梁 潔

李 琳2

唐漢軍1,2,3

(1. 中南大學隆平分院,湖南 長沙 410125；2. 湖南省農業(yè)科學院作物淀粉化學與代謝組學創(chuàng)新團隊，湖南 長沙 410125；3. 湖南省農業(yè)科學院農產品加工研究所，湖南 長沙 410125)

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葛的功能營養(yǎng)特性與開發(fā)應用現狀

梁 潔1

李 琳2

唐漢軍1,2,3

(1. 中南大學隆平分院,湖南 長沙 410125；2. 湖南省農業(yè)科學院作物淀粉化學與代謝組學創(chuàng)新團隊，湖南 長沙 410125；3. 湖南省農業(yè)科學院農產品加工研究所，湖南 長沙 410125)

文章概述了近30年來國內外葛屬植物功能營養(yǎng)特性及其在食品領域開發(fā)應用的主要成果，對旱糧作物資源開發(fā)利用過程中存在的問題進行分析，為葛的進一步高效開發(fā)，提升其科技與產業(yè)發(fā)展水平提供參考建議。

葛屬植物；功能成分；生理功能；營養(yǎng)成分；安全性；開發(fā)應用

葛是一種多年生豆科藤本藥食兩用植物，主要分布在熱帶和溫帶地區(qū)，在中國、日本、美國(19世紀從日本引進)、澳大利亞、馬來西亞、印度、泰國等國均有分布，在中國的華南、華東、華中、西南、華北、東北等地區(qū)廣泛分布，已有35種被確認[1]221-229[2]。葛在中國有悠久的藥用歷史，最早記載于《神農本草經》[3-4]。葛根和葛花供藥用，列為藥品中的中品，歷代本草也均有記載。葛根的傳統功效主要為清熱解肌、生津止渴、醒脾解酒、透疹和升陽止瀉等，而現代葛根利用則跨越了傳統清熱解表的功效。近年，隨著國內外對葛屬植物功能營養(yǎng)成分及食品開發(fā)研究的不斷深入，表明其在醫(yī)藥、食品、工業(yè)中有廣泛的應用價值和開發(fā)潛力，受到世界各國關注。目前葛屬植物的根是主要利用部位，中國野生及栽培總面積初步統計有40 hm2以上，葛根年產量150萬t以上[5]，不論作為藥材應用，還是作為食品應用，生產和銷售量均居世界第一位。本研究概述近30年來中國葛屬植物功能營養(yǎng)特性及其在食品領域開發(fā)應用的主要成果，對作為旱糧作物資源開發(fā)利用過程中存在的問題進行分析，旨在為葛屬植物的進一步高效開發(fā)，提升科技與產業(yè)發(fā)展水平提供參考。

1 中國葛屬植物資源與分布

中國是葛屬植物的種質資源中心，約有9個種，2個變種[3-6]，分為野葛、粉葛(變種)、食用葛、苦葛、峨眉葛、越南葛、三裂葉葛、黃毛萼葛、密花葛、葛麻姆(變種)等[7-11]。野葛和粉葛是中國開發(fā)利用最廣泛的種類，其次是苦葛與食用葛。野葛在中國分布最廣，粉葛次之，是中國葛粉和中藥材的主要來源。目前，粉葛是主要栽培種類，且規(guī)?；耘嗄昴陻U大，其他種類只是個別地方開發(fā)利用，產品少、產量低，有的種類尚未被利用。中國葛屬植物的種類、分布情況、資源情況和利用狀況見表1。

2 葛屬植物的主要功能營養(yǎng)成分

葛屬植物主要功能成分有異黃酮類、芳香類、三萜類、氯化膽堿、二氯化乙酰膽堿、長塞因、D-甘露醇、L-(+)-乳酸鎂、谷甾醇、胡蘿卜苷、6,7-二甲氧基香豆素、5-甲基海因、膽堿和乙酰膽堿等[14]，其中以異黃酮類化合物應用最多。葛屬植物主要營養(yǎng)成分是淀粉、膳食纖維素、蛋白質和脂肪等[15]，其應用最廣泛的是葛根淀粉。

2.1 異黃酮類化合物

2.1.1 異黃酮的種類與分子結構 葛植物的主要功能成分是異黃酮類化合物，葛根素、羥基葛根素、甲氧基葛根素是葛植物所特有的異黃酮類化合物，目前已發(fā)現和確定的種類有33種，葛植物中主要異黃酮類化合物的骨架結構見圖1，種類見表2。葛植物的根、莖、葉、花、籽實等器官中都有異黃酮類化合物分布。

