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余龙江3 金文闻 吴元喜 兰文智 (华中科技大学生命科学与技术学院 武汉 430074) 摘 要：本文对南美安第斯山区重要的药用植物玛卡(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卡提供了依据。 关键词：玛卡(Maca) ;安第斯山区;分类学;化学成分;药理作用;开发应用 玛卡( Maca ) ,又名玛咖、Peruvian ginseng、maka、maca2maca、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( L epidi2 um )植物[1]。 玛卡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,使玛卡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,殖民者们就把玛卡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[2]。其实玛卡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,关于玛卡植物学和药用价值的研究逐步系统化,玛卡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)建议世界各国推广对玛卡的种植[3],玛卡的化学成分鉴定、活性成分分离及其药理作用等得到了进一步的探讨,其中玛卡提高生育力、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[1 ,4 ,5 ,6]。作为独特的药用十字花科植物,玛卡在我国还没有种植,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 玛卡的分类学现状 虽然玛卡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首先对玛卡进行植物学鉴定,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生态区的玛卡进行胚轴组织显微观察,证明Puno生态区的玛卡与保存在德国和美国的Lepidium meyenii Walp.干燥标本有较大差别,因此将它命名为玛卡的一个新种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[1，7]。虽然Gloria Chacon的关于玛卡新种的研究得到了普遍认可,但是对玛卡种的历史起源还不清楚,而且不同玛卡种的药效和总体植物外观是相同的[5,8] ,因此人们习惯了统称为“Maca”(可音译为“玛卡”)、“Peruvian ginseng”(秘鲁人参 )等。 2 玛卡的植物学描述 玛卡是一年生或两年生草本,有贮藏根、贴地生长的短茎和叶。地下膨大的贮藏根是主要食用部分,直径 2～5 cm,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 10～20 cm,宽1～2 cm,有平坦的肉质轴,羽状深裂,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。玛卡主要为自花授粉,花期1～2个月,大多数花可以形成果实,果实呈短角状,长4～5 mm,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2～215 mm,微红灰色[2 ,3]。玛卡为八倍体植株,64条染色体[4]。 玛卡生长能力极强,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J unin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———————————— 收稿日期:2001209224 修回日期:2001211212 3通讯联系人 Author to whom correspondence should be ad2 dressed 玛卡生长的自然条件中,温度和水分是最为关键的,尤其是温度[3 ,9] ,此外肥料也很重要,当地人通过施用牛羊粪以提高玛卡产量[10]。 3 玛卡的化学成分 有关玛卡的化学成分的研究60年代开始增多,主要围绕着玛卡的营养成分、生物碱(alkaloids)和芥子油苷( glucosinolates ,β2Thioglucoside2N2hydroxy2 sulfates.属于硫甙)[8 ,11],90年代以后则更为系统,表现在新物质玛卡酰胺( macamides)和玛卡烯(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[6，12，13 ，14 ]。 311 玛卡酰胺和玛卡烯[13,14] 玛卡酰胺和玛卡烯是在干燥的玛卡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: ①N2benzyl octanamide , ②N2benzyl2162 hydroxy292oxo210E , 12E , 14E2octadecatrieneamide , ③N2benzyl29，162dioxo210E，12E，14E2octadecatrie2 neamide ；另外还含17种类似物。玛卡酰胺和玛卡烯在玛卡提取物中的含量可达到016%。 312 芥子油苷和异硫氰酸酯(isothiocyanate) 芥子油苷为十字花科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。 1980年,Johns等在玛卡中发现了芥子油苷和具有挥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苄酯(p2methoxy2benzyl isothiocyanate)、异硫氰酸苄酯(benzyl isothio2 cyanate)[11，13]。