李娜娜 裴艷婷 宮永超 蒲艷艷 劉保民 辛富剛 劉世華 丁漢鳳
摘要:藜麥(Chenopodium quinoa Willd.)是一種一年生的藜科草本作物,發(fā)源于南美洲的安第斯山脈,是印加土著居民的主要傳統(tǒng)食物。近年來,藜麥以其極高的營養(yǎng)價值和多種利用價值引起了人們的普遍關(guān)注。本文概述了藜麥的生物學(xué)特性、營養(yǎng)價值和國內(nèi)外對藜麥耐鹽堿、抗旱、化學(xué)成分等方面的研究進(jìn)展,闡述了國內(nèi)藜麥引種種植現(xiàn)狀及推廣存在的問題,并對其發(fā)展應(yīng)用前景進(jìn)行展望,以期為藜麥研究開發(fā)提供參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞:藜麥;研究現(xiàn)狀;引種問題;發(fā)展?jié)摿?/p>
中圖分類號:S56文獻(xiàn)標(biāo)識號:A文章編號:1001-4942(2016)10-0145-04
藜麥(Chenopodium quinoa Willd.)又稱南藜麥、藜谷、奎奴亞藜等,發(fā)源于南美洲的安第斯山脈,是一種一年生的藜科草本作物。藜麥具有獨特的、豐富的營養(yǎng)價值,是印加土著居民的主要傳統(tǒng)食物,被稱為丟失的遠(yuǎn)古“營養(yǎng)黃金”、“超級谷物”、“未來食品”和“素食之王”[1],在歐洲、非洲與亞洲地區(qū)主要以試驗性種植為主,北美也有少量種植。聯(lián)合國大會將2013年定為“國際藜麥年”,各國均加強了對藜麥的研究和開發(fā)。國內(nèi)對于藜麥的研究較晚,且進(jìn)展緩慢。本文結(jié)合前人研究成果,對藜麥國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、國內(nèi)引種等方面進(jìn)行綜述,以期為藜麥研究開發(fā)提供參考依據(jù)。
1藜麥特性
1.1生物學(xué)特性
藜麥分類屬藜科,雙子葉植物,幼期外觀同灰菜。其植株呈掃帚狀,株高從幾十厘米到三米不等,根系屬淺根系,莖木質(zhì)狀,直立且粗,單葉互生,有長葉柄,葉片菱狀卵形或披針形,先端急尖或微鈍,基部寬楔形,邊緣常有不整齊的鋸齒;穗狀花序,主梢和側(cè)枝都結(jié)籽,自花授粉。種子為圓形藥片狀,直徑1.5~2.0 mm左右,大小與小米差不多,比小米輕,千粒重1.4~3.0 g,藜麥表皮有一層水溶性的皂角苷[2]。不同品種種子大小和顏色有差異,大多為灰白色、乳黃色,也有部分品種的種子為黑色、紫色等深色。目前,藜麥品種主要是自然變異,人工改良的較少,對藜麥品種的改良還有很大的發(fā)展空間。
藜麥原產(chǎn)于玻利維亞、智利和秘魯一帶的安第斯山脈,分布在海拔2 800~4 200 m的地方,喜熱帶、亞熱帶干濕氣候,由于長期的栽培育種,目前已具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿、抗病蟲害等特性[3,4]。
1.2營養(yǎng)價值
藜麥營養(yǎng)價值極高, 營養(yǎng)全面, 且具有多種開發(fā)利用價值,是聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO) 推薦的唯一單體植物即可滿足人體基本營養(yǎng)需求的完美全營養(yǎng)食品,被列為全球十大健康營養(yǎng)食品之一。近年來,藜麥已經(jīng)引起各類研究者、生產(chǎn)者及普通消費者的廣泛關(guān)注。
藜麥主要食用部位為種子,其富含礦物質(zhì)、維生素、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分。藜麥的許多品種富含完全蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)含量高達(dá)16%~22%,品質(zhì)與奶粉及肉類相當(dāng);藜麥富含多種礦物質(zhì),其中鈣、鎂、磷、鉀、鐵、鋅、硒和錳等含量均較高,其參與人體內(nèi)300多種酶的生成;藜麥含有豐富的VB1、VB2、VC、VE和葉酸,其含量遠(yuǎn)高于其他谷物。此外,藜麥還含有豐富的多酚類、黃酮類、皂苷等活性成分,能夠預(yù)防治療疾病,對于維持人類身體健康具有十分重要的作用。
2研究進(jìn)展
2.1國外研究進(jìn)展
