野生蔬菜功能性成分及其生物活性研究進(jìn)展

李瑤晨，范紫佩，楊 靜，劉庭付，祝 彪，朱祝軍，陳小央

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 園藝科學(xué)學(xué)院 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部亞熱帶果品蔬菜質(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/浙江省山區(qū)農(nóng)業(yè)高效綠色生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江 杭州 311300；2.麗水市農(nóng)林科學(xué)研究院，浙江 麗水 323000；3.浙江省種子管理總站，浙江 杭州 310020）

野生蔬菜，簡(jiǎn)稱野菜，是指自然生長(zhǎng)、未經(jīng)人工馴化栽培，整株或部分可食的野生植物[1]，也有把野生食用菌歸入野菜中[2]，本研究?jī)H指野生植物。野菜在中國(guó)具有悠久的使用歷史，《詩(shī)經(jīng)》《爾雅》等書中已有相關(guān)記載，明清時(shí)期的《救荒本草》《野菜譜》《養(yǎng)生八箋》等對(duì)野菜種類和功能進(jìn)行了介紹。野菜在中國(guó)分布廣泛，總體上呈南多北少的趨勢(shì)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，約213科1 822種，其中可食用的400余種[3]。早期，野菜多作為飲食補(bǔ)充；隨著研究的深入，野菜中的特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藥用成分被逐步發(fā)掘出來(lái)，使其成為天然生物活性物質(zhì)的重要來(lái)源，被用于預(yù)防和治療各種疾病[4-5]。目前有關(guān)野菜資源分布、基本營(yíng)養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì)測(cè)定等方面已有一些研究，本研究因此對(duì)野菜的功能性成分及其生物活性進(jìn)行了綜述，為進(jìn)一步開展野菜活性成分研究以及食品工業(yè)原料、天然藥物成分開發(fā)等提供理論基礎(chǔ)。

1 野菜營(yíng)養(yǎng)與功能成分研究現(xiàn)狀

1.1 礦質(zhì)元素

研究發(fā)現(xiàn)野菜中含有豐富的礦質(zhì)元素，如琉璃苣Borago officinalis、野生菊苣Cichorium intybus和花葉滇苦菜Sonchus asper中含有豐富的鉀、鐵和鋅元素[6]，刺桐Erythrina variegata中也含有較高的鉀、鋅元素[7]。部分野菜中的某些礦質(zhì)元素含量更高，如馬齒莧Portulaca oleracea鈣、鎂含量是油菜Brassica napus的3.6和14.0倍、芥藍(lán)Brassica oleracea的4.5和8.8倍[8]。此外，KAUR等[9]研究發(fā)現(xiàn)野生鷹嘴豆Cicer arietinum比栽培鷹嘴豆具有更高的鈣、鎂和錳含量；徐亞莉[10]分別在培養(yǎng)箱和大田環(huán)境下對(duì)野生和栽培馬齒莧主要礦質(zhì)成分以及微量元素含量進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)野生型馬齒莧的鈣、鎂和微量元素含量均高于栽培型馬齒莧，其中大田中野生型馬齒莧鈣、鎂和微量元素含量分別比栽培型馬齒莧鈣、鎂和微量元素含量高出2.3%、13.0%和10.5%。

1.2 氨基酸

目前，有關(guān)野菜中氨基酸的組分和含量的研究已有不少報(bào)道，如曹利民等[11]發(fā)現(xiàn)贛產(chǎn)5種野菜：牛膝Achyranthes bidentata、白花敗醬Patrinia villosa、鴨兒芹Cryptotaenia japonica、馬蘭Kalimeris indica、白花鬼針草Bidens pilosa均含有16種氨基酸，其必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.2～74.5 g·kg-1；HUANG等[12]從不同品種的野生箭筈豌豆Vicia sativa中檢測(cè)出18種氨基酸，其中一半為必需氨基酸，總氨基酸含量為173.00～286.05 g·kg-1；黃元河等[13]也從右江流域5種野菜：狗肝菜Dicliptera chinensis、銅錘玉帶草Lobelia angulata、野芋Colocasia gigantea、鴨兒芹和五指牛奶Ficus simplicissima中檢測(cè)出14～18種游離氨基酸，除野芋外其他4種野菜中均含8種必需氨基酸。

