梁征，徐叢玥，茹琴，林款，李超英

（江漢大學(xué)武漢生物醫(yī)學(xué)研究院，湖北武漢430056）

仙人掌（Opuntia）是一類仙人掌目仙人掌科植物的統(tǒng)稱，其品種廣泛分布于全球各地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球共有近百種不同的仙人掌屬品種，其中相當(dāng)一部分品種具有獨(dú)特的食用及藥用價(jià)值。在美洲墨西哥等地，仙人掌因?yàn)槟茉趷毫拥纳衬h(huán)境下生存，因此被當(dāng)?shù)鼐用褡鳛橐环N重要的食物來源[1-2]。起初人們主要食用仙人掌的果實(shí)，并將其余部分作為動(dòng)物飼料[3]，后來，人們逐漸意識到仙人掌的葉狀莖干部分也具有極大的食用及藥用潛力，并開始對其進(jìn)行廣泛深入的研究。在我國，野生的仙人掌主要分布在福建、廣東、云南、海南等地。我國中醫(yī)很早就開始關(guān)注仙人掌的藥用價(jià)值，清代趙學(xué)敏的《本草綱目拾遺》提到，仙人掌味淡性寒，入心、肺、胃三經(jīng)，可行氣活血，清熱解毒，消腫止痛，健脾止瀉，安神利尿[4]。但是，我國過去對仙人掌的使用僅限于入藥，而并沒有將其作為食物廣泛食用。1997年，經(jīng)過改良品種后的梨果仙人掌被我國農(nóng)業(yè)部引入中國試種。2012年，經(jīng)國家衛(wèi)生計(jì)生委公布，梨果仙人掌米邦塔品種（Opuntia Milpa Alta）正式成為一種普通食品。和一般仙人掌相比，米邦塔仙人掌種植方便，生長成熟快，具有廣闊的市場前景。目前我國市面上的仙人掌產(chǎn)品品種較少，和蘆薈等同類型植物相比還遠(yuǎn)沒有達(dá)到飽和的狀態(tài)。為了探索仙人掌產(chǎn)品的發(fā)展方向，本文主要對近十年以來國內(nèi)外對仙人掌營養(yǎng)成分及生理活性相關(guān)研究進(jìn)行了整理和總結(jié)，期望可以為開發(fā)仙人掌深加工產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)。

1 仙人掌莖干營養(yǎng)成分研究

1.1 多糖及膳食纖維

研究表明，仙人掌莖干中含有豐富的多糖。多糖是天然產(chǎn)物中一類重要的組成部分，其來源于自然界中各種動(dòng)植物和菌類，其生理活性包括抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥、抗輻射等。Cai等[5]用響應(yīng)面優(yōu)化研究了米邦塔仙人掌多糖的提取工藝，確立了提取時(shí)間3.61 h，提取溫度 86.1℃，料液比 1 ∶3.72（g/mL），乙醇濃度95%的水溶醇沉提取工藝，提取率可達(dá)0.69%。后續(xù)用DEAE-52纖維素柱及葡聚糖凝膠G-52進(jìn)一步純化了仙人掌粗多糖，高效液相色譜-示差折光檢測器檢測了分離出來的3個(gè)主峰，其分子量分別為4373、63.3、1.9 ku。傅里葉紅外光譜進(jìn)一步檢測出米邦塔仙人掌多糖在1300 cm-1～1000 cm-1處有吡喃環(huán)的伸縮振動(dòng)，在897 cm-1處有β型糖結(jié)構(gòu)的特征吸收。孫璇等[6]對米邦塔仙人掌膠多糖的化學(xué)組成進(jìn)行了檢測，利用氣相色譜檢測出其單糖組成為鼠李糖∶巖藻糖∶阿拉伯糖∶木糖∶甘露糖∶葡萄糖∶半乳糖∶葡萄糖醛酸 ∶半乳糖醛酸為 13.49∶1∶61.83∶26.37∶3.49∶6.70∶66.76∶6.68∶29.81，紫外光譜顯示其可能含有部分糖蛋白。Zhong等用Sephacryl S-400 HR葡聚糖凝膠柱分離了仙人掌多糖，并用高效液相色譜分析了其中性糖的組成為鼠李糖：阿拉伯糖：葡萄糖為1∶2.98∶2.578。Ginestra等[3]測定了梨果仙人掌中不同部位的多糖的單糖組成，仙人掌多糖中含有豐富的半乳糖醛酸，是一種酸性多糖。

