藜麥的成分提取和特性分析

趙欣蘋，劉俊杰，李繼紅

(1.河北北方學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2020級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)，河北 張家口 075000；2.河北北方學(xué)院 醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院2019級生物信息學(xué)專業(yè)，河北 張家口 075000；3.河北北方學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河北 張家口 075000)

藜麥(ChenopodiumquinoaWild)的原產(chǎn)地在安第斯山區(qū)，是印加地區(qū)土著居民的傳統(tǒng)食物，有5 000～7 000年的種植歷史?？茖W(xué)研究認(rèn)為藜麥?zhǔn)莾?yōu)質(zhì)高蛋白堿性食物，低脂、低糖，不含麩質(zhì)，含有較高膳食纖維，富含多種礦物質(zhì)、維生素以及不飽和脂肪酸等多種有益化合物，屬于易熟易消化食品，有淡淡的堅果清香，口感獨(dú)特。本文旨在對藜麥的成分和特性進(jìn)行分析和研究，希望為后期藜麥品種的推陳出新以及特性改良提供參考。

聯(lián)合國糧農(nóng)組織研究認(rèn)為，藜麥?zhǔn)俏ㄒ灰环N單體即可滿足人體基本需求的糧食作物，曾被古印加人稱為“糧食之母”。1980年，美國宇航員科學(xué)家將藜麥作為糧食作物應(yīng)用到航空航天食物中。國內(nèi)學(xué)者也對藜麥展開了研究，自2013年起，陸續(xù)開始有學(xué)者在中文期刊上發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)，對藜麥的相關(guān)成分展開研究，藜麥的獨(dú)特之處吸引著越來越多科研學(xué)者為之探索。本文對藜麥營養(yǎng)成分提取以及營養(yǎng)特性進(jìn)行綜述。

1 藜麥成分提取研究進(jìn)展

1.1 藜麥蛋白的提取工藝研究

藜麥蛋白質(zhì)營養(yǎng)豐富且功能顯著，屬優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)資源。另外，藜麥蛋白具有豐富的功能特性(例如：溶解性、乳化性、乳化穩(wěn)定性等)以及結(jié)構(gòu)特性(例如紫外光譜、粒徑分布、濁度等)。何興芬等人研究了熱處理對藜麥蛋白性質(zhì)的影響、藜麥蛋白的核磁共振圖譜及其體外消化特征。研究結(jié)果表明，超聲波輔助提取有助于藜麥蛋白溶出，適度熱處理可以使藜麥分離蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)以及功能特性發(fā)生變化。上述成果對于藜麥蛋白性質(zhì)的研究具有極大的參考價值[1]。田格教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊也對藜麥蛋白的提取展開了研究，提出可以用復(fù)合酶協(xié)同超聲提取藜麥蛋白，再利用TGase催化藜麥蛋白與殼寡糖進(jìn)行糖基化反應(yīng)，為藜麥蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供參考依據(jù)[2]。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊利用酶法輔助提取藜麥秸稈蛋白并對其食品特性進(jìn)行研究，分析得出了影響藜麥蛋白提取的各個因素，包括反應(yīng)溫度、加酶量、反應(yīng)時間，并對其影響程度大小進(jìn)行了排序。蔣麗君等人對藜麥蛋白中各氨基酸組成進(jìn)行分析，進(jìn)一步說明藜麥蛋白具有較高的利用價值，并且對提取出的蛋白質(zhì)的食品特性等方面進(jìn)行了研究，希望可以為藜麥秸稈蛋白的進(jìn)一步研究提供依據(jù)[3]。

