胡一晨 趙 鋼, 秦培友 成顏芬 曹亞楠,4 鄒 亮 任貴興,

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藜麥活性成分研究進(jìn)展

胡一晨1趙 鋼1,*秦培友2成顏芬3曹亞楠1,4鄒 亮1任貴興2,*

1成都大學(xué)/ 農(nóng)業(yè)部雜糧加工重點實驗室, 四川成都 610106;2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所, 北京 100081;3成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 四川成都 611137;4西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院, 四川成都 610039

藜麥?zhǔn)乔{科藜屬一年生雙子葉植物, 作為一種營養(yǎng)價值突出的功能性健康食品, 不僅富含多酚、黃酮、皂苷、多糖、多肽、蛻皮激素等活性成分, 還含有豐富的維生素、必需氨基酸、礦物質(zhì)(K、P、Mg、Ca、Zn、Fe)等營養(yǎng)物質(zhì), 具有均衡補充營養(yǎng)、增強機(jī)體功能、抗氧化、降血糖、降血脂、抗炎、提高免疫、防治心血管疾病以及抗菌抗?jié)兊壬砘钚? 尤其適于高血糖、高血壓、高血脂、心臟病等慢性病人群及嬰幼兒、孕產(chǎn)婦、兒童、學(xué)生、老年人等人群食用。藜麥因其全面的營養(yǎng)價值和食用功能特性, 且優(yōu)于大多數(shù)谷物, 成為適宜人類食用的全營養(yǎng)食品。本文綜述藜麥的活性成分及其生理功能作用, 并展望其在食品工業(yè)中的發(fā)展前景, 旨在對藜麥產(chǎn)業(yè)、食品保健和醫(yī)藥研發(fā)等領(lǐng)域提供重要的參考價值。

藜麥; 活性成分; 多酚; 皂苷; 多糖

藜麥(Willd.), 又稱藜谷、南美藜、昆諾阿藜等, 是藜屬的一年生雙子葉植物[1]。藜屬曾屬于藜科, 但是新系統(tǒng)發(fā)育學(xué)將藜科和莧科合并為莧科[2], 因此, 藜麥為莧科藜屬植物[3]。藜麥原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈地區(qū), 在當(dāng)?shù)匾延屑s7000年的種植歷史, 現(xiàn)今在我國甘肅、山西、青海、內(nèi)蒙古等18個省、市、自治區(qū)種植推廣[4]。從古印加帝國開始, 人們便認(rèn)識到藜麥優(yōu)異的營養(yǎng)特性, 不僅發(fā)展中國家, 發(fā)達(dá)國家也意識到其營養(yǎng)價值的重要性。藜麥具有一些谷類作物特性, 但是它不屬于禾谷類作物, 因而被稱為假谷類作物。與大多數(shù)谷類作物相比, 藜麥蛋白質(zhì)含量更高, 氨基酸比例更加均衡, 其蛋白質(zhì)生物學(xué)價值與牛奶類似; 脂肪、膳食纖維、維生素(B1、B2、B6、C、E)、礦物質(zhì)(特別是鈣、磷、鐵、鋅等)等營養(yǎng)元素的含量也遠(yuǎn)高于大多數(shù)谷類作物; 藜麥不含麩質(zhì), 適于對麩質(zhì)過敏的人群食用[5]。古人認(rèn)識到藜麥這一高營養(yǎng)價值特性, 將其稱之為“黃金谷物”, 并認(rèn)為是“神圣的食物”[6-7]。藜麥已被美國國家研究委員會和美國國家航空航天局評估為一種極富營養(yǎng)特性的食物, 將其列為人類未來移民外太空的理想“太空糧食”。聯(lián)合國糧農(nóng)組織認(rèn)為藜麥?zhǔn)呛腥勘匦璋被?、微量元素和維生素的唯一一種糧食作物[8], 并將2013年定為國際藜麥年, 以促進(jìn)藜麥在全世界的推廣。

值得關(guān)注的是, 藜麥中還含有豐富的黃酮、多酚、不飽和脂肪酸等營養(yǎng)功能因子, 具有抗氧化、降血脂、增強免疫等生理功效, 從而能夠降低一些慢性疾病的發(fā)生風(fēng)險[9]。隨著消費者保健意識的提高, 對優(yōu)質(zhì)食品的需求不斷增加, 藜麥的高營養(yǎng)價值和功能特性已成為國內(nèi)外食品研究領(lǐng)域的熱點。本綜述全面分析了藜麥中的活性成分、健康促進(jìn)作用及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景, 以期為藜麥的充分利用以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)提供參考依據(jù)。

1 藜麥功能活性成分

1.1 總多酚

1.1.1 組分分析 多酚是植物中一類具有生物活性的次生代謝產(chǎn)物, 主要分為黃酮、酚酸和兒茶素, 廣泛存在于植物性食物中。據(jù)報道, 藜麥中至少含有23種酚類化合物[9]。Tang等[10]運用HPLC-DAD-MS技術(shù)分別測定了3種不用顏色藜麥籽粒中自由酚類化合物的含量(表1)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 藜麥籽粒中主要含香草酸、阿魏酸、阿魏酸4-葡萄糖苷、槲皮素-3-蕓香糖苷等酚酸類, 其中3,4-二羥基苯甲酸和對香豆酸4-葡萄糖苷只存在于紅色和黑色的藜麥籽粒中。黑色藜麥籽粒中23種多酚含量總和最高, 紅色次之, 白色最低。總多酚含量明顯高于小麥、大麥和粟[11]。不同的藜麥品種、生長環(huán)境地區(qū)和種植技術(shù)對總多酚含量和酚酸種類均有一定影響, 同時不同測量方法也會使試驗結(jié)果產(chǎn)生一定差異。Park等[12]比較進(jìn)口藜麥表明, 美國藜麥中的總多酚(TPC)含量(以沒食子酸當(dāng)量表示為16.28 mg GAE 100 g–1)顯著高于秘魯(15.33 mg GAE 100 g–1)、韓國(14.50 mg GAE 100 g–1)的藜麥, 這與Miranda等[13]報道的來自智利的藜麥種子的TPC值在3.72~16.55 mg GAE 100 g–1含量范圍基本一致。

