薇菜营养特性研究及加工产品的开发利用

宋晓东，钟昔阳

（合肥工业大学食品与生物工程学院，安徽合肥 230009）

近年来，随着生活水平的提高，消费者日益青睐绿色、营养、健康食品[1]。山野菜因其无污染、营养丰富且含有大量多酚、类黄酮和多糖等活性物质，经常食用会降低患癌症、心脏病、高血压、中风和老年痴呆的风险[2]。

薇菜作为山野菜中的一种，其质脆味美，富含蛋白质、氨基酸和多种维生素，以及多糖、类黄酮、多酚等活性物质，具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎、抗肿瘤、抗HIV等活性[3]，享有“山珍”和“山菜之王”美誉。对我国薇菜资源特性、营养特性评价研究和产品加工开发现状进行综述，以期为薇菜资源的进一步加工利用提供参考。

1 薇菜资源特性及其分布

薇菜，学名紫萁，又称牛毛广、贯众、迷蕨等，属于紫萁科植物。薇菜包括原叶体和孢子体，依靠孢子繁殖。薇菜的寿命长且适应性较广，但其自然更新率很低，现有的薇菜资源是经过若干年积累而成[4]。薇菜包含紫萁和分株紫萁2个品种，紫萁在分类上属蕨类植物门（Pteridophsta）、真蕨亚门（Filicophstina）、原始薄囊蕨纲（Protoleptosporangiopsida）、紫萁目 （Osmundales）、紫萁科 （Osmundaceae）、紫萁属（Osmunda）[5]。薇菜（紫萁） 有红叶柄紫萁和绿叶柄紫萁2个生态变异的类型，其中绿叶柄紫萁质嫩且纤维化速度较慢，其质量一般优于红叶柄紫萁[6]。

紫萁在全球分布极其广泛，除东亚地区外，欧洲、美洲也都有分布[7]。紫萁在我国历史悠久，遍布我国各个地区[8]。中国盛产薇菜的四大主要产区为武陵山区、重庆黔江区五县及其毗邻的湖北恩施州、贵州铜仁地区和湖南湘西州。此外，在东北的黑龙江与吉林等地也生长着大量的薇菜。其中分布于我国南方地区的主要是紫萁，俗称南方薇菜。生长于我国的东北地区的主要是分株紫萁，又被称为东北薇菜。作为我国目前出口创汇的重要蔬菜之一，薇菜产品每年出口100×104kg，创汇1 000多万美元。

2 薇菜的营养特性研究进展

薇菜味道鲜美、风味独特且营养丰富，具有保健功效，深受国内外消费者的青睐[9]。日本是最先研究和开发薇菜资源的国家。20世纪80年代初，随着日本大量进口我国的薇菜，我国才开始开展薇菜开发利用方面的研究[10]。根据目前的研究发现，薇菜中含有大量的矿物质、微量元素，以及多糖、黄酮类化合物和多酚等活性物质。

2.1 基本营养物质

薇菜的营养成分比较全面，蛋白质、粗纤维和维C含量较高，脂肪含量较低，是一种理想的低热量高蛋白食物。研究表明，薇菜中含蛋白质24.31 g/100 g，脂肪4.70 g/100 g，维 C 17.10 mg/100 g，总糖 9.45 g/100 g，还原糖1.05 g/100 g，粗纤维26.22 g/100 g，总酸2.41 mg/100 g[11]。薇菜除了具有低脂、高蛋白、高纤维的特点外，其必需氨基酸种类齐全且比例均衡，是一种理想的蛋白质来源。李雪影等人[12]发现薇菜干中共含有18种氨基酸，其中总氨基酸含量达697.93 mg/g，必需氨基酸总量与氨基酸总量比值为0.45，而必需氨基酸总量与非必需氨基酸总量比值为0.83，高于联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations， FAO）与世界卫生组织（World Health Organization，WHO）所推荐的理想蛋白标准。薇菜干8种必需氨基酸均衡性良好，与FAO、WHO标准氨基酸模式贴近。此外，相关研究也发现薇菜中7种必需氨基酸分别占氨基酸总量的43.26%，灰分的含量为8.11%，粗蛋白22.80%，粗脂肪3.34%，粗纤维13.07%，总糖含量为21.14%[13]。

