王 迪,楊漢梅,李陽倩,賈夢婷,鄒 亮,楊 帆

(1.成都中醫(yī)藥大學 藥學院,西南特色中藥資源國家重點實驗室,四川 成都 611137; 2.四川大學 生物治療國家重點實驗室,四川 成都,610041; 3.成都中醫(yī)藥大學 資產(chǎn)與實驗室管理處,四川 成都 610106; 4.成都大學 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點實驗室,四川 成都 610106; 5.成都中醫(yī)藥大學 教務處,四川 成都 611137)

苦蕎麥,學名韃靼蕎麥[Fagopyrumtataricum(L.) Gaertn.],又名萬年蕎、蕎葉七、菠麥,屬雙子葉蓼科蕎麥屬,一年生草本植物?？嗍w麥在亞洲國家種植比較廣泛,如:中國、印度、尼泊爾等。此外,在德國、比利時等歐洲國家也有少量分布[1-2]。我國是世界苦蕎麥的集中產(chǎn)區(qū),種植面積和產(chǎn)量也均居世界第一,而中國“道地苦蕎”主要集中在四川、云南、貴州等西南省區(qū)的一些干旱山區(qū)和少數(shù)民族地區(qū)。其中,四川省涼山州是世界苦蕎麥的核心起源地和規(guī)模最大的苦蕎麥培育中心、生產(chǎn)中心和貿(mào)易中心[3],當?shù)匾妥迕癖姼菍⒖嗍w麥文化作為其傳統(tǒng)飲食文化的一個重要組成部分。

《本草綱目》中記載:苦蕎麥能實腸胃,益氣力,續(xù)精神,利耳目,煉五臟渣穢[4]。苦蕎麥具有降氣寬腸、祛積化滯、安神活血之功效,能夠降“三高”、清除自由基、抗氧化和提高機體免疫力,被譽為“養(yǎng)生之佳品”。研究表明,其生物活性成分主要為黃酮類化合物,然而不同品種苦蕎麥之間黃酮類成分含量差異顯著,除自身基因組和遺傳特性的差異外,主要歸因于光照、氣溫、海拔等生境因素[5-6]。故文章對苦蕎麥的品種、品質、藥效、應用進行多維度的系統(tǒng)評價,以期對苦蕎麥資源進一步開發(fā)、優(yōu)良品種選育、質量控制等提供較為全面的理論依據(jù)和參考。由于苦蕎麥中黃酮類成分天然的理化性質,導致其在體內吸收效果欠佳、生物利用度較低[7],許多研究學者提出了不同的苦蕎麥提質增效解決方案和技術策略。文章主要綜述了納米增效技術、生物發(fā)酵技術、綠色栽培技術等,為指導優(yōu)化苦蕎麥加工工藝、改善苦蕎黃酮生物利用度、開拓苦蕎麥深加工等提供新方向與新思路。

1 苦蕎麥的“品、質、效、用”多維評價

1.1 苦蕎麥品種資源評價

中國是世界苦蕎麥資源的起源中心和集中產(chǎn)區(qū),苦蕎麥栽培已有兩千余年的歷史,目前我國苦蕎麥種植面積約40萬～60萬hm2,百余品種苦蕎麥在全國各地皆有分布,而中國的“道地苦蕎麥”(具有明顯生長優(yōu)勢的產(chǎn)區(qū))主要集中在四川、云南、貴州等西南省區(qū)的一些干旱山區(qū)和少數(shù)民族地區(qū)[8]。20世紀80～90年代,中國農(nóng)業(yè)科學院對我國蕎麥種質資源進行了收集,編入“中國蕎麥品種資源目錄”的品種為2 704份,其中苦蕎麥種質資源為883份,長期保存材料數(shù)754份[9],如表1所示。此外,本文亦對不同產(chǎn)區(qū)的代表性品種和多見區(qū)域進行了全面梳理。

表1 不同省區(qū)苦蕎麥品種資源信息Table 1 Variety resources of Tartary buckwheat in different provinces

1.2 苦蕎麥品質及其影響因素探究

由于我國地域遼闊,不同地區(qū)種植苦蕎麥的生態(tài)環(huán)境、土壤因素以及栽培方式等皆存在明顯差異,故會導致其次生代謝物質的形成和積累亦存在差異,從而會對其進一步研究和開發(fā)帶來不便,本文主要從對苦蕎麥品質特性影響最大的生境因素和栽培方式兩個方面進行系統(tǒng)的闡釋,旨在為進一步探尋苦蕎麥道地性和其相關產(chǎn)品研發(fā)提供有力參考。