表1 用HPLC-DAD-MS技術(shù)測定的3種不用顏色藜麥籽粒中自由酚類化合物的含量[10]

(續(xù)表1)

編號Code自由酚類化合物Free phenolic compounds白色藜麥籽粒White quinoa紅色藜麥籽粒Red quinoa黑色藜麥籽粒Black quinoa 14阿魏酸4-葡萄糖苷Ferulic acid 4-glucoside131.97±2.26151.65±3.17161.39±0.64 15異阿魏酸Isoferulic acid8.21±0.2619.44±0.6212.35±0.49 16山奈酚3,7-二鼠李糖苷Kaempferol 3,7-dirhamnoside20.61±0.9427.00±1.1429.41±0.52 17山奈酚3-半乳糖苷Kaempferol 3-galactoside24.01±1.4228.78±1.7723.32±0.81 18槲皮素-3-蕓香糖苷Quercetin-3-rutinoside57.10±2.7671.04±1.9957.63±1.47 19山奈酚3-葡萄糖苷Kaempferol 3-glucoside13.29±1.3316.42±1.5824.08±1.69 20槲皮素3-阿拉伯糖苷Quercetin 3-arabinoside24.97±1.1926.46±1.2865.79±0.71 21槲皮素Quercetin5.27±0.8211.82±0.4112.99±0.11 22山奈酚Kaempferol2.56±0.081.18±0.081.58±0.07 23鷹嘴豆芽素Biochanin A0.67±0.276.44±0.452.42±0.79 總酚類指數(shù)Total phenols index (TPI)466.99±3.27634.66±5.87682.05±4.73

1.1.2 生理功能 多酚作為藜麥中一類抗氧化物質(zhì)已經(jīng)得到人們的廣泛關(guān)注, 對人體健康有潛在保護(hù)作用。Hirose等[14]報道藜麥中的總多酚含量與其DPPH自由基清除能力呈顯著正相關(guān), 揭示其具有抗氧化功能。Gawlik-Dziki等[15]以大鼠前列腺癌AT-2和MAT-LyLu細(xì)胞為模型, 評價了藜麥葉多酚提取物(富含阿魏酸、芥酸和沒食子酸)抗氧化活性, 研究顯示細(xì)胞增殖被抑制、間隙連接蛋白-43(Cx43)表達(dá)量降低、脂肪氧化酶活性被抑制、脂肪氧化被阻止。同時, 多酚類化合物還具有降低心血管疾病、抗癌、降血糖、抗骨質(zhì)疏松和抗阿爾茨海默病等作用[16]。

1.2 黃酮

1.2.1 組分分析 藜麥含有豐富的黃酮類化合物, 主要以苷類形式存在, 包括槲皮素、異鼠李素、山奈酚等, 其中以槲皮素和山奈酚的含量最多[17]。Zhu等[18]通過正相和反相色譜法從藜麥種子中分離出6種黃酮醇苷類化合物, 其中包括4種山奈酚苷和2種槲皮素苷, 即山奈酚3-O-[β-D-呋喃型芹菜糖基[(1'-2″)]-β-D-半乳糖苷、山奈酚3-O-[α-L-鼠李糖基(1″-2″)]-β-D-半乳糖苷、山奈酚3-O-[β-D-呋喃型芹菜糖基(1'-2″)]-α-L-鼠李糖基(1″-6″)]-β-D-半乳糖苷、山奈酚3-O-(2,6-di-α-L-鼠李糖基)-β-D-半乳糖苷、槲皮素3-O-[β-D-呋喃型芹菜糖基(1'-2″)-α-L-鼠李糖基(1″-6″)]-β-半乳糖苷和槲皮素3-O-(2,6-di-α-L-鼠李糖基)-β-D-半乳糖苷。此后, Hirose等[14]利用高效液相色譜從藜麥種子中分離出4種新的黃酮類化合物, 即槲皮素3-O-(2″,6″-di-O-α-鼠李糖基)-β-半乳糖苷、山奈酚3-O-(2″,6″-di-O-α-鼠李糖基)-β-半乳糖苷、槲皮素3-O-(2″,6″-di-O-α-鼠李糖基)-β-吡喃葡萄糖苷和槲皮素3-O-(2″-O-β-呋喃型芹菜糖基-6″-O-α-鼠李糖基)-β-半乳糖苷。黃酮含量測定結(jié)果表明, 藜麥主要富含槲皮苷和山奈苷, 且日本藜麥品種槲皮素含量明顯高于南美藜麥和蕎麥。日本藜麥品種的槲皮素含量為150~225 μmol 100 g–1鮮重, 約為其他藜麥槲皮素含量的3倍(52.3~71.0 μmol 100 g–1鮮重)。

與普通谷物(如小麥、大麥、燕麥、黑麥等)相比, 藜麥中黃酮類物質(zhì)含量較高, 為36.2~72.6 mg 100 g–1不等, 平均達(dá)58 mg 100 g–1, 其中, 黃酮醇平均含量為174 mg 100 g–1, 槲皮素平均為36 mg 100 g–1, 山奈酚平均為20 mg 100 g–1[19]。Repo-Carrasco- Valencia等[20]檢測表明產(chǎn)自安第斯山脈藜麥、蒼白莖藜、尾穗莧3種莧科植物籽粒的可溶性酚酸占總酚酸的7%~61%, 變化范圍較大, 總酚含量為16.8~59.7 mg 100 g–1, 酚酸主要集中于種皮; 藜麥中黃酮含量較高, 為36.2~144.3 mg 100 g–1(表2)。