表1 中國葛屬資源的種類與分布Table 1 Species and distributions of pueraria in China

? -表示信息不詳。

2.1.2 葛根異黃酮的組成與含量 葛根素是葛屬植物特有的異黃酮化合物，且是葛根異黃酮中含量最高的化合物。目前，中國、日本等國將葛根素、大豆苷與大豆苷元的含量與組成比作為葛根品質的評價指標。不同種類、產地、生長年限的葛根異黃酮含量差異顯著，表3列出了中國不同產地葛根的主要異黃酮類化合物含量。但總體上看，一般野葛根中異黃酮含量遠高于其它品種，葛根素含量最高達6.021%，大豆苷達1.084%，大豆苷元達0.391%。

2.1.3 葛異黃酮的主要生理功能研究

(1) 抗氧化作用：張光成等[30]研究表明，葛根異黃酮對降低腦水腫動物血、腦組織中的LPO含量有明顯作用，而且對腦水腫動物血、腦組織中SOD活性有極顯著的作用。Guerra M C等[31]通過辣根過氧化物酶化學發(fā)光分析技術，體外評估葛根素和葛根提取物的抗氧化活性的研究顯示，葛根提取物含有高的抗氧化活性物質且葛根素和葛根提取物能妨礙細胞色素P450催化的藥物代謝過程。Jun M等[32]對葛根提取物中的葛根素、大豆苷、大豆苷元、鷹嘴豆芽素A和染料木苷5種化合物進行DPPH自由基清除試驗、硫氰酸亞油酸模型試驗和脂氧化酶抑制試驗。結果顯示，這5種化合物是自由基清除劑，能抑制亞油酸過氧化反應和脂氧化酶活性。在當鷹嘴豆芽素A濃度為14.218 mg/L時，對HL-29癌癥細胞產生的花生四烯酸表現出70%的抑制力。

圖1 異黃酮類化合物的骨架結構Figure 1 Framework structure of isoflavones

(2) 護肝作用：Li R等[33]對慢性酒精性肝損傷大鼠進行葛根素護肝藥試驗，發(fā)現葛根素能夠保護肝細胞。治療組大鼠血清中丙氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶、堿性磷酸酶和促炎癥細胞因子水平顯著降低，而白蛋白水平增加，同時，解剖治療組大鼠肝臟發(fā)現肝內的乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶含量升高，表明葛根素在一定程度上能夠治療酒精性肝病。病理學檢查結果[34]顯示葛根素護肝藥治療對的酒精造成的肝細胞損傷有所減輕。趙鵬等[35]的研究顯示，葛根黃酮具有提高酒精性肝損傷的大鼠肝組織中GSH含量的作用，還具有降低酒精性損傷的大鼠的肝組織甘油三脂(TG)含量的作用，表明葛根黃酮對酒精性肝損傷具有保護作用。

葛根提取物中的大豆苷和大豆苷元這兩種異黃酮有助于治療酒精依賴癥[36-37]。葛植物的花中提取的鳶尾苷可以調制干擾PPAR-α通道和改善線粒體功能，來治療酒精誘導的肝硬化[38]。

(3) 防治骨質疏松作用：葛植物中的葛根素、大豆苷和大豆苷元等功能成分，有助于延緩骨密度的下降，可提高骨組織內的硬度，改善骨質量，預防腰椎壓縮性骨折，有助于降低骨折風險和絕經后骨質疏松的發(fā)生。Tanaka T等[39]通過用葛根醇提物對鼠進行連續(xù)喂養(yǎng)8周[20 mg/(kg·d)]試驗發(fā)現，葛根提取物可以使鼠的股骨骨密度增加，可用于預防或延緩骨質疏松癥；并通過去卵巢大鼠模型給予葛根素，觀察骨質疏松大鼠骨密度、骨生物力學指標和血脂的變化。發(fā)現經葛根素治療7周后，大鼠腰椎彈性模量呈劑量依賴性增加，明顯高于去卵巢組大鼠；葛根素治療組大鼠腰椎和股骨的最大應力提高，股骨最大承載力呈劑量依賴性增加。

表2 主要異黃酮類化合物及結構Table 2 Structure of the main isoflavones

(4) 降血糖血脂作用：葛根素可以通過減少腎臟中糖基化終產物的含量和抑制特定細胞受體信使RNA的表達來保護腎組織免于高血糖和糖基化終產物的損傷[40]。Peng N等[41]研究了葛根提取物對易感型自發(fā)性高血壓大鼠血壓、血糖和膽固醇循環(huán)的長期影響。發(fā)現長期補充葛根提取物可以改善血糖、血脂，有助于維持血壓正常。