1.2.1 生境因素

光照強度。光照強度對苦蕎麥次生代謝產(chǎn)物的形成和積累影響較大。Wang等[14]選取了中國西南地區(qū)3種不同生態(tài)環(huán)境下種植的6個品種苦蕎麥進行研究,發(fā)現(xiàn)生長在川西高原日照強度相對較高的米蕎1號黃酮類成分含量最高,主要歸因于光照可促進苦蕎黃酮合成過程中4-香豆酸:輔酶A連接酶(4CL)和L-苯丙氨酸解氨酶(PAL) 2種關鍵酶基因表達,從而提高黃酮類成分含量。李海平等[15]研究發(fā)現(xiàn),植物黃酮的積累與光照強度密切相關,但光照強度也不宜過強,為保證苦蕎麥芽菜產(chǎn)量與品質,光照強度控制在1 000～3000 lx較為適宜。程佳麗等[16]采用不同發(fā)光二極管對蒙古2號苦蕎麥進行了光照處理,發(fā)現(xiàn)通過光照處理能顯著提高其黃酮類化合物的含量,發(fā)芽6 d的苦蕎麥芽中總黃酮含量提高了40%～53%,同時,光照處理還可明顯上調代謝酶基因的表達水平。時政等[17]研究亦發(fā)現(xiàn),提高光照強度可明顯提高川蕎1號的單株粒重、產(chǎn)量、總膳食纖維、蛋白質和黃酮含量,從而改善苦蕎麥的品質。此外,Nam等[18]研究發(fā)現(xiàn),蕎麥芽菜中黃酮類化合物的積累在光照條件下明顯優(yōu)于黑暗條件。蕎麥相對于其他雜糧作物來講,光照強度對于其品質的影響更加敏感[19],如果在開花和結果期間光線不足,則容易使花和果實脫落,結實率降低,產(chǎn)量降低。因此,在苦蕎麥種植過程中適當提高光照強度可提高其有效成分和營養(yǎng)物質的積累。

溫度。溫度對苦蕎麥種子萌發(fā)、生長、產(chǎn)量與品質皆有一定的影響。何俊星等[20]發(fā)現(xiàn),超過一定范圍內的溫度持續(xù)上升可能會限制苦蕎麥生長,主要是由于溫度較高霉菌生長快,導致部分種子發(fā)芽后受霉菌感染不能成苗或者缺水而生長較慢,必然影響幼苗產(chǎn)量與品質。為促進苦蕎芽的生長并提高產(chǎn)量,Aubert等[21]提出根據(jù)苦蕎麥不同生長階段對環(huán)境溫度進行調整,在幼苗生長的早期階段,需要控制環(huán)境溫度在25 ℃左右。隨著植株生長發(fā)育進程的推進,溫度應適當提高,后期環(huán)境溫度控制在30 ℃左右以便促進苦蕎麥維生素C和黃酮類物質積累,同時也有利于蕎麥根系對營養(yǎng)物質的吸收與轉化,從而改善苦蕎麥品質。黃凱豐等[22]分析比較了中國不同地區(qū)的35份苦蕎麥資源在同一栽培條件下籽粒中黃酮含量差異,結果發(fā)現(xiàn),種植于氣溫較高的西南地區(qū)的苦蕎麥黃酮類成分的含量明顯高于北方地區(qū)。

海拔。不同海拔地區(qū)種植的苦蕎麥有效成分和營養(yǎng)物質的含量存在差異。李敏等[23]比較了2種不同海拔下苦蕎麥的黃酮類、多酚類和氨基酸類等功效成分的含量差異,結果發(fā)現(xiàn),與海拔780 m相比,海拔1 400 m的種植地區(qū),苦蕎麥中3種有效成分含量均明顯升高,提高幅度為氨基酸類>多酚類>黃酮類。Qin等[24]比較了中國不同產(chǎn)區(qū)21種苦蕎麥的總黃酮含量,發(fā)現(xiàn)生長在海拔2 500 m貴州梅花山地區(qū)的苦蕎麥總黃酮含量最高。孫坤坤等[25]發(fā)現(xiàn),種植于低海拔地區(qū)的江漢平原的苦蕎麥,雖然其黃酮含量不是很高,但具有較高含量的酚類成分。Golob等[26]報道,在海拔最高地區(qū)生長的苦蕎麥,其次生代謝物如黃酮等含量增加,而初生代謝物含量減少。黃元射等[27]研究亦證明,苦蕎麥中的總黃酮含量與種植地區(qū)海拔呈正相關,生長在海拔710 m處的苦蕎麥黃酮含量最高,達2.269%,當海拔降低至248 m時,其黃酮含量僅為1.879%。