1.2.2 生理功能

1.2.2.1 抗氧化、抗癌作用 黃酮類成分具有顯著的抗氧化、抗癌作用。董晶等[21]通過超聲法探討藜麥黃酮的最佳提取工藝, 并分析其自由基的清除能力及對淀粉酶的降解作用, 表明最佳提取工藝為料液比1∶50 (g mL–1), 乙醇濃度80%, 提取溫度50℃, 提取時間30 min, 超聲功率240 W; 藜麥黃酮提取液對DPPH和OH的清除能力分別為89.3%和86.6%, 對淀粉酶的抑制率為41.38%。Gawlik-Dziki等[15]通過體外研究藜麥葉中提取物阿魏酸、芥子酸、沒食子酸、山奈酚、異鼠李素和蘆丁表明, 藜麥葉酚類成分具有抗氧化性、抑制癌細(xì)胞增殖、抑制脂肪酸酶的活性和阻礙細(xì)胞間的通訊連接的作用, 證明了藜麥葉作為膳食補充劑的適宜性。?wieca等[22]還通過體外自由基清除試驗(ABTS)、鐵還原抗氧化試驗(FRAP)、亞油酸過氧化抑制試驗(LPO)以及金屬螯合試驗, 評價添加1%~5%藜麥葉面包的抗氧化能力, 分析發(fā)現(xiàn)添加藜麥葉不僅能提高面包的抗氧化能力, 而且還不會損害其感官質(zhì)量。

表2 藜麥、蒼白莖藜、尾穗莧籽粒中可溶性酚酸和黃酮的含量[20]

1.2.2.2 防治心血管疾病作用 Yu等[23]研究發(fā)現(xiàn),藜麥中蘆丁具有多重生理功效, 可降低糖尿病鼠血管平滑肌細(xì)胞的通透性及脆性、防止血細(xì)胞的凝集、擴(kuò)張冠狀動脈和增強冠狀動脈血流量等, 防治心血管疾病。

1.2.2.3 防治糖尿病、抑制肥胖作用 藜麥血糖指數(shù)(glycemic index, GI)為53±5, 遠(yuǎn)低于水稻(69±7)和小麥(70±5)[24], 可以延緩血糖升高, 達(dá)到降血糖的目的。Tang等[25]通過體外酶抑制實驗發(fā)現(xiàn)藜麥中的酚類和黃酮類物質(zhì)能夠抑制消化系統(tǒng)中的α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶, 因此, 該類化合物具有潛在降低血糖和控制體重的作用, 尤其適用于II型糖尿病患者, 藜麥將有潛力發(fā)展成為糖尿病、肥胖人群的主食。

1.3 皂苷

1.3.1 組分分析 皂苷是藜麥中主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子, 主要存在于種皮中。皂苷味苦澀, 會影響藜麥的口感, 適當(dāng)?shù)南礈旎蛎撈た扇コ?jù)報道, 根據(jù)皂苷的含量可將藜麥分為甜藜(含量小于鮮重的0.11%)和苦藜(含量大于鮮重的0.11%), 不同甜藜品種籽粒皂苷的含量為0.2~0.4 mg g–1(干重), 苦藜為4.7~11.3 mg g–1(干重), 比大豆和燕麥含量高[26-27]。藜麥皂苷含量還與品種、環(huán)境、土壤中水分等多因素有關(guān)。Soliz-Guerrero等[28]研究Sajama和Chucara兩個藜麥品種在3種不同土壤水分條件下的皂苷含量變化表明, 皂苷含量與土壤水分含量及生長所處階段有關(guān)。土壤水分含量少時, 皂苷含量為0.456%, 土壤水分含量多時, 皂苷含量為0.386%, 土壤水分含量越高皂苷含量越低; 分枝階段皂苷含量最低, 為0.309%, 開花階段皂苷含量最高, 為0.608%。

藜麥皂苷的主要成分為三萜皂苷。Kuljanabha- gavad等[29]通過1D和2D-NMR分離出藜麥不同部位(花、果實、種皮和種子)中的20種三萜皂苷類成分(表3), 以及7種不同的糖苷配基離子(圖1)。

Yao等[30]采用甲醇(30%、50%、70%和90%)作洗脫溶劑, 分別得到4種不同濃度甲醇洗脫的藜麥種子正丁醇部位提取物(Q30、Q50、Q50和Q90), 用HPLC-MS測定4種不同提取物中皂苷含量, 共發(fā)現(xiàn)有11種單體皂苷, 其中50%乙醇提取物中還有8種皂苷成分, 其種類最多(表4)。

1.3.2 生理功能

1.3.2.1 抗氧化作用 藜麥皂苷具有較好的抗氧化活性。Letelier等[31]研究發(fā)現(xiàn), 藜麥種皮醇提取物中含有的三萜烯皂苷和多酚硫醇化合物(抗氧化劑), 能夠抑制Cu2+/抗壞血酸對大鼠肝臟微粒體的脂質(zhì)過氧化作用, 其中的還原性物質(zhì)能夠通過降低二硫化合物二聚體的催化活性抑制谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST)活性。