1.2 藜麥中皂苷提取工藝及其特性研究

皂苷(saponin)由糖和苷元組成，又名皂角苷、皂甙、堿皂體、皂素或皂草苷。分子量不大，不易結(jié)晶，多為無色、白色無定型粉末，具有吸濕性，多數(shù)皂苷具苦和辛辣味，對人體黏膜有刺激性，另外，皂苷還具有溶解性、表面活性(發(fā)泡性)以及溶血性。構(gòu)成皂苷的糖類一般包括葡萄糖、半乳糖醛酸、半乳糖等。2019年5月，房垚等以藜麥種子作為試驗(yàn)材料，在單因素條件的控制下，提取種子中的皂苷，利用響應(yīng)面法優(yōu)化提取方法并且得到了最佳的提取參數(shù)[4]。2017年，杜靜婷等同樣采用響應(yīng)面法，借助超聲波提取藜麥種皮中的皂苷，并且得到了最佳工藝條件，又將已經(jīng)提取出的皂苷進(jìn)行了分離純化，研究其抗氧化活性及抑菌活性，并對皂苷元進(jìn)行成分鑒定，得出皂苷的分解產(chǎn)物皂苷元的主要成分[5]。徐曉敏等采用回流提取法和超聲波輔助提取法對藜麥種子中的皂苷提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定了最佳提取條件和最優(yōu)的提取方法，并對其抗氧化活性和抑菌活性進(jìn)行了研究[6]。雷蕾等人采用單一纖維素酶、單一果膠酶協(xié)同超聲提取藜麥皂苷，得到了最佳工藝條件[7]。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)趙文婷等人在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，對藜麥麩皮總皂苷提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，利用D101型大孔吸附樹脂得到了純化藜麥總皂昔的最佳工藝條件[8]。雷潔瓊研究表明，皂苷在臨床上的應(yīng)用十分廣泛，例如有緩解陣痛、抗炎、抗微生物、抗氧化、抗病毒和抗細(xì)胞毒性等作用。藜麥種植過程中的不同的生長階段皂苷含量也不同，土壤水分含量越高時，皂苷含量反而越低。除此之外，當(dāng)藜麥生長在重干旱和鹽脅迫的條件下時，藜麥中皂苷含量下降，說明藜麥中活性成分的含量會受到藜麥生長環(huán)境的影響[9]。

1.3 藜麥中的多糖成分值得關(guān)注

與動物多糖相比，植物中的多糖含量較高，分離純化更加方便，因此植物多糖成為近年來的研究熱點(diǎn)，國際科學(xué)界甚至提出21世紀(jì)是多糖的世紀(jì)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究顯示，許多植物多糖具有包括免疫調(diào)節(jié)、抗菌抗腫瘤、降血糖血脂、抗輻射、保護(hù)肝臟等在內(nèi)的多重功能，可見植物多糖已被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。2020年5月，任益平等人利用超聲波輔助提取藜麥中的多糖，在響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得到了藜麥多糖的最佳提取條件和最佳提取時間。將得到的多糖采用儀器分析法研究，表明分離純化會使藜麥的部分理化性質(zhì)發(fā)生改變，這一變化有助于其在生物活性中更好地發(fā)揮作用。另外還發(fā)現(xiàn)，藜麥多糖經(jīng)分離純化后結(jié)構(gòu)特性發(fā)生了改變，進(jìn)而使藜麥多糖的溶解度、吸水性等理化性質(zhì)發(fā)生了變化，促進(jìn)了藜麥多糖在其生物活性中發(fā)揮更好的作用[10]。

