藜豆的研究进展

2012-04-18 10:47张凤银陈禅友
关键词:左旋多巴黑色素种子

张凤银,陈禅友

(江汉大学 生命科学学院,湖北 武汉 430056)

0 引言

藜豆(Stizolobium cochinchinesis),别名猫豆、狗爪豆、龙爪藜豆、龙爪豆、狸豆、虎豆等,是豆科藜豆属一年生草质藤本植物[1]。藜豆广泛分布在亚热带地区,我国主要种植在海南、广西、广东、贵州以及云南等地区[2-3]。藜豆具有多种用途,其嫩荚和成熟的种子可以食用[4],荚豆壳、豆叶、豆藤蔓和豆籽可作为家畜粗饲料[5-6],从藜豆种子中提取的左旋多巴具有药用价值[3]。笔者概述近20年来,学者们在藜豆的种质资源、生物学特性、营养成分,以及左旋多巴在植株体内的含量、分布、提取工艺和含量测定方法的研究进展。

1 种质资源和生物学特性

藜豆原产亚洲南部,分布于热带和亚热带地区(美洲除外),中国四川、云南、广西、贵州、湖南、湖北、安徽等省(区)有栽培,日本也广为栽培。可作蔬菜食用的有黄毛藜豆(S.hassjoo Piper et Tracy.)、茸毛藜豆(S.deeringianum Bort.)、藜豆(S.captitatum Kuntze)及白毛藜豆(S.niveum Kun⁃tze)4个种[4]。在我国广西有3个种,即猫豆(狗瓜豆)、茸毛藜豆和黑皮藜豆,它们在生育期、花色(青白色和深紫色)、粒形(近肾形和球形)、粒色(灰白色、花斑和黑色)等性状具有多样性[1,7]。

藜豆属短日照植物,喜温暖湿润气候,对土壤要求不严,耐旱、耐瘠薄性能极强,具有旺盛的生命力,甚至在裸露石山、石缝以及石山坡地的砾石层中也能正常生长。藜豆根系发达,其侧根上生有大量不规则的根瘤,可以提高土壤肥力。藜豆的藤蔓发达,野生的藤蔓常平铺在岩石上或攀援在灌木上,能有效地防止水土流失。从种子到幼苗生长适温范围为25~30℃,气温在30℃以上时,结荚慢,易落花落荚[3]。播种后子叶不出土。初生两心脏形单叶,对生,叶面靠近脉基部有灰白色斑。三出复叶,茎蔓生,圆形,在夏季迅速生长,长达10 m左右。全生育期230 d左右,开花期在不同地区表现不同,广西7-8月开花[1],笔者近几年观察发现,湖北8-10月开花。花穗长约20 cm,花青白色或深紫色,荚成熟时皱缩,由青黄色变为黑色,每荚籽粒4~7粒[1]。种子颜色常见的有浅灰色、灰色、黑色、花籽等,形状一般为肾形,个别的为圆球形。

2 营养成分研究

藜豆籽粒具有较高的营养价值,蛋白质、脂肪、纤维素、碳水化合物、钙、磷等分别占干物质的24%、6%、6%、60%、0.12%~0.86%和0.26%~0.75%[1]。据张凤银等[8]研究报道紫花藜豆鲜荚中蛋白质和维生素C的含量显著高于白花藜豆。何翠屏等[9]研究发现其种子中含有很高的粗蛋白、无氮浸出物等。其种子内所含的营养成分与饲料大豆(Glycine max)及蚕豆(Vicia faba)相当,粗蛋白、无氮浸出物、总能、可消化能与代谢能等指标接近或超过蚕豆、大豆等精饲料。野生种与栽培种的种子中所含氨基酸比较齐全,均含有l7种游离氨基酸和18种水解氨基酸。其中,氨基酸含量最高的是谷氨酸和天冬氨酸,其次是亮氨酸、赖氨酸,而含量较低的是色氨酸、蛋氨酸。

3 左旋多巴在藜豆植物体内的含量及分布研究

从藜豆中提取的有毒成分之一——左旋多巴(L-Dopa)是治疗震颤性麻痹症、高血压、心血管疾病、肝昏迷等疾病的特效药物[10],它的发展曾经被评价为近代医药的重大进展[11]。藜豆种子中左旋多巴的含量为5.22%~9.44%,这与种及品种有关[7]。除种子外,藜豆其他器官中也含有左旋多巴,但在不同的器官中分布不均匀。其中以种子中含量最高,其次是花,叶中含量最低,因此选择种子作为药用部位最为适宜[12]。左旋多巴的含量除受器官影响外,还受其他因素影响,如器官的年龄、花色、野生种还是栽培种以及产地等[13]。嫩叶的含量高于正常叶,正常叶高于老叶;幼茎的含量高于正常茎;盛花期花中的含量高于终花期花中含量[12];干枯期采收的藜豆种子左旋多巴含量最高[14];白花藜豆中左旋多巴含量比紫花高[12];野生种高于栽培种[9]。

