郭 靖 , 于 新 , 陳于隴 ,王 萍
(1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點實驗室,廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室,廣東廣州 510610;2. 仲愷農(nóng)業(yè)工程學院輕工食品學院,廣東廣州 510225)
鷹嘴豆(Cicer arietinum L.) 為一種一年生或多年生的豆科植物,主產(chǎn)地在新疆,維吾爾語名“奴乎特”。鷹嘴豆在維吾爾醫(yī)學中享有很高的聲譽,是維吾爾族傳統(tǒng)的藥食兩用植物。鷹嘴豆在全球50 多個國家都有種植,與我國相領(lǐng)的印度和巴基斯坦是鷹嘴豆生產(chǎn)大國。在我國,鷹嘴豆作為一種糧食作物其分布十分廣泛,主要分布在新疆天山北部和南部。尤其是維吾爾族居住區(qū),有種植和食用鷹嘴豆的習慣,種植的主要品種是白粒色的卡布里類型和褐粒色的迪西類型[1-2]。天山北部的木壘、奇臺、吉木薩爾和天山南部的烏什、拜城是鷹嘴豆的主產(chǎn)區(qū)。新疆北部阿爾泰山附近的青河縣境內(nèi)還有野生鷹嘴豆的分布[3]。此外,鷹嘴豆在甘肅、青海、山西、河北等冷涼山區(qū)也有種植[4]。
鷹嘴豆營養(yǎng)豐富,含有多種氨基酸和礦物質(zhì),以及碳水化合物、煙酸、維生素、膳食纖維、脂肪等營養(yǎng)成分,因而具有較高的食用和藥用價值[5-6]。重點介紹鷹嘴豆多糖、異黃酮、皂苷、脂肪酸、礦物質(zhì)等活性物質(zhì)的功能活性和應用研究進展,以期為鷹嘴豆的高價值利用和開發(fā)提供理論依據(jù)。
多糖具有多種藥用效果與保健價值,一般由多個單糖分子聚合而成,是植物中有效成分之一[7]。李健等人[8]采用熱水- 乙醇沉淀法,在料液比1∶15(g∶mL),溫度95~100 ℃條件下提取粗多糖,再經(jīng)過 DEAE- Cellulose 52 和 Sephacryl S-300 柱層析分離純化,得到鷹嘴豆純化多糖CA-1b。Mokni G A 等人[9]采用熱水浸提法提取鷹嘴豆多糖,通過體外研究試驗,發(fā)現(xiàn)鷹嘴豆多糖具有較強的血管緊張轉(zhuǎn)換酶(ACE) 抑制活性。
異黃酮對人體健康有著非常重要作用,不僅能夠補充營養(yǎng)素、抗癌等,還是一種有效的抗氧化劑。譚永霞等人[10]從干燥后的鷹嘴豆種子中分離得到1 個異黃酮類結(jié)構(gòu),為鷹嘴豆芽素A。高鵬[11]也從鷹嘴豆干燥種子中分離得到了鷹嘴豆芽素A(Biochanin A)和芒柄花素(Formononetin)。許成風[12]采用微波提取鷹嘴豆黃酮,再經(jīng)過對黃酮純化分離得到染料木素(Genistein) 與槲皮素 (Quercetin) 2 種化合物。
皂苷在人體生理活動中發(fā)揮著重要作用,具有降血脂、抗癌等功效,是一種廣泛存在于植物界的糖苷類化合物。李曉靜等人[13]首次利用石油醚和乙酸乙酯從鷹嘴豆中分離鑒定出4 種化合物,分別為大豆精醇 A(Soyasapoginol A)、β - 香樹脂醇 (βamyrin)、β - 谷甾醇(β-sitosterol) 及大豆皂苷Bb(Soyasaponin Bb)。吳霞等人[14]首次從鷹嘴豆中提取得到3 種化合物,分別為胡蘿卜苷(Daucosterol)、β -谷甾醇(β-sitosterol) 和β - 香樹脂醇(β-amyrin)。高鵬和陳玲芳等人[11,15]也從鷹嘴豆中提取得到β - 谷甾醇(β-sitosterol)。