1973年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織在Energy and Protein Requirement上發(fā)布了食物中氨基酸的配比標(biāo)準(zhǔn)，建議以此作為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來(lái)源的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[14]。對(duì)照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一些野菜中的氨基酸不僅種類豐富，而且配比良好。黃元河等[13]研究發(fā)現(xiàn)狗肝菜、鴨兒芹和野芋葉柄的蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸—酪氨酸的含量配比接近標(biāo)準(zhǔn)值；包艷玲等[15]報(bào)道車前草Plantago major的必需氨基酸與總氨基酸的含量比值(EAA/TAA)為38.584%，必需氨基酸與非必需氨基酸的含量比值(EAA/NEAA)為61.416%，與WHO/FAO提出的理想蛋白模式 EAA/TAA(40%)和EAA/NEAA(60%)非常接近。此外，特定的氨基酸組分與野菜的風(fēng)味存在關(guān)聯(lián)，如野生馬齒莧[16]等野菜中天冬氨酸、谷氨酸和丙氨酸含量遠(yuǎn)高于一些栽培蔬菜，使這些野菜更有鮮味。

1.3 維生素

已有研究表明：不少野菜含有抗壞血酸、胡蘿卜素和生育酚等多種對(duì)人體健康特別重要的維生素[10,17-18]。馬蘭[11]、蒲公英Taraxacum mongolicum[19]等植株中檢測(cè)出多種B族維生素。研究也發(fā)現(xiàn)部分野菜中的維生素單位含量高于栽培蔬菜，如《中國(guó)野菜圖譜》就記載了88種野菜的胡蘿卜素含量高于胡蘿卜Daucus carota[20]；刺莧Amaranthus spinosus的維生素C含量比普通生菜Lactuca sativa高出幾十倍[8,21]。此外，CECCANTI等[17]和MEDINA-LOZAND等[22]報(bào)道野生菊苣和一些野生萵苣Lactucasativa品種的抗壞血酸含量高于栽培品種，這種情況的出現(xiàn)被認(rèn)為可能是維生素C等一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在長(zhǎng)期的作物馴化過(guò)程中出現(xiàn)了流失。

1.4 脂肪酸

不少野菜具有良好的脂肪酸組成，開發(fā)利用價(jià)值高。劉娜[23]在齒果酸模Rumex dentatus葉子中檢測(cè)出9種脂肪酸，且主要都為不飽和脂肪酸；陳軍等[24]和吳永祥等[25]分別在貓爪草Ranunculus ternatus和豆腐柴Premna microphylla葉中檢測(cè)出亞油酸、棕櫚酸、8-十八碳烯酸等有益脂肪酸。美國(guó)農(nóng)業(yè)部還曾在《特定食品中omega-3脂肪酸和其他脂肪成分含量暫定表》中表明野生馬齒莧是所有被檢測(cè)的綠葉蔬菜中omega-3脂肪酸最豐富的作物[26]?？梢娨安速Y源可以成為脂肪酸功能組分的重要來(lái)源，為人們?nèi)粘ｏ嬍澈凸δ苁称返拈_發(fā)做出貢獻(xiàn)。

1.5 多糖

從植物中提取有益多糖是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。不同種類和地區(qū)野菜中的多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，如鄭奎玲等[27]對(duì)黔產(chǎn)8種野菜中的多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了比較發(fā)現(xiàn)：8種野菜中藍(lán)布正Geum japonicum的多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(120.1 mg·g-1)；周新華等[28]對(duì)10個(gè)地區(qū)的野生夏枯草Prunella vulgaris研究發(fā)現(xiàn)：不同地區(qū)夏枯草多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著，多糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70.45～120.39 mg·g-1。多糖提取率不僅取決于野菜的生長(zhǎng)環(huán)境，還與多糖的提取方法有關(guān)。如劉珊珊等[29]嘗試雙酶法從干燥蒲公英根中提取多糖，得率達(dá)32.97%；張志強(qiáng)等[30]和陳凌等[31]分別采用超聲波輔助法和酶法提取馬齒莧多糖，前者得率為13.55%，而后者僅為0.42%。

1.6 多酚類化合物

1.6.1 黃酮類化合物 黃酮類化合物是一類重要的植物次生代謝產(chǎn)物，在野菜中分布廣泛。如野生大豆Glycine max[32]和野蘿卜Raphanus raphanistrum[33]中分別檢測(cè)到了 17和 12種黃酮類化合物；AWOUAFACK等[34]從雞頭薯屬Fabaceae eriosema的5個(gè)物種中總共分離出包括異黃酮、二氫黃酮醇、黃酮醇和黃烷酮等52種黃酮類化合物；MARENGO等[35]從菊科Compositae飛廉Asteraceae carduus中提取出18種黃酮和7種黃酮醇，主要成分為槲皮素、木犀草素、山奈酚和芹菜素-O-糖苷等。此外，不同野菜及品種間的黃酮類化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差異，如15種野生鷹嘴豆中黃酮醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79.4～242.0 mg·kg-1[9]；苦苣菜Sonchus oleraceus、紫背天葵Begonia fimbristipula、紫蘇Perilla frutescens和苦菊Cichorium endivia等10種野菜中總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為苦苣菜(85.69 mg·g-1)，最低為苦菊(3.75 mg·g-1)[36]。

