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南美植物玛咖的研究进展



全 文 :化学研究人员对这一特殊热带海洋植物类群资源分布和药
用价值了解甚少。目前已发现海漆中二萜类成分有良好的抗
肿瘤作用 ;红茄冬中的多糖有抗 HIV作用。因此开展这方面
的研究具有重要的应用价值。
References:
[1 ]  Zhang Q M, Zh ang Y C, Sun S J. Tropical Mar ine Research
( V) (热带海洋 ) [M ] . Beijing: Science Pres s, 1997.
[2 ]  Lin P, Fu Q. Environmental Ecolog y and Economic Ut il iz a-
tion of Mang roves in China (中国红树林环境生态及经济利
用 ) [M ] . Bei jing: High Educat ion Press , 1995.
[3 ]  Lin P. Medicinal plan ts of mangrove in China [J ]. J Marine
Drug (海洋药物 ) , 1984, 12(4) : 45-51.
[4 ]  Hogg R W, Gillan F T. Fat ty acids , sterol s and hyd rocar-
bons in th e leav es f rom eleven species of mangrove [J ]. Phy-
tochem istry , 1984, 23( 1): 93-97.
[ 5 ]  Ghosh A, Misra S, Du tta A K, et al . Pentacyclic tri terp-
enoids and sterol s f rom seven sp ecies of mang rove [ J] . Phy -
tochemistr y, 1985, 24( 8): 1725-1727.
[6 ]  Kokpol U, Chi t taw ong V. Ch emical const ituents of th e root
of Aca thus i ll ici folius [ J] . J Nat Prod , 1986, 49 ( 2): 355-
356.
[7 ]  Wolf R B, Spencer G F, Plat tner R D. Benzoxazolinone, 2,
4-dih yd rox y-1, 4-ben zoxazin-3-one, and i t s g lucoside f rom
Acanthus moll is s eed s inhibi t velv et leaf germination and
g row th [ J] . J N at P rod , 1985, 48( 1): 59-63.
[8 ]  Kapi l A, Sh arma S, Wahidulla S. Leishmanicidal activi ty of
2-benzoxazolinone f rom Acan thus il l ici fol ius in vit ro [ J ] .
Plan ta Med , 1994, 60( 2): 187-188.
[9 ]  Minocha P K, Tiwari K P. A t rit erpenoidal saponin f rom A -
canthus il licifol ius [ J] . Phytochem istry , 1981, 20( 1): 135-
137.
南美植物玛咖的研究进展
余龙江 ,金文闻 ,李 为 ,程 华

(华中科技大学生命科学与技术学院 ,湖北 武汉  430074)
  玛咖 ( Maca)又名 Peruvian ginseng , maka等 ,是南美一
年生或两年生草本植物 ,属十字花科 ( Cruciferae )独行菜属
( Lepidium L. ) [1, 2 ] ,具体的种还有争议 ,国际上普遍认为 ,
Lepidium meyenii Walp. 和 Lepidium peruvianum Chacon.
两个种在生长繁殖、植物化学和保健功效上几乎没有差
异 [3] ,因此被统称为“Maca” (我们音译为“玛咖” )。 玛咖在南
美安第斯山区已经有几千年的栽培历史了 ,而且在那些地区
是不可缺少的作物之一 ,传统上作为食物和草药用于增强精
力 ,抗疲劳 ,改善性功能 ,提高生育力 ,治疗女性更年期综合
征等 [2, 4 ] ,这些保健作用使玛咖从 20世纪 80年代起逐步得