陶樹高等[42]通過動物試驗，研究了葛根素對代謝綜合征-2型糖尿(MS-T2DM)大鼠的胰島素敏感性及血糖、血脂和氧化應激的影響。用腹腔注射小劑量鏈脲霉素25～30 mg/(kg·d)，并加飼高熱量飲食(富含脂肪和蔗糖)42 d，造成糖耐量減退、胰島素抵抗(IR)的MS-T2DM大鼠模型；葛根素0.30，0.15 g/kg或二甲雙胍0.25 g/kg灌胃給藥，每日1次，給藥28 d，發(fā)現葛根素能顯著降低胰島素和胰島素抵抗指數，提高胰島素敏感指數，降低總膽固醇，低密度脂蛋白膽固醇和高密度脂蛋白膽固醇，增強清除自由基能力，改善糖脂代謝紊亂。葛根素能對MS-T2DM大鼠產生二甲雙胍樣的改善高胰島素血癥、提高胰島素敏感性以及降糖和調節(jié)血脂等效應。

表3 葛根主要異黃酮的含量(干基)Table 3 Content of the main isoflavones in the root of kudzu vine

? -表示信息不詳；因各研究報告的提取方法和測量方法不同，生長年限不詳，數據僅供參考。

(5) 護腦作用：Chang Y等[43]研究了葛根素對大鼠大腦動脈阻塞導致的腦梗塞中的神經保護機制。用葛根素對腦梗塞大鼠(20，50 mg/kg)進行治療，用50 mg/kg的葛根素治療后，心肌梗死面積明顯縮小，抑制了缺氧誘導因子-1α、胱天蛋白酶-3活性蛋白、誘導型一氧化氮合酶和mRNA的表達。說明葛根素對大腦動脈阻塞引起的腦缺血有神經保護作用，可以改善缺血再灌注腦損傷。葛根素可以改善氧氣/葡萄糖匱乏引起的海馬神經元死亡[44]，抑制谷氨酸遞質、細胞內Ca2+升高和神經細胞NO的合成；對創(chuàng)傷性腦損傷神經細胞具有保護作用[45]，且呈劑量依賴性，其機制可能與葛根素抗細胞凋亡，增加Bcl-2的表達有關；對Glu、NMDA或KA損傷的神經細胞有保護作用[46]。

2.2 淀粉

淀粉是葛根的主要營養(yǎng)成分，因種類、產地，其含量差異顯著。葛根淀粉是廣泛作為食品利用的功能性高端原料，一般野葛的淀粉品質最佳，價格最高，但出粉率較粉葛低，目前市場流通的主要野葛產地與粉葛根的淀粉含量見表4。

表4 中國不同產地野葛與粉葛根的淀粉含量

Table 4 Content of starch in the root of Pueraria lobata (Willd. ) Ohwi and Pueraria thomsonii Benth from different habitats in China

種類/品種名產地淀粉含量(干基)/%矮寨野葛[27]湖南矮寨37.87永順野葛[27]湖南永順山區(qū)37.31洪江野葛[27]湖南懷化安江鎮(zhèn)32.24青川野葛[27]四川廣元青川37.46贛葛81-3(粉葛)[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山66.43九頂大粉葛[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山56.78地金1號(粉葛)[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山51.72合川大粉葛[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山57.19葛博士11號(粉葛)[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山58.54宋氏粉葛[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山56.64仙女葛王(粉葛)[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山47.55合川苕葛[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山55.19細葉粉葛[47]四川省瀘縣福集鎮(zhèn)玉蟾山60.54野生粉葛[48]-53.32栽培粉葛[48]-50.36合川大粉葛[49]合川高龍鎮(zhèn)基地35.96葛博士[49]合川草街鎮(zhèn)38.27合川大粉葛[49]合川合陽辦事處33.16合川大粉葛[49]合川錢塘鎮(zhèn)44.46苕葛、合川大粉葛[49]合川銅溪鎮(zhèn)37.59苕葛、合川大粉葛[49]合川土場鎮(zhèn)47.14苕葛[49]合川張橋鎮(zhèn)30.51葛博士[49]合川雙鳳鎮(zhèn)31.37粉葛[49]江津西湖羅來村36.82粉葛[49]秀山梅江24.38