1.4 藜麥其他成分提取工藝研究進(jìn)展

2020年5月，王致霄等人以藜麥秸稈作為試驗(yàn)材料，進(jìn)行碳化和化學(xué)活化，團(tuán)隊重點(diǎn)研究了不同活化條件對活化效果的影響，得出了最佳活化條件[11]，最終制備出藜麥秸稈基多孔碳材料。山西大學(xué)李多等人對藜麥糠中的成分含量進(jìn)行調(diào)查，基于單因素試驗(yàn)，采用Box-Benhnken中心組合設(shè)計結(jié)合響應(yīng)面分析法優(yōu)化藜麥糠黃酮類化合物提取工藝[12]。2020年7月，韋世鵬等人對藜麥中的膳食纖維展開研究，對新疆維吾爾自治區(qū)、青海省、山西省3個不同產(chǎn)地的藜麥進(jìn)行篩選，得到合適的試驗(yàn)材料，并對提取的膳食纖維的特性展開研究，例如持水性、吸油性等。重點(diǎn)研究了在模擬人體腸胃環(huán)境下，Cu2+、Ca2+、Pb2+、Fe3+等金屬離子的吸附機(jī)理，該研究結(jié)合了熱力學(xué)模型、吸附動力學(xué)模型、等溫吸附模型以及結(jié)構(gòu)分析的方法，最終表明，生長在青海省的藜麥具有較高的膳食纖維含量，適宜作為提取膳食纖維的原料[13]。另外，李浩恒等人研究了藜麥多酚和生物堿的最佳提取工藝和純化工藝[14]。揚(yáng)州大學(xué)研究團(tuán)隊致力于以藜麥淀粉為原料，通過響應(yīng)面優(yōu)化酶解工藝，得到了酶解改性對藜麥淀粉乳化性能的改善機(jī)制[15]。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究了發(fā)芽處理對藜麥淀粉結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的影響[16]。張艷紅等人以藜麥為研究對象，利用肌醇?xì)庀笊V對不同品種的藜麥進(jìn)行品質(zhì)分析，研究了不同儲存條件對藜麥營養(yǎng)成分的影響，為藜麥的品質(zhì)評價和精深加工提供了數(shù)據(jù)支撐[17]。浙江農(nóng)林大學(xué)則圍繞多酚展開研究，以藜麥葉為原料，研究藜麥葉片多酚的最佳提取工藝及體外抗氧化活性，通過響應(yīng)面分析法對提取條件進(jìn)行了優(yōu)化，對藜麥葉片多酚類物質(zhì)中兩種自由基的清除能力進(jìn)行了分析[18]。

2 藜麥具有優(yōu)良的生物活性

藜麥中含有多種成分，生物活性優(yōu)良。

藜麥中富含Mn2+、Zn2+等微量元素及人體必需的氨基酸，比例適當(dāng)且容易吸收，是嬰幼兒食物的優(yōu)良選擇；藜麥中的脂肪含量低，膳食纖維含量高，是三高人群的理想食物來源；藜麥不含有麩質(zhì)，因此麩質(zhì)過敏人群可以食用；除此之外，藜麥富含礦物質(zhì)及不飽和脂肪酸、B族維生素和維生素E等多種有益化合物，適宜正在備孕的女性食用。

2015年，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院對藜麥中生物活性物質(zhì)的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述，總結(jié)了藜麥蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)、維生素、酚酸、甾醇、皂苷、植酸等成分的研究現(xiàn)狀，旨在為藜麥的生物活性研究提供參考[19]。

3 藜麥在國內(nèi)的育種研究進(jìn)展

南京野生植物綜合利用研究院對藜麥的植物形態(tài)、生態(tài)特性、營養(yǎng)價值以及在國內(nèi)種植展望作了綜合報道，研究表明，藜麥雖然適應(yīng)性很強(qiáng)，比較適應(yīng)旱地的環(huán)境，但是在藜麥的原產(chǎn)地，其產(chǎn)量并不理想，大規(guī)模推廣種植有一定難度[20]。河南安陽地區(qū)以前從未種植過藜麥，為找到一種適合當(dāng)?shù)胤N植的藜麥，提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入，安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院于2014年進(jìn)行了藜麥品種篩選試驗(yàn)，研究表明，1.48和1.45米的緊湊型藜麥更加適合河南省安陽市種植；劉瑞芳等人對項目進(jìn)行了總結(jié)并做進(jìn)一步推廣[21]。山西靜樂面對藜麥品種退化、栽培技術(shù)滯后、產(chǎn)品附加值低等問題，對藜麥品種進(jìn)行了選育，以期實(shí)現(xiàn)農(nóng)民的增產(chǎn)增收[22]。魏志敏等人研究適合河北省壩上地區(qū)種植的藜麥品種，將兩個品種的燕藜進(jìn)行對比，并將育種體會進(jìn)行簡要概述[23]。郝志鋒等人對藜麥育種技術(shù)進(jìn)行了綜述[24]。為推動云南藜麥種植業(yè)的發(fā)展，袁加紅等人對大量的藜麥種植資源進(jìn)行比較分析和綜合評價，篩選出粗莖、多穗的優(yōu)質(zhì)資源，為今后云南東川地區(qū)的種植推廣提供理論依據(jù)[25]。相信經(jīng)過潛心研究，能找到適合更多地區(qū)栽培的藜麥品種，經(jīng)過推廣，為更多人造福。

