植物玛咖的研究进展
余龙江, 金文闻, 李 为, 程 华
(华中科技大学生命科学与技术学院, 湖北 武汉 430074)
玛咖(M aca)又名 Peruvian ginseng, m aka 等, 是南美一 年生或两年生草本植物, 属十字花科(Cruciferae) 独行菜属 (L ep id ium L. ) [1, 2 ] , 具体的种还有争议, 国际上普遍认为, L ep id ium m ey enii W alp. 和L ep id ium p eruv ianum Chacon. 两个种在生长繁殖、植物化学和保健功效上几乎没有差 异[3 ] , 因此被统称为“M aca”(我们音译为“玛咖”)。玛咖在南 美安第斯山区已经有几千年的栽培历史了, 而且在那些地区 是不可缺少的作物之一, 传统上作为食物和草药用于增强精 力, 抗疲劳, 改善性功能, 提高生育力, 治疗女性更年期综合 征等[2, 4 ] , 这些保健作用使玛咖从 20 世纪 80 年代起逐步得 到研究者的广泛关注, 近几年的研究则尤为活跃。为了促进 玛咖在我国的应用推广, 本文对玛咖的资源现状、生长栽培、 植物化学成分、保健作用及开发前景等方面进行了阐述。
1 玛咖资源现状
玛咖原产于海拔 3 500～ 4 500m 的南美安第斯山区, 是 少数几种可以生长在高地的作物之一, 玛咖现在主要分布在 秘鲁中部的 Puno 生态区、Junin 湖泊周围和秘鲁东南部城 市 Puno, 秘鲁矿业城市 Carro de Pasco 是当前最大的玛咖 商业中心。20 世纪 90 年代中后期, 玛咖在全世界的种植面 积约为 50 hm 2 , 总产量达到 750 吨, 近几年来联合国粮农组 织(FAO )将玛咖作为国际重要营养食品故得到大力推广, 种 植范围在不断扩大, 同时正在加强增加产量、减少贮藏和避 免加工中损失等方面的研究[5 ]。
2 玛咖的生长栽培
玛咖是一年生或两年生草本植物, 地下膨大的贮藏根是 主要食用部分, 直径 2～ 5 cm , 表面颜色大多为黄色或紫色, 肉质白色或淡黄色, 具有刺激性气味。玛咖的生长能力极强。 在安第斯山区, 玛咖 9210 月份播种, 播种密度一般为每 15～ 20 kg 土壤就 1 kg 种子, 种子在 25 ℃下一周就可萌发, 在平 均土壤温度 12 ℃～ 20 ℃, 平均湿度 70% , 年平均雨量 720 mm 下, 土壤类型为粘土地区或石灰石地区, 生长约 8 个月 就可以收获玛咖根。说玛咖是一年生或两年生植物, 是因为 在条件合适情况下, 玛咖可以在一年内完成一个生长周期; 但更多时候当玛咖根长到最大直径约 5 cm , 受雨水量限制, 人们将它挖起, 晒干, 贮藏一段时间, 等条件合适时, 玛咖根 可以萌发, 栽培后 4～ 6 个月收获种子, 这样玛咖就需要两年 才完成一个生长周期[3, 6 ]。 在玛咖生长的自然条件下, 温度和水分是最为关键的, 尤其是温度[6, 7 ] , 而且玛咖耐受低温的能力要比高温强得多。 玛咖栽培时的肥料也很重要, 当地人通过施用牛羊粪以提高 玛珈产量, 精心的栽培、施肥可以使玛咖每公顷产量由 3～ 4 吨上升到 15～ 20 吨[2, 5 ]。
3 玛咖的化学成分
玛咖的化学成分研究 60 年代开始增多, 主要围绕着玛 咖根的营养成分、生物碱和芥子油苷(gluco sino lates) 等。20 世纪 90 年代以后则更为系统和深入, 意大利人D ini 等[8 ]发 表了对干燥玛咖根组成成分的详细分析。近几年玛咖的化学 成分及其结构得到进一步确认, 尤其是玛咖根中发现的新物质玛咖酰胺(m acam ides) 和玛咖烯(m acaenes) , 以及芥子油 苷、甾醇等植物次生代谢产物。 311 玛咖中丰富的营养成分[8, 9 ] : 玛咖的保健作用与玛咖根 中含有丰富的营养成分是分不开的, 尤其是玛咖根中蛋白 质、氨基酸、还原糖、矿物质(锌、铁、钙)的含量较为突出。我 们对干燥玛咖根粉中氨基酸进行检测时发现玛咖根粉中含 有微量的具有保健作用的牛磺酸, 之前未见有关报道。 