金航，李宏，李晚谊（云南省农业科学院药用植物研究所，云南昆明650200）

功能性食品玛咖研究进展

金航，李宏，李晚谊
（云南省农业科学院药用植物研究所，云南昆明650200）

摘要：对玛咖的植物学特征、栽培、传统利用、营养物质、化学成分、药理活性以及应用等方面进行文献综述，以期为玛咖的深入研究和合理开发利用提供参考。

关键词：玛咖；功能性食品；植物学特征；营养物质；化学成分；药理活性

玛咖（Lepidium meyenii Walp）为十字花科（Cruciferae）独行菜属（Lepidium）一年生或两年生草本植物，生长于海拔3 500 m-4 500 m自然环境恶劣的南美安第斯山区[1]。玛咖在秘鲁广泛栽培已有数千年历史，具有丰富的营养成分，是当地居民的主要食物来源之一。服用玛咖能够改善性功能、抗疲劳、增强体质等作用，作为民间药物广泛使用有“秘鲁人参”之称。随着人类逐渐对天然产物资源的认识，玛咖因其特殊功效成为全球药食同源植物研究热点之一。2002年仅在美国和日本，玛咖销量已经超过20亿美元，2007年全球销量已经达到50亿元，成为世界十大保健品之一[2-3]。2011年我国卫生部正式批准玛咖粉作为新资源食品，全国最大的玛咖规模化育种及种植基地已在云南丽江建成，并制定其从育种到质量评价全套技术体系[3-4]。本文对玛咖的植物学特征、栽培、传统利用、营养物质、化学成分、药理活性以及应用进行文献综述，为玛咖的深入研究和开发利用提供参考。

1　植物学特性

一或两年生草本。直根肉质，长圆形、球形或圆锥形，外皮白色、绿色、红色、紫色至黑色。茎直立，有分枝，绿色至紫色，无毛。基生叶丛生呈莲座状，薄膜质，长圆形，二至三回羽状分裂，长可达21cm，宽可达4cm，末回裂片线形或披针形，长2 mm～15 mm，宽0.5 mm～4 mm，顶端尖锐，有小尖头；叶柄光滑，长3 mm～15 cm，基部深心形抱茎；茎生叶形同基生叶，无或有极短叶柄。总状花序顶生及腋生；花梗长2mm～7mm[1，5-8]。花白色，长3 mm；萼片4个，线状披针形，直立微凹；花瓣4片，白色，倒卵形至匙形，长2 mm～3 mm；雄蕊6枚，退化至2枚，稀3枚，基部间具微小蜜腺；花柱短，柱头头状，稍2裂；子房椭圆形，具2胚珠。短角果倒三角形，长4 mm～5 mm，宽3 mm～4 mm，扁平，无毛，裂瓣具网脉；种子卵形，棕色至褐色，长2 mm～2.5 mm；8倍体植株，共64条染色体[8-9]。

徐俊等[10]对不同产地及颜色玛咖种皮、叶表皮及花粉粒进行微形态研究，环境扫描电子显微镜下，不同颜色叶表皮、花粉微形态相似度极高。不同产地及颜色玛咖种皮的网眼和网脊具有明显差异，秘鲁黄玛咖网眼多边形、网脊细具有不规则突起；西藏黄玛咖网眼平坦网脊有明显间断；西藏紫玛咖网眼中部有凹陷，网脊周边有隆起具细条。

2　传统用法及现代应用

玛咖全株均可食用[1-2]。秘鲁当地居民取其根部用水、牛奶等煮沸后食用或保存；与蜂蜜或水果混合后榨汁制成饮料，再加入烧酒后调制鸡尾酒；或直接将其磨成粉末作为饼干和面包原料；与干土豆、大豆等搭配也可烹饪出美味的菜肴和甜品[8，10]。玛咖新鲜叶片通常作为沙拉主菜，烘焙发酵后还可以制成茶叶。其贮藏根可以生用或与蔬菜和肉类炒熟食用。少数经过烘烤后制作玛咖咖啡，但大都数玛咖晒干后储藏或作为交换商品[10-11]。

