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2015年05月12日

 

    摘要:本文对南美安第斯山区重要的药用植物玛咖(Maca)的分类学、植物学特征、化学成分、药理作用及开发应用等方面的研究进展进行了综述,为研究和开发利用玛咖提供了依据。

    玛咖(Maca),又名Peruvian ginseng、maka、 maca-maca、maino、ayak chichira、ayak willku等,原产于海拔3500~4500米的南美安第斯山区,现在主要分布在秘鲁中部的Puno生态区和秘鲁东南部城市Puno,为十字花科(Cruciferae)独行菜属(Lepidi- um)植物。

    玛咖得到人们的普遍重视是在90年代初,研究者在寻找"伟哥"替代品时发现了这种植物在提高性功能上的显著功效,使玛咖一举成为国际保健品和药品中的一颗新星;而在这之前,当西班牙人于 1526年占领南美的时候,殖民者们就把玛咖作为生息繁衍扎根安第斯山区的必备品用于解决人畜不育的难题,而且至今仍然作为具有提高精力、生殖力作用以及良好滋补作用的贡品,被西班牙皇室广泛使用。其实玛咖在南美的食用历史已经有5800多年,传统上用于强壮身体,提高生育力,改善性功能,抗抑郁,抗贫血等。从20世纪60年代初期到80年代,关于玛咖植物学和药用价值的研究逐步系统化,玛咖的一些传统作用得到德国和北美植物学研究者的科学验证,尤其是80年代以后,联合国粮农组织(FAO)建设世界各国推广对玛咖的种植,玛咖的化学成分鉴定、活性成分分离及其药理作用等得到了进一步的探讨,其中玛咖提高生育力、改善性功能、抗癌、抗白血病、治疗更年期综合症等作用成为当前的研究热点。作为独特的药用十字花科植物;玛咖在我国还没有种植,其研究也刚刚起步,为了促进该植物的深入研究和综合开发,本文对该植物的分类、植物学特征、化学成分、药理作用及开发应用等方面进行了综述。


 

    1,玛咖的分类学现状

    虽然玛咖属于十字花科独行菜属已经确定,但其具体种名有较大的争议。1843年,德国植物学家 Gerhard Walpers首先对玛咖进行植物学鉴定,并命名为Lepidium meyenii Walp.,后来秘鲁生物学家 Gloria Chacon通过对生长在秘鲁中部Puno生态区的玛咖进行胚轴组织显微观察,证明Puno生态区的玛咖与保存在德国和美国的Lepidium meyenii Walp.干燥标本有较大差别,因此将它命名为玛咖的一个新种Lepidium peruvianum Chacon.,而认为真正的Lepidium meyenii Walp.现在分布在 Puno生态区以外的地方,如秘鲁东南部城市 Puno。虽然Gloria Chacon的关于玛咖新种的研究得到了普遍认可,但是对玛咖种的历史起源还不清楚,而且不同玛咖种的药效和总体植物外观是相同的,因此人们习惯了统称为"Maca"(可音译为 "玛咖")、"Peruvian ginseng"(秘鲁人参)等。


    2玛咖的植物学描述

    玛咖是一年生或两年生草本,有贮藏根、贴地生长的短茎和叶。地下膨大的贮藏报是主要食用部分,直径2~5cm,表面颜色大多为黄色或紫色,肉质白色或淡黄色,具有刺激性气味。叶子有12~20 片,条形,长约10~20cm,宽1~2cm,有平坦的肉质轴,现状深裂,叶片呈玫瑰花形排列,新的叶子不断从玫瑰形的中心长出来进行更新。总状花序顶生,花小而多,正常有六个雄蕊,一般只有两个完整的,极少数有三个完整的。玛咖主要为自花授粉,花期1~2个月,大多数花可以形成果实,果实呈短角状,长4~5cm,分裂成两个隆起的小管,每一个果实里面有一粒种子。果实5个星期可以成熟,并分裂释放种子。种子呈椭圆形,长2~2.5cm,微红灰色。玛咖为八倍体植株,64条染色体。

    玛咖生长能力极强,生长高度可以达到海拔 4500米,如在秘鲁的Puno生态区,海拔在3500米以上,周围又有Junin湖,因此那里温度低、风大、湿润、昼夜温差大、常有霜冻,几乎没有别的农作物可以生长。在玛咖生长的自然条件中,温度和水分是最为关键的,尤其是温度,此外肥料也很重要,当地人通过施用牛羊粪以提高玛咖产量。