? -表示信息不詳。

葛根淀粉提取的一般工藝流程是：葛根→清洗→打漿→漂洗→篩分→除雜→漂洗→脫水→干燥→淀粉產品。目前小型葛根淀粉提取生產線工程設備比較成熟，但葛根的各種功能與營養(yǎng)成分同步提取的生產工藝還處于研究試驗階段。葛根淀粉平均粒度為9.90～24.08 μm[50-51]，葛根淀粉偏光十字接近顆粒中心但偏光十字不明顯[51]，結晶結構為C型[51]，結晶度為18.0%～19.3%[50-51]，直鏈淀粉含量為22.2%～22.9%[52]，起始糊化溫度范圍57.5～78.9 ℃，終止糊化溫度范圍73.0～88.6 ℃[50,52]，凝膠強度較玉米淀粉強[53-54]。葛根淀粉對酸堿較玉米、甘薯淀粉穩(wěn)定，葛根淀粉對α-淀粉酶的作用極為敏感，容易被淀粉酶等消解[51,53]。但關于淀粉的組成和分子結構等深入研究的報告還很少。

3 葛植物的安全性評價

近年國內外研究者對主要器官根、多年生藤、花的提取物開展了一系列的毒理學試驗。Bebrevska L等[55]通過動物試驗評價了葛根的抗氧化活性和毒理學特性，用葛根乙醇提取物對糖尿病大鼠模型進行體內試驗，口服給藥3周[50 mg/(kg·d)]，發(fā)現糖尿病大鼠血漿中的丙二醛水平與健康對照組的大鼠相同，并且沒有明顯的毒性。馬建芳等[56]研究了葛根素(布瑞寧)治療急性腦梗死的治療作用及其用藥的安全性影響，采用隨機對照的方法將診斷明確的急性腦梗死病人分為兩組，治療組26例，用布瑞寧500 mg加入生理鹽水250 mL中靜脈輸注，每日1次；對照組30例，用曲克蘆丁(維腦路通)400 mg加入生理鹽水250 mL中靜脈輸注。兩組均以14 d為1個療程，應用兩個療程，發(fā)現葛根素(布瑞寧)不良反應小，安全性高，可臨床推廣。

Takano A等[57]通過動物試驗評價了葛花的毒理學特性。用葛花熱水提取物(PFE)，對小白鼠進行急性(PFE 5 g/kg 體重)與亞慢性(0.0%，0.5%，1.5%，5.0%)毒性試驗，發(fā)現在試驗期間，沒有觀察到不良反應，PFE安全性較高。

李琳等[58]通過動物、微生物試驗評價了栽培粉葛藤蔓的毒理學特性。用藤蔓乙醇粗提物(PVEE)，對幼年、成年、老年小白鼠進行慢性(PVEE 40 mg/kg體重)與急性(PVEE 4 g/kg體重)毒性試驗，并對鼠傷寒沙門氏菌等5種菌株進行致突變性試驗(PVEE 312.5～5 000.0 mg/Plate)，發(fā)現PVEE安全性較高，栽培粉葛藤蔓可以作為一種高品質的食物資源。陳琴等[59]采用常壓耐缺氧、低濃度醋酸致小鼠腹腔毛細管通透性增高試驗法，初步探討葛藤抗炎、耐缺氧作用，并對葛藤的安全性進行評價，發(fā)現葛藤毒性較小，在抗炎與耐缺氧方面與葛根作用近似。這些研究表明葛植物的根、藤和花毒副作用小，具有較高的安全性，可以作為一種高品質的食物和藥物資源。

4 葛植物的綜合開發(fā)應用

葛根黃酮已成為世界各國認可的保健營養(yǎng)品，葛根全粉和提取物遠銷美國、英國和澳大利亞，其中葛根中制備的葛粉外銷出口價格為3.1萬元/t[3]。葛藤中含有大量纖維，可提葛麻，其彈性好、拉力強、耐潮濕耐腐蝕，具有抗菌、消炎等保健功能[60]，可加工高檔麻織品，作為輕工業(yè)原料。已有多種葛根藥品被列入國家基本醫(yī)療保險藥品名單中，被醫(yī)院作為主要用藥。特別是葛根素是各大醫(yī)院心腦血管治療用藥的前三位首選藥物之一。2004年，全球約有0.171億人死于心血管疾病，預計到2030年，這個數字將顯著增加至0.236億[61]。此外，全球代謝綜合征-2型糖尿患者在2010年已達2.85億，預計2030年將上升至4.38億[62]，葛植物資源可開拓的市場空間不可估量。中國對葛屬植物資源的利用主要有以下幾方面：中藥材；鮮食(根條、根片、幼莖和幼葉等)；粗加工食品(葛根口香糖、炸葛根片等)；深加工食品(高純度葛根異黃酮、速溶葛根提取物、菜肴佐料、葛根淀粉及衍生產品等)；飼料(葛藤嫩枝和葉)；園林綠化和荒山綠化，水土保持；葛藤纖維的織物與造紙等。中國以葛根、葛根提取物或葛粉為原料開發(fā)的系列食品與保健食品有：葛根片、葛酒、葛茶、葛飲料、葛口服液、速溶葛粉、果凍、葛面條、葛面包、葛粉絲、葛冰淇淋、葛紅腸、葛根蓮子、葛根綠豆粉、葛根木瓜膠原粉，以及葛根淀粉基可食性包裝膜等。葛植物的綜合開發(fā)應用詳見表5。