玛咖因其独特功效和营养价值引起国际广泛关注，先后被国际登山组织（UIAA）和美国太空总署（NASA）等机构列为指定保健食品，2002年被韩国世界杯为运动员指定保健品，玛咖已逐渐由地方传统食品转换为功能性保健品[3，11]。目前玛咖产品形式主要是玛咖咖啡、饼干等以玛咖粗粉为原料的原料产品，或以玛咖粗提物添加辅料制成玛咖酒、玛咖精片、口服液等制剂[12-18]。2002年玛咖被正式批准进入我国，在云南丽江开展玛咖品种选育和人工种植研究，2011年卫生部正式批准玛咖粉作为新资源食品，标志着我国玛咖产业已经逐渐走向正轨。

3　营养物质

玛咖含有丰富的矿质元素、氨基酸、维生素等营养物质，这些营养物质与玛咖功效密切相关[8，10，19-24]。Dini等[19]测定玛咖中营养物质含量，结果表明玛咖含有18种人体所必需的氨基酸、20种脂肪酸，其饱和与不饱和脂肪酸比率为0.76；与土豆和胡萝卜对比，玛咖蛋白质含量（10.4%）高于土豆（1.9%）和胡萝卜（8.8%），总碳水化合物含量则低于二者；矿质元素含量测定结果表明，玛咖中铁、铜、锌元素含量高于土豆和胡萝卜，锰元素含量则无明显差异。杨晶明等[24]采用国标方法测定干品秘鲁玛咖中蛋白质、氨基酸、糖类、矿质元素、维生素（VB1、VB2、VC、VE）等营养物质进行测定，结果表明玛咖中蛋白质、膳食纤维、维生素等含量均高于甘薯、小麦、胡萝卜等。

云南玛咖样品营养成分分析表明，云南玛咖富含苯丙氨酸、赖氨酸等7种人体必需氨基酸，具有丰富的蛋白质和矿质元素，钾元素含量最高，重金属中铅元素含量最低；与秘鲁玛咖营养成分比较，云南玛咖蛋白质含量高，糖类含量则略低[25]。丁晓丽等[26-27]对帕米尔高原玛咖进行营养成分分析，结果显示蛋白质、VC和磷元素含量均高于秘鲁玛咖。

4　化学成分

4.1生物碱

玛咖中生物碱主要为酰胺类、吡啶类、咪唑类和β-咔啉类，其中玛咖酰胺（macamides）被认为是玛咖改善性功能的主要活性成分[8]。玛咖酰胺是一类以N-苄基长链脂肪酰胺为母核的生物碱，首次由独行菜属中得到，其结构通过苄胺或取代苄胺与长链饱和或不饱和脂肪酸以酰胺键形式结合，可作为鉴别和评价玛咖的特征性成分[28]。Muhammad等[29]分离得到一种新羟基吡啶的苄基化洐生物macaridine和2个新的玛咖酰胺类化合物（N-苄基-5-oxo-6E，8E-十八二烯酰胺和N-苄基十六烷酰胺）。Zhao等[30]采用一维、二维核磁共振谱结合高分辨率质谱鉴定出5个新玛咖酰胺类化合物（1.N-苄基9-oxo-12Z-十八烯酰胺；2.N-苄基9-oxo-12Z，15Z-十八二烯酰胺；3.N-苄基13-oxo-9E，11E-十八二烯酰胺；4.N-苄基-15Z-二十四烯酰胺；5. N-间甲氧基苄基十六烷酰胺）。2014年Chain等[31]鉴定了2个新玛咖酰胺类化合物N-（3，4-二甲氧基苄基）-十六烷酰胺和N-苄基二十四烷酰胺。采用HPLCUV-MS/MS对玛咖样品进行分析，共检测到10个玛咖酰胺类成分，其总含量为0.001 6%～0.001 23%[32]，与Ganzera等[33]采用反向高效液相色谱测定结果相比，具有明显差异（0.06%～0.52%），有学者认为玛咖中脂肪酸及玛咖烯可能会影响玛咖酰胺含量测定[8]。另外，玛咖中还发现β-咔啉类生物碱（1R，3S）-1-甲基四氢-β-咔啉-3-羧酸[34]以及两个具有抗癌活性咪唑类生物碱lepidiline A、lepidiline B[35]。