藜麥的商業(yè)化栽植始于秘魯、玻利維亞、厄瓜多爾等國家,到20世紀(jì)80年代,NASA(美國國家航空航天局)在尋找適合人類執(zhí)行長期性太空任務(wù)的閉合生態(tài)生命支持系統(tǒng)(CELSS)的糧食作物時,藜麥被重新發(fā)現(xiàn)并開始研究。此后,許多國家和組織加大對藜麥的重視程度,針對藜麥營養(yǎng)成分開展大量研究。Koziol等[5]研究發(fā)現(xiàn)藜麥蛋白質(zhì)含量較高(13.8%~16.5%);Wright等[6]研究結(jié)果表明甜藜品種蛋白質(zhì)平均含量可達(dá)14.8%;Lamacchia等[7]的研究認(rèn)為,和普通谷物相比,藜麥中可利用的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。Pasko、Alvarez-Jubete、Hirose等[8-10]對藜麥化學(xué)成分的研究結(jié)果一致認(rèn)為藜麥種子及新芽中有較多的總多酚,且Alvarez-Jubete進(jìn)一步分析了藜麥中總多酚的含量和成分,認(rèn)為藜麥總多酚中槲皮素和山奈酚的含量最多。Woldemichael等[11]的研究發(fā)現(xiàn)藜麥種子中含有很高的皂甙(20%~30%),且Woldemichael、Stuardo、Martin等[11-13]對藜麥外殼含有的皂甙進(jìn)行的進(jìn)一步研究均認(rèn)為藜麥外殼含有的皂甙具有疏水性,且對灰霉病的抗性較強。在對藜麥營養(yǎng)價值研究的同時,發(fā)現(xiàn)藜麥在抗病、抗旱、耐鹽堿等方面表現(xiàn)較強。Jacobsen等[14]認(rèn)為藜麥當(dāng)達(dá)到最大生長量時其生理學(xué)敏感性最強。Garcia等[15]對182份藜麥資源的芽期耐鹽性試驗發(fā)現(xiàn),在25 dS/m的鹽溶液中有15份資源的發(fā)芽率可達(dá)到60%。Schabes、Hariadi、Ruiz-Carrasco等[16-18]對不同藜麥品種的耐鹽性做了大量研究,發(fā)現(xiàn)品種不同表現(xiàn)出不同的耐鹽性。Mulica等[19]在鹽水灌溉情況下發(fā)現(xiàn)藜麥耐酸堿值范圍為4.8~9.5。Christiansen等[20]針對玻利維亞一帶栽培的藜麥品種研究發(fā)現(xiàn),在灌溉水電導(dǎo)率為57 mS·cm-1的情況下,品種‘Kancolla發(fā)芽率仍能達(dá)到75%。對于藜麥耐旱性,Vacher等[21]研究認(rèn)為在干旱條件下藜麥可以保持高的葉片水分利用效率,與其在葉片水勢和氣孔導(dǎo)度較低時仍能保持氣體交換有關(guān)。Jacobsen等[22]進(jìn)一步研究認(rèn)為,藜麥在干旱條件下具有敏感的氣孔關(guān)閉系統(tǒng),可保持葉片水勢,促使水分利用效率上升。而Canahuam[23]的研究認(rèn)為,藜麥自身形態(tài)特征如根系龐大、須根多而密、囊泡含有草酸鈣等可極大增強其吸水性,促使其抗旱。藜麥的這些特性有助于其引種種植,其豐富的營養(yǎng)價值促進(jìn)其推廣。藜麥可條播、點播、撒播或移栽,但播種時覆土厚度應(yīng)小于2 cm,否則會影響出苗導(dǎo)致減產(chǎn)[24]。Geerts等[25]研究認(rèn)為,采用整體標(biāo)定的虧灌標(biāo)準(zhǔn),可以拓展藜麥的栽植區(qū)域,保持藜麥產(chǎn)量的穩(wěn)定。
2.2國內(nèi)研究進(jìn)展
藜麥研究在我國起步較晚[26]。貢布扎西等[27]最早于20世紀(jì)90年代就南美藜育種的原始材料和南美藜在西藏地區(qū)種植的生物學(xué)、營養(yǎng)品質(zhì)、病害與抗逆性及其種皮凝聚素等進(jìn)行研究。隨著藜麥價值被不斷認(rèn)可,國內(nèi)對藜麥的研究不斷加強。張玉璽等[28]的研究明確:藜麥在西藏地區(qū)通常在5月播種,9月即可收獲。黃杰等[29]針對康樂八松地區(qū)藜麥的研究認(rèn)為,不同播期對藜麥的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)有很大的影響,適時播種可以提高藜麥的產(chǎn)量,獲得更好的品質(zhì),與試驗相似生態(tài)區(qū)域最佳播種期在4月下旬-5月上旬,生育期150 天左右為宜。2013年甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所通過開展藜麥密度、施肥、矮化栽培及壟作栽培等試驗,初步確定甘肅地區(qū)最適藜麥品種、最佳密度和施肥方法及生長調(diào)節(jié)劑的用法[30]。劉瑞芳等[31]就藜麥株高過高易倒伏和莖稈易折斷問題開展研究,通過對58日齡藜麥均勻噴灑不同濃度矮壯素發(fā)現(xiàn),濃度為3 200 mg/kg的矮壯素效果最好,高于此濃度則會產(chǎn)生藥毒。俞涵譯等[32]研究藜麥外植體的愈傷組織時發(fā)現(xiàn)莖段誘導(dǎo)愈傷組織最佳,2,4-D與KT、NAA搭配使用可促進(jìn)愈傷組織增殖。姜奇彥等[33]對金藜麥進(jìn)行了耐鹽性及營養(yǎng)等評價,結(jié)果表明,其芽期和苗期表現(xiàn)出較高的耐鹽性,且具有較高的營養(yǎng)價值,其中鈣含量高達(dá)1.9 g/kg,是小米鈣含量的35倍,子粒含有豐富的必需脂肪酸。陳毓荃等[34]研究認(rèn)為,藜麥中的蛋白質(zhì)高達(dá)155.7 g·kg-1,且富含賴氨酸(57.1 g·kg-1)、 精氨酸(100.6 g·kg-1)等堿性氨基酸和天冬氨酸(76.3 g·kg-1)、 谷氨酸(116.3 g·kg-1)等酸性氨基酸。孫雪婷等[35]選擇提取溶劑濃度、料液比、提取溫度、提取時間為考察因素,通過正交試驗優(yōu)化藜麥種子總黃酮的提取工藝條件。陸敏佳等[36]利用SSR標(biāo)記分析41個藜麥種質(zhì)的多態(tài)性及親緣關(guān)系,通過UPGMA 聚類分析顯示,41份材料的遺傳相似系數(shù)(GS) 在0.374~0.906 之間,表明藜麥種質(zhì)間遺傳基礎(chǔ)較廣泛,這為我國研究藜麥資源保存及品種選育提供了理論依據(jù)。目前對藜麥新品種選育的研究較少,對藜麥營養(yǎng)功能成分及生物活性的研究不夠深入,藜麥產(chǎn)品開發(fā)需進(jìn)一步挖掘。