1.3.2.2 抗炎和增強免疫應(yīng)答作用 Yao等[30]用HPLC-MS從藜麥籽粒中分離并鑒定出11種單體皂苷, 并評價了藜麥皂苷對RAW264.7細(xì)胞一氧化氮(NO)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和細(xì)胞白介素-6(IL-6)表達(dá)的影響。表明藜麥皂苷能抑制炎癥介質(zhì)的釋放, 達(dá)到較好的抗炎作用。Estrada等[32]還將從藜麥籽實中提取的皂苷作為胃和鼻黏膜助劑, 研究其對小鼠抗原模型的影響。表明1280溶血性單位(hemolytic units, HU)的藜麥皂苷即可與胃部或鼻部所攜帶的霍亂毒素或卵清蛋白發(fā)生協(xié)同作用, 增強血清、腸道和肺部的特異性免疫球蛋白的免疫應(yīng)答, 調(diào)節(jié)黏膜對抗原的滲透性。Verza等[33]通過UPLC/Q-TOF-MS分離得到2個藜麥皂苷(FQ70、FQ90)及其他10個皂苷成分。其中FQ70含量為15.6%, FQ90含量為5%, 并評價藜麥皂苷的輔助活性對小鼠皮下注射免疫卵清蛋白的體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)。試驗表明, 小鼠被單獨皮下注射免疫卵清蛋白或輔助控制的植物皂苷、FQ70、FQ90后, FQ70和FQ90顯著提高了在免疫小鼠血清中抗特異性卵清蛋白的抗體含量(IgG、IgG1和IgG2b), 且FQ70比FQ90的輔助效果更強; 但FQ90 (266 μg)大大增強了誘導(dǎo)脾細(xì)胞的增殖。因而, 藜麥皂苷大大提高了小鼠體液和細(xì)胞的免疫反應(yīng)。因此, 藜麥皂苷可作為治療炎癥、增強免疫的功能性食品成分。

圖1 7種三萜皂苷的苷元

表3 20種三萜皂苷結(jié)構(gòu)[29]

Table 3 Structure of 20 kinds of triterpenoid saponins[29]

序號Code化合物Compound苷元AglyconeR# 13β-[(O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)-α-L-阿拉伯吡喃基)氧]-23-氧-齊墩果-12-en-28-油酸 β-D-葡萄吡喃糖苷3β-[(O-β-D-glucopyranosyl-(1→3)-α-L-arabinopyranosyl)oxy]-23- oxo-olean-12-en-28-oic acid β-D-glucopyranosideIβ-D-Glc(1→3)-α-L-Ara 23β-[(O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)-α-L-阿拉伯吡喃基)氧]-27-氧-齊墩果-12-en-28-油酸 β-D-葡萄吡喃糖苷3β-[(O-β-D-glucopyranosyl-(1→3)-α-L-arabinopyranosyl)oxy]-27- oxo-olean-12-en-28-oic acid β-D-glucopyranosideIIβ-D-Glc(1→3)-α-L-Ara 33-O-α-L-阿拉伯吡喃基脫氧美商陸酸28-O-β-D-吡喃葡萄糖酯3-O-α-L-arabinopyranosyl serjanic acid 28-O-β-D-glucopyranosyl esterIIIα-L-Ara 43-O-β-D-葡萄糖醛酸脫氧美商陸酸 28-O-β-D-吡喃葡萄糖酯3-O-β-D-glucuronopyranosyl serjanic acid 28-O-β-D-glucopyranosyl esterIIIβ-D-GlcA

(續(xù)表3)

序號Code化合物Compound苷元AglyconeR# 53-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)-α-L-阿拉伯吡喃基脫氧美商陸酸 28-O-β-D-吡喃葡萄糖酯3-O-β-D-glucopyranosyl-(1→2)-β-D-glucopyranosyl-(1→3)-α-L-arabinopyranosyl serjanic acid 28-O-β-D-glucopyranosyl esterIIIβ-D-Glc(1→2)-β-D- Glc(1→3)-α-L-Ara 63-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)-α-L-阿拉伯吡喃基脫氧美商陸酸28-O-β-D-吡喃葡萄糖酯3-O-β-D-glucopyranosyl-(1→3)-α-L-arabinopyranosylserjanic acid 28-O-β-D-glucopyranosyl esterIIIβ-D-Glc(1→3)-α-L-Ara 76-{[4,4,6a,6b,11,11,14b-七乙基-8a-({[3,4,5-三羥基-6-(羥甲基)氧化-2-yl]氧}羰基)-1,2,3,4,4a,5,6,6a,6b,7,8,8a,9,10,11,12,12a,14,14a,14b-icosahydropicen-3- yl]氧}-3,5-二羥基-4-[(3,4,5-三羥基氧烷-2-yl)氧]環(huán)氧乙烷-2-羧酸6-{[4,4,6a,6b,11,11,14b-heptamethyl-8a-({[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2- yl]oxy}carbonyl)-1,2,3,4,4a,5,6,6a,6b,7,8,8a,9,10,11,12,12a,14,14a,14b-icosahydropicen-3-yl]oxy}-3,5-dihydroxy-4-[(3,4,5-trihydroxyoxan-2-yl)oxy]oxane-2-carboxylicacidIVβ-D-Xyl(1→3)-β-D-GlcA 8藜麥皂苷7 Quinoa saponin 7IVβ-D-Glc(1→2)-β-D- Glc(1→3)-α-L-Ara 93-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)-α-L-阿拉伯吡喃基齊墩果酸 28-O-β-D-吡喃葡萄糖酯3-O-β-D-glucopyranosyl-(1→3)-α-L-arabinopyranosyl oleanolic acid 28-O-β-D-glucop yranosyl esterIVβ-D-Glc(1→3)-α-L-Ara 10竹節(jié)參皂苷IVa Chikusetsusaponin IVaIVβ-D-GlcA 11藜麥皂苷4 Quinoa saponin 4Vβ-D-Glc(1→3)-α-L-Ara 12藜麥皂苷3 Quinoa saponin 3Vα-L-Ara 13藜麥皂苷5 Quinoa saponin 5Vβ-D-Glc(1→3)-β-D-Gal 14藜麥皂苷8 Quinoa saponin 8Vβ-D-Glc(1→2)-β-D- Glc(1→3)-α-L-Ara 153-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-O-β-D-吡喃葡萄糖基商陸皂苷酸 28-O-β-D-吡喃葡萄糖酯3-O-β-D-glucopyranosyl-(1→4)-O-β-D-glucopyranosyl-(1→4)-O-β-D-glucopyranosyl phytolaccagenic acid 28-O-β-D-glucopyranosyl esterVβ-D-Glc(1→4)-β-D- Glc(1→4)-β-D-Glc 16藜麥皂苷2 Quinoa saponin 2VIβ-D-Glc(1→3)-β-D-Gal 17常春藤皂苷F Hedera nepalensis saponin FVIα-L-Ara 18藜麥皂苷9 Quinoa saponin 9VIβ-D-GlcA 19藜麥皂苷1 Quinoa saponin 1VIβ-D-Glc(1→3)-α-L-Ara 203-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)-α-L-阿拉伯吡喃基3β,23,30-三羥基烯烴-12-en-28-油酸 28-O-β-D-吡喃葡萄糖酯3-O-β-D-glucopyranosyl-(1→3)-α-L-arabinopyranosyl 3β,23,30-trihydroxy olean- 12-en-28-oic acid 28-O-β-D-glucopyranosyl esterVIIβ-D-Glc(1→3)-α-L-Ara