1.2.2 栽培方式

苦蕎麥結實率低是制約苦蕎麥進一步開發(fā)利用的關鍵技術難題,影響因素主要包括:播種時期、種植密度、施肥量等。李振東[28]考察了種植密度、磷肥處理對苦蕎麥根系形態(tài)、產(chǎn)量和籽粒黃酮含量的影響,發(fā)現(xiàn)隨著種植密度的增加,苦蕎麥的根系活性和產(chǎn)量呈先上升后下降的趨勢,而每株苦蕎麥粒數(shù)和粒重呈先下降后上升趨勢。適度增加種植密度可增加苦蕎麥產(chǎn)量。此外,在不施氮肥處理下,隨著磷肥施用量的增加,苦蕎麥的株高、根系長度、根系活力、產(chǎn)量有先增后降的趨勢。李春花等[29]研究表明,苦蕎麥株高和莖粗隨施肥量的增加而增加,株粒數(shù)、單株產(chǎn)量隨施肥量的增大先增后減。曹麗霞等[30]的研究結果顯示,不同播種量對冀苦蕎1號株高、單株粒數(shù)、單株粒重和產(chǎn)量均有一定影響,為達到高產(chǎn),每hm2播種量應控制在90萬粒。張余等[31]研究發(fā)現(xiàn),減少施氮量同時增加苦蕎麥種植密度可達到節(jié)肥又高產(chǎn)的種植效益。由此可見,不同栽培方式對苦蕎麥的品質影響較為明顯。

1.3 苦蕎麥功效性能

苦蕎麥提取物富含黃酮、多酚、蛋白質、淀粉、粗膳食纖維等多種活性成分,具有極高的營養(yǎng)價值和藥用價值?，F(xiàn)代藥理研究表明,苦蕎麥具有“降三高”、增強機體免疫力、抗疲勞、抗氧化、抗腫瘤、維持腸道菌群平衡等多種功效[7,32](圖1)。隨著“健康中國”戰(zhàn)略的提出,傳承我國“藥食同源”思想文化,引導健康生活方式顯得格外重要。

圖1 苦蕎麥的功效性能Fig.1 Efficacy of Tartary buckwheat

1.3.1 降血糖

苦蕎麥富含大量的黃酮類物質,具有一定的降糖功效?，F(xiàn)代研究表明,其作用機理大多是通過抑制葡萄糖苷酶活性、增加胰島素敏感性等達到改善糖代謝的效果。薛長勇等[33]對苦蕎麥黃酮的降糖機理進行了系統(tǒng)研究,結果表明苦蕎麥黃酮可能是通過抑制糖苷酶活性和降低血清三酰甘油而實現(xiàn)降糖之效。Luthar等[34]研究表明,苦蕎麥中蘆丁脫去蕓香糖后產(chǎn)生的槲皮素可抑制腸道中的α-葡萄糖苷酶活性,有助于維持血液中的正常葡萄糖水平。Wu等[35]在糖尿病小鼠飲食中添加苦蕎麥中提取的可溶性膳食纖維,結果表明其可通過提高肝糖原和胰島素水平降低糖尿病小鼠的空腹血糖值,對改善2型糖尿病具有重要指導意義。

1.3.2 降血脂

目前,臨床治療高脂血癥的藥物主要為他汀類藥物,效果較為顯著,但他汀類藥物有一定的副作用,如:可使橫紋肌溶解、增加骨壞死等風險;另外,長期服用會引起血糖升高、腹脹、肝功能損傷等不良反應。鑒于其不良反應多、毒副作用較大,因此,從天然藥用植物中尋找具有降血脂作用的活性成分亟待新突破。藥食同源作物苦蕎麥中的黃酮類成分可通過抑制圍脂滴蛋白和尾聯(lián)蛋白的表達,從而降低細胞內甘油三酯(TG)含量,具有一定的降脂作用,且效果顯著高于甜蕎[36]。Qiu等[37]的研究亦證明苦蕎麥黃酮降脂機理主要是通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)表達,提高脂質代謝、減少非酯化脂肪酸的攝取和生成,從而達到降血脂效果。因此,對苦蕎麥中活性成分進行系統(tǒng)研究與應用有助于開發(fā)適用于高脂血癥等脂代謝異?；颊叩奶烊还δ苄钥叼B(yǎng)食品,同時可為臨床治療脂代謝異常疾病提供新思路。