4.2芥子油苷

芥子油苷是一类具有硫代β-D-吡喃葡萄糖苷母核化合物，广泛存在于十字花科植物中[36]。玛咖中芥子油苷类成分主要以芳香取代为主，目前报道的玛咖中芳香芥子油苷类成分为金莲葡萄糖硫苷、间甲氧基金莲葡萄糖硫苷、对甲氧基苄基芥子油苷等，除此之外还有戊烷-4-烯基芥子油苷、5-甲基亚硫酰基戊烷基芥子油苷等脂肪族芥子油苷[19，37]。采用高效液相色谱法测定玛咖种子、幼芽、根茎及保健品中芥子油苷含量，结果显示种子中芥子油苷含量最高（3.1%）、干燥根中最低（0.2%）、保健品中未检测出芥子油苷类成分[37]，该类成分可能容易在玛咖生长或加工处理过程中损失。

4.3挥发油

采用气质联用分析产自秘鲁利马的玛咖样品中挥发性成分，共鉴定出54种挥发性成分，其中苯乙腈（85.9%）、苯甲醛（3.1%）和3-甲氧基苯乙腈（2.1%）为玛咖地上部分主要成分[34]，对丽江、新疆、吉林玛咖挥发性成分研究得到相似结果[38-40]。Zheng等[41]采用热脱附-气相色谱/质谱（TCT-GC/MS）联用技术，对玛咖根部和叶部挥发性成分进行分析，结果表明玛咖不同部位挥发性成分表现出化学多样性，根部挥发性成分主要是异硫氰酸酯类（27.26%），叶部挥发性成分主要是酸类和酸苷类（30%）。活性研究结果表明，玛咖挥发油能够选择抑制绿藻类Selenastrum capricornutum、藻青菌Oscillatoria perornata的生长，其中，3-甲氧基苯乙腈和硫氰酸苄酯具有显著的杀灭白蚁作用[34]。

4.4其它

玛咖中还含有脂肪酸、甾醇、尿苷等次生代谢产物[19]。玛咖烯（Macaenes）是直链二烯酮酸，分子式为C18H30O3，6位和8位双键均为反式，被认为是玛咖改善性功能的主要活性成分之一[28]。干燥根中甾醇类主要为β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、△7，22-麦角二烷醇等，其含量为0.03%～0.04%[19]。丁晓丽等[26，42]在帕米尔高原玛咖中检测出绿原酸和槲皮素。

5　药理活性

5.1抗氧化作用

现代药理研究表明，玛咖抗氧化活性物质基础主要是多糖类成分[43-45]。采用体外抗氧化实验结果显示，玛咖多糖能够抑制76.9%过氧化氢诱导的红细胞氧化溶血和显著降低CCl4导致的豚鼠肝脏中丙二醛含量增高，对超氧阴离子自由基清除则不明显[46]。浦跃武等[47]研究显示，80%分级醇沉提取玛咖多糖清除超氧阴离子自由基、羟基自由基及DPPH效果最好，抗氧化活性比VC弱。Zha等[48]测定经纯化后玛咖水提多糖抗氧化活性，结果表明2.0 mg/mL能够清除52.9%羟基自由基和85.8%的超氧化自由基。

5.2抗肿瘤

玛咖中咪唑类生物碱lepidiline A对巢癌细胞FDIGROV有微弱的抑制作用，lepidiline B对人类膀胱癌细胞 UMUC3、腺癌细胞 MDA231、巢癌细胞FDIGROV和胸腺癌细胞MDA231表现出抑制活性，二者均不能够抑制人类肺癌细胞A-549，结肠癌细胞HT-29，前列腺癌细胞PC-3和肾癌细胞A4982LM生长[35]。芥子油苷类成分抗肿瘤研究报道较多[49-51]，玛咖中芥子油苷类成分抗肿瘤活性研究鲜见系统报道。