#R: 圖1中7種三萜皂苷的苷元上的基團(tuán)。

#R: the group on the seven kinds of aglycones in triterpenoid saponins given in Fig. 1。

1.3.2.3 抗菌作用 Stuardo等[34]評價了6種藜麥皂苷提取物(即未純化的藜麥提取物、純化的藜麥提取物、堿處理且未純化的藜麥提取物、堿處理且純化的藜麥提取物、非熱處理而堿處理且未純化的藜麥提取物及非熱處理而堿處理且純化的藜麥提取物)的抗真菌特性, 以及這種活性是否會因堿解而增強。結(jié)果表明, 未處理的藜麥籽實對灰霉菌菌絲活性抑制最低。即使在皂苷濃度為7 mg mL–1時也未見有對分生孢子的抑制作用, 然而堿解處理后, 菌絲和分生孢子均被抑制; 皂苷劑量為5 mg mL–1時, 在培養(yǎng)96 h后, 分生孢子被100%抑制。利用熒光染料SYTOX 進(jìn)行的真菌膜完整實驗表明, 堿處理的皂苷能破壞細(xì)胞膜, 未被處理的無此效果。因此, 藜麥皂苷經(jīng)堿液處理后能有效抑制菌絲生長和孢子萌發(fā), 并且能夠破壞真菌細(xì)胞膜, 這可能與皂苷甾體成分與細(xì)胞膜更緊密的連接有關(guān)。

1.3.2.4 其他 研究發(fā)現(xiàn), 從藜麥籽粒中分離的皂苷還具有抗病毒、降低膽固醇、調(diào)節(jié)機(jī)體物質(zhì)代謝并能誘導(dǎo)改變腸道通透性, 促進(jìn)特定藥物吸收的作用[35]。因此, 藜麥皂苷的生理活性復(fù)雜多樣且功能明顯, 作為一種值得開發(fā)的食用功能性成分, 提高其利用率將是未來的研究重點。

1.4 多糖

1.4.1 組分分析 藜麥多糖主要包含淀粉類多糖和非淀粉類多糖。淀粉是藜麥籽實中最主要的碳水化合物, 含量為58.1%~64.2%, 由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成, 支鏈淀粉含量較高, 直鏈淀粉約占總淀粉含量的6%~7%[36-37]。非淀粉類多糖主要包括纖維素、半纖維素多糖和果膠聚糖。膳食纖維作為一類非淀粉多糖在藜麥中含量豐富, 占7%~9.7%, 其中不可溶膳食纖維占78%, 可溶性膳食纖維占22%。不溶性纖維由半乳糖醛酸、半乳糖、木糖和葡萄糖組成, 并含有半乳糖醛酸聚糖、含有阿拉伯聚糖側(cè)鏈的鼠李半乳糖醛酸聚糖(55%~60%)、高度支鏈木聚糖(30%)和纖維素; 可溶性纖維由葡萄糖、半乳糖醛酸和阿拉伯糖組成。分析表明, 藜麥膳食纖維主要由富含阿拉伯糖的果膠多糖和木聚糖組成[38]。

由表5可知, 藜麥中的蛋白質(zhì)含量高, 膳食纖維含量均高于水稻、高粱和粟。另外, 藜麥多糖的含量差異與品種、環(huán)境等多因素有關(guān)。例如, 徐瀾等[41]采用超聲波法輔助提取藜麥多糖, 探討出不同產(chǎn)地(山西省偏關(guān)縣、靜樂縣)藜麥種子的多糖含量差異, 結(jié)果表明, 藜麥種子在料液比為1 g∶10 mL時多糖提取率最高, 且偏關(guān)縣藜麥的多糖提取率(2094.5 μg g–1)顯著高于靜樂縣(1781.5 μg g–1)[39-40]。