1.3.3 抗腫瘤

過量的自由基產(chǎn)生會讓機體逐漸衰老甚至引發(fā)癌癥。因此,清除自由基是防治腫瘤發(fā)生和發(fā)展的一個重要研究方向?？嗍w麥中的黃酮類成分易被氧化,故具有清除自由基的功能。蔣彤等[38]綜合評價了苦蕎麥低聚肽的抗氧化能力,發(fā)現(xiàn)苦蕎麥低聚肽顯著抑制了運動訓練后骨骼肌和肝臟脂質過氧化反應,提高了骨骼肌超氧化物歧化酶活性與糖原儲備量,具有提高運動小鼠自由基清除的能力。故推測苦蕎麥黃酮可通過抗氧化、清除自由基的功能達到抗腫瘤的功效。此外,苦蕎麥活性肽亦有一定的抗腫瘤活性,Zhou等[39]研究表明,苦蕎麥活性肽預處理可以維持人肝癌細胞(HepG2)的氧化還原狀態(tài)平衡,保護HepG2細胞內抗氧化酶的活性?？嗍w麥活性成分還可通過誘導細胞凋亡的方式達到抗腫瘤目的。Li等[40]對苦蕎麥麩皮中提取的酚類物質的生物活性進行了評估,結果表明,游離酚類提取物以劑量依賴的方式對人類乳腺癌細胞表現(xiàn)出抗癌活性,這種明顯的抑制作用是通過誘導細胞凋亡實現(xiàn)的。Guo等[41]從苦蕎麥水溶性提取物中分離得到了一種新型抗腫瘤蛋白TBWSP31,發(fā)現(xiàn)其對乳腺癌細胞有抗增殖作用,其主要作用機制是可阻止細胞從G1期向S期生長從而誘導細胞凋亡。綜上,苦蕎麥中富含多種天然抗腫瘤活性成分,具有“多成分、多靶點、多途徑”的作用特點,應對其進一步高效開發(fā)與利用。

1.3.4 維持腸道菌群平衡

苦蕎麥中的有效成分和營養(yǎng)物質可以增加腸道有益菌的數(shù)量,降低有害菌的數(shù)量,能夠有效調節(jié)腸道菌群平衡。最新研究表明,苦蕎麥活性成分主要是通過影響短鏈脂肪酸在結腸中的含量而維持腸道菌群的平衡。Zhou等[42]發(fā)現(xiàn),蕎麥淀粉可通過改變腸道菌群結構和增加短鏈脂肪酸產(chǎn)量來調節(jié)高脂飲食引起的腸道菌群失調,從而促進腸道健康。Liu等[43]制備了苦蕎麥衍生納米囊泡,評估了其對腸道菌群和短鏈脂肪酸水平的影響,發(fā)現(xiàn)苦蕎麥衍生納米囊泡能夠顯著提高腸道微生物的多樣性,提高短鏈脂肪酸水平從而調節(jié)腸道菌群失衡。

1.4 苦蕎麥相關產(chǎn)品開發(fā)及其應用價值

古人很早就認識到苦蕎麥的功效性能,但受地域、觀念等限制,人們對苦蕎麥的認知度不足,且苦蕎麥生產(chǎn)與開發(fā)技術尚未得以全面發(fā)展,因此苦蕎麥的經(jīng)濟價值、食用價值和藥用價值未能得到充分的開發(fā)。近年來,隨著社會的發(fā)展和生活的富裕,苦蕎麥愈來愈被人們所喜愛,其加工和使用也在不斷向更深層次和更廣泛的領域拓展開發(fā)。市面上出現(xiàn)很多以苦蕎麥為原料的食品、保健品與藥品。

