藜麦的成分提取和特性分析

赵欣苹，刘俊杰，李继红

(1.河北北方学院 基础医学院2020级临床医学专业，河北 张家口 075000；2.河北北方学院 医学检验学院2019级生物信息学专业，河北 张家口 075000；3.河北北方学院基础医学院，河北 张家口 075000)

藜麦(ChenopodiumquinoaWild)的原产地在安第斯山区，是印加地区土著居民的传统食物，有5 000～7 000年的种植历史。科学研究认为藜麦是优质高蛋白碱性食物，低脂、低糖，不含麸质，含有较高膳食纤维，富含多种矿物质、维生素以及不饱和脂肪酸等多种有益化合物，属于易熟易消化食品，有淡淡的坚果清香，口感独特。本文旨在对藜麦的成分和特性进行分析和研究，希望为后期藜麦品种的推陈出新以及特性改良提供参考。

联合国粮农组织研究认为，藜麦是唯一一种单体即可满足人体基本需求的粮食作物，曾被古印加人称为“粮食之母”。1980年，美国宇航员科学家将藜麦作为粮食作物应用到航空航天食物中。国内学者也对藜麦展开了研究，自2013年起，陆续开始有学者在中文期刊上发表相关文献，对藜麦的相关成分展开研究，藜麦的独特之处吸引着越来越多科研学者为之探索。本文对藜麦营养成分提取以及营养特性进行综述。

1 藜麦成分提取研究进展

1.1 藜麦蛋白的提取工艺研究

藜麦蛋白质营养丰富且功能显著，属优质植物蛋白质资源。另外，藜麦蛋白具有丰富的功能特性(例如：溶解性、乳化性、乳化稳定性等)以及结构特性(例如紫外光谱、粒径分布、浊度等)。何兴芬等人研究了热处理对藜麦蛋白性质的影响、藜麦蛋白的核磁共振图谱及其体外消化特征。研究结果表明，超声波辅助提取有助于藜麦蛋白溶出，适度热处理可以使藜麦分离蛋白质结构以及功能特性发生变化。上述成果对于藜麦蛋白性质的研究具有极大的参考价值[1]。田格教授带领的团队也对藜麦蛋白的提取展开了研究，提出可以用复合酶协同超声提取藜麦蛋白，再利用TGase催化藜麦蛋白与壳寡糖进行糖基化反应，为藜麦蛋白在食品工业中的应用提供参考依据[2]。安徽农业大学研究团队利用酶法辅助提取藜麦秸秆蛋白并对其食品特性进行研究，分析得出了影响藜麦蛋白提取的各个因素，包括反应温度、加酶量、反应时间，并对其影响程度大小进行了排序。蒋丽君等人对藜麦蛋白中各氨基酸组成进行分析，进一步说明藜麦蛋白具有较高的利用价值，并且对提取出的蛋白质的食品特性等方面进行了研究，希望可以为藜麦秸秆蛋白的进一步研究提供依据[3]。

1.2 藜麦中皂苷提取工艺及其特性研究

皂苷(saponin)由糖和苷元组成，又名皂角苷、皂甙、碱皂体、皂素或皂草苷。分子量不大，不易结晶，多为无色、白色无定型粉末，具有吸湿性，多数皂苷具苦和辛辣味，对人体黏膜有刺激性，另外，皂苷还具有溶解性、表面活性(发泡性)以及溶血性。构成皂苷的糖类一般包括葡萄糖、半乳糖醛酸、半乳糖等。2019年5月，房垚等以藜麦种子作为试验材料，在单因素条件的控制下，提取种子中的皂苷，利用响应面法优化提取方法并且得到了最佳的提取参数[4]。2017年，杜静婷等同样采用响应面法，借助超声波提取藜麦种皮中的皂苷，并且得到了最佳工艺条件，又将已经提取出的皂苷进行了分离纯化，研究其抗氧化活性及抑菌活性，并对皂苷元进行成分鉴定，得出皂苷的分解产物皂苷元的主要成分[5]。徐晓敏等采用回流提取法和超声波辅助提取法对藜麦种子中的皂苷提取工艺进行优化，确定了最佳提取条件和最优的提取方法，并对其抗氧化活性和抑菌活性进行了研究[6]。雷蕾等人采用单一纤维素酶、单一果胶酶协同超声提取藜麦皂苷，得到了最佳工艺条件[7]。山西农业大学赵文婷等人在单因素试验结果的基础上，对藜麦麸皮总皂苷提取工艺进行优化，利用D101型大孔吸附树脂得到了纯化藜麦总皂昔的最佳工艺条件[8]。雷洁琼研究表明，皂苷在临床上的应用十分广泛，例如有缓解阵痛、抗炎、抗微生物、抗氧化、抗病毒和抗细胞毒性等作用。藜麦种植过程中的不同的生长阶段皂苷含量也不同，土壤水分含量越高时，皂苷含量反而越低。除此之外，当藜麦生长在重干旱和盐胁迫的条件下时，藜麦中皂苷含量下降，说明藜麦中活性成分的含量会受到藜麦生长环境的影响[9]。