1.6.2 非黃酮類化合物 一些野菜含有豐富的酚酸類以及花色苷類等非黃酮類化合物。如野茭白Zizania latifolia中測(cè)出羥基苯甲酸、對(duì)香豆酸、香草醛、芥子酸等10種酚酸類物質(zhì)[37]；DATTA等[38]研究發(fā)現(xiàn)蕹菜Ipomoea aquatica含有 6 種酚酸類物質(zhì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.33～18.27 mg·kg-1；GIAMBANELLI等[39]在13種野生菊科蔬菜中發(fā)現(xiàn)了7種羥基肉桂酸和3種花色苷，其中羥基肉桂酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 388～53 076 mg·kg-1，占總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的69%～98%；張瑞軍等[40]對(duì)四川9種野生百合Lilium不同部位的花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行比 較，從 高 到 低 分 別 為 花 (8.73～26.33 mg·g-1)、葉 (13.29～18.36 mg·g-1)、莖稈 (2.21～6.75 mg·g-1)、鱗莖(1.33～4.26 mg·g-1)，器官間花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著。

2 生物活性研究進(jìn)展

許多野菜中存在多酚類化合物、萜類化合物等生物活性物質(zhì)(表1)，在抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抗菌和抗病毒等方面表現(xiàn)出了良好功效[41-42]。

表1 野菜生物活性成分及其功效Table 1 Bioactive components of wild edible vegetables and their efficacy

2.1 抗炎活性

野菜含有豐富萜類和生物堿類等化合物，這些物質(zhì)具有抗炎活性。如馬齒莧[43]中提取出的兒茶酚型四氫異喹啉類生物堿可抑制炎性介質(zhì)(TNF-α、IL-1β、IL-6和PGE2)的產(chǎn)生；WANG等[44]在掌葉蜂斗菜Petasites tatewakianus中分離出的13種倍半萜烯對(duì)LPS誘導(dǎo)的小鼠膠質(zhì)BV-2細(xì)胞中NO產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制作用。HAN等[45]首次報(bào)道了猴腿蹄蓋蕨Athyrium multidentatum提取物的抗炎活性，發(fā)現(xiàn)其主要機(jī)制是通過(guò)促使IκB抗體高表達(dá)，進(jìn)而抑制NO、前列腺素E2(PEG2)和促炎介質(zhì)的產(chǎn)生，從而達(dá)到預(yù)防急性肺損傷的功效，并認(rèn)為其抗炎活性可能與植物體中的高水平黃酮(36.09 mg·g-1)密切相關(guān)。

2.2 抗氧化活性

野菜中存在多種具有自由基清除能力的活性物質(zhì)，如馬齒莧的葉、莖和花中的抗壞血酸和β-胡蘿卜素能夠中和自由基，在清除DPPH自由基方面具有顯著效果[46]；KYUNG等[47]發(fā)現(xiàn)夏枯草、蜂斗菜Petasites japonicas等5種野菜的總酚提取物具有較高的鐵離子還原能力和DPPH自由基清除活性，其中夏枯草提取物鐵還原抗氧化能力(FRAP)值達(dá)166.85 mmol·L-1；見霜黃Blumea lacera和刺桐的DPPH自由基清除活性分別達(dá)75.11%和89.27%，進(jìn)一步研究后確認(rèn)酚類化合物是這2種野菜中最主要的生物活性物質(zhì)[7]。

此外，野菜的抗氧化活性還受發(fā)育階段和組織部位的影響。如野茭白在發(fā)芽期具有更好的抗氧化能力[37]；吊帚蘭Corema album不同部位顯示出不同的抗氧化活性，葉片的DPPH清除能力(38.9 μmol·g-1)最好，其次為果實(shí)、花朵和種子，ABTS自由基清除和鐵還原能力的試驗(yàn)結(jié)果與DPPH具有很強(qiáng)的正相關(guān)性，根據(jù)隨后進(jìn)行的核磁共振氫譜(1H NMR)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷，研究者們認(rèn)為大部分抗氧化能力可能與酚酸，尤其是羥基肉桂酸有關(guān)[48]。