1.4.1 食品

苦蕎麥富含豐富的營養(yǎng)成分,具有極高的營養(yǎng)價值。一些國家把苦蕎麥列為高級營養(yǎng)食品,其相關食品開發(fā)也日益增多,如:苦蕎麥面包、餅干、麥片、掛面、糕點、酸奶、飲料、茶等。Ye等[44]在酸奶配方中添加了苦蕎麥,苦蕎麥的清苦爽口搭配酸奶的香甜濃稠,能幫助腸胃良好吸收,在口感上也別有風味。且與普通酸奶相比,苦蕎麥的引入具有提高酸度、黏度的作用,添加苦蕎麥后酸奶的整體質量和口感都有相應的提高。湯莉莉[45]研制的苦蕎雪花酥,風味獨特,有益于胃腸道對脂肪和蛋白質的消化,此外還有降血壓、抗衰老作用。李珊[46]基于居民攝入膳食纖維不足的顧慮開發(fā)了高纖維全谷物苦蕎饅頭,感官品質已達到商品品質要求,其血糖生產(chǎn)指數(shù)相比小麥粉饅頭低,可對血糖控制起到一定作用。

1.4.2 保健品

苦蕎麥由于具有多種生物活性物質,其食用具有廣泛的保健價值,作為功能性食品的潛力越來越受到人們的重視。任昱燦等[47]報道苦蕎麥葉中有較多的黃酮類化合物和大量的纖維,有助于腸道排出脂類物質。所以除苦蕎麥籽粒外,苦蕎麥葉也有藥用和食用價值。其將苦蕎麥葉打粉與脫脂奶粉混合調配,研制出苦蕎麥葉排毒保健代餐粉,有明顯的降脂減肥效果。李謠等[48]將苦蕎麥與糯米共同發(fā)酵,研制出一款口感良好的苦蕎麥紅曲保健酒,可起到開胃寬腸的作用,也具有健脾益氣和調節(jié)血糖血脂的效果。李云龍等[49]對苦蕎麥酒進行強化處理,其黃酮含量得到明顯提升,抗氧化活性顯著增強,同時口感亦更醇厚?？嗍w麥發(fā)酵后又可與傳統(tǒng)陳醋結合[50],研制出營養(yǎng)與保健并存的苦蕎醋,具有溶栓、抗氧化、清除自由基的作用,這不僅豐富了醋類品種,也彌補了傳統(tǒng)醋口味單一的不足。

1.4.3 藥品

苦蕎麥作為傳統(tǒng)的“藥食兩用”雜糧珍品,既可以食用,又可以藥用。將苦蕎麥黃酮等活性成分提取后,制成不同劑型的藥物制劑可明顯提高其在體內的生物利用度。葛瑞宏等[51]利用乙醇回流提取黑苦蕎中的黃酮,將其制成苦蕎膠囊,發(fā)現(xiàn)苦蕎膠囊對正常血糖小鼠的體重和血糖沒有顯著影響,對四氧嘧啶所導致的糖尿病小鼠具有顯著降血糖功能。劉曉龍[52]將苦蕎麥的活性物質提取制成苦蕎咀嚼片,能夠清除體內的毒素,起到潤腸通便之作用。孫亞利等[53]將苦蕎麥黃酮制備成微膠囊,進而掩蓋黃酮顏色深黃、味道發(fā)苦的弊端。微膠囊包埋率達92.85%,且能有效避免胃對活性物質的破壞,極大地提高了生物利用度。交叉創(chuàng)新、提質增效,為苦蕎麥的藥物研發(fā)提供了新思路,探索了新方法。

2 苦蕎麥活性成分高值化利用的關鍵技術

對于苦蕎麥的開發(fā)利用來說,未能做到物盡所用,盡善盡美,其主要原因是苦蕎麥中黃酮類成分天然的理化性質,導致其在體內吸收效果欠佳、生物利用度較低。依照目前苦蕎麥的加工工藝,對產(chǎn)品相關生物藥劑學性質改善幾乎無作用。為更大限度地提高苦蕎麥的生物利用度,盡量實現(xiàn)其營養(yǎng)價值、藥用價值和經(jīng)濟價值,許多專家學者提出了不同的提質增效技術,主要包括綠色栽培技術、納米增效技術、生物發(fā)酵技術、水解提質技術、創(chuàng)新提取技術等,如圖2所示?？萍贾a(chǎn)增效,為開拓苦蕎麥深加工提供新方向。