1.3 藜麦中的多糖成分值得关注

与动物多糖相比，植物中的多糖含量较高，分离纯化更加方便，因此植物多糖成为近年来的研究热点，国际科学界甚至提出21世纪是多糖的世纪。科学实验研究显示，许多植物多糖具有包括免疫调节、抗菌抗肿瘤、降血糖血脂、抗辐射、保护肝脏等在内的多重功能，可见植物多糖已被应用到医学领域。2020年5月，任益平等人利用超声波辅助提取藜麦中的多糖，在响应面实验的基础上，得到了藜麦多糖的最佳提取条件和最佳提取时间。将得到的多糖采用仪器分析法研究，表明分离纯化会使藜麦的部分理化性质发生改变，这一变化有助于其在生物活性中更好地发挥作用。另外还发现，藜麦多糖经分离纯化后结构特性发生了改变，进而使藜麦多糖的溶解度、吸水性等理化性质发生了变化，促进了藜麦多糖在其生物活性中发挥更好的作用[10]。

1.4 藜麦其他成分提取工艺研究进展

2020年5月，王致霄等人以藜麦秸秆作为试验材料，进行碳化和化学活化，团队重点研究了不同活化条件对活化效果的影响，得出了最佳活化条件[11]，最终制备出藜麦秸秆基多孔碳材料。山西大学李多等人对藜麦糠中的成分含量进行调查，基于单因素试验，采用Box-Benhnken中心组合设计结合响应面分析法优化藜麦糠黄酮类化合物提取工艺[12]。2020年7月，韦世鹏等人对藜麦中的膳食纤维展开研究，对新疆维吾尔自治区、青海省、山西省3个不同产地的藜麦进行筛选，得到合适的试验材料，并对提取的膳食纤维的特性展开研究，例如持水性、吸油性等。重点研究了在模拟人体肠胃环境下，Cu2+、Ca2+、Pb2+、Fe3+等金属离子的吸附机理，该研究结合了热力学模型、吸附动力学模型、等温吸附模型以及结构分析的方法，最终表明，生长在青海省的藜麦具有较高的膳食纤维含量，适宜作为提取膳食纤维的原料[13]。另外，李浩恒等人研究了藜麦多酚和生物碱的最佳提取工艺和纯化工艺[14]。扬州大学研究团队致力于以藜麦淀粉为原料，通过响应面优化酶解工艺，得到了酶解改性对藜麦淀粉乳化性能的改善机制[15]。中国农业科学院研究了发芽处理对藜麦淀粉结构和理化性质的影响[16]。张艳红等人以藜麦为研究对象，利用肌醇气象色谱对不同品种的藜麦进行品质分析，研究了不同储存条件对藜麦营养成分的影响，为藜麦的品质评价和精深加工提供了数据支撑[17]。浙江农林大学则围绕多酚展开研究，以藜麦叶为原料，研究藜麦叶片多酚的最佳提取工艺及体外抗氧化活性，通过响应面分析法对提取条件进行了优化，对藜麦叶片多酚类物质中两种自由基的清除能力进行了分析[18]。

2 藜麦具有优良的生物活性

藜麦中含有多种成分，生物活性优良。

藜麦中富含Mn2+、Zn2+等微量元素及人体必需的氨基酸，比例适当且容易吸收，是婴幼儿食物的优良选择；藜麦中的脂肪含量低，膳食纤维含量高，是三高人群的理想食物来源；藜麦不含有麸质，因此麸质过敏人群可以食用；除此之外，藜麦富含矿物质及不饱和脂肪酸、B族维生素和维生素E等多种有益化合物，适宜正在备孕的女性食用。