3國內(nèi)引種
隨著藜麥價值被不斷發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可,藜麥的國際貿(mào)易日漸頻繁,世界各國引種栽培藜麥也越來越廣泛。目前美洲、歐洲和亞非地區(qū)均有國家引種種植。中國西藏農(nóng)牧學(xué)院和西藏農(nóng)科院于1987年開始藜麥的引種栽培試驗[27],并于1992、1993年連續(xù)兩年在西藏境內(nèi)小面積試種獲得成功。我國山西靜樂縣在引進(jìn)種植藜麥方面比較成功,2012年其藜麥種植面積達(dá)到86.67 hm2,總產(chǎn)量23.4×104 kg,平均2 700 kg/hm2,最高公頃產(chǎn)量可達(dá)4 530 kg。2013年靜樂縣藜麥總種植規(guī)模達(dá)到666.7 hm2,我國成為在非原產(chǎn)地國家中藜麥種植面積第二大國,僅次于美國。2015年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院制定的《糧食行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)藜麥米》已進(jìn)入報批階段,藜麥因其抗瘠薄、耐旱、適應(yīng)性強等特性,可在我國干旱、瘠薄、冷涼的生態(tài)地區(qū)廣泛推廣。目前西藏、陜西、山西、青海、內(nèi)蒙古、四川、山西、河南、浙江等地均已開展了小規(guī)模的適應(yīng)性種植,但依然存在許多問題:(1)目前國內(nèi)引進(jìn)藜麥品種很多,但品種退化嚴(yán)重,其豐產(chǎn)性、抗病性及品質(zhì)均表現(xiàn)較差,在低海拔地區(qū)藜麥株高過高易倒,影響藜麥推廣,且缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)的品種;(2)我國研究藜麥較晚,對藜麥栽培技術(shù)還需不斷完善和優(yōu)化;(3)藜麥的價值已被認(rèn)可,對其已有了初步研究,但還不夠深入,其藥用保健功能有待進(jìn)一步研究。
4發(fā)展前景
隨著人民生活水平不斷提高,對高質(zhì)量生活和養(yǎng)生的需求越來越強勁,對藜麥?zhǔn)称沸枨笠苍谠黾?,藜麥在國?nèi)外均有廣闊的市場。近年來,我國藜麥種植面積逐年擴(kuò)大。藜麥抗瘠薄、耐鹽、耐寒等特性,使其在我國干旱、瘠薄、冷涼的生態(tài)地區(qū)具有廣泛的開發(fā)前景,同時種植藜麥不僅是高寒地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民增收致富的一條新途徑,也為原生態(tài)農(nóng)業(yè)旅游觀光增加了一道亮麗風(fēng)景。但目前我國藜麥產(chǎn)品開發(fā)利用處于初級階段,原糧仍是藜麥?zhǔn)袌龅闹饕魍ê拖M形式,市面尚未出現(xiàn)藜麥深加工產(chǎn)品,因此在開展藜麥新品種選育、完善其配套栽培技術(shù)的同時,應(yīng)根據(jù)國人飲食習(xí)慣,以市場為導(dǎo)向,將藜麥進(jìn)行深加工,開發(fā)藜麥?zhǔn)称?、營養(yǎng)品等特色產(chǎn)品,逐步取代大部分粗糧和雜糧,推動我國藜麥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]Vega-Galvez A,Miranda M,Vergara J,et al. Nutrition facts and functional potential of quinoa(Chenopodium quinoa Willd.),an ancient Andean grain:a review[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2010, 90(15):2541-2547.
[2]王晨靜,趙習(xí)武,陸國權(quán),等.藜麥特性及開發(fā)利用研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報,2014, 31(2):296-301.
[3]肖正春,張廣倫.藜麥及其資源開發(fā)利用[J].中國野生植物資源, 2014, 33(2):62-66.