鷹嘴豆中脂肪酸類含量豐富。孫風等人[16]采用氣相色譜質(zhì)譜法(GC/MS) 和氣相色譜(GC) 法對鷹嘴豆中脂肪酸成分進行鑒定。結(jié)果表明,鷹嘴豆中含有棕櫚酸、亞油酸和油酸等13 種脂肪酸。研究表明,鷹嘴豆中飽和脂肪酸占總脂肪酸的11.49%~33.36%;不飽和脂肪酸占總脂肪酸的65.10%~88.51%[17]。
張玲等人[18]通過對新疆木壘地區(qū)所產(chǎn)的迪西鷹嘴豆中礦物元素的含量進行分析測定,發(fā)現(xiàn)鷹嘴豆礦物元素豐富,其中鎂含量非常高,其次為鐵、鋅、錳等;微量元素含量從高到低的順序依次是鎂、鐵、鋅、錳、鋇、鉻、鎳、鈷、硼、鉛、錫、鍶、鋰、肽、釩[19]。
迪西鷹嘴豆中礦物質(zhì)元素的含量見表1。
表1 迪西鷹嘴豆中礦物質(zhì)元素的含量 / μg·g-1
新疆維吾爾族藥志醫(yī)中記載鷹嘴豆入藥,主要用于治療霍亂、痢疾、便秘、消化不良等[20-22]。近年來,研究人員對鷹嘴豆的藥用價值進行了廣泛的研究,證明鷹嘴豆含有豐富的生物活性成分,使得鷹嘴豆的活性功能尤為多樣顯著,主要包括降血糖、降血脂、抗氧化、抗疲勞、抗骨質(zhì)疏松癥、抗腫瘤、抗HIV、美容護膚等功能。
目前,國內(nèi)外對鷹嘴豆的降血糖作用研究較多。王玉芹等人[23]研究了鷹嘴豆營養(yǎng)成分的降血糖作用。結(jié)果表明,鷹嘴豆的營養(yǎng)成分與降血糖作用無關(guān),而非營養(yǎng)成分具有一定的降血糖作用,試驗采用乙醇和水提取鷹嘴豆中的活性成分,發(fā)現(xiàn)該提取物具有顯著的降血糖作用。通過提取物的化學成分分析表明,其中含量最多的是皂苷。因此,推測鷹嘴豆中的皂苷是降低血糖的有效成分。研究發(fā)現(xiàn),鷹嘴豆中的異黃酮類化合物具有抗氧化活性,可以通過增強抗氧化酶類的活性來保護機體免受過氧化損傷,與降糖藥二甲雙胍相比,其功效更加優(yōu)異[24-25]。凱塞爾·阿不都克熱木等人[26]通過研究鷹嘴豆中皂苷對II 型糖尿病大鼠胰島素抵抗和糖代謝的影響。結(jié)果顯示,鷹嘴豆中的皂苷在提高己糖激酶活性的同時促進肝糖原與肌糖原的生成,進而調(diào)節(jié)糖代謝,因而能夠降低II 型糖尿病大鼠血糖。
鷹嘴豆中含有的煙酸具有降低人體低密度脂蛋白的作用。血管壁上積存血栓或膽固醇使血管狹窄,誘發(fā)動脈硬化的主要因素是血液循環(huán)不暢,鷹嘴豆具有降血壓和軟化血管的作用,發(fā)揮作用的主要活性物質(zhì)是異黃酮和煙酸,而且多食鷹嘴豆可以促進ATP 合成,從而抑制膽固醇的升高[27]。何桂香等人[28]研究了鷹嘴豆中具有降膽固醇作用的異黃酮,結(jié)果表明異黃酮能提高高密度脂蛋白濃度,提高超氧化物歧化酶(SOD) 活性,降低丙二醛(MDA) 和膽固醇含量。由此表明,鷹嘴豆中所含的異黃酮有降血脂和膽固醇的作用。
鷹嘴豆與其他豆類植物一樣,富含黃酮類化合物,是食物類黃酮的重要來源之一[29],具有顯著的抗氧化作用。研究發(fā)現(xiàn),機體內(nèi)過多的自由基會使機體細胞和組織產(chǎn)生嚴重的氧化損傷,因為其會破壞體內(nèi)大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。異黃酮作為鷹嘴豆的活性成分之一,能抑制高脂乳劑引起的體內(nèi)過氧化物水平升高,具有較強的抗氧化能力,能清除體內(nèi)自由基,促進體內(nèi)SOD 的生成[30]。周建軍等人[31]研究發(fā)現(xiàn),鷹嘴豆所具有的抗氧化和抗菌能力主要是其所含有的異黃酮類物質(zhì)發(fā)揮作用。鷹嘴豆富含異黃酮,具有較強的抗菌和抗氧化能力。因此,鷹嘴豆被認為是一種重要的天然抗氧化劑和抗菌劑,已成為研究熱點。