A,綠色栽培技術;B,納米增效技術;C,生物發(fā)酵技術;D,水解提質技術;E,創(chuàng)新提取技術。A, Green cultivation techniques; B, Nanosynergy technology; C, Biological fermentation technology; D, Hydrolysis improvement technology; E, Innovative extraction technology.圖2 苦蕎麥活性成分高值化利用的關鍵技術Fig.2 Key technologies of high-value utilization of active ingredients in Tartary buckwheat

2.1 綠色栽培技術

苦蕎麥綠色增產(chǎn)增效技術是在充分考慮苦蕎麥種植情況的基礎上,按照綠色、高效生產(chǎn)理念開展的技術性種植活動。綠色栽培技術是在作物種植過程中,以綠色發(fā)展為宗旨,進行的可持續(xù)、無污染、有效率的種植栽培技術,通過遵循“適品種、適時、適地”播種、合理田間管理等原則,以達增產(chǎn)增效的效果[54]。

2.1.1 “適品種、適時、適地”播種

選擇適應性廣、豐產(chǎn)優(yōu)質、抗逆性強和適合該地氣候條件的優(yōu)良苦蕎麥品種進行播種,例如迪苦1號、昭苦1號、黔苦4號等中國西南地區(qū)種植的“道地苦蕎”,被證明是最為適宜的優(yōu)良栽培品種?？嗍w麥適合種植的時間一般在春季或秋季,具有“早播三天不結籽,遲播三天霜打死”的特殊播種特點,故切忌播種太早或過晚,要結合不同品種的熟性、無霜期和有效積溫選擇最適宜的播種時間。同時,苦蕎麥根系脆弱,栽培宜選擇土層結構完整、質地疏松肥沃、蓄水性強、pH值6～7的土壤?？嗍w麥對前茬作物無特別要求,可選擇豆類或空閑地,但忌連作。耕作方式建議進行深耕處理[55],其可提高苦蕎麥的根系活力、促進灌溉,以及有效地延緩苦蕎麥作物衰老進程,進而實現(xiàn)苦蕎麥籽粒的充實與豐產(chǎn)。遵循“適品種、適時、適地”的播種原則,不僅能夠最大限度降低對自然環(huán)境造成的不利影響,同時可以采用最綠色的播種方式,提升苦蕎麥產(chǎn)量與品質。

2.1.2 綠色田間管理

苦蕎麥播種后,及時疏松板結的地表以便出苗,幼苗出土6～7 cm時要及時除草,拔除長勢較差的弱苗,對苗密度過大的地段進行勻苗處理,對苗密度過小的地段進行補苗處理,而后視雜草生長情況進行二次中耕除草。有研究報道,苦蕎麥中耕兩次可提高1.23%的土壤含水量,增加0.8%的單株粒重,增產(chǎn)38.46%[56]。因此,在苦蕎麥苗生長過程中適當中耕除草有利于其生長并提高產(chǎn)量。待苦蕎麥開花2 d后可放養(yǎng)適量蜜蜂來傳粉,苦蕎麥的花數(shù)最高可達3 000朵,其結實率通常在40%～60%,高肥水期時要采取措施限制苦蕎麥無限生長,以提高產(chǎn)量和品質。

苦蕎麥的施肥原則建議以基肥為主,種肥為輔,追肥為補;以農(nóng)家肥為主,化肥為輔。氮、磷、鉀結合,播前一次施入。有機肥在早春淺耕時一次施入。宋毓雪等[57]認為,肥料施用過量或不足均可能導致其生長受阻。氮肥和鉀肥施用不足使其營養(yǎng)不良,長勢和產(chǎn)量均受影響。而施用過量時,土壤的結構會受到破壞,進而影響苦蕎麥的生長和產(chǎn)量,造成產(chǎn)量下降,因此還應遵循施足基肥、酌情追肥的綠色施肥原則,在化肥使用量得到顯著降低的同時,苦蕎麥長勢和產(chǎn)量也得到保證,以達綠色施肥、增產(chǎn)增效的目的。何佩云等[58]探究了氮肥與干旱脅迫交互處理下苦蕎麥的產(chǎn)量與生長狀況,發(fā)現(xiàn)晉蕎2號在干旱脅迫條件下隨施氮量的增加,單株粒數(shù)和粒重等均顯示為持續(xù)增加趨勢,均在高氮處理時期達最大值。因此,在干旱條件下亦可通過適量增施氮肥來提高苦蕎麥產(chǎn)量。

