方便试验，将提取条件调整为:料液比1∶51，提取功率300W，提取温度50℃，提取时间15min，进行验证试验，得到提取量为1.36±0.05mg/g。通过各因素的交互作用分析可知，各因素对响应值影响大小依次为料液比，提取功率，提取温度和提取时间。
2.紫色马铃薯花色苷分离纯化工艺的确定。以纯化后样品回收率为指标，分别测定了六种大孔吸附树脂对样品的吸附和解析能力，结果表明AB-8型大孔吸附树脂的吸附和解析能力最佳，纯化后的回收率为83.38±4.2％。测定了样品在25℃，30℃和35℃条件下的吸附等温线并将试验数据与朗缪尔模型和弗罗因德利希模型拟合，通过R2可知本试验等温线与朗缪尔模型拟合良好。模型数据显示吸附的最佳发生温度为25℃，且通过模型数据可知树脂对花色苷的吸附是放热的。浓度为60％的乙醇可以达到良好的洗脱效果。动态吸附和洗脱试验证明，纯化样品浓度是0.29mg/mL时，样品最大纯化量为9BV，采用6BV的洗脱液可以降大部分花色苷洗脱出来。纯化后样品中花色苷的浓度为6.43±0.37mg/g。
3.紫色马铃薯花色苷的组成结构及相对含量的鉴定。采用UPLC-ESI-MS/MS法鉴定了紫色马铃薯花色苷的组成结构和相对含量。结果表明，紫色马铃薯花色苷中含有28种不同的花色苷，涵盖了所有六种常见的花色苷种类。其中矮牵牛素类花色苷是紫色马铃薯花色苷的主要成分，其次是芍药素，锦葵素和矢车菊素，四类花色苷的比例为52.35∶49.75∶37.96∶25.62，除此之外还有少量飞燕草素和天竺葵素。样品中以酰化花色苷为主，主要由p-香豆酸，阿魏酸，芥子酸，咖啡酸和丙二酸酰化产生。
4.紫色马铃薯花色苷的抗氧化性分析。通过试验测得样品中总酚含量为218.5±1.26mg GAE/g DW，总黄酮含量为131.69±1.84mg RE/g DW。总还原力测定结果表明紫色马铃薯花色苷的具有良好的还原力。紫色马铃薯花色苷DPPH，ABTS+和羟自由基清除的半抑制浓度(IC50)分别为183.37μg/mL，224.52μg/mL和115.86μg/mL。说明紫色马铃薯花色苷具有良好的抗氧化性和自由基清除能力。
5.不同条件下紫色马铃薯花色苷的体外稳定性研究。以紫色马铃薯花色苷的保存率作为指标，研究了其稳定性与外界环境之间的关系。结果表明光照会降低紫色马铃薯花色苷稳定性，光照时间越长，花色苷保存率越低。pH值越高，紫色马铃薯花色苷保存率下降的速度越快，当pH≤6时，t1/2大于300min，当pH=8.0时t1/2只有51.37mm，说明紫色马铃薯花色苷的稳定性随着pH值的增加而降低。当温度小于90℃时，t1/2均大于5h，而当温度为90℃时t1/2只有3.26h，说明紫色马铃薯花色苷的稳定性随着热处理温度的升高而降低。紫色马铃薯花色苷在含有Mg2+、K+、Na+、Zn2+、Ca2+离子的溶液中状态稳定，Al3+对其有保护作用，在含有Cu2+的溶液中产生沉淀。防腐剂会降低紫色马铃薯花色苷的稳定性，蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、果糖、木糖醇、植酸纳、食盐等常用的食品添加剂对其稳定性影响不大。
6.研究了pH值对紫色马铃薯花色苷热降解，聚合成色和颜色变化的影响。紫色马铃薯花色苷的热降解遵循一级反应动力学。在pH3.0，pH5.0和pH7.0的条件下，花色苷降解的t1/2分别为14.35h，12.29h和4.65h，随着pH的升高降解速率增强，说明pH值对花色苷降解速率的影响明显。热处理过程中花色苷的降解伴随着聚合反应的发生，生成大量棕色聚合产物。热降解过程中聚合物成色规律也符合零级动力学模型。热处理过程中样品颜色也发生了明显变化，pH值越高颜色变化越快。说明pH值在紫色马铃薯花色苷热处理过程中的颜色保持起着重要作用。