此外，仙人掌莖干中還富含膳食纖維。膳食纖維主要指纖維素、果膠、抗性淀粉等一大類難以被人體消化吸收的多糖，其升糖指數(shù)較低，具有增加人體飽腹感，促進(jìn)排便，改善腸道菌群以及降低血糖和血膽固醇的營養(yǎng)功能。食用仙人掌半乳糖醛酸含量較高，富含豐富的纖維素和果膠成分，是一種理想的膳食纖維補(bǔ)充來源。Ramirez等[7]的研究表明，干米邦塔仙人掌和Atlixco仙人掌中的膳食纖維含量分別為47.48 g/100 g和51.14 g/100 g，其中主要為不可溶性膳食纖維，約占總纖維量的85%以上。但值得注意的是，食品加工中的烹飪過程會影響仙人掌果膠的性質(zhì)，進(jìn)而影響其生理活性。Ramirez[8]的研究表明，烹飪中的蒸煮工藝過長會降低仙人掌果膠的黏稠度，改變其流變學(xué)性能，降低仙人掌維持血糖的能力。

仙人掌果膠還可以作為食品添加劑，在食品工業(yè)中起到作用。仙人掌果膠可以添加到酸奶中，作為優(yōu)質(zhì)益生元維持腸道微生物的健康。在微膠囊化領(lǐng)域，仙人掌果膠還可以作為一種優(yōu)質(zhì)的壁材保護(hù)各種活性成分。Medina等[9]利用仙人掌果膠作為壁材，通過噴霧干燥工藝提高了沒食子酸的體外穩(wěn)定性。

1.2 水分、礦物質(zhì)及維生素

仙人掌具備在極端惡劣的沙漠環(huán)境下生存的能力，這歸功于其極強(qiáng)的持水性。據(jù)報(bào)道，新鮮仙人掌的莖干部分水分約占其總鮮重的80%～95%[10]，鈣離子含量高達(dá)18 mg/100 g～57mg/100 g[11]。植物組織中，鈣離子起到了維持細(xì)胞內(nèi)外滲透壓平衡并保持細(xì)胞形態(tài)穩(wěn)定的重要功能。因此鈣離子含量與植物細(xì)胞持水性能有較大聯(lián)系。Ginestra等[3，12]在成熟的梨果仙人掌莖干的組織切片中觀察到了大量存在的草酸鈣晶體分布。Ramirez等[7]通過體外消化試驗(yàn)和透析的方法比較了不同成熟期米邦塔和Atlixco兩種仙人掌品種中鈣離子濃度變化，隨著仙人掌的發(fā)育成熟，仙人掌組織中的草酸根離子會逐步增多，并與鈣離子結(jié)合形成穩(wěn)定的草酸鈣晶體存在于仙人掌細(xì)胞組織中，因此成熟期仙人掌的總鈣離子濃度低于未成熟期仙人掌；與Atlixco品種相比，米邦塔仙人掌品種中鈣離子含量更高，有潛力作為一種天然鈣補(bǔ)充食物來源。除了鈣以外，食用仙人掌中還富含鎂、鉀、磷、鈉、鐵等多種礦物質(zhì)以及維生素C、類胡蘿卜素、葉酸等多種維生素，如表1、表2所示[2]。

表1 食用仙人掌莖干、果實(shí)及種子中礦物質(zhì)成分分布Table 1 The minerals in Opuntia stem，fruit and seed

表2 食用仙人掌莖干、果實(shí)中其他營養(yǎng)素成分分布Table 2 The other nutrients in Opuntia stem，fruit and seed