玛咖根的脂肪酸中不饱和脂肪酸含量较高, 占已知脂肪 酸总量的 56% 以上, 其中亚麻酸和亚油酸对人体健康极为 有利。 312 玛咖的次生代谢产物 31211 玛咖生物碱: 生物碱是玛咖根中较早发现的次生代 谢物质, Chacón 从玛咖中获得 4 种微量的生物碱[10 ] , 但没有 分析其结构。最近在干燥的玛咖根中发现了一类玛咖生物碱 —— 玛咖酰胺类物质 (m acm ides) , 这是一类新的化合物, Zheng 等人对玛咖根进行提取, 醇提取物通过反相液相层析 等分离纯化, 用 GS2M S 等进行结构鉴定, 检出 3 种新的成 分: ①N 2benzyl octanam ide, ②N 2benzyl2162hydroxy292oxo2 10E , 12 E , 14E 2octadecatrieneam ide, ③N 2benzyl29, 162 dioxo210E , 12E , 14E 2octadecatrieneam ide。该实验还分离到 一种新的植物化合物玛咖烯(m acaenes) , 总共得到 17 种玛 咖烯和玛咖酰胺的类似物。玛咖酰胺和玛咖烯在玛咖提取物 中的含量达到 016% [9 ]。 31212 芥子油苷和异硫氰酸酯(iso th iocyanate): Johns 等 在玛咖中发现了芥子油苷和具有挥发性的异硫氰酸酯类物 质, 研究表明异硫氰酸酯类物质主要有异硫氰酸对甲氧基苄 酯(p 2m ethoxybenzyliso th2iocyanate)、异硫氰酸苄酯(benzyl iso th iocyanate) [9, 11 ]。这暗示玛咖根中所含的芥子油苷的 R 基中芳环比例较高, 至于玛咖根中含不含吲哚芥子油苷和脂 肪酸类芥子油苷, 目前还未见报道。异硫氰酸苄酯在码咖根 醇提取物中的含量为 0110～ 0115% [9 ]。 31213 甾醇及其衍生物: 玛咖根中的甾醇及其衍生物包含 B2谷甾醇(B2sito stero l)、菜子甾醇(brassico stero l)、菜油甾醇 (campestero l)、豆 甾 醇 ( stigm astero l)、麦 角 甾 醇 ( ergo2 stero l)、△7, 222麦角二烷醇(△7, 222ergo stadieno l)、B2蜕皮 激素(B2ecdysone)等[9, 12 ]。干燥玛咖根醇提取物中的甾醇含 量可达到 0103%～ 0104% [9 ]。 31214 其他次生物质: 在玛咖根中还有一些微量的次生代 谢 物质如鞣质、皂角苷、硫氢酸苄 (benzyl th iocyanate ) 等[8, 10, 13 ]。
4 玛咖的药理作用
高营养价值、合理的营养结构以及多种具有生物活性的 次生代谢产物使玛咖具备多种保健功能, 传统上可用于增强 精力, 提高生育力, 改善性功能, 治疗更年期综合征、风湿症、 抑郁症、贫血, 另外还有抗癌和抗白血症的功效[1 ]。现代医学 研究表明, 玛咖具有抗疲劳、调节内分泌等多种独特功效。
4.1 抗疲劳作用: 玛咖根粉末中含有丰富的氨基酸、牛磺 酸、矿物质锌等抗疲劳营养物质。如支链氨基酸(BCAA ) (亮 氨酸、缬氨酸、异亮氨酸)在消除运动性中枢疲劳和肌体疲劳 中有重要作用[14, 15 ] ; 锌则通过激活神经内分泌激素、能量代 谢所涉及的有关酶如乳酸脱氢酶等控制核酸、蛋白质、糖和 脂肪的代谢过程, 起到抗疲劳作用。在玛咖抗疲劳动物实验 中, 用不同剂量的玛咖根粉末对小鼠进行 30 d 的喂养, 发现 玛咖喂养组小鼠负重游泳时间要比对照组大大延长, 而且小 鼠运动时血清尿素氮和小鼠血乳酸水平降低, 充分证明了玛 咖的抗疲劳功能。
4.2 提高生育力: 玛咖可显著提高哺乳动物和鱼类的生育 力[9, 16～ 19 ]。玛咖提高生育力的机制可能是提高动物成熟卵泡 小体的数量、精子的流动性和精子的数量[4, 9 ] , 这与玛咖中含 有的生物碱、丰富的精氨酸和果糖等关系密切。玛咖中生物 碱可以刺激动物生殖系统, 用生物碱提取液喂小鼠可以使雌 鼠成熟的卵泡小体成倍增加, 雄鼠精子产生数增加[8 ] ; 而精 氨酸对提高生育力也有明显作用, 不仅因为精氨酸是精子中 氨基酸主要的组成成分, 而且表现在可以提高精子的运动性 上[20 ] ; 而果糖则可以为精子提供能力[21 ]。
