药用植物玛咖研究新进展(1)
[摘要] 玛咖作为国际保健品市场的明星产品之一，具广泛应用价值，且可向全球推广种植，但目前玛咖的基础研究尚不深入，缺乏系统化学成分及明确药效活性研究，市场产品多围绕其壮阳功效予以夸大宣传，极大影响了对该植物进行更为系统深入的研究探索。该文对近几年药用植物玛咖的资源现状、生长栽培、植物化学成分、药理药效等方面进行了阐述，旨在为合理开发利用玛咖提供参考。
[关键词] 玛咖；玛咖酰胺；芥子油苷；研究进展
玛咖Lepdium meyenii(Maca)是南美十字花科Cruciferae独行菜属Lepidium L.一年生或两年生草本植物，又名“秘鲁人参”[1]。原产于秘鲁安第斯山脉4 000～4 500 m海拔处。现已从独行菜属植物中分离得到了异硫氰酸和硫苷类成分，以及强心苷、黄酮、三萜、甾醇、鞣质、挥发油、脂肪油、氨基酸等成分[2]。在安第斯山区玛咖块根作为药食兼用的植物已有悠久的历史，该植物根据下胚轴不同的颜色有不同的品种[3]，有黑、紫、黄、白玛咖等品种。传统上作为食物和草药，用于强壮身体，提高免疫力，改善性功能，抗抑郁，抗贫血等。这些保健作用也日益受到国际社会关注，玛咖根干粉、提取物及复方在国际保健品市场上方兴未艾[4]。目前，我国已在云南、新疆和西藏等地区引种栽培成功，属新资源食品。现阶段对于玛咖化学及药效研究尚不深入，缺乏功能与成分结合的关联性评价，其用于提高性欲，抗癌，治疗更年期综合征，预防前列腺增生，缓解疲劳等方面的活性物质基础尚不明确[5]。总体来说，玛咖的市场资源需求量较大，但现状混乱，行业整体水平低，缺少可信的基础研究数据，所以本文将对玛咖在我国的资源现状、生长栽培、植物化学成分、药理药效等方面进行了阐述，旨在正本清源，理清玛咖产业发展脉络。
1玛咖资源现状和生长栽培
玛咖原产地主要分布在秘鲁中部的Puna生态区和秘鲁东南部城市4 000～4 500 m海拔处，多倍体是适应高海拔的重要因素[67]，所以玛咖种植的低纬度、高海拔地理位置是影响下胚轴代谢物的主要决定因素[8]。作为一年生或两年生草本植物，地下膨大的贮藏根是玛咖的主要食用部分[9]。玛咖的生长能力极强，在安第斯山区，25 ℃下1周就可萌发；平均湿度70%，年平均雨量720 mm，土壤pH为6.6 [10]，生长约8个月就可以收获玛咖根。但冬季低温可影响玛咖种子结实率，此点与其生殖生长启动需要低温春化有关[11]。
20世纪90年代中后期，玛咖在全世界的种植面积约为50 hm2，总产量达到750 t。近年来，联合国粮农组织(FAO)将玛咖作为国际重要营养食品予以大力推广，逐渐应用在食物和其他工业产品中[12]。伴随种植范围不断扩大，正逐步加强增加产量、减少贮藏和避免加工损失等方面的研究。自2003年起，丽江成功引种以后，已成为我国玛咖的主要种植区域[13]。2013年丽江市适宜玛咖种植的海拔在2 800～3 200 m，种植面积已经达到1 116.13 hm2，年产鲜玛咖2 500 t以上，农业产值达3 000万元以上，企业附加产值上1亿元[14]。但我国玛咖种植基地基础设施薄弱，宣传推广渠道不畅是影响产业发展的硬伤[15]。
2玛咖的化学成分
玛咖的化学成分可分为营养成分和功能成分，早期研究多集中在蛋白、多糖、氨基酸等初生代谢产物；近年对玛咖酰胺(macamides)和玛咖烯(macaenes)等次生代谢产物的研究日益增多。
2.1玛咖中丰富的营养成分
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，玛咖具有高蛋白(9.22%)、8种必须氨基酸(36.75%总氨基酸)、高果糖(5.32%)、牛磺酸成分(0.08%)，不饱和脂肪酸含量也较高，尤其对人体健康极为有利的亚麻酸和亚油酸[1618]。还含有许多微量元素，如锌、铜、锰等[19]。另外，玛咖中还有重要的营养成分玛咖多糖[20]，提取玛咖多糖的方法有多种，如膜分离法、亚临界水萃取法等[2223]。王金全等[21]采用阴离子柱色谱和凝胶柱色谱对玛咖粗多糖进行进一步的细分，再结合DEAE纤维素柱色谱和凝胶柱色谱分得2种玛咖多糖组分，分别命名为MACA1，MACA2。