1.3 植物化學(xué)素

近年來，人們認(rèn)識到各種食物中的活性成分對維護(hù)人體健康和預(yù)防疾病有著良好的作用，植物中的活性成分被統(tǒng)稱為植物化學(xué)素（phytochemicals），植物化學(xué)物通常具有抗氧化、抗癌、免疫調(diào)節(jié)、抗微生物等生理活性[13-14]。Corralaguayo等[15]的研究表明，仙人掌中含有豐富的多酚類化合物，其可溶性總酚含量約為200 mg/100 g。Cai等[13]對比了仙人掌不同部位的總多酚及總黃酮含量，發(fā)現(xiàn)其有效成分通常存在于表皮上。Ginestra等[3]用甲醇分離了梨果仙人掌中黃酮和酚酸化合物，并用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對其進(jìn)行了分離和鑒定，梨果仙人掌中主要含有番石榴酸和紅果酸兩種酚類物質(zhì)，黃酮類物質(zhì)包括仙人掌苷、香橙素、山奈酚、花旗松素、槲皮黃酮、鼠李素等。Teresita[16]等系統(tǒng)比較了10種不同品種仙人掌中的多酚類化合物（如表3）及黃酮類化合物（如表4）?？傊扇苏浦参锘瘜W(xué)素含量豐富，特別是黃酮類、多酚類物質(zhì)上含量高，種類多，值得在其藥用、保健功效上進(jìn)行進(jìn)一步的評價(jià)。

表3 仙人掌莖干中主要酚酸類物質(zhì)成分Table 3 The main phenolic acids in Opuntia stem

表4 仙人掌莖干中主要黃酮類物質(zhì)成分Table 4 The main flavonoids in Opuntia stem

2 仙人掌的生理活性研究

2.1 抗氧化活性

仙人掌莖干組織中富含黃酮、多酚類化合物，此類物質(zhì)是一種良好的天然抗氧化劑，常在生理活動(dòng)中發(fā)揮其特殊的功效[17-18]。黃酮已經(jīng)被證實(shí)從抗氧化途徑可以改善高血糖癥狀，而多酚可以促進(jìn)機(jī)體對葡萄糖的吸收。Azalia等[19]在米邦塔仙人掌中成功分離出具有明顯抗氧化活性的黃酮類物質(zhì)，運(yùn)用高效色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒定出了槲皮黃酮、鼠李素和山奈酚，并評價(jià)了其體外羥基自由基、過氧化氫、過氧亞硝基陰離子和超氧化物陰離子清除能力。萬邵華等[20]研究了墨西哥仙人掌提取物對糖尿病小鼠的血糖和氧化應(yīng)激的影響。鏈脲佐菌素誘導(dǎo)小鼠糖尿病模型成功后，給予仙人掌提取物灌胃4周。小鼠在灌胃前、灌胃2周和灌胃4周后的空腹血糖下降明顯。在小鼠血液和肝臟組織中測定的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）和血清總抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）等指標(biāo)均發(fā)現(xiàn)仙人掌提取物有助于體內(nèi)抗氧化能力提升。此外，仙人掌中還具一定量的維生素C，也能起到一定的抗氧化作用。因此，仙人掌提取物有望在治療氧化應(yīng)激損傷帶來的各種組織病變中發(fā)揮功效。

2.2 降低餐后高血糖

21世紀(jì)以來，糖尿病嚴(yán)重威脅著人類的健康。根據(jù)發(fā)病機(jī)理不同，糖尿病主要分可為1型糖尿病、2型糖尿病和妊娠期糖尿病三大類。2型糖尿病又稱為非胰島素依賴型糖尿病，約占總發(fā)病人數(shù)的90%。研究表明，餐后高血糖癥狀是引發(fā)2型糖尿病的主要誘因之一。仙人掌對于降低餐后高血糖癥狀一直就受到各國科學(xué)界的廣泛關(guān)注。