苦蕎麥種植時若遇到蕎麥鉤刺蛾和黏蟲,在嚴重的情況下,苦蕎麥葉和花蕾往往被吃光,而種子則會被咬成空洞的外殼,嚴重威脅到苦蕎麥的生長和產(chǎn)量[59]。以往農(nóng)民習慣于使用農(nóng)藥防治技術進行防治,其不僅對周邊環(huán)境造成污染,而且苦蕎麥質量安全無法得到保障。結合綠色生產(chǎn)的發(fā)展理念,為減少病蟲害的滋生,在苦蕎麥生產(chǎn)中應采取合理的輪作和深耕措施,對田間進行徹底清潔,減少蟲害來源。通過精心的耕作和細致的管理,培育健壯的幼苗,提高其抗病和抗蟲能力。還可使用信息素誘捕器和太陽能殺蟲燈等,加大對綠色防控技術的推廣[60]。以農(nóng)田防治和物理措施為主、化學防治為輔的方法進行防控。此外,還需合理密植、合理灌溉、適時收獲。

綜上,在苦蕎麥種植過程中可通過中耕除草、花期蜜蜂傳粉、合理施肥、農(nóng)田管理、物理防治等綠色高效無污染的田間管理手段達到苦蕎麥優(yōu)質高產(chǎn)的效果。

2.2 納米增效技術

近年來,納米技術在多個領域都被廣泛應用,天然高分子納米運載體系發(fā)展迅速,以其綠色可降解、無毒害無污染、生物相容性高與可增加難溶成分生物可利用性等眾多優(yōu)勢,成為當前的研究熱點[61]。苦蕎麥中的生物活性成分黃酮類物質溶解性差,進入體內難以吸收。為改善其生物利用度,將苦蕎麥黃酮提取物包裹于不同納米材料中,能夠較好地提高苦蕎麥黃酮的生物利用度。Zhang等[62]制備了苦蕎麥黃酮天然口服脂質聚合物納米粒,納米粒徑為(61.25±1.83)nm,包封率達到(96.4±1.1)%,與游離苦蕎麥黃酮相比,苦蕎麥黃酮納米粒表現(xiàn)出更強的抗氧化、抗炎活性,同時能夠顯著增強免疫抑制小鼠的免疫功能。Pridgen等[63]制備了苦蕎麥黃酮納米乳,其生物利用度是苦蕎麥游離黃酮的2.6倍。Ahmad等[64]通過離子凝膠法制備了用于治療腦缺血的蘆丁殼聚糖納米顆粒,結果顯示,與游離蘆丁靜脈注射相比,其納米制劑在大腦中的生物利用度有所提高。Liu等[65]圍繞苦蕎麥產(chǎn)量關鍵制約因素,使用納米材料氧化石墨烯(GO)處理苦蕎麥,結果發(fā)現(xiàn),GO能夠大幅提高苦蕎麥根系發(fā)育、產(chǎn)量和抗逆性,在提高苦蕎麥產(chǎn)量方面具有潛在應用價值。因此,探索新興納米生物技術在苦蕎麥生產(chǎn)中的應用,可為苦蕎麥乃至其他農(nóng)作物的產(chǎn)量與有效成分含量的提升提供參考。

2.3 生物發(fā)酵技術

生物發(fā)酵是生物工程的一個重要組成部分,微生物利用碳水化合物發(fā)酵生產(chǎn)各種工業(yè)溶劑和化工原料。大多數(shù)中藥材在發(fā)酵過程中,活性成分可以被有效釋放出來,也可生成新型活性代謝產(chǎn)物,能極大程度地提高藥效和體內生物利用度。相對于發(fā)酵前的苦蕎麥粉,發(fā)酵后得到的苦蕎麥渣中蛋白質、粗脂肪、礦物質、粗纖維含量均顯著增加,而通過發(fā)酵產(chǎn)生的產(chǎn)物則會直接或間接影響底物的性能功效。馮小飛等[66]用3種真菌對苦蕎麥基質進行發(fā)酵,30 d后,發(fā)酵基質的抗氧化活性和總黃酮含量均顯著提高,苦蕎麥的抗氧化活性通過裂褶菌發(fā)酵能得到顯著提高,通過香菇發(fā)酵還可促進苦蕎麥總蛋白和還原糖的積累。唐田園等[67]采用固態(tài)發(fā)酵技術,選用醬油曲霉、米曲霉和少孢根霉分別對苦蕎麥進行發(fā)酵,結果表明,米曲霉發(fā)酵液有55%的羥自由基清除率,且對金黃色葡萄球菌有高達97.54%的抑菌率,可作為固態(tài)發(fā)酵苦蕎麥的最佳菌株。