5.3改善性功能

玛咖传统用于改善和增强性功能。Zheng等[52]研究表明玛咖能够增强、改善正常大鼠和勃起功能障碍小鼠性能力，服用玛咖脂溶性成分22天后，雄性小鼠交配次数和雌性小鼠受孕率明显上升，勃起功能障碍不应期则缩短。与Cicero等[53]和余龙江等[54]研究结果相似，表明口服玛咖能够增强性能力和增加大鼠自发独立性行为次数。曹东等[55]对丽江玛咖不同提取物对小鼠性行为进行研究并测定其性激素水平，结果表明丽江玛咖水提物和正丁醇提取物对交配潜伏期、交配次数等有影响，对小鼠血清内睾丸酮、雌二醇等性激素无影响，增强性功能机制可能与调节性激素无关。采用双盲实验对玛咖改善轻度勃起障碍患者性功能效果进行研究，12周后相较于安慰剂组，服用玛咖的患者勃起功能指数和个人主观满意度显著增加，表明服用玛咖能够增强轻度勃起障碍患者性生活满意度[56]。对绝经后妇女研究表明，服用剂量为每日3.5 g的玛咖能够减轻绝经妇女抑郁和焦虑等心理状态和性功能障碍的程度，对雌激素和雄激素活力无影响[57]。此外，红玛咖能够减少大鼠前列腺大小和前列腺锌元素含量，可与庚酸睾酮共同治疗前列腺肥大[58-59]。

5.4提高生育力

南美安第斯山区居民将玛咖拌入牲畜饲料中，可增加牲畜产仔率，现代研究表明玛咖能够增加精子活力，对雄性大鼠睾丸功能研究显示，玛咖醇提物和水提物能够增加睾丸和附睾重量和精子生成率，对血清睾酮含量则无明显变化，与服用玛咖片后的成年男性精液研究结果相同，玛咖能增加精子数量及活力，但对血清中性激素无影响[60-64]。此外，玛咖还能缓解高海拔诱导的大鼠生精障碍[63]。Gonzales等[62]对比3种表现型（红、黄、黑）玛咖对大鼠精子影响研究显示，3种表现型对大鼠精子产生不同影响，黑玛咖能够显著增加精子数量及活力；红玛咖能够减轻大鼠前列腺重量，对精子数量及活力无明显影响，另外两种表现型则不能减轻大鼠前列腺重量。

对雌性小鼠生育能力研究表明，服用玛咖后小鼠产仔率和血清内孕酮水升高，在卵巢切除的情况下，能够增加小鼠子宫重量和预防雌激素缺乏导致的钙流失[65-67]。

5.5其他活性及毒理学研究

玛咖能够增强细胞免疫力和改善自由基代谢，与西洋参总皂苷合用能够使提高免疫力功能增强[68-69]。服用黑玛咖醇提取物和水提物能够抑制乙酰胆碱酶活性增强小鼠学习记忆能力，改善莨菪碱所致的记忆障碍[70]。

Valerio等[71]对玛咖进行毒理学文献综述，表明适量玛咖可以作为食品安全食用。采用急性毒性实验和二项突变试验对玛咖进行安全评价，大鼠服用高剂量玛咖两周后未见死亡，骨髓细胞微核、小鼠精子畸变测试均为阴性；服用90天后大鼠进行临床、血液学、生化学、病理组织学指标正常，表明玛咖无明显毒副作用[72]。

6　引种栽培及其相关研究

玛咖生长于海拔3 500 m～4 500 m南美安第斯山区，该地区生态环境恶劣，常年为霜冻气候，年平均气温-1.5℃，昼夜温差较大最高可达20℃，由于当地生态环境，酸性土壤（pH<5），肥力低、缺氧，少有植物生长，玛咖是当地主要作物之一在秘鲁广泛栽培已有数千年历史[5-6]。当地居民在每年9月或10月播种，第二年5月或6月，玛咖植株可以长到10 cm～20 cm，地下已经形成膨大的贮藏根，这个时候就可以采收[5，10]。

1992年联合国粮农组织（FAO）等机构将玛咖作为保健食品推向全世界，因其特殊功效成为药食同源植物研究热点之一，其需求量显著升高，秘鲁当地栽培玛咖已无法满足市场需求，引种栽培成为一个亟待解决的问题[3，73]。2002年玛咖正式进入我国，并在丽江建立育种及种植基地，对玛咖的组织培养、人工种植、质量评价等开展系统深入的研究[73-80]。