4 左旋多巴的提取工艺和测定研究

藜豆含有较高的左旋多巴成分,是目前提取左旋多巴的最主要植物材料。传统的提取左旋多巴的方法是用稀酸的醇溶液来浸提左旋多巴,再将稀酸蒸发浓缩,左旋多巴结晶析出,得左旋多巴粗品,再对粗品重结晶提纯精制得左旋多巴成品。尹群[15]提出了提取左旋多巴的新工艺,即采用阳离子交换、逆流浸提、高浓洗脱以及稀液循环等技术提取左旋多巴。新工艺与传统的工艺相比,能降低成本,减少“三废污染”,同时还能增加产品的收率。

蒋伟哲、黄兴振等通过比较4种不同产地732型强酸性阳离子交换树脂对左旋多巴的静态吸附和动态交换性能,筛选出适合工业化生产的最佳树脂。指出在同一实验条件下,宜宾某树脂厂所产树脂对左旋多巴的吸附性能最好,收率达92.93%,比较适合用于左旋多巴工业化生产[16]。

藜豆中左旋多巴的含量测定方法有紫外分光光度法、氨基酸分析仪直接测定法、薄层扫描法[17]、高效液相色谱法[18]和 HLPC 内标法[19]等。紫外分光光度法因不经分离,直接测定,使测量结果偏高。而薄层扫描法与氨基酸分析仪直接测定法结果相接近,较紫外分光光度法准确。高效液相色谱法和以巯嘌呤为内标物质建立HPLC法测定藜豆中左旋多巴含量,其方法简便、重复性好、结果可靠、实用性好,尤其是HLPC内标法,其他成分无干扰。因此,HLPC内标法被广泛应用于藜豆左旋多巴含量的测定。

5 黑色素的提取工艺研究

大多数植物黑色素为花色苷类化合物,而花色苷类黑色素的药理作用主要表现在延长肾上腺活性作用、抑菌作用、抑制癌细胞生长或抗癌作用、解痉挛作用 4个方面[20]。陈松等[21]从种皮为黑色的藜豆中提取黑色素,并指出提取黑色素的适宜条件为用4%NaOH溶液于60℃超声浸提40 min,调节pH=2,析出黑色素,得率为3.62%。通过紫外和红外波谱分析得出藜豆的黑色素具有邻苯二酚型结构。

6 藜豆栽培关键技术

6.1 基地选择

为满足藜豆生长发育对环境条件的要求,应选择阳光充足,土层深厚,腐殖质含量高,排水性能良好以及微酸性土壤作为藜豆种植基地。

6.2 品种选择

根据种植的目的不同选择不同的品种类型。据报道[22],广西石山地区的藜豆含左旋多巴较高,且品质较好。因此,以提取左旋多巴为目的,应选择引种该地区的优良品种。若以食用嫩荚为种植目的,可以选择广东省罗定市的地方品种“好仔豆”。

6.3 播种

藜豆适宜的播种期为3月下旬至4月上旬[23]。藜豆种皮厚且结构致密,在播种前晒种1~2 d,浸种16 h左右,以利于提高种子活力,使发芽整齐。穴播,每穴施足优质农家肥15 kg左右。播种密度为1.5 m×1.5 m。

6.4 田间管理

当幼苗长至5~6片叶时,对主茎进行一次性打顶,以促进侧枝生长,侧枝一般无需打顶[23]。及时间苗补缺,搭架栽培,注意牵引藤蔓上架。搭架可采用棚架、篱架、单杆架等,单杆架更方便,一方面利于通风透光,另一方面易于藜豆攀缘[3]。

为了满足藜豆开花结荚期需肥多的特点,在开花结荚的初期结合中耕除草培土追施20~30 kg/667 m2复合肥。藜豆一般不会发生病虫害[23],但笔者最近几年种植发现藜豆开花盛期常遇蚂蚁的危害,导致落花现象极为严重,因此,在开花期应用杀虫剂防治蚂蚁,减少落花,提高结荚率。

6.5 适时采收

用途不同,采收期不同。采收嫩荚一般在花谢后25~30 d左右,豆荚由青转黄,豆荚折断折口整齐时采收。采收成熟种子一般在植株衰老,豆荚充分长成(成熟荚皱缩、黑色)后一次性采收[3]。为避免霉变,应及时将收回的荚晒干,然后取种子。

7 结语

藜豆具有很高的药用价值和营养价值,备受人们关注。但从藜豆植株中提取的左旋多巴还远远不能满足国内外市场的需求,因此还要加强宣传力度,扩大藜豆在我国的种植面积。此外,藜豆的基础研究应包括除左旋多巴以外其他活性成分的研究,其生理生化、遗传育种等方面的研究尚不多见,今后也要加强这方面工作,为藜豆的开发利用提供有力的科技支撑。

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