2.4 水解提質技術

水解可使苦蕎麥中的蘆丁脫去蕓香糖轉化為槲皮素,且有利于黃酮類含量的吸收。Dzah等[68]研究發(fā)現(xiàn),苦蕎麥在水解之前,用超聲、超聲輔助亞臨界水、亞臨界水進行預處理效果更佳,酸水解中超聲輔助亞臨界水預處理的抗氧化活性最高,酚類產(chǎn)量最高,采用堿水解提取也觀察到同樣的趨勢;此外,酸水解比堿性水解能更有效地提取酚類物質,且對HepG2肝癌細胞具有更高的抗氧化活性。鄭瑾等[69]對苦蕎麥提取物進行酸水解發(fā)現(xiàn),苦蕎麥經(jīng)過酸水解后部分蘆丁脫去蕓香糖轉化為其苷元槲皮素,且蘆丁、槲皮素在大鼠體內的生物利用度也相應提高。

2.5 創(chuàng)新提取技術

傳統(tǒng)的苦蕎麥總黃酮提取方法主要包括乙醇回流提取、熱水浸提和堿水提取,這些提取方法提取時間長,操作步驟繁瑣。近年來不斷涌現(xiàn)微波提取、酶法提取、超臨界流體萃取、超聲波提取等新技術,對其活性成分的高值利用、提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗等皆具有重要意義。段浩平等[70]采用超聲提取法和傳統(tǒng)熱回流法分別對苦蕎麥中黃酮類成分進行提取,對比顯示,超聲波提取法比傳統(tǒng)熱回流法效率更高,黃酮的得率是傳統(tǒng)提取法的4倍左右。張歡等[71]利用微波提取苦蕎麥中黃酮和多糖,發(fā)現(xiàn)黃酮得率在時間99 s、微波功率360 W時達到最大值,微波功率超過360 W,隨著功率增大黃酮和多糖含量下降,這可能是因為微波使黃酮的溫度升高、細胞破碎有效成分流失和多糖發(fā)生水解,進而使得黃酮和多糖的得率下降。譚光迅等[72]采用超臨界CO2流體提取苦蕎麥莖稈中的黃酮,添加3%無水乙醇作為夾帶劑可以改變萃取介質的極性以更高效率地提取黃酮類成分,具有綠色高效、工藝流程簡單、不殘留有機溶劑的優(yōu)點。楊海濤等[73]利用纖維素酶-超聲輔助提取法提取苦蕎麥中總黃酮,在纖維素酶10 mg·g-1、超聲時間30 min條件下提取效果為佳。相對于熱水浸提法和堿水提取法,超聲波提取法提取苦蕎麥黃酮不僅縮短了提取時間、降低了成本,還帶來了較好的經(jīng)濟效益。在苦蕎麥開發(fā)利用過程中,最關鍵的是將活性成分最大限度地溶出。目前許多學者利用創(chuàng)新提取技術來增產(chǎn)增效,并在藥材炮制、藥物有效成分制備和食品加工等領域中廣泛使用,獲得了顯著的成效。

3 展望

文章對苦蕎麥的“品、質、效、用”進行了多維評價與全面梳理,以“道地苦蕎”為標準引領,為不同地區(qū)苦蕎麥的標準化種植和開發(fā)利用提供有力借鑒,助力鄉(xiāng)村振興;同時亦為進一步揭示苦蕎麥的物質基礎和藥理作用機制奠定基礎。此外,還對苦蕎麥的活性因子高值化利用的新技術、新方法、新策略進行了全面總結,科技助產(chǎn)、守正創(chuàng)新,為開拓苦蕎麥深加工提供新方向。然而,目前大多數(shù)研究者將研究目光聚焦在其功效成分苦蕎黃酮上,而對苦蕎蛋白、苦蕎纖維等營養(yǎng)成分的研究相對較少,未來可將其研究方向逐漸向營養(yǎng)成分和產(chǎn)量方向靠攏,補充現(xiàn)有研究的相對空缺。