    3玛咖的化学成分

    有关玛咖的化学成分的研究60年代开始增多,主要围绕着玛咖的营养成分、生物碱(alkaloids)和芥子油苷(glucosinolates,β-Thioglucoside-N-hydroxy- sulfates.属于硫甙),90年代以后则更为系统,表现在新物质玛咖酸胺(macamides)和玛咖烯(macaenes)的发现,以及芥子油苷、甾醇(sterol)和类固醇(steroid)等物质的深入研究。

    3.1玛咖酰胺和玛咖烯

    玛咖酰胺和玛咖烯是在干燥的玛咖根中得到的两类新物质。1998年Zheng,B.L.等人鉴定了三种新的成分:①N-benzyl octanamide,②N-benzyl-16- hydroxy-9-oxo-10E,12E,14E-octadecatrieneamide, ③N-benzyl-9,16-dioxo-10E,12E,14E-octadecatrie- neamide;另外还含17种类似物。玛咖酰胺和玛咖烯在玛咖提取物中的含量可达到0.6%。

    3.2芥子油苷和异硫氰酸酯(ixothiocyanate)

    芥子油苷为十字花种植物中特有的生物活性成分,由于所带R基的不同有100多种,而且不同的芥子油苷其生物活性也不同。芥子油苷在芥子酶或胃肠道中的细菌酶的作用下会产生氰类、唑烷硫酮、硫氰酸酯及异硫氰酸酯(如图1)。

 

    1980年,Johns等在玛咖中发现了芥子油苷和具有择发性的异硫氰酸酯类物质,研究表明芥子油苷中以芳香族芥子油苷为主,异硫氰酸酯类物质主要有异硫氰酸对甲氧基于酯(p-methoxy-benzyl isothiocyanate)、异硫氰酸苄酯(benzyl isothio- cyanate)。芥子油苷在新鲜玛咖根中的含量约为1%,异流氰酸等酯在干燥玛咖根提取物中含量为0.10~0.15%,最近Genyi Li等人报道玛咖中还含有几种吲哚类芥子油苷和脂肪酸类芥子油苷。

    3.3甾醇(sterol)及其衍生物

    玛咖中的甾醇及其衍生物包含β-谷甾醇(beta- sitstetol)、菜子甾醇(brassicosterol)、菜油甾醇(campesterol)、豆甾醇(stigmasterol)、麦角甾醇(er- gosterol)、菜子甾醇(brassicasterol)、△7,22-麦角二烷醇(delta7,22ergostadienol)、β-蜕皮激素(beta- ecdysone)等。甾醇往往以甙或乙酸酯形式存在,然而玛咖中甾体皂甙的检测和结构鉴定还没有相关报道。干燥玛咖报中的甾醇在玛咖根提取物中的含量可达到0.03~0.04%。

    3.4生物碱(alkaloids)

    生物碱是玛咖中较早发现的次生代谢物质, 1961年Chacon R.C.从玛咖中获得了四种微量的生物碱,但至今对这四种生物碱的结构还没有报道。

    3.5其它化学成分

    3.5.1其它次生物质

    在玛咖中还有一些微量的次生代谢物质如单宁(tannins)等。

    3.5.2玛咖中的营养成分

    玛咖中含有丰富的营养成分,干燥玛咖根中含蛋白质10.2%、还原糖9~12%、碳水化合物59%,矿物质钾、钙、铁、锌的含量尤为突出;玛咖的氨基酸结构合理,其中有重要生理活性的支链氨基酸含量较高;玛咖脂肪含量不高,但不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸等在脂肪酸中的比例可达到52%以上。


    4玛咖的药理作用

    我国独行菜属植物中用于药材的主要是北葶苈子(semen,lepidium apetalum willd.的种子),用于治疗肺气肿、气管炎、肺炎等,并且有强心作用。玛咖也有相似的功能,并有自己独特的药理作用。