1.4.2 生理功能

1.4.2.1 降血糖、降血脂作用 藜麥?zhǔn)且环N低果糖葡萄糖指數(shù)(FGI)食物, 能夠調(diào)節(jié)糖脂代謝, 更適合于糖尿病患者和減肥人群食用[42]。臨床試驗證明每日食用50 g藜麥即可降低肥胖人群中血清甘油三酯水平[43]。Pa?ko等[44]通過動物實驗發(fā)現(xiàn), Wistar大鼠連續(xù)服用5個星期含有310 g kg–1藜麥淀粉的高糖飼料后, 能夠顯著降低血清總膽固(26%)、低密度脂蛋白(57%)、甘油三酯(11%)、血糖水平(10%)和血漿總蛋白水平(16%), 可以減少高糖飲食對血脂和血糖水平所產(chǎn)生的諸多不良影響。胡一晨等[45]通過深入研究藜麥降脂作用, 發(fā)現(xiàn)藜麥中非淀粉類多糖為降血脂的主要活性成分, 當(dāng)日服劑量達(dá)到5~10 g kg–1時, 連續(xù)服用1個月后大鼠血清甘油三酯、總膽固醇和低密度脂蛋白含量較模型組顯著降低。

表5 藜麥與常見谷物宏量營養(yǎng)素的比較[39-40]

1.4.2.2 抗氧化和免疫調(diào)節(jié)作用 藜麥多糖可作為潛在的抗氧化劑和免疫調(diào)節(jié)劑。Yao等[46]通過陰離子交換和凝膠過濾色譜分離和純化藜麥多糖, 發(fā)現(xiàn)藜麥的水萃取多糖(qwp-1和qwp-2)和堿提取多糖(qap-1和qap-2)具有顯著的抗氧化和免疫調(diào)節(jié)活性。Yao等[46]以小鼠腹腔巨噬細(xì)胞細(xì)胞系(RAW 264.7)為模型, 評價了藜麥多糖提取物的免疫調(diào)節(jié)活性, 發(fā)現(xiàn)藜麥多糖提取物能夠刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮(NO)且呈現(xiàn)劑量依賴性。NO是由不同組織中的多種細(xì)胞類型合成一種重要的免疫調(diào)節(jié)分子, 其參與了許多生理和病理反應(yīng), 在免疫反應(yīng)中發(fā)揮了多種功能。藜麥多糖提取物還能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和細(xì)胞白介素-6(IL-6)的表達(dá)。Hu等[47]采用超聲加熱提取法, 結(jié)合正交實驗考察多糖最佳提取工藝條件, 并對藜麥籽粒中粗多糖分離純化。發(fā)現(xiàn)藜麥籽粒多糖的最佳提取工藝是提取溫度90℃、超聲時間30 min、料液比1∶25, 在此優(yōu)化條件下, 純化后的藜麥多糖CQP主要由半乳糖醛酸和葡萄糖組成, 具有較強的清除DPPH·和ABTS自由基能力, 其IC50(半抑制濃度)分別為1.859 mg mL–1和1.108 mg mL–1; 且純化后的多糖CQP還具有免疫調(diào)節(jié)及抗癌作用(對人肝癌細(xì)胞SMMC 7721及人乳腺癌細(xì)胞MCF-7具有顯著抑制作用)。

1.4.2.3 抗?jié)?、抗菌作?藜麥中的阿拉伯聚糖、果膠多糖還具有保護(hù)胃黏膜, 抗?jié)冏饔肹38]。另外, 藜麥淀粉的活性生物膜對99%的大腸桿菌和98%的金黃色葡萄球菌具有較強的抗菌活性, 用于食品包裝中可延長保質(zhì)期[48], 這為藜麥產(chǎn)品的開發(fā)提供一種新的思路。

1.5 蛋白質(zhì)和多肽

1.5.1 組分分析 藜麥?zhǔn)且环N全蛋白優(yōu)質(zhì)食品, 蛋白質(zhì)含量在13.8%~16.5%之間, 平均含量15%[49], 遠(yuǎn)高于水稻、大麥、玉米、黑麥和高粱, 與小麥類似。藜麥蛋白質(zhì)組分由清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白組成, 主要貯藏蛋白是清蛋白(35%)和球蛋白(37%), 谷蛋白和醇溶蛋白含量較低[50-51]。對藜麥白蛋白和球蛋白分子結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn), 兩種蛋白由于二硫鍵的作用都具有較好的穩(wěn)定性[52]。藜麥籽粒含有多種氨基酸, 組成合理, 賴氨酸(5.1%~6.4%)和蛋氨酸(0.4%~1.0%)含量較高, 半胱氨酸+蛋氨酸含量能夠滿足兒童和成人的日常需求[28,53]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦, 藜麥所富含的氨基酸主要是亮氨酸、異亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸, 具有很高的營養(yǎng)價值, 且苯丙氨酸和賴氨酸(第一限制性氨基酸)的含量比一般的谷物和豆類高[54]。另外, 藜麥中鮮味氨基酸(D-、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸及丙氨酸)含量占氨基酸總量為4.87%, 高于黃豆和蕎麥, 因此, 藜麥表現(xiàn)出一種鮮美的味道[55]。