2.3 抗癌、抗腫瘤活性

已發(fā)現(xiàn)一些野菜的提取物具有良好的抗癌、抗腫瘤功效，如蒲公英中的黃酮、酚酸[49-50]、萜醇[51]，桔梗Platycodon grandiflorus中的皂苷[52]等均能較好地抑制腫瘤細(xì)胞的增殖；桔梗多糖和蕨Pteridium aquilinum多糖等在促進(jìn)如宮頸癌、肝癌、腸癌等腫瘤細(xì)胞凋亡方面具有良好的功效[53-54]；BILU?I?等[55]研究發(fā)現(xiàn)：野生蘆筍Asparagus acutifolius中酚類化合物(槲皮素、異鼠李素-3-O-蕓香糖苷)對(duì)膀胱癌細(xì)胞(T24)和肺癌細(xì)胞(A549)具有抗增殖和促凋亡能力；OLIVEIRA等[56]報(bào)道了吊帚蘭中總?cè)~蛋白對(duì)結(jié)腸癌(HT29)細(xì)胞中MMP-2和MMP-9有抑制活性；ABU等[57]發(fā)現(xiàn)野生薊Gundelia tournefortii的甲醇和己烷提取物對(duì)HCT-116癌細(xì)胞具有顯著的抗腫瘤活性，并通過(guò)氣質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)確定了提取物中谷甾醇、豆甾醇、羽扇豆醇、α-香豆素和青蒿素等活性物質(zhì)的存在；野洋蔥Allium cepa甲醇提取物也在抑制人肝癌(HepG2)和肺癌(A549)細(xì)胞的增殖方面有較好的能力，并能保護(hù)正常人成纖維細(xì)胞(MRC-5)免受阿霉素(Dox)細(xì)胞毒性的影響，其作用可能歸因于槲皮素和異鼠李素[58]。

2.4 抗菌活性

有研究發(fā)現(xiàn)苦苣菜提取物(總酚、類黃酮)對(duì)大腸埃希菌Escherichia coli，腸道沙門氏菌Salmonella enteritidis、副溶血弧菌Vibrio parahaemolyticus和金黃色葡萄球菌Staphylococcus aureus等有較好的抑制作用，且其抗菌活性與黃酮含量呈正相關(guān)[59]；JOSHI等[60]報(bào)道了大葉火筒樹Leea macrophylla乙醇提取物對(duì)金黃色葡萄球菌、弗氏志賀菌Shigella flexneri和銅綠假單胞菌Pseudomonas aeruginosa的抑菌效果突出，這種抗微生物活性可能與在植物化學(xué)物的積累有關(guān)，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)微生物細(xì)胞膜造成損害，從而導(dǎo)致其死亡；PETROPOULOS等[61]研究發(fā)現(xiàn)：9種菊科Asteraceae野菜提取物對(duì)抗蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus、鼠傷寒沙門氏菌Salmonella typhimurium和青霉菌Penicillium有顯著的抗菌活性；高寧[62]研究發(fā)現(xiàn)：老山芹Heracleum dissectum黃酮能夠有效抑制多種菌的生長(zhǎng)特別是革蘭氏陽(yáng)性菌(枯草芽胞桿菌Bacillus subtilis和金黃色葡萄球菌)，原因可能為革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而黃酮類化合物對(duì)菌體的細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的破壞更有效。

2.5 抗病毒活性

野菜中含有的酚類、萜類和生物堿類等多種化合物對(duì)抗病毒的研究具有重大意義。有報(bào)道金銀花Lonicera japonica水提物在抑制小鼠感染登革熱病毒(DENV)[63]和預(yù)防石斑魚虹膜病毒(SGIV-Gx)感染等方面具有良好的效果[64]；魚腥草Houttuynia cordata多糖對(duì)腸道病毒71型(EV71)、呼吸道合胞病毒(RSV)和柯薩奇病毒B3(CV-B3)等多種病毒具有一定的體外抗病毒活性，且抑制效果與多糖純度呈正相關(guān)[65]；SONG等[66]發(fā)現(xiàn)甘草Glycyrrhiza uralensis根中的齊墩果烷型三萜皂苷類物質(zhì)在濃度為100 μmol·L-1時(shí)對(duì)H1N1病毒有抑制活性，抑制率為47.5%～82.5%，其中甘草次酸還表現(xiàn)為抑制艾滋病病毒(HIV)活性的能力；YOU等[67]研究發(fā)現(xiàn)：香椿葉水提物可以通過(guò)下調(diào)黏附分子和趨化因子(VCAM-1,ICAM-1, E-selectin, IL-8和fractalkine)抑制病毒附著在對(duì)H1N1病毒的替代治療和預(yù)防上可能起到重要作用。