2.2玛咖的次生代谢产物
玛咖中主要的生物活性物质是玛咖酰胺、玛咖稀、β谷甾醇、黄酮、皂苷、生物碱等，次级代谢产物含量受栽培时间、海拔、纬度影响明显[2425]。
2.2.1玛咖生物碱 玛咖酰胺类物质(macmides)和玛咖烯(macaenes)是玛咖根中较早发现的生物碱类次生代谢产物，用酸性染料比色法测定玛咖中的总生物碱可达0.7%。玛咖酰胺的质量分数占0.16%～1.23%[26]。有实验对超声法提取玛咖生物碱的条件进行了研究和优化，在此条件下测得玛咖总生物碱质量分数约为0.5%[27]。这种物质在玛咖中的含量非常低，且提取纯化工艺复杂，且不具有典型生物碱的一般特性， 因此研究进展非常缓慢(表1)。
另外，在玛咖中还分离得N甲基3羟基苯乙酰胺(Nmethyl3hydroxybenzeneacetamide)，苯乙酰胺(benzeneacetamide)，苯甲胺(benzylamine)等。
2.2.2芥子油苷和异硫氰酸酯 (isothiocyanate)[35] 芥子油苷是十字花科植物特有的生物活性成分，玛咖中主要含苄基芥子油苷和苄基异硫氰酸，可抑制化学致癌动物模型肿瘤发生率[36]。芥子油苷在新鲜玛咖根中的质量分数约为1%，异硫氰酸苄酯在干燥玛咖根提取物中为0.11%～0.12%。芥子油苷在不同颜色玛咖中含量差异较小，在玛咖叶片、块根、须根3个不同部位含量差别很大，国内不同地区玛咖中芥子油苷含量也有较大差别[37]。黑、紫、黄3种形态玛咖在收货前、收获和收获后干燥过程中芥子油苷含量存在差异，与黑芥子酶活性强有关[38]。因此在玛咖芥子油苷的研究和加工中注意提取分离条件，如液固比、时间、温度等[39]，若分解也尽量产生异硫氰酸苄酯等对人体有利的生物活性成分。水蒸气蒸馏出油相层是开发异硫氰酸酯类抗肿瘤成分的有效方法，其测定主要采用GC或GCMS色谱技术[4042]。目前已从玛咖中发现9种芥子油苷(表2)，苄基芥子油苷和间甲氧基苄基芥子油苷等已从玛咖根中分离[36]。, 百拇医药(周严严 赵海誉 司南 王宏洁 杨健 边宝林)
[关键词] 玛咖；玛咖酰胺；芥子油苷；研究进展
玛咖Lepdium meyenii(Maca)是南美十字花科Cruciferae独行菜属Lepidium L.一年生或两年生草本植物，又名“秘鲁人参”[1]。原产于秘鲁安第斯山脉4 000～4 500 m海拔处。现已从独行菜属植物中分离得到了异硫氰酸和硫苷类成分，以及强心苷、黄酮、三萜、甾醇、鞣质、挥发油、脂肪油、氨基酸等成分[2]。在安第斯山区玛咖块根作为药食兼用的植物已有悠久的历史，该植物根据下胚轴不同的颜色有不同的品种[3]，有黑、紫、黄、白玛咖等品种。传统上作为食物和草药，用于强壮身体，提高免疫力，改善性功能，抗抑郁，抗贫血等。这些保健作用也日益受到国际社会关注，玛咖根干粉、提取物及复方在国际保健品市场上方兴未艾[4]。目前，我国已在云南、新疆和西藏等地区引种栽培成功，属新资源食品。现阶段对于玛咖化学及药效研究尚不深入，缺乏功能与成分结合的关联性评价，其用于提高性欲，抗癌，治疗更年期综合征，预防前列腺增生，缓解疲劳等方面的活性物质基础尚不明确[5]。总体来说，玛咖的市场资源需求量较大，但现状混乱，行业整体水平低，缺少可信的基础研究数据，所以本文将对玛咖在我国的资源现状、生长栽培、植物化学成分、药理药效等方面进行了阐述，旨在正本清源，理清玛咖产业发展脉络。
1玛咖资源现状和生长栽培
玛咖原产地主要分布在秘鲁中部的Puna生态区和秘鲁东南部城市4 000～4 500 m海拔处，多倍体是适应高海拔的重要因素[67]，所以玛咖种植的低纬度、高海拔地理位置是影响下胚轴代谢物的主要决定因素[8]。作为一年生或两年生草本植物，地下膨大的贮藏根是玛咖的主要食用部分[9]。玛咖的生长能力极强，在安第斯山区，25 ℃下1周就可萌发；平均湿度70%，年平均雨量720 mm，土壤pH为6.6 [10]，生长约8个月就可以收获玛咖根。但冬季低温可影响玛咖种子结实率，此点与其生殖生长启动需要低温春化有关[11]。