芥子油苷在新鲜玛卡根中的含量约为1%,异硫氰酸苄酯在干燥玛卡根提取物中含量为0110～0115%，最近Genyi Li等人报道玛卡中还含有几种吲哚类芥子油苷和脂肪酸类芥子油苷[14 ,15]。 313 甾醇(sterol)及其衍生物 玛卡中的甾醇及其衍生物包含β2谷甾醇(beta2 sitosterol)、菜子甾醇(brassicosterol)、菜油甾醇 (campesterol)、豆甾醇 (stigmasterol)、麦角甾醇(er2 gosterol)、菜子甾醇(brassicasterol)、Δ7 ,222麦角二烷醇 (delta 7，22 ergostadienol )、β2蜕皮激素(beta2 ecdysone)等[12]。甾醇往往以甙或乙酸酯形式存在，然而玛卡中甾体皂甙的检测和结构鉴定还没有相关报道。干燥玛卡根中的甾醇在玛卡根提取物中的含量可达到0103～0104%[14]。 314 生物碱(alkaloids) 生物碱是玛卡中较早发现的次生代谢物质, 1961年Chacon R. C.从玛卡中获得了四种微量的生物碱[8] ,但至今对这四种生物碱的结构还没有报道。 315 其它化学成分 31511 其它次生物质[11，12 ] 在玛卡中还有一些微量的次生代谢物质如单宁(tannins)等。 31512 玛卡中的营养成分[6 ,12 ,13] 玛卡中含有丰富的营养成分,干燥玛卡根中含蛋白质10～12%、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；玛卡的氨基酸结构合理，其中有重要生理活性的支链氨基酸含量较高；玛卡脂肪含量不高，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 玛卡的药理作用 我国独行菜属植物中用于药材的主要是北葶苈子(semen lepidii , 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。玛卡也有相似的功能,并有自己独特的药理作用。 411 提高生育力 玛卡传统上就用于解决人和牲畜的不育问题, 90年代以来,玛卡在提高哺乳动物和鱼类生育力方面的作用有了许多报道[14 ,16 ,17 ,18] ,如在几内亚猪的饲料中加入6～10%的玛卡,可以发现产崽率提高36～45 %,猪崽出生重量提高40～73 %[17]。玛卡提高生育力的机理可能是提高动物成熟卵泡小体的数量、精子的流动性和精子的数量[14] ,因此与玛卡中含有的生物碱、丰富的精氨酸和果糖等关系密切。玛卡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泡小体成倍增加,雄鼠精子产生数增加[8 ,12] ；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；玛卡中的果糖则可以为精子提供能量。 412 改善性功能 玛卡改善性功能的作用在60年代就有提及,研究者通过用玛卡喂养小鼠,发现小鼠的扑捉能力提高[8 ,9] ,而2000年Zheng ,B. L.等人通过对玛卡进行分离提取,获得含有玛卡烯和玛卡酰胺、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卡烯和玛卡酰胺,而且芥子油苷和异硫氰酸苄酯也可能对改善性功能有影响[14]。而最近的报道进一步证明了玛卡无论在短期还是长期喂养中,都会提高小鼠的性能力,另外,研究者还对玛卡改善性能力和玛卡喂养量的剂量关系进行了初步探讨[19]。 413 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。玛卡传统上可用于治疗女性更年期综合症,经现代研究表明,玛卡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[8 ,12]。而且玛卡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雌二醇分泌的不足 [20]。另外,玛卡中甾醇和皂甙可以作为多种激素如甾体激素的前体,玛卡中芥子油苷和异硫氰酸苄酯也与内分泌有关。有报道像玛卡这样含有芥子油苷的植物在世界上广泛用于再生荷尔蒙[11]。 414 抗肿瘤作用 玛卡传统上可用于抗癌[1],但目前未得到进一步证实。但玛卡中含有芥子油苷和异硫氰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[20～24],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,玛卡中含有的多不饱和脂肪酸和维生素C也有抗癌辅助作用。 415 其它功能 玛卡由于含有丰富的营养成分,尤其是其中的蛋白质、支链氨基酸和多种矿物质,因此还具有很好的抗疲劳功能[1,5],玛卡还可用于治疗慢性疲劳综合症,这可能与玛卡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,如玛卡有平喘作用,可以用于治疗哮喘症,可能是由于玛卡中含有的类固醇以及促肾上腺素类物质在起作用,玛卡的强化肌肉的作用可能与含有的高蛋白和甾醇有关,玛卡还可以预防各种类型的贫血,很可能与玛卡的高营养尤其是其中的矿物质如钙、铁密不可分。 5 玛卡的应用和开发 重视天然药物的研究是21世纪国际新药研究的重要趋势,玛卡独特的药理作用、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卡风靡欧洲、美国、日本、澳大利亚等国。这些在国际上的玛卡产品多是利用玛卡的“药膳两用”性质开发成各种各样的保健食品和营养补充剂,也有把玛卡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。要想进一步开拓玛卡的医药应用,必须转变目前玛卡在医药基础研究方面不足的现状,推进玛卡农艺学、玛卡有效成分分析及药理作用研究的深入,尤其是把玛卡与我国传统中草药研究开发紧密结合。
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