2.6 其他活性

野菜中的活性物質(zhì)對(duì)降血糖、調(diào)節(jié)免疫等也具有良好的功效。如馬齒莧水提取物可誘導(dǎo)血清腫瘤壞死因子(TNF-α)和多效性細(xì)胞因子(IL-6)水平降低，從而促使小鼠血糖水平顯著下降[68]；ZHAO等[69]報(bào)道桔梗多糖能夠提高淋巴細(xì)胞增殖活性，進(jìn)而增強(qiáng)免疫功能。

3 常見檢測(cè)分析方法與技術(shù)

如表2所示：目前野菜礦質(zhì)元素測(cè)定的常見方法主要有原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體光譜法(ICP-OES)和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)，其中ICP-OES和ICP-MS在微量元素或極低濃度元素的檢測(cè)方面有較多應(yīng)用[70-72]；脂肪酸一般通過(guò)GC-MS進(jìn)行分析[24]；氨基酸組分分析和生育酚則多采用高效液相色譜法(HPLC)[11,72]；紫外-可見分光光度法是總酚、總黃酮、多糖和類胡蘿卜素等化合物常用的定量方法，但在涉及化合物結(jié)構(gòu)鑒定或特定化合物分析時(shí)則一般采用高效液相色譜法(HPLC)和質(zhì)譜法[30,73]；抗壞血酸的測(cè)定方法較多，其中國(guó)外發(fā)表的研究報(bào)道中以超高效液相色譜法(UPLC)和分光光度法較為多見[7,21,22]，國(guó)內(nèi)則更多使用國(guó)標(biāo)中的分光光度法和2, 6-二氯靛酚滴定法[62]；此外，有機(jī)酸基本采用UPLC和HPLC法進(jìn)行分析[72,74]。野菜中物質(zhì)成分的分析和鑒定對(duì)其活性成分研究非常關(guān)鍵，相關(guān)的檢測(cè)分析方法與技術(shù)在某種程度上限制了該領(lǐng)域研究的發(fā)展?？傮w上，相關(guān)分析方法正在往快速、痕量和精準(zhǔn)化發(fā)展，色譜技術(shù)和光譜技術(shù)以及聯(lián)用技術(shù)在未來(lái)或會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

表2 常見野菜營(yíng)養(yǎng)及活性成分測(cè)定方法和技術(shù)Table 2 Methods and techniques for determination of nutrition and active components in common wild edible vegetables

4 展望

野菜作為風(fēng)味獨(dú)特的野生或半野生植物，由于其本身活性成分豐富，具有食用、藥用和工業(yè)等開發(fā)利用價(jià)值，已逐漸成為市場(chǎng)的熱點(diǎn)。野菜不僅是人們?nèi)粘ｏ嬍车闹匾a(bǔ)充，亦是重要的種質(zhì)資源，其多樣的形態(tài)、豐富的物質(zhì)組分及含量是寶貴的資源庫(kù)，在蔬菜種質(zhì)資源創(chuàng)新和育種等方面具有重要意義。中國(guó)具有豐富的野菜資源，目前研究較多的科屬僅限菊科、豆科Leguminosae、禾本科Gramineae等少數(shù)，存在研究對(duì)象少、研究領(lǐng)域深度不足等問題，未來(lái)需要加大野菜開發(fā)范圍，尤其是深加工工藝和產(chǎn)品開發(fā)。野菜往往具有特殊的風(fēng)味和口感，其所含的氨基酸種類和脂類等與栽培蔬菜具有差異，許多野菜含有多種酚類、萜類化合物等具有抗氧化、抗炎癥及抗腫瘤等功能的生物活性物質(zhì)，在預(yù)防疾病、藥物開發(fā)等方面具有較大潛力。但當(dāng)前對(duì)野菜生物活性的研究局限在常見的代謝物質(zhì)，對(duì)于一些構(gòu)成野菜特殊風(fēng)味的萜烯類等揮發(fā)性成分的研究還有待深入，未來(lái)需要進(jìn)一步開展對(duì)野菜特殊風(fēng)味形成、安全性評(píng)價(jià)和抗炎癥等生物活性的研究。隨著生物學(xué)研究技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，如物質(zhì)分離提取技術(shù)和代謝組等技術(shù)應(yīng)用，后續(xù)可加強(qiáng)對(duì)野菜中單一物質(zhì)成分的分離、提取工藝和功能鑒定研究，明確其活性功能機(jī)制，篩選主要食藥用成分并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。