糖原是運動最重要的能量來源,機體運動后大量糖原被消耗后使人感覺疲憊不堪,而鷹嘴豆中富含活性物質(zhì)多糖,是抵抗疲憊的物質(zhì)基礎[32]。汪建紅等人[33]采用水提法對鷹嘴豆多糖進行了提取并在小鼠體內(nèi)進行了抗疲勞試驗。結(jié)果顯示,提取到的多糖能降低MDA 含量及小鼠運動后血清尿素與血乳酸水平,延長小鼠的負重游泳時間,提高肌糖原和肝糖原儲備量,增強小鼠肝臟和血清的SOD 活性,說明鷹嘴豆多糖具有抗疲勞功能。
每100 g 鷹嘴豆中鈣350 mg,是奶類制品的3 倍,鷹嘴豆可以作為更好的補鈣品來防止骨質(zhì)疏松,增加骨骼生長。鷹嘴豆中的異黃酮也可作為補鈣抗骨質(zhì)疏松的佳品[34]。異黃酮作為一種植物雌激素,有雌激素的效應而無其他副作用,被認為雌激素的首選替代品。成骨細胞作為骨質(zhì)形成過程中重要的功能細胞,其不僅參與破骨細胞性骨吸收的調(diào)節(jié),而且還合成和分泌骨基質(zhì)[35]。異黃酮類化合物可以作用于成骨細胞,進而調(diào)節(jié)骨代謝。Fan T P 等人[36]試驗結(jié)果證實,異黃酮類化合物能增加成骨細胞的數(shù)量和血清骨鈣素的濃度。破骨細胞作為骨組織吸收的功能細胞,可以直接參與骨吸收,是一個高度分化的多核巨細胞。護骨素(OPG),核受體B 激活受體(RNAK) 及其配體(RNAKL) 在破骨細胞的生成、激活和存活中起著重要的作用。研究表明,異黃酮可能通過OPG,RNAK,RNAKL 系統(tǒng)產(chǎn)生骨保護作用。
通過近年來對鷹嘴豆的研究發(fā)現(xiàn),其具有防治多種癌癥的功效。由于鷹嘴豆中含有的異黃酮能夠防止癌細胞增殖并促使癌細胞死亡。Moon Y J[37]和Eun J 等人[38]研究發(fā)現(xiàn),鷹嘴豆芽素A 是通過調(diào)節(jié)芳香烴受體(AhR) 通道,抑制乳腺癌細胞的生長。Rice L[39]發(fā)現(xiàn)鷹嘴豆芽素A 能抑制前列腺癌細胞(LNCaP) 的增殖,還可以通過抑制細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶B(Akt) 和蛋白激酶(ERK) 的磷酸化,從而防治口腔鱗狀細胞癌。
采用有效藥物阻斷HIV 與靶細胞的融合,可以防止HIV 進入靶細胞,是艾滋病早期治療和預防的最佳途徑。林長樂等人[40]研究發(fā)現(xiàn),鷹嘴豆芽素A具有抗HIV-1 介導的細胞融合和HIV-1 復制的活性,并抑制CD4+淋巴細胞早期活化作用。
鷹嘴豆中的異黃酮是一種活性植物雌激素。其具有抗氧化作用,能夠顯著抑制女性細胞衰老、維持皮膚彈性、調(diào)節(jié)更年期綜合癥狀,還能強健骨骼、增強記憶力。鷹嘴豆還含有大量的膳食纖維,有助于消化[41-42]。