4 對于藜麥的研究在國外同樣掀起熱潮

A.Shabbir等人探討了砷對藜麥生理生化特性的影響，以及食用受砷污染的藜麥谷物對人類健康的危害，他們的研究對計劃在砷污染的土地上種植藜麥的農(nóng)民大有裨益[26]。A.C.Sales等人則從化學(xué)元素的角度展開研究，評估了在硅(Si)存在的情況下，奎奴亞藜植物因缺乏氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)和鎂(Mg)而產(chǎn)生的組織、生理和營養(yǎng)效應(yīng)[27]。另外，從藜麥的食品價值入手，J.H.Park等人發(fā)現(xiàn)，在雞肉丸子中添加QS-Q組合提高了口感、質(zhì)地和整體接受度，所以他們認(rèn)為藜麥淀粉和種子可以被引入到速凍肉制品中[28]。2021年，E.H.Manjarres-Hernández等人對30份藜麥遺傳材料的表型特征進(jìn)行評價，篩選出產(chǎn)量和品質(zhì)優(yōu)良的藜麥遺傳材料[29]。安第斯藜麥面對陌生環(huán)境，增加了許多與此作物有關(guān)的新疾病的風(fēng)險，C.ColqueLittle等人匯編現(xiàn)有的信息，總結(jié)了藜麥特定癥狀和疾病的病因之間的關(guān)聯(lián)，為藜麥品種的健康生長保駕護(hù)航[30]。還有相當(dāng)一部分學(xué)者研究環(huán)境因素對藜麥生長的影響，例如，A.Shabbir帶領(lǐng)團(tuán)隊研究棉花殼生物炭(CSBC)在添加砷(As)的鹽堿地和非鹽堿地中對藜麥植物毒性的影響[31]。F.Antognoni等人研究發(fā)現(xiàn)，盡管環(huán)境條件改變了藜麥的多酚譜和生物活性，但在意大利北部仍有可能種植優(yōu)質(zhì)藜麥[32]。M.F.Yaez-Yazlle等人發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌HX11具有促進(jìn)植物生長和耐鹽脅迫能力，在鹽脅迫條件下作為生物接種劑具有很大的潛力，可以作為生物肥料投入使用[33]。

類似研究近年來如雨后春筍，層出不窮。足以見得，藜麥已經(jīng)引起國內(nèi)國際學(xué)者廣泛關(guān)注，并且前景可觀。

5 結(jié) 論

綜上所述，藜麥作為一種優(yōu)良作物，其營養(yǎng)價值和應(yīng)用前景已經(jīng)受到越來越多的國內(nèi)外學(xué)者的青睞。近年來，人們對生活品質(zhì)的追求逐漸提高，藜麥的應(yīng)用會更加廣泛。但是對于藜麥成分提取和功能特性的研究以及開發(fā)利用尚處于初級階段，更加簡單高效的分離純化方法有待考量。相信隨著科學(xué)技術(shù)的一步步精深，藜麥會為傳統(tǒng)食品工業(yè)注入新的活力。