研究認(rèn)為，仙人掌莖干中富含纖維素、果膠等膳食纖維在緩解餐后血糖升高上發(fā)揮了重要作用。纖維素能造成飽腹感，減少每餐食物的攝入量，降低機(jī)體攝入過多糖分的危險(xiǎn)。其次，果膠是一種可以阻礙糖類代謝的可溶性膳食纖維。Maria等[21]比較了不同成熟階段仙人掌纖維素的降糖效果，使用輕度成熟仙人掌（small cladode flour，SCF）、中度成熟仙人掌（medium cladode flour，MCF）和完全成熟仙人掌（large cladode flour，LCF）分別進(jìn)行了體外葡萄糖擴(kuò)散試驗(yàn)，結(jié)果表明SCF和MCF具有較好的控制葡萄糖擴(kuò)散能力。鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的大鼠糖尿病模型分別給予3種不同的仙人掌纖維素，180 min后SCF和MCF組小鼠血糖分別下降了46.0%和23.6%，而LCF并無顯著變化。不同成熟階段的仙人掌具有不同的纖維組成，使其進(jìn)入體內(nèi)之后形成的膠狀體的黏度出現(xiàn)差異，從而影響了降糖效果。Peris等[22]研究了非洲仙人掌提取物對小鼠的血糖影響。腹腔注射四氧嘧啶造模糖尿病小鼠每天口服給藥0.6 mL仙人掌提取物。治療10天后，患病小鼠的血糖指數(shù)從平均484.5 mg/dL下降到337.2 mg/dL，下降明顯。在喂仙人掌提取物期間，小鼠的日平均飲食攝入量明顯減少，說明仙人掌中的纖維素、果膠成分緩解了小鼠的饑餓感，減少了小鼠日常攝食量，從而降低餐后血糖水平。因此，食用仙人掌有是一種糖尿病人能夠食用的優(yōu)質(zhì)蔬菜。對仙人掌進(jìn)行進(jìn)一步的深度加工，開發(fā)仙人掌降血糖飲料、片劑、膠囊等醫(yī)療保健用品具有較好的前景。

2.3 神經(jīng)保護(hù)

心腦血管疾病，如缺血性腦卒中、腦梗塞等，具有高發(fā)病率、高致殘性和高復(fù)發(fā)率的特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅著我國中老年人的健康，也帶來了沉重的社會負(fù)擔(dān)。在天然產(chǎn)物中尋找活性高、副作用低的心腦血管的特效藥物，近年來成為我國醫(yī)學(xué)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

近年來，天然來源的多糖因其高效且毒副作用低的優(yōu)勢，在治療缺血性腦卒中及并發(fā)癥中表現(xiàn)出來較大的潛力。Huang等[23]利用神經(jīng)細(xì)胞PC12氧化應(yīng)激模型，發(fā)現(xiàn)從米邦塔仙人掌莖干上提取的粗多糖對神經(jīng)細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷具有一定的保護(hù)作用。陳揚(yáng)等[24]在原代培養(yǎng)神經(jīng)元氧糖剝奪所致的神經(jīng)細(xì)胞損傷模型上發(fā)現(xiàn)，米邦塔仙人掌粗多糖無細(xì)胞毒性，可以減輕神經(jīng)元氧化應(yīng)激損傷。此后，陳揚(yáng)等進(jìn)一步在動(dòng)物模型上證實(shí)了米邦塔仙人掌粗多糖的神經(jīng)保護(hù)作用：利用局灶性腦缺血-復(fù)灌損傷所致的腦缺血再灌注大鼠模型，相比于對照組大鼠，給予了米邦塔仙人掌多糖治療后的大鼠神經(jīng)行為得到了改善，其腦梗死區(qū)域面積減小，學(xué)習(xí)障礙減輕[25]。余玲等[26]利用小鼠慢性溫和應(yīng)激模型研究了米邦塔仙人掌果膠對小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響。給予仙人掌果膠的小鼠在標(biāo)靶象限游泳路程/有用總路程之比和穿越平臺次數(shù)明顯高于對照組，說明仙人掌果膠有一定的增強(qiáng)學(xué)習(xí)認(rèn)知能力。對于仙人掌保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞和提高記憶的機(jī)理已有部分研究，其一，仙人掌多糖的抗氧化活性能夠有效減少神經(jīng)細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷[27]，其二，部分國外研究報(bào)道認(rèn)為仙人掌多糖可以提高腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）、磷酸化細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（phosphorylated extracellular signal regulated kinase，p-ERK）和磷酸化cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-response element binding protein，CREB）表達(dá)水平[18]?？傊?，米邦塔仙人掌的神經(jīng)保護(hù)作用屬于較新的研究成果，其應(yīng)用前景廣闊，深層次的機(jī)理仍待進(jìn)一步探索。