2.2 生物活性物质

2.2.1 薇菜多糖

多糖（Polysaccharide） 是由多个单糖分子失水、缩合而成的一类分子结构复杂且庞大的糖类物质，具有免疫调节、抗氧化、抗肿瘤、肝保护、降血糖和发挥胃肠道保护作用等多种生理活性功能[14-15]。薇菜中含有丰富的多糖物质，当前关于薇菜多糖的研究主要集中在提取与结构功能评价2个方面。

目前薇菜多糖提取方法有水煮提取、微波辅助提取和超声-微波协同萃取等。水煮浸提法方法简单、成本较低，但温度较高，薇菜多糖的提取率也较低。研究表明在温度90℃，提取时间6 h，料液比1∶20时，得到薇菜多糖类化合物提取量达59.133 mg/g[16]。而微波辅助提取具有提取时间短、提取率高等特点。有研究表明微波辅助提取在料液比1∶32，微波功率为539 W的条件下提取时间仅为35 s[17]。超声-微波协同萃取作为一种新兴的方法，具有快速、高效、安全等特点。林薇等人[18]采用超声－微波协同萃取方法使紫萁多糖的提取率达到0.236%。

在薇菜多糖的结构与功能研究方面，有研究表明紫萁多糖是由葡萄糖（Glu.）、甘露糖（Man.）、木糖（Xyl.）和半乳糖（Gal.）组成，其摩尔比Glu.∶Man.∶Xyl.∶Gal.=0.17∶0.33∶0.4∶1[19]。薇菜多糖具有一定的体外抗氧化作用，能有效抑制和清除O2-·和·OH，延缓自氧化的反应过程，但其抗氧化能力不及维C[20]。除了抗氧化作用，薇菜多糖更具有一定的抗菌消炎、止痛、生肌和护肤等功效，对轻度烧烫伤有比较显著的治疗效果，对金黄色葡萄球菌和藤黄色八叠球菌也有一定的抑制作用，有望制成新型、无毒高效的天然抗菌防腐剂[21-22]。

2.2.2 黄酮类化合物

黄酮类化合物是薇菜中的一类重要生物活性物质，当前相关学者在薇菜黄酮提取与功能评价方面开展了研究工作。薇菜黄酮类化合物的提取方法研究主要集中在乙醇提取法、丙酮提取法、微波辅助提取法等[23]。田国政等人[24]在乙醇体积分数60%，提取时间1.5h，料液比1∶25（g∶mL），浸提温度70℃条件下测得薇菜总黄酮类化合物提取得率达1.29%。微波辅助浸提薇菜黄酮类化合物具有时间短、效率高的特点。采用微波辅助法提取薇菜中的总黄酮，在乙醇体积分数40%，料液比1∶50，微波功率为450 W条件下微波处理时间仅为100 s[25]。而薇菜黄酮类化合物的分离应用最广的是大孔树脂法。田宜柏[26]采用聚酰胺柱层析法提取分离纯化黄酮类化合物，上样量3 mL（质量浓度0.749 mg/mL），70%的乙醇，200 mL/h的流速洗脱，谱峰较窄，洗脱峰的黄酮含量达14.45%。

目前，关于薇菜黄酮化合物的功能性研究主要集中于抗氧化性、清除自由基和抑菌等方面，其抗氧化作用主要体现在还原能力、清除O2-·，·OH，DPPH·和ABTS+自由基能力，以及对脂质过氧化的抑制等[27]。薇菜黄酮类化合物抗氧化作用随着添加量的增加而逐渐增强[28]。在对猪油的抗氧化作用方面，当添加量为0.5%时，其抗氧化效果与0.02%BHT相接近[29]。薇菜黄酮类化合物还具有一定的抗菌作用，且其抗菌谱较宽[30]，可显著抑制夏枯草、铜绿假单胞菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌的增殖[31]。

2.2.3 多酚化合物

多酚（Totalpolyphenol）是多元羟基酚类化合物的总称，当前被称为“第七类营养素”。薇菜中多酚类物质具有抗氧化、抗炎与免疫调节等活性，其清除·OH，O2-·，DPPH·的能力较强[32]。Zhu X X等人[33]在体外条件下使用的大鼠腹膜细胞，研究紫萁提取的酚类化合物免疫调节作用，发现紫萁提取的酚类化合物具有明显的免疫调节活性。也有研究表明薇菜提取物因多酚类物质存在具有抑制白介素-1β（IL1-β） 和白细胞介素-6（IL6） 的促炎基因表达以及由脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS） 引起的巨噬细胞的iNOS的基因表达作用以及清除DPPH·和ABTS+的能力，还具有抗炎与抗氧化作用[34]。Chon S U等人[35]研究也发现薇菜中含有的酚类能抑制DPPH·自由基的活性，且对SNU-601人胃癌细胞株活性有很高的抑制作用。