4.3 改善性功能: 玛咖改善性功能的作用在 60 年代就有提 及, 研究者通过用玛咖喂养小鼠, 发现小鼠的扑捉能力提 高[6 ] , 而 2000 年 Zheng 等用玛咖根醇提物喂养小鼠后发现 雌雄小鼠的性功能有了明显提高, 雄鼠勃起能力提高, 而且 通过实验推断引起性功能改善的物质可能是玛咖烯和玛咖 酰胺, 而且芥子油苷和异硫氰酸苄酯也可能对改善性功能有 影响[9 ]。而最近的报道进一步证明了玛咖无论在短期还是长 期喂养中, 都会提高小鼠的性能力[22 ]。
4.4 调节内分泌功能: 玛咖传统上可用于治疗女性更年期 综合征, 经现代研究表明, 玛咖中含有的生物碱作用于视丘 下部和脑垂体, 调节内分泌腺如肾上腺、甲状腺、胰腺、卵巢 等的功能, 从而平衡荷尔蒙[10 ]。而且玛咖可以作为代替外源 雌激素来缓解下丘脑和脑垂体功能亢进, 也是因为其中的生 物碱可以补充雌二醇分泌的不足[23 ]。
4.5 抗肿瘤作用: 玛咖传统上可用抗癌, 可能与其含有芥子 油苷和异硫氰酸苄酯等含硫有机化合物有关, 已有不少报道 表明这两种物质具有抗癌效果, 如对胃癌、食道癌、肺癌、白 血病等均有一定的作用[23～ 29 ]。此外, 玛咖中含有的多不饱和 脂肪酸和V c 也有一定抗癌作用。
4.6 其他作用: 玛咖可用于治疗慢性疲劳综合征、抑郁症, 这可能与玛咖调节内分泌作用有关; 玛咖传统上还用于治疗 哮喘症, 这与玛咖中含有的类固醇以及促肾上腺素类物质有 关; 玛咖的强化肌肉的作用主要与含有的高蛋白和甾醇有 关; 玛咖还可以预防各种类型的贫血, 这与玛咖的高营养尤 其是含有的矿物质如钙、铁密不可分。
4.7 毒理实验: 急性毒性试验结果表明, 玛咖对小鼠的 LD50> 10 gökg, 属实际无毒物质。Am es 试验、小鼠骨髓微核 试验与精子畸形试验均为阴性。大鼠 30 d 喂养试验中, 按人 体推荐摄入量的 25, 50, 100 倍即 1100, 2100, 4100 gökg 给予受试物, 并设立正常对照组, 测定结果显示各组大鼠体 重增长、食物利用率、脏体比、血象与血清生化指标均在正常值范围内。
5 玛咖的开发和市场前景
玛咖在秘鲁安第斯山区作为当地人的高营养作物已有 几千年的食用历史, 而其提高人的精力、耐力和性功能等传 统药用价值也广为流传。把玛咖鲜根与蜂蜜和水果一起榨成 汁作为饮料在当地也很流行, 玛咖的叶子在欧洲作为布丁中 的蔬菜也深受喜爱, 另外在国际市场上还出现了玛咖酒、玛 咖酱、玛咖口香糖等多种形式的玛咖产品。但现在更多的玛 咖用途是将玛咖根干燥后磨成粉末或进行提取浓缩后制成 保健食品和药品, 国际市场上已有几十种玛咖保健产品从美 国、日本、澳大利亚、西班牙、秘鲁、英国、台湾、香港等地推 出, 功能主要用于增强精力, 提高生育力, 改善性功能、治疗 更年期综合征等。由于在国际上人们越来越崇尚非处方药和 功能食品, 这给具有药食两用特性的玛咖带来了良好的发展 前景, 推进了玛咖在国际上的研究热潮。 目前有关玛咖的基础研究尚不十分深入, 因此, 在中国 大力开展玛咖这种洋中药的推广及应用的深入研究具有十 分重要而深远的意义。 致谢: 玛雅生物工程(湖北) 有限公司研究所、中国驻秘 鲁大使馆翻译人员参与部分工作。文中玛咖的抗疲劳动物实 验和毒理实验是我们在校同济医学院保健食品功能学检测 中心完成。
Referenes:
[ 1 ] Q uirós C F, Cárdenas R A. M aca [A ]. Herm ann M , Heller J. A nd ean R oots and T ubers: A h ip a, A rracacha, M aca and Y acó[C ]1 Rom e: IPGR I—P rom oting Conserva tion and U se of U nd eru tiliz ed and N eg lected Crop s 21, 1997, 1752195.