2.4 抑菌

抗菌劑是目前農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)療保健領(lǐng)域關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)，仙人掌的提取物是一種優(yōu)良的天然生物抑菌劑。趙聲蘭等[28]分別用乙醇、乙酸乙酯提取云南新鮮仙人掌干粉，并對提取物的抑菌能力作了評價(jià)，發(fā)現(xiàn)其可以有效抑制巨大芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、青霉菌和枯草芽孢桿菌。史德芳等[29]進(jìn)一步比較了不同提取組分對不同種類細(xì)菌的抑制作用，發(fā)現(xiàn)醇提取物的抑制作用最強(qiáng)，對細(xì)菌的抑制作用最強(qiáng)，其次是霉菌，再次是酵母菌。韓淑琴等[30]比較了食用仙人掌米邦塔和野生仙人掌提取物的抑菌能力，野生仙人掌對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌的抑制作用更強(qiáng)。孫海燕等[31]對米邦塔仙人掌提取物一直細(xì)菌性皮膚致病菌做了研究，利用杯碟法證實(shí)了米邦塔仙人掌對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌和變形桿菌等均有抑制作用。仙人掌提取物的抑菌機(jī)理已被初步研究：仙人掌中含有的大量黃酮類提取物可以破壞微生物的能量代謝途徑，從而擾亂菌體細(xì)胞的正常代謝，使其無法生長繁殖[29]。因?yàn)榫哂辛己玫囊志Ч?，仙人掌提取物有望可以被用來開發(fā)醫(yī)用藥膏、護(hù)膚霜等日用產(chǎn)品。

3 仙人掌相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀

仙人掌具有良好的營養(yǎng)成分以及保健功能，近年已經(jīng)受到食品行業(yè)的關(guān)注。目前，市面上已經(jīng)出現(xiàn)部分以食用仙人掌為主體的加工食品。

3.1 仙人掌全粉食品

市面上的一種米邦塔仙人掌全粉是由新鮮仙人掌經(jīng)過切割、洗凈、干燥、粉碎以及滅菌灌裝制得。其服用方法為加水或者加蜂蜜沖調(diào)食用?？墒秤孟扇苏浦懈缓攀忱w維，長期服用有一定的代餐作用，可以降低飲食攝入，起到減肥的效果。

3.2 仙人掌壓片糖果

市面上的一種仙人掌壓片糖果是以仙人掌粉為原料，添加蘋果水提物、酵母粉、抗性糊精、木糖醇、微晶纖維素和硬脂酸鎂，經(jīng)過壓片加工工藝制成的口含片。食用方法為涼水或溫開水吞服。其主要功效為減少食物攝入，有一定的減脂效果。

3.3 仙人掌袋泡茶

市面上的一種仙人掌袋泡茶是以食用仙人掌粉、紅芪、知母等復(fù)配而成，用開水沖泡直接飲用，其功能為調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能活性，增強(qiáng)免疫力，并具有一定的降血糖能力。

可以看出，目前市面上的食用仙人掌產(chǎn)品功能性主要集中在減肥及降血糖功效上面。仙人掌的生理功能較多，可供開發(fā)的領(lǐng)域遠(yuǎn)不止這些功能。對比同類型的植物蘆薈，已經(jīng)呈現(xiàn)出包括美容產(chǎn)品、醫(yī)療用途產(chǎn)品、普通食品等多領(lǐng)域深層次的開發(fā)布局，而仙人掌的加工開發(fā)還停留在一個(gè)初步的階段。因此，食用仙人掌的深精加工開發(fā)值得進(jìn)一步的嘗試和研究。

4 小結(jié)

仙人掌莖干部分營養(yǎng)豐富，具有優(yōu)良的藥用價(jià)值和食用價(jià)值。仙人掌莖干部分不僅富含水分、礦物質(zhì)與糖類等營養(yǎng)素，還具有部分以黃酮類、多酚類物質(zhì)為代表的植物化學(xué)素成分，在抗氧化、降低餐后血糖、神經(jīng)保護(hù)和抑菌能力上有一定的生理活性，在醫(yī)療、保健、日用品開發(fā)上具有較大的開發(fā)空間。但是，多數(shù)研究還沒有涉及到其生理活性的機(jī)理，仙人掌在人體內(nèi)完整的代謝過程，其活性成分如何影響到人體的生理活動(dòng)還需要進(jìn)一步進(jìn)行研究，這也是我們今后關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

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