1.5.2 生理功能 現(xiàn)代研究證明, 藜麥蛋白質(zhì)無肝腎毒性, 且無麩質(zhì), 特別適用于乳糜瀉患者, 可增強機(jī)體免疫力, 提高胃腸消化能力。Meneguetti等[56]研究了飼喂藜麥籽粒酶解提取物(主要富含必需氨基酸, 特別是亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸)對雄性Wistar大鼠模型的影響, 將大鼠隨機(jī)分為4個組: (1)靜態(tài)組+飼喂2 g kg–1體重的藜麥提取物; (2)靜態(tài)對照組+不添加藜麥提取物; (3)運動組+飼喂2 g kg–1體重的藜麥提取物; (4)運動組+不添加藜麥提取物。飼養(yǎng)20 d后, 發(fā)現(xiàn)飼喂藜麥提取物不會對大鼠的肝腎產(chǎn)生毒性, 且第(1)、(3)組大鼠的飲食攝入量、體重、脂肪沉淀和血中甘油三酯含量等均降低。藜麥醇溶谷蛋白還能夠激發(fā)腸道疾病患者的腸道免疫力, 處于治療階段的乳糜瀉患者(19位), 每天食用50 g藜麥(無麩質(zhì)蛋白膳食的一部分), 連續(xù)6周之后, 其胃腸指標(biāo)(如腸表皮細(xì)胞高度、表皮淋巴球細(xì)胞數(shù)量)恢復(fù)到正常范圍, 且無耐受性[57]。另有研究利用斑馬魚魚仔為動物模型評價了藜麥蛋白提取物經(jīng)胃蛋白酶在不同pH條件下酶解物的腸胃消化特性及其抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)活性。結(jié)果在pH 1.2條件下胃液酶解藜麥蛋白提取物顯示最高的脂質(zhì)過氧化抑制活性, 經(jīng)十二指腸后脂質(zhì)過氧化活性增加, 與陽性對照二叔丁基對甲酚(BHT)相比(87.13%), 藜麥蛋白提取最終的脂質(zhì)過氧化抑制率達(dá)到了82.10%[58]。另外, 石振興[7]采用水提法從目前國內(nèi)主要的栽培品藜麥籽粒中提取出露那辛(Lunasin), 并進(jìn)行了UPLC-MS定性定量分析。Lunasin最初是由日本科學(xué)家Odani等[59]從大豆中提取出來的具有43個氨基酸的多肽, 已被證明對人體有多種生物活性, 如抗高血壓、抗氧化活性、抗癌和免疫調(diào)節(jié)等活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 藜麥中Lunasin的含量為1.3 μg g–1; 可以通過下調(diào)3T3-L1細(xì)胞中的PPARγ基因的表達(dá)而達(dá)到抑制脂肪生成的效果[7]。Ren等[60]同樣以小鼠腹腔巨噬細(xì)胞細(xì)胞系(RAW 264.7)為模型, 評價了活性多肽lunasin的抗炎活性, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)lunasin能抑制脂多糖激活的巨噬細(xì)胞一氧化氮(NO)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和細(xì)胞白介素-6 (IL-6)的表達(dá), 在0.40 g L–1的lunasin濃度下抑制率分別達(dá)到44.77%、39.81%和33.50%。

此外, 賴氨酸可協(xié)助產(chǎn)生抗體, 提高免疫力, 參與脂肪酸代謝并促進(jìn)鈣的吸收[55]。精氨酸具有擴(kuò)張血管、增加血流量以促進(jìn)機(jī)體組織氧/養(yǎng)分輸送的功效[54]?？梢? 補充藜麥蛋白, 不僅可以滿足孕婦和嬰幼兒優(yōu)質(zhì)蛋白源的需求, 還可改善人體免疫力, 促進(jìn)人體營養(yǎng)均衡。

1.6 其他

1.6.1 蛻皮激素 蛻皮激素(Ecdysteroids)又稱為植物性蛻皮甾類, 屬于植物甾醇/酮, 是在藜麥籽粒中發(fā)現(xiàn)的另外一種甾體形式的次級代謝產(chǎn)物, 日常膳食中只有少數(shù)食物(如菠菜、藜屬植物)含有蛻皮激素。20-羥基蛻皮激素、羅漢松甾酮和kancollosterone是藜麥中3種最主要的蛻皮激素, 含量為450~1300 μg g–1DW蛻皮激素當(dāng)量[61-62]。20-羥基蛻皮激素(20E)是一種植物中最主要的植物脫皮甾醇物質(zhì), 藜麥籽粒中含量為491 μg g–1, 麩皮中含量最高。大部分20-羥基蛻皮激素在煮沸20 min后的藜麥種子中仍未退化, 有較好的抗氧化、降低血糖和抑制肥胖等作用[63]。Nsimba等[64]通過體外清除DPPH自由基、螯合鐵金屬離子試驗, 證明藜麥蛻皮激素能夠抑制皮膚膠原酶活性, 而表現(xiàn)出其抗氧化性, 可用于皮膚疾病的治療中。同時, Kizelsztein等[65]也證明了藜麥蛻皮激素具有降低血糖和抗肥胖的功效。在鼠肝癌細(xì)胞(H4IIE)培養(yǎng)試驗中, 發(fā)現(xiàn)20-羥基蛻皮激素(20E)減少了磷酸烯醇丙酮酸激酶(PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)的表達(dá), 降低了葡萄糖的含量, 并誘導(dǎo)Akt2磷酸化對磷酸肌氨酸-3激酶特異性抑制劑LY-294002的敏感性, 可達(dá)到降血糖和降血脂的作用。另外, 每天給膳食誘導(dǎo)肥胖和胰島素抵抗的C57BL/6J大鼠補充20-羥基蛻皮激素(其劑量為10 mg kg–1), 持續(xù)13周后, 胰島素抵抗大鼠的血漿胰島素水平和葡萄糖耐受性顯著降低, 肥胖大鼠的體重和脂肪量也顯著降低。

1.6.2 脂肪酸 由表5可知, 與其他谷物相比, 藜麥中脂肪含量較高。從藜麥中共檢測到13種脂肪酸, 其中飽和脂肪酸(SFA)占脂肪酸總量的12.53%, 主要包括棕櫚酸、木蠟酸和二十三烷酸, 以棕櫚酸含量最高(7.92%); 不飽和脂肪酸(UFA)占脂肪酸總量的85.25%, 其中3種UFA(亞油酸、油酸和α-亞麻酸)占總脂肪酸(TFA)的 83.42%[53]?，F(xiàn)代研究表明, 藜麥中不飽和脂肪酸具有降低低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C), 升高高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)的作用, 能夠有效預(yù)防動脈血管粥樣硬化[26]。臨床試驗表明, 35歲的超重女性每天攝入25 g藜麥粉, 連續(xù)4周, 血清中甘油三酯(TG)和總膽固醇(TC)含量都明顯下降, 谷胱甘肽(GSH)含量則顯著提高[66]。