[ 2 ] Rea J. M aca (L ep id ium m ey en ii) [A ]. Hernando B, L eon J. N eg lected crop s: 1492 f rom a d if f eren t p ersp ective [ C ] 1 Rom e: FAO—P lant P roduction and P ro tection Series No. 26, 1994, 1652179
[ 3 ] Q uirós C F, Epperson A , Hu J, et a l. Physio logical studies and determ ination of ch romo som e num ber inM aca, L ep id ium m ey en ii (Brassicaceae) [J ] 1 E con B ot, 1996, 50 ( 2): 2162 223.
[ 4 ] O bregón L. M aca, P lan ta M ed icina l Y N u tritivo d el P erú [M ]1L im a: Instituto de F ito terap ia Am ericana, 1998.
[ 5 ] N ational Research Council. L ost Crop s of the Incas: L ittle K now n P lan ts of the A nd es w ith P rom ise f or W orldw id e Cu ltiva tion [M ]1W ash ington DC: N ational A cadem y P ress, 1989.
[6 ] L eón J. The m aca (L ep id ium m ey en ii) , a little2know n food p lant of Peru [J ]1 E con B ot, 1964, 18 (2): 1222127.
[7 ] Tello J. L a m ace (L ep id ium m ey en ii W alpers): Cultivo ali2 m enticio po tencial pare las zones altoandinas [R ]. L a Paz: In Ï Congreso International de Cu ltivos A nd inos, 1991.
[ 8 ] D iniA , M igliuo lo G, RastrelliL , et a l. Chem ical compo sition of L ep id ium m ey en ii [J ] 1 Food Chem , 1994, 49 ( 4): 3472 3491
[ 9 ] Zheng B L , He K. Kim C H , et a l. Effect of a lip idic extract from L ep id ium m ey en ii on sexual behavio r in m ice and rats [J ]. U rology , 2000, 55 (4): 59826021
[ 10 ] Chacón G. Estudio fitoquim ico de L ep id ium m ey en iiW alp [D ] 1 L im a: U niversidad N acional M ayo r de San M arco s, 19621
[ 11 ] T imo thy A J. Ethnobo tany and phytochem istry of tropaeo2 lum tubero sum and L ep id ium m ey en ii from A ndean South Am erica [D ]1Canada: The U niversity of British Co lum bia, 1980.
[ 12 ] Esp inoza C L , Pom a L P. Determ inación de am ino ácido s es2 enciales de * (L ep id ium m ey en ii) y elabo ración de una m ezcla p ro téica a base de alim ento s andino s [D ]1Huancayo: U niversidad N acional del Centro del Perú, 1995.
[ 13 ] Paugam L , M enard R, L arue J P, et a l. Op tim ization of glu2 co sino late separation by m icellar electrok inetic cap illary ch ro2 m atography using a Doeh lert’s experim ental design [J ]. J Ch rom a tog r A , 1999, 864: 15521621
[ 14 ] Herlin P M , Jam es J H , Gimmon Z, et a l. Com bined o r indi2 vidual adm inistration of branched2chain am ino acids fo llow ing to tal hepatectom y in the rat: effects on am ino acids and in2 do leam ines in brain [J ]. J P EN J P a ren ter E n tera l N u tr, 1982, 6 (5): 38323871
[15 ] Zhao W X, W ang X Y, Xu Z Q , et a l. M yocardium and skeletal m uscle of ath letie m ice on branch am ino acid ab2 so rbed and effect of p ro tein compo sed [J ] 1 Ch in J A pp l P hy siol, 1999, 15 (2): 12721291
[ 16 ] TovarM. Efecto de *”(L ep id ium m ey n iiW alp. ) En la p resentacion de celo en vaquillas Ho lstein en el establo “Chacra V aldivia”M atahuasi2Concep tion [D ] 1 Huancayo: U niversidad N acional be Centro del Peru, 1995.