2015年，内蒙古农业大学食品科学与工程学院对藜麦中生物活性物质的相关研究进行了综述，总结了藜麦蛋白质、脂肪、矿物质、维生素、酚酸、甾醇、皂苷、植酸等成分的研究现状，旨在为藜麦的生物活性研究提供参考[19]。

3 藜麦在国内的育种研究进展

南京野生植物综合利用研究院对藜麦的植物形态、生态特性、营养价值以及在国内种植展望作了综合报道，研究表明，藜麦虽然适应性很强，比较适应旱地的环境，但是在藜麦的原产地，其产量并不理想，大规模推广种植有一定难度[20]。河南安阳地区以前从未种植过藜麦，为找到一种适合当地种植的藜麦，提高当地农民的收入，安阳市农业科学院于2014年进行了藜麦品种筛选试验，研究表明，1.48和1.45米的紧凑型藜麦更加适合河南省安阳市种植；刘瑞芳等人对项目进行了总结并做进一步推广[21]。山西静乐面对藜麦品种退化、栽培技术滞后、产品附加值低等问题，对藜麦品种进行了选育，以期实现农民的增产增收[22]。魏志敏等人研究适合河北省坝上地区种植的藜麦品种，将两个品种的燕藜进行对比，并将育种体会进行简要概述[23]。郝志锋等人对藜麦育种技术进行了综述[24]。为推动云南藜麦种植业的发展，袁加红等人对大量的藜麦种植资源进行比较分析和综合评价，筛选出粗茎、多穗的优质资源，为今后云南东川地区的种植推广提供理论依据[25]。相信经过潜心研究，能找到适合更多地区栽培的藜麦品种，经过推广，为更多人造福。

4 对于藜麦的研究在国外同样掀起热潮

A.Shabbir等人探讨了砷对藜麦生理生化特性的影响，以及食用受砷污染的藜麦谷物对人类健康的危害，他们的研究对计划在砷污染的土地上种植藜麦的农民大有裨益[26]。A.C.Sales等人则从化学元素的角度展开研究，评估了在硅(Si)存在的情况下，奎奴亚藜植物因缺乏氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg)而产生的组织、生理和营养效应[27]。另外，从藜麦的食品价值入手，J.H.Park等人发现，在鸡肉丸子中添加QS-Q组合提高了口感、质地和整体接受度，所以他们认为藜麦淀粉和种子可以被引入到速冻肉制品中[28]。2021年，E.H.Manjarres-Hernández等人对30份藜麦遗传材料的表型特征进行评价，筛选出产量和品质优良的藜麦遗传材料[29]。安第斯藜麦面对陌生环境，增加了许多与此作物有关的新疾病的风险，C.ColqueLittle等人汇编现有的信息，总结了藜麦特定症状和疾病的病因之间的关联，为藜麦品种的健康生长保驾护航[30]。还有相当一部分学者研究环境因素对藜麦生长的影响，例如，A.Shabbir带领团队研究棉花壳生物炭(CSBC)在添加砷(As)的盐碱地和非盐碱地中对藜麦植物毒性的影响[31]。F.Antognoni等人研究发现，尽管环境条件改变了藜麦的多酚谱和生物活性，但在意大利北部仍有可能种植优质藜麦[32]。M.F.Yaez-Yazlle等人发现，芽孢杆菌HX11具有促进植物生长和耐盐胁迫能力，在盐胁迫条件下作为生物接种剂具有很大的潜力，可以作为生物肥料投入使用[33]。

类似研究近年来如雨后春笋，层出不穷。足以见得，藜麦已经引起国内国际学者广泛关注，并且前景可观。

5 结 论

综上所述，藜麦作为一种优良作物，其营养价值和应用前景已经受到越来越多的国内外学者的青睐。近年来，人们对生活品质的追求逐渐提高，藜麦的应用会更加广泛。但是对于藜麦成分提取和功能特性的研究以及开发利用尚处于初级阶段，更加简单高效的分离纯化方法有待考量。相信随着科学技术的一步步精深，藜麦会为传统食品工业注入新的活力。