鷹嘴豆含有多種氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素等。無論是從種類還是數(shù)量上,都大大超過其他豆類,其中每100 g 蛋白質(zhì)中,氨基酸含量高達75~80 g,人體必需的氨基酸齊全,含量為33.6~41.2 g。由于鷹嘴豆中含有較多優(yōu)質(zhì)蛋白,因此經(jīng)常被用來作為植物氨基酸補充劑,對青少年生長發(fā)育及老年人身體健康都有很好的保健作用[43-44]。
目前,關(guān)于鷹嘴豆食用保健方面的研究較少,其食品保健價值未得到充分開發(fā)利用。關(guān)于鷹嘴豆的保健品以營養(yǎng)粉、蛋白飲料居多,一般具有增強抵抗力及降糖降血脂等多重功效。占俏瑩等人[45]以鷹嘴豆與圓苞車前籽殼為主要原料,采用超微粉碎技術(shù)與噴霧干燥技術(shù)制成的鷹嘴豆營養(yǎng)粉口感細膩、營養(yǎng)豐富且膳食纖維含量高,是可以預防、治療便秘的營養(yǎng)粉,同時還具有多種營養(yǎng)成分,是一種適合老年兒童的營養(yǎng)保健品。劉玉茜等人[46]采用小豆和鷹嘴豆為原料,制備出含蛋白質(zhì)、維生素、粗纖維及多種礦物質(zhì)元素的功能性飲料,該產(chǎn)品成本低、工藝簡單,具有降血糖、減肥瘦身等功效。覃超程[47]發(fā)明了一種營養(yǎng)豐富、口感清脆的鷹嘴豆餅干,不僅有助于腸道蠕動和消化,還具有健腦、降壓、健胃的功效。孫玉華等人[48]以提取的鷹嘴豆油脂為主要原料,加入環(huán)糊精制備出一種鷹嘴豆油脂微膠囊保健品,該產(chǎn)品可來治療和預防Ⅱ型糖尿病及糖尿病并發(fā)癥,還可與其他提取物混合制成調(diào)節(jié)血糖的保健食品等,制作方便又安全。
鷹嘴豆相比與其他大宗糧食作物有著獨特營養(yǎng)價值和功能。一方面,營養(yǎng)價值和保健作用獨特,各種營養(yǎng)成分均優(yōu)于其他豆類作物,是優(yōu)化居民飲食結(jié)構(gòu)不可替代的重要產(chǎn)品,具有廣闊的加工開發(fā)前景;另一方面,鷹嘴豆具有良好的固氮養(yǎng)地作用,有利于保護耕地和生態(tài)環(huán)境,促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此,鷹嘴豆與其他糧食作物相比具有更加明顯的功能價值優(yōu)勢[49]。鷹嘴豆具有豐富的營養(yǎng)價值和多種生理活性,受到了各領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注和研究。在食用價值上以烹飪較多,其次是小規(guī)模生產(chǎn),如罐頭制品、膨化食品,再者作為一些產(chǎn)品的輔料,所生產(chǎn)的保健產(chǎn)品主要具有調(diào)節(jié)血糖、增強免疫力、降糖、降血脂的保健營養(yǎng)粉產(chǎn)品。在藥用方面,多集中于抗氧化、降血脂、抗癌癥等研究[50]。目前,研究發(fā)現(xiàn)其活性成分具有較好的抗腫瘤活性,異黃酮能夠干擾腫瘤細胞的生長。對該類物質(zhì)的化學成分進一步的研究和開發(fā),將可能發(fā)現(xiàn)抗腫瘤或HIV 活性的新構(gòu)型。其次,鷹嘴豆都中含有的礦物元素較多,但關(guān)于礦物質(zhì)研究較少,可以針對鷹嘴豆中所含礦物質(zhì)進行深入研究。此外,在生活中鷹嘴豆還可以處理棕櫚油廠廢水、提高土壤肥力。鷹嘴豆作為一種食藥兩用的植物具有較大的開發(fā)價值,其食用與藥用價值將更好地造福人類。