[4]Jacobsen S E,Mujica A,Jensen C R. The resistance of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)to adverse abiotic factors[J]. Food Rev. Int., 2003, 19(1/2): 99-109.
[5]Koziol M J. Chemical composition and nutritional value of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)[J]. J. Food Comp. Anal.,1992(5):35-68.
[6]Wright K H, Pike O A, Fairbanks D J, et al.Composition of Atriplex hortensis,sweet and bitter Chenopodium quinoa seeds[J].Food Chem. Toxicol.,2002,67:1383-1385.
[7]Lamacchiac C,Chillo S,Lamparelli S, et al. Amaranth, quinoa and oat doughs: mechanical and rheological behaviour, polymeric protein size distribution and extractability[J]. J. Food Eng., 2010, 96(1):97-106.
[8]Pasko P, Barton H, Zagrodzki P, et al. Anthocyanins, total polyphenols and antioxidant activity in amaranth and quinoa seeds and sprouts during their growth[J]. Food Chem., 2009, 115(3): 994-998.
[9]Alvarez-Jubete L, Wijngaard H, Arendt E K, et al. Polyphenol composition and in vitro antioxidant activity of amaranth, quinoa, buckwheat and wheat as affected by sprouting and backing[J] . Food Chem., 2010, 119(2): 770-778.
[10]Hirose Y,F(xiàn)ujita T,Ishi T,et al. Antioxidative properties and flavonoid composition of Chenopodium quinoa seeds cultivated in Japan[J]. Food Chem., 2010, 119(4):1300-1306.
[11]Woldemichael G M,Wink M. Identification and biological activities of triterpenoid saponins from Chenopodium quinoa[J]. J. Agric. Food Chem., 2001, 49(5): 2327-2332.
[12]Stuardo M,Martinr S. Antifungal properties of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) alkali treated saponins against Botrytis cinerea[J].Ind. Crops Prod., 2008, 27(3): 296-302.
[13]Martin R S,Ndjoko K,Hostettmann K. Novel molluscicide against Pomacea canaliculata based on quinoa (Chenopodium quinoa) saponins[J]. Crop Prot., 2008, 27(3/5): 310-319.
[14]Jacobsen S E,Monteros C,Christiansenj L, et al. Plant responses of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) to frost at various phenological stages[J]. Eur. J. Agric., 2005, 22(2):131-139.
[15]Garcia M,Raes D,Jacobsen S-E. Evapotranspiration analysis and irrigation requirements of quinoa (Chenopodium quinoa)in the Bolivian highlands[J]. Agric. Water Manage, 2003, 60(2): 119-134.