20世纪90年代中后期，玛咖在全世界的种植面积约为50 hm2，总产量达到750 t。近年来，联合国粮农组织(FAO)将玛咖作为国际重要营养食品予以大力推广，逐渐应用在食物和其他工业产品中[12]。伴随种植范围不断扩大，正逐步加强增加产量、减少贮藏和避免加工损失等方面的研究。自2003年起，丽江成功引种以后，已成为我国玛咖的主要种植区域[13]。2013年丽江市适宜玛咖种植的海拔在2 800～3 200 m，种植面积已经达到1 116.13 hm2，年产鲜玛咖2 500 t以上，农业产值达3 000万元以上，企业附加产值上1亿元[14]。但我国玛咖种植基地基础设施薄弱，宣传推广渠道不畅是影响产业发展的硬伤[15]。
2玛咖的化学成分
玛咖的化学成分可分为营养成分和功能成分，早期研究多集中在蛋白、多糖、氨基酸等初生代谢产物；近年对玛咖酰胺(macamides)和玛咖烯(macaenes)等次生代谢产物的研究日益增多。
2.1玛咖中丰富的营养成分
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，玛咖具有高蛋白(9.22%)、8种必须氨基酸(36.75%总氨基酸)、高果糖(5.32%)、牛磺酸成分(0.08%)，不饱和脂肪酸含量也较高，尤其对人体健康极为有利的亚麻酸和亚油酸[1618]。还含有许多微量元素，如锌、铜、锰等[19]。另外，玛咖中还有重要的营养成分玛咖多糖[20]，提取玛咖多糖的方法有多种，如膜分离法、亚临界水萃取法等[2223]。王金全等[21]采用阴离子柱色谱和凝胶柱色谱对玛咖粗多糖进行进一步的细分，再结合DEAE纤维素柱色谱和凝胶柱色谱分得2种玛咖多糖组分，分别命名为MACA1，MACA2。
2.2玛咖的次生代谢产物
玛咖中主要的生物活性物质是玛咖酰胺、玛咖稀、β谷甾醇、黄酮、皂苷、生物碱等，次级代谢产物含量受栽培时间、海拔、纬度影响明显[2425]。
2.2.1玛咖生物碱 玛咖酰胺类物质(macmides)和玛咖烯(macaenes)是玛咖根中较早发现的生物碱类次生代谢产物，用酸性染料比色法测定玛咖中的总生物碱可达0.7%。玛咖酰胺的质量分数占0.16%～1.23%[26]。有实验对超声法提取玛咖生物碱的条件进行了研究和优化，在此条件下测得玛咖总生物碱质量分数约为0.5%[27]。这种物质在玛咖中的含量非常低，且提取纯化工艺复杂，且不具有典型生物碱的一般特性， 因此研究进展非常缓慢(表1)。
另外，在玛咖中还分离得N甲基3羟基苯乙酰胺(Nmethyl3hydroxybenzeneacetamide)，苯乙酰胺(benzeneacetamide)，苯甲胺(benzylamine)等。
2.2.2芥子油苷和异硫氰酸酯 (isothiocyanate)[35] 芥子油苷是十字花科植物特有的生物活性成分，玛咖中主要含苄基芥子油苷和苄基异硫氰酸，可抑制化学致癌动物模型肿瘤发生率[36]。芥子油苷在新鲜玛咖根中的质量分数约为1%，异硫氰酸苄酯在干燥玛咖根提取物中为0.11%～0.12%。芥子油苷在不同颜色玛咖中含量差异较小，在玛咖叶片、块根、须根3个不同部位含量差别很大，国内不同地区玛咖中芥子油苷含量也有较大差别[37]。黑、紫、黄3种形态玛咖在收货前、收获和收获后干燥过程中芥子油苷含量存在差异，与黑芥子酶活性强有关[38]。因此在玛咖芥子油苷的研究和加工中注意提取分离条件，如液固比、时间、温度等[39]，若分解也尽量产生异硫氰酸苄酯等对人体有利的生物活性成分。水蒸气蒸馏出油相层是开发异硫氰酸酯类抗肿瘤成分的有效方法，其测定主要采用GC或GCMS色谱技术[4042]。目前已从玛咖中发现9种芥子油苷(表2)，苄基芥子油苷和间甲氧基苄基芥子油苷等已从玛咖根中分离[36]。, 百拇医药(周严严 赵海誉 司南 王宏洁 杨健 边宝林)