    4.1提高生育力

    玛咖传统上就用于解决人和牲畜的不育问题, 90年代以来,玛咖在提高哺乳动物和鱼类生育力方面的作用有了许多报道,如在几内亚猪的饲料中加入6~10%的玛咖,可以发现产崽率提高 36~45%,猪崽出生重量提高40~73%。玛咖提高生育力的机理可能是提高动物成熟卵抱小体的数量、精子的流动性和精子的数量,因此与玛咖中含有的生物碱、丰富的精氨酸和果糖等关系密切。玛咖中生物碱可以刺激动物生殖系统,用生物碱提取液喂小鼠可以使雌鼠成熟的卵抱小体成倍增加,雄鼠精子产生数增加;而精氨酸对提高生育力也有明显作用,不仅因为精氨酸是精子中氨基酸组成的主要成分,而且表现在可以提高精子的运动性上;玛咖中仿果糖则可以为精子提供能量。

    4.2改善性功能

    玛咖改善性功能的作用在60年代就有提及,研究者通过用玛咖喂养小鼠,发现小鼠的扑捉能力提高,而2000年Zheca,B.L.等人通过对玛咖进行分离提取,获得含有玛咖烯和玛咖酰胺、甾醇等物质的提取物,用提取物喂养小鼠后发现雌雄小鼠的性功能有了明显提高,雄鼠勃起能力提高,而且通过实验推断引起性功能改善的物质可能是玛咖烯和玛咖酰胺,而且芥子油甙和异硫氰酸苄酯也可能对改善性功能有影响。而最近的报道进一步证明了玛咖无论在短期还是长期喂养中,都会提高小鼠的性能力,另外,研究者还对玛咖改善性能力和玛咖喂养量的剂量关系进行了初步探讨。

    4.3调节内分泌功能

    女性更年期综合症是由于女性进入更年期以后雌性激素和孕激素减少,下丘脑和脑垂体功能亢进引起的。玛咖传统上可用于治疗女性更年期综合症,经现代研究表明,玛咖中含有的生物碱作用于视丘下部和脑垂体,具有调节内分泌腺如肾上腺、甲状腺、胰腺、卵巢等的功能,从而可以平衡荷尔蒙。而且玛咖可以作为外源雌激素替代物来缓解下丘脑和脑垂体功能亢进,因为其中的生物碱也可以补充胶二醇分泌的不足。另外,玛咖中甾醇和皂甙可以作为多种激素如甾体激素的前体,玛咖中芥子油苷和异硫氰酸苄酯也与内分泌有关。有报道像玛咖这样合有芥子油苷的植物在世界上广泛用于再生荷尔蒙。

    4.4抗肿瘤作用

    玛咖传统上可用于抗癌,但目前未得到进一步证实。但玛咖中含有芥子油苷和异硫氨酸苄酯等含硫有机化合物,已有不少报道表明这两种物质具有抗癌效果,如它们对胃癌、食道癌、肺癌、白血病等均有一定的作用,十字花科植物花椰菜(cauliflower)作为抗癌食品在国外倍受推崇,其抗癌成分中就有芥子油苷。此外,玛咖中含有的多不饱和脂肪酸和维生素C也有抗癌辅助作用。

    4.5其它功能

    玛咖由于含有丰富的营养成分,尤其是其中的蛋白质、支键氨基酸和多种矿物质,因此还具有很好的抗疲劳功能,玛咖还可用于治疗慢性疲劳综合症,这可能与玛咖调节内分泌作用有关;另外一些传统上的功能还没有得到进一步证实,如玛咖有平喘作用,可以用于治疗哮喘症,可能是由于玛咖中含有的类固醇以及促肾上腺素类物质在起作用,码咖的强化肌肉的作用可能与含有的高蛋白和甾醇有关,玛咖还可以预防各种类型的贫血,很可能与玛咖的高营养尤其是其中的矿物质如钙、铁密不可分。

 

     5玛咖的应用和开发

    重视天然药物的研究是21世纪国际新药研究的重要趋势,玛咖独特的药理作用、丰富的营养价值、纯天然药用植物的特性及几千年传统食用的安全性已使玛咖风靡欧洲、美国、日本、澳大利亚等国。这些在国际上的玛咖产品多是利用玛咖的"药膳两用"性质开发成各种各样的保健食品和营养补充剂,也有把玛咖提取液和其它药材一起制成非处方药的,都主要用于增强精力、改善性功能、调节荷尔蒙。要想进一步开拓玛咖的医药应用,必须转变目前玛咖在医药基础研究方面不足的现状,推进玛咖农艺学、玛咖有效成分分析及药理作用研究的深入,尤其是把玛咖与我国传统中草药研究开发紧密结合。

来源:山东碧琦生物科技有限公司

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