[16]Hariadi Y, Marandon K, Tian Y, et al.Ionic and osmotic relations in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) plant grown at various salinity levels[J].J. Exp. Bot., 2011,62(1):185-193.
[17]Schabes F I, Sigstad E E.Calorimetric studies of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) seed germination under saline stress conditions[J].Thermochimica Acta,2005,428: 71-75.
[18]Ruiz-Carrasco K, Antognoni F, Coulibaly A K, et al. Variation in salinity tolerance of four lowland genotypes of quinoa (Chenopodium uinoa Willd.) as assessed by growth physiological traits and sodium transporter gene pression[J]. Plant Physiol. Bioch., 2011,49:1333-1341.
[19]Mulica A. Andean grains and legumes[R]// Bermujo J E H, Leon J. Neglected crops: 1492 from a different perspective. Rome: FAO, 1994: 131-148.
[20]Christiansen J L, Ruiz-Tapiae N, Jornsgard B, et al. Fast seed germination of quinoa (Chenopodium quinoa) at low temperature[C]// Mela T, Topi-Hulmi M, Pithan K. Alternative crops for sustainable agriculture: research progress in COST 814. 1999: 220-225.
[21]Vacher J J. Responses of two main Andean crops, quinoa(Chenopodium quinoa Willd.) and papa amarga (Solanum juzepczukii Buk.) to drought on the Bolivian Altiplano: significance of local adaptation[J]. Agric. Ecosyst. & Environ., 1998, 68(1/2): 99-108.
[22]Jacobsen S E,Liu F L,Jensen C R. Does root-sourced ABA play a role for regulation of stomata under drought in quinoa(Chenopodium quinoa Willd.)[J]. Sci. Hortic., 2009, 122(2): 281-287.
[23]Canahuam A. Observaciones del comportamiento de la quinua a la sequia[C]// Proc.Ⅰ.congreso internacional de cultivos andinos. Ayacucho: Universidad Nacional San Cristobal de Huamanga, Instituto Interamericano de Ciencias Agricolas, 1977: 390-392.
[24]Spehar C R, Silva R, Juliana E.Effect of sowing density on plant growth and development of quinoa, genotype 4.5, in the Brazilian Savannah Highlands [J]. Biosci. J., 2009,25(4):53-58.
[25]Geerts S, Raes D, Garcia M, et al. Agro-climatic suitability mapping for crop production in the Bolivian Alti-plano: a case study for quinoa[J]. Agric. For Meteorol., 2006, 139: 399-412.
[26]周海濤,劉浩,么楊,等.藜麥在張家口地區(qū)試種的表現(xiàn)與評價[J].植物遺傳資源學(xué)報, 2014,15(1):222-227.
[27]貢布扎西,旺姆,張崇璽,等. 南美藜在西藏的生物學(xué)特性研究[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,1994,3(4):81-86.
[28]張玉璽,貢布扎西,旺姆.南美藜(quinoa)苗期低溫凍害試驗研究[J].西藏農(nóng)業(yè)科技,1994,16(4):49-54.
[29]黃杰,李敏權(quán),潘發(fā)明,等.不同播期對藜麥農(nóng)藝性狀及品質(zhì)的影響[J].灌溉排水學(xué)報,2015,34:259-261.
[30]黃杰,楊發(fā)榮. 藜麥在甘肅的研發(fā)現(xiàn)狀及前景[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2015(1):49-52.
[31]劉瑞芳,贠超,申為民,等.不同濃度矮壯素對藜麥株高的影響[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2015(23):156,160.
[32]俞涵譯,蔣玉蓉,毛澤陽,等.藜麥愈傷組織誘導(dǎo)體系優(yōu)化研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(3):26-30.
[33]姜奇彥,牛風(fēng)娟,胡正,等.金藜麥耐鹽性分析及營養(yǎng)評價[J].植物遺傳資源學(xué)報,2015,16(4) : 700-707.
[34]陳毓荃,高愛麗,貢布扎西.南美藜種子蛋白質(zhì)研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,1996,5(3):43-48.
[35]孫雪婷,袁俊杰,蔣玉蓉,等.藜麥種子總黃酮提取及其抗氧化性[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(10) :355-358.
[36]陸敏佳,蔣玉蓉,陸國權(quán),等.利用SSR標(biāo)記分析藜麥品種的遺傳多樣性[J].核農(nóng)學(xué)報,2015,29(2):260-269.