3 薇菜产品加工研究现状

随着人民生活水平的不断提高，营养、安全食品的需求日益增长。薇菜享有“无污染菜”盛誉，且为药食同源产品，薇菜的开发、加工利用迎来了较好的发展机遇，国内的相关研究机构、加工企业开展了大量的工作，市场上已出现了薇菜加工产品，部分企业成功出口薇菜产品到日本、韩国等东南亚国家。

薇菜由于是一种季节性较强的山野菜，需要及时采收、加工。针对这个特点，当前的研究主要集中在新鲜薇菜的脱水加工、薇菜干的复水产品开发和薇菜的风味食品加工等方面。

3.1 新鲜薇菜脱水加工研究

薇菜的脱水加工是实现薇菜长时间贮藏及后续深加工产品开发的基础，宋卫江、何兴炳等人[36-37]研究发现冷水浸湿、高温漂烫、适度揉搓是防止或减缓新鲜薇菜的损伤与老化有效举措，其有效抑制或破坏了酶的活性，软化纤维，有效提高脱水薇菜品质。

薇菜作为一种的珍贵的野菜，其风味独特，但是薇菜中含有苦味氨基酸、单宁等苦味物质，不为大多数消费者所接受。何义发等人[38]研究了用NaHCO3去苦，发现NaHCO3浓度与脱苦的效果成一定的相关性。但也有研究发现用NaHCO3处理薇菜容易出现脱皮的现象，影响薇菜的品质[39]。

3.2 薇菜干的复水加工研究

3.2.1 复水研究

当前，复水薇菜干是出口国外的薇菜加工主要产品。研究发现复水条件直接影响着薇菜产品的品质，复水一般采用热水冷水交替浸泡的方式。热水浸泡可尽快软化薇菜纤维，明显提高薇菜干复水比。而冷水浸泡，可以防止热水浸泡时间过长而使组织过度软化。热水-冷水-热水-冷水的复水工艺得到的产品，复水比高，产品口感好[40-41]，但其耗时长、薇菜的感官品质差，而热水-冷水-热水的复水加工产品品质较好、整体经济效益更佳[42]。

3.2.2 护色研究

薇菜在加工处理的过程中，受到温度等因素的影响极易发生酶促褐变，从而导致薇菜变黑，严重影响薇菜的颜色与口感，不利于薇菜的生产消费。在复水过程中加入维C等抗氧化剂，调节pH值可以起到护色效果。周万龙等人[43]研究发现添加亚硫酸钠护色可以提高复水薇菜的色泽与品质。李睿等人[39]研究发现1%氯化钠、0.2%亚硫酸钠、0.5%柠檬酸作为护色剂时，薇菜能保持较好的色泽，而用碳酸氢钠作为护色剂时薇菜容易脱皮，醋酸铜作护色剂薇菜因红色消失多而呈绿色，氯化钙作为护色剂护色效果一般。

3.3 薇菜新产品的研发

为了提高薇菜的经济附加值，丰富薇菜产品种类，相关学者开展了薇菜新产品的研发。李刚凤等人[44]开发的即食薇菜色泽均匀并且口味独特。周志等人[45]以薇菜、土腊肉和山苍子为原料，所得产品具有薇菜、土腊肉和山苍子的复合风味和土家风味之特点，且低酸低盐具有一定的保健效果。李刚凤等人[46]以薇菜、白砂糖、柠檬酸为主要原料制作薇菜饮料，所得到的产品颜色橘黄透明，口感酸甜适中，更具有薇菜独特的香气。张建新等人[47]研制的薇菜复合口含片颜色淡黄、细腻光滑，且具有薇菜特有的香味，其充分发挥了薇菜多糖的保健之功效。刘金龙等人研制出薇菜甜味绞股蓝复合功能保健泡腾片颜色金黄，清甜可口，有薇菜特有的香气。

4 结语

薇菜是一种十分宝贵的山野菜，我国资源丰富。围绕薇菜，我国的学者、产业界已开展了大量的研究和生产实践。但薇菜资源仍未得到有效高值化开发利用，加强薇菜的营养评价、加工特性等方面的基础研究，解决大规模产业化薇菜产品的深加工，加大新产品的开发仍将是今后我国薇菜资源综合研究、开发利用的重点。