表5 葛植物的綜合開發(fā)應用Table 5 Comprehensive development of pueraria

5 中國葛屬植物資源開發(fā)應用存在的主要問題

雖然中國的葛植物資源豐富，藥用與食用歷史悠久，但在現代科學研究與產業(yè)開發(fā)應用方面起步較晚，存在的主要問題有：① 對于葛資源的開發(fā)利用尚處于初級階段，資源浪費嚴重；② 產業(yè)缺乏強有力的技術支撐，加工設備落后，產品技術含量低，以出售初級產品為主，質量問題多，同質產品相互競爭，經濟效益較低；③ 產業(yè)模式落后，區(qū)域優(yōu)勢不明顯，行業(yè)信譽度不高，沒有形成在國內外有影響力的知名品牌，產業(yè)競爭力弱；④ 國家政策的關注度不高，政策缺位，缺乏產業(yè)系統規(guī)劃，導致外資對中國葛產品市場價格形成壟斷局面；⑤ 對科研投入嚴重不足，缺乏相關的科技人才，在種質資源收集整理、功能營養(yǎng)成分分析與鑒定、生理功能與作用機理研究、產品開發(fā)的深度與廣度等方面與先進國家比較存在較大差距；⑥ 相關研究成果的應用轉化率較低。

6 展望

作為旱糧作物的葛植物具有卓越的生理功效活性和營養(yǎng)價值，以及廣闊的國內外市場需求，是21世紀必須搶占、開發(fā)和利用的重要資源。鑒于中國的現狀，必需增加科研投入，吸引更多的優(yōu)秀人才，致力于葛植物的營養(yǎng)功能特性與加工適應性等基礎與應用研究，加速前處理、深加工、副產物多層次綜合利用等技術積累和高附加值新產品開發(fā)。同時大力開展產后前處理設備、精深加工設備研發(fā)，積極開展生產技術、加工技術、質量安全、企業(yè)管理、營銷策略、市場行情培訓，提高產業(yè)體系人員整體素質水平，促進產業(yè)人才隊伍的成長與壯大，為產業(yè)提供系統的強有力的技術支撐。

中國葛植物資源種類多、分布廣，相關產業(yè)主要集中在山區(qū)和貧困地域，引導和支持適宜區(qū)域實行適度規(guī)模生產，推動種植、加工和營銷一條龍的現代化產業(yè)模式發(fā)展，推動葛植物產業(yè)成為現代山區(qū)農業(yè)的支柱產業(yè)、扶貧的重要手段。同時，根據市場需求，以資源綜合利用為前提，以高質量高附加值產品為著力點，打造高水準的供給側格局，創(chuàng)建具有國內外影響力的知名品牌，將大力推動產業(yè)走出困境、持續(xù)健康發(fā)展。

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Research and development of functional properties in Pueraria

LIANG Jie1

LILin2

TANGHan-jun1,2,3

(1.LongpingBranchGraduateSchool,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410125,China; 2.ResearchTeamofCropStarchChemistryandMetabonomics,HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha,Hunan410125,China; 3.ProductProcessingInstitute,HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha,Hunan410125,China)

Summarized the functional properties and application of pueraria in the food industry, and analyzed the exploitation, research and problems of the kudzu as a dry crop resource. It was helpful for high efficiency development and level improvement in technology and industry development of pueraria application.

pueraria; functional components; physiological function; nutrients; security; application

湖南省農業(yè)科學院作物淀粉化學與代謝組學創(chuàng)新團隊平臺建設項目(編號：2014TD06)；中南大學中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助(編號：2016zzts586)

梁潔，女，中南大學在讀碩士研究生。

唐漢軍(1964—)，男，湖南省農業(yè)科學院副研究員。 E-mail:tanghanjun@yeah.net

2016-06-05

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.050