2 展望

藜麥作為一種含優(yōu)質(zhì)蛋白、高質(zhì)量的營養(yǎng)健康食品, 富含多酚、黃酮、多肽、多糖等功能活性成分, 以及K、P、Mg、Ca、Na等礦物質(zhì)元素和維生素B1、核黃素、葉酸等營養(yǎng)物質(zhì)。藜麥屬于易熟易消化食品, 口感獨特, 具有均衡補充營養(yǎng)、增強機(jī)體功能、修復(fù)體質(zhì)、調(diào)節(jié)免疫和內(nèi)分泌、提高機(jī)體應(yīng)激能力、預(yù)防疾病、抗癌、減肥、輔助治療等功效, 所有人群均可食用, 尤其適于嬰幼兒、孕產(chǎn)婦、兒童、學(xué)生、老年人等人群?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn), 第一, 藜麥中不含麩質(zhì)蛋白, 避免了由于麩質(zhì)導(dǎo)致的胃腸道過敏, 可供麩質(zhì)過敏人群食用; 第二, 藜麥中含有較高的植物雌激素, 對預(yù)防一些慢性病及婦科疾病具有顯著效果; 第三, 臨床試驗證明[43]每日食用50 g藜麥即可降低肥胖人群中血清甘油三酯水平, 尤其適合于三高患者食用。因而, 藜麥可被廣泛研究和應(yīng)用于食品行業(yè), 比如開發(fā)應(yīng)用于食品中作抗氧化劑、發(fā)泡劑、甜味劑及保護(hù)劑等, 并以藜麥為原料制成口感極好又營養(yǎng)的粥、糕點、面包、干糧等功能食品。

藜麥因其耐瘠薄、耐旱、耐寒以及適應(yīng)性強等特性, 能夠適應(yīng)多種極端氣候, 在南美洲地區(qū)種植范圍極廣, 并被引進(jìn)歐洲、北美洲、亞洲和非洲。近年來, 在我國甘肅、山西、青海、內(nèi)蒙古、吉林、河北、西藏、陜西、四川、河南、浙江等地也已得到廣泛種植和推廣。隨著雜糧消費全球化趨勢的加速發(fā)展, 這也必將為藜麥造就一個容量巨大的新興產(chǎn)品市場, 以滿足消費者對養(yǎng)生和保健食品的需求。因此, 鑒于藜麥富含多種功能成分, 可食用藜麥與五谷雜糧混合食品, 促進(jìn)人類健康。同時, 應(yīng)加強藜麥中多酚、黃酮、皂苷、多肽、多糖和蛻皮激素等功能成分的提取工藝、作用機(jī)制、功效作用、食品保健以及醫(yī)藥創(chuàng)新等領(lǐng)域的研究, 逐漸提升藜麥防治人類慢性病的影響力及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。特別是藜麥中含有的一些抗?fàn)I養(yǎng)素, 例如皂苷、鞣酸和一些蛋白酶抑制劑等, 可能會妨礙某些營養(yǎng)素的吸收, 對于如何提高皂苷的利用率以及功能保健食品的質(zhì)量和品質(zhì)值得進(jìn)一步研究, 使藜麥逐步成為國內(nèi)外新型營養(yǎng)功能食品。

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Research Progress on Bioactive Components of Quinoa (Willd.)

HU Yi-Chen1, ZHAO Gang1,*, QIN Pei-You2, CHENG Yan-Fen3, CAO Ya-Na1,4, ZOU Liang1, and REN Gui-Xing2,*

1Chengdu University / Key Laboratory of Coarse Cereal Processing, Ministry of Agriculture, Chengdu 610106, Sichuan, China;2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;3Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, College of Pharmacy, Chengdu 611137, Sichuan, China;4College of Food and Bioengineering, Xihua University, Chengdu 610039, Sichuan, China

Quinoa (Willd.), a dicotyledon belonging tofamily, has been regarded as a functional healthy food because of its excellent nutritional characteristics. Quinoa has been most widely commercialized, consumed and also studied for their high contents of vitamin, essential amino acids, minerals and bioactive compounds. Indeed, the presence of these bioactive compounds in quinoa seeds well leads to their being considered a ‘‘functional food”. The bioactive compounds mainly consist of polyphenolic compounds (phenolic acids, flavonoids, and tannins), saponins, polysaccharides, polypeptides, ecdysone and aliphatic acids, and are confirmed as the main constituents of quinoa secondary metabolite, with activities in antioxidant, antidiabetics, anti-hyperlipidemia, anti-inflammatory, enhancing immune, preventing cardiovascular diseases and antibacterial. The popularity of quinoa has increased in recent years due to the claims of benefits to health and superfood qualities. This paper reviews the function of bioactive compounds in quinoa, and its research and development of related products in future. It is intended to provide important references to the quinoa industry, food health and pharmaceutical research and development.

quinoa; bioactive components; polyphenol; saponin; polysaccharide

2018-08-20;

2018-08-20;

2018-09-07.

10.3724/SP.J.1006.2018.01579

通信作者(Corresponding authors): 趙鋼, E-mail: zhaogang@cdu.edu.cn; 任貴興, E-mail: rengguixing@caas.cn

E-mail: huyichen0323@126.com

本研究由國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-08-02A)和四川省教育廳科研項目(17ZB0113)資助。

This study was supported by the China Agriculture Research System (CARS-08-02A) and the Education Department Research Project of Sichuan Province (17ZB0113).

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180906.1028.002.html