[ 17 ] M endrano A. U tilizacion de diferentes niveles deM aca en la fertilidad de cobayo s [D ] 1 Pasco: U niversidad N acional Daniel A lcides Carrion, 1993.
[ 18 ] M inayaM M. Efecto s de * (L ep id ium m ey en iiW alp. ) Sobre lo s param etro s p roductivo s y rep roductivo s de cuyes raza W anka [D ]1 Huancayo: U niversidad N acional del Cen2 tro del Peru, 1995.
[ 19 ] L ee K J, Dabrow sk i K, R inchard J. Effects of m aca m eal on grow th and sex differentiation of juvenile rainbow trout O n2 co rhynchus m yk iss [J ]1 A quacu ltu re. 2001, 1: 212251
[ 20 ] Ratna S P. Sudha S, A nant B P. A rginine induced mo tility in goat sperm atozoa: a NM R study [J ]. P rog B iop hy M ol B iol, 1996, 65 (Supp l 1): 2021
[ 21 ] O nyech iO , L aw rence U S E, A kuom a H O. Effect of scopo2 letin on m ale guinea p ig rep roductive o rgans. I. levels of cit2 ric acid and fructo se [J ]1 N u tr R es, 1999, 19 (3): 4432448.
[ 22 ] Cicero A F G, Bandieri E, A rletti R. L ep id ium m ey en iiW a2 lp. imp roves sexual behaviour in m ale rats independently from its action on spontaneous locomo to r activity [J ] 1J E thnop ha rm acol, 2001, 75 (223): 2252229.
[ 23 ] M ithen R F, DekkerM , V erkerk R , et a l. The nutritional significance, bio synthesis and bioavailability of gluco sino lates in hum an foods [J ] 1 J S ci Food A g r, 2000, 80 (7): 9672 984.
[24 ] Getahun S M , Chung F L. Conversion of gluco sino lates to iso th iocyanates in hum ans after ingestion of cooked w ater2 cress [J ]1 Canc Ep id em iol B iom a rk P rev , 1999, 8 (5): 4472 451.
[ 25 ] Xu K, Tho rnalley P J. Studies on the m echanism of the inh i2 bition of hum an * cell grow th by dietary iso th io2 cyanates and their cysteine adducts in v itro [J ] 1B iochem P ha rm acol, 2000, 60 (2): 2212231.
[ 26 ] Stoner G D , Kresty L A , Carlton P S, et a l. Iso th iocyanates and freeze2dried straw berries as inh ibito rs of esophageal can2 cer [J ]. T ox icol S ci, 1999, 52 (2): 9521001
[ 27 ] Hech t S S, Kenney P M J, W ang M Y, et a l. Effects of ph2 enethyl iso th iocyanate and benzyl iso th iocyanate, individually and in com bination, on lung tumo rigenesis induced in AöJ m ice by benzo [ a ] pyrene and 42(m ethylnitro sam ino ) 212( 32 pyridyl) 212butanone [J ]1 Cancer L ett, 2000, 150 (1): 49256.
[ 28 ] Kassie F, Q in H M , Rabo t S, et a l. P ro tection of o rgan spe2 cific geno toxic effects of 22am ino232m ethylim idazo [ 4, 52F ] quino line ( Iq) by benzyl iso th iocyanate (Bitc) , gluco tropae2 o lin (Gt) and garden cress juice in v ivo single cell gel elec2 tropho resis (Scge) assay w ith p rim ary rat hepatocytes and co lonocytes [J ]. N eop *, 1999, 46: 41244.
[ 29 ] P intao A M , PaisM S S, Co ley H , et a l. In v itro and in v ivo antitumo r activity of benzyl iso th ioc yanate—a natural p rod2 uct from T rop aeolum m ajus [J ]1P lan ta M ed , 1995, 61 (3): 2332236.
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/59d47a2d03d8ce2f00662389.html
文档为doc格式