6.1引种栽培条件研究

余龙江等[74]采用灰色系统方法分析影响玛咖引种栽培的因素（日照时间、温度、降雨量等），对我国34个城市进行适合引种地筛选，结果表明大连、青岛、云南等地区可作为玛咖引种地。廖晴等[75]对原产地及引种玛咖营养成分和3种不同表现型玛咖抗寒能力进行对比，引种玛咖蛋白质、维生素、氨基酸等含量明显高于原产地玛咖，3种表现型玛咖抗寒能力大小依次为黄玛咖、黑玛咖、红玛咖。对植株生长动态变化规律研究显示，8月～11月玛咖生长最迅速，叶片数和叶片重量等在11月中旬达到最大值，贮藏根重则于次年一月达到最大值[78]。玛咖器官生长量还受到海拔影响，对不同海拔下栽培玛咖样品进行研究，玛咖贮藏根与地上部分干物质比随海拔增高而增高[81]。

6.2不同表现型玛咖研究

根据产地和基因型等因素不同，表现出白色、淡黄色、红色、紫色等十余种不同颜色的表现型，不同表现型化学成分及其含量存在差异[5，8]。Yábar等[82]对不同收获时期三种表现型（黄、红、黑）玛咖中6种芥子油苷类成分研究表明，芥子油苷类成分在收获期前90天显著增加，收获期后15 d～30 d，在干燥温度-10℃～15℃，相对湿度70%～90%条件下干燥，3种表现型玛咖中的总芥子油苷和芳香型芥子油苷含量显著增加，收获期45 d后，由于芥子油苷酶活性下降，总芥子油苷含量则下降20%～50%。对不同栽培条件下玛咖16种化学成分研究表明，相较不同颜色玛咖（黄、紫罗兰、铅、粉红色）的化学多样性，不同栽培条件对玛咖化学成分及其含量具有更显著的差异性，其中，土壤和气候是影响栽培玛咖质量的主要因素[83]。分别采用酸性染料比色法和酸碱滴定法对云南栽培的3种色型玛咖（紫色、黄色、白色）总生物碱含量进行测定，结果显示紫色玛咖总生物碱含量最高，黄色玛咖含量最低[84]，经测定白色玛咖甾醇及芥子油苷类成分含量则高于紫色和黄色玛咖，3种表现型甾醇及芥子油苷类成分与秘鲁玛咖无明显差异[85-86]。高大方等[87]测定丽江4种生态玛咖多糖含量，其顺序为黑色玛咖>紫色玛咖>绿色玛咖>白色玛咖。

7　展望

玛咖营养丰富、功效显著，是一种极具食（药）用和经济价值的功能性食品。目前已在云南丽江建成国内最大的玛咖引种、育种、栽培基地，辐射云南及周边省份有大面积种植。该外来物种对我国食药同源资源的开发利用具有引领和借鉴作用，对西部经济和高原特色农业产业化发展具有积极作用。

随着我国玛咖产业不断发展，市场上出现了伪品以次充好导致市场秩序混乱，玛咖真伪和产地鉴别尚未形成，亟待建立高效准确的鉴别方法。栽培是否存在连作障碍？是否对栽培地生态环境造成影响？不同表现型、栽培方式、加工方法等均能使玛咖品质产生差异，主要活性成分的构效关系和组效机理鲜见系统报道。深入对玛咖功效物质基础、安全性、质量控制等方面的研究可为玛咖资源合理开发利用提供科学参考，同时为我国玛咖产业健康、有序发展奠定坚实的基础。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.22.048

收稿日期：2014-06-16

基金项目：国家自然科学基金项目（81260608）

作者简介：金航（1964—），男（汉），研究员，学士，主要从事药用植物资源学方面的研究。

Research Progress on Functional Food Maca

JIN Hang，LI Hong，LI Wan-yi
（Institute of Medicinal Plants，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kunming 650200，Yunnan，China）

Abstract：We summarized the botanic characteristic，cultivations phytochemical and pharmacological understanding as well as applications for Maca，which could provide several promising aspects for research on Maca.

Key words：Maca；functional food；botanic characteristic；nutritional ingredients；chemical constituents；bioactivities