到研究者的广泛关注 ,近几年的研究则尤为活跃。 为了促进
玛咖在我国的应用推广 ,本文对玛咖的资源现状、生长栽培、
植物化学成分、保健作用及开发前景等方面进行了阐述。
1 玛咖资源现状
  玛咖原产于海拔 3 500~ 4 500 m的南美安第斯山区 ,是
少数几种可以生长在高地的作物之一 ,玛咖现在主要分布在
秘鲁中部的 Puno生态区、 Junin湖泊周围和秘鲁东南部城
市 Puno,秘鲁矿业城市 Ca rr o de Pasco是当前最大的玛咖
商业中心。 20世纪 90年代中后期 ,玛咖在全世界的种植面
积约为 50 h m2 ,总产量达到 750吨 ,近几年来联合国粮农组
织 ( FAO )将玛咖作为国际重要营养食品故得到大力推广 ,种
植范围在不断扩大 ,同时正在加强增加产量、减少贮藏和避
免加工中损失等方面的研究 [5]。
2 玛咖的生长栽培
  玛咖是一年生或两年生草本植物 ,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。玛咖的生长能力极强。
在安第斯山区 ,玛咖 9-10月份播种 ,播种密度一般为每 15~
20 kg土壤就 1 kg种子 ,种子在 25℃下一周就可萌发 ,在平
均土壤温度 12℃~ 20℃ ,平均湿度 70% ,年平均雨量 720
mm下 ,土壤类型为粘土地区或石灰石地区 ,生长约 8个月
就可以收获玛咖根。 说玛咖是一年生或两年生植物 ,是因为
在条件合适情况下 ,玛咖可以在一年内完成一个生长周期 ;
但更多时候当玛咖根长到最大直径约 5 cm,受雨水量限制 ,
人们将它挖起 ,晒干 ,贮藏一段时间 ,等条件合适时 ,玛咖根
可以萌发 ,栽培后 4~ 6个月收获种子 ,这样玛咖就需要两年
才完成一个生长周期 [3, 6]。
  在玛咖生长的自然条件下 ,温度和水分是最为关键的 ,
尤其是温度 [6, 7] ,而且玛咖耐受低温的能力要比高温强得多。
玛咖栽培时的肥料也很重要 ,当地人通过施用牛羊粪以提高
玛珈产量 ,精心的栽培、施肥可以使玛咖每公顷产量由 3~ 4
吨上升到 15~ 20吨 [2, 5]。
3 玛咖的化学成分
  玛咖的化学成分研究 60年代开始增多 ,主要围绕着玛
咖根的营养成分、生物碱和芥子油苷 ( g lucosino la tes)等。 20
世纪 90年代以后则更为系统和深入 ,意大利人 Dini等 [8 ]发
表了对干燥玛咖根组成成分的详细分析。近几年玛咖的化学
成分及其结构得到进一步确认 ,尤其是玛咖根中发现的新物
        中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s 第 34卷第 2期 2003年 2月      · 附 7·
⒇收稿日期: 2002-04-29作者简介:余龙江 ( 1966— ) ,男 ,博士 ,教授。现为华中科技大学科学与技术学院副院长 ,教育部生物科学与工程教学指导委员会委员 ,湖北省植物学会常务理事 ,教育部骨干教师。 主要从事微生物工程、天然产物研究与开发、药用植物生物技术等方面的研究。
质玛咖酰胺 ( macamides)和玛咖烯 ( macaenes) ,以及芥子油
苷、甾醇等植物次生代谢产物。
3. 1 玛咖中丰富的营养成分 [8, 9]: 玛咖的保健作用与玛咖根
中含有丰富的营养成分是分不开的 ,尤其是玛咖根中蛋白
质、氨基酸、还原糖、矿物质 (锌、铁、钙 )的含量较为突出。 我
们对干燥玛咖根粉中氨基酸进行检测时发现玛咖根粉中含
有微量的具有保健作用的牛磺酸 ,之前未见有关报道。
  玛咖根的脂肪酸中不饱和脂肪酸含量较高 ,占已知脂肪
酸总量的 56%以上 ,其中亚麻酸和亚油酸对人体健康极为
有利。
3. 2 玛咖的次生代谢产物
3. 2. 1 玛咖生物碱:生物碱是玛咖根中较早发现的次生代
谢物质 , Chacó n从玛咖中获得 4种微量的生物碱 [10 ] ,但没有
分析其结构。最近在干燥的玛咖根中发现了一类玛咖生物碱
—— 玛咖酰胺类物质 ( macmides) ,这是一类新的化合物 ,
Zheng等人对玛咖根进行提取 ,醇提取物通过反相液相层析
等分离纯化 ,用 GS-M S等进行结构鉴定 ,检出 3种新的成
分: ①N -benzyl oc tanamide , ② N -benzy l-16-hydroxy-9-oxo-
10E , 12 E , 14E-octadecatrieneamide, ③ N -benzy l-9, 16-
dioxo-10E , 12E , 14E-octadecatrieneamide。该实验还分离到
一种新的植物化合物玛咖烯 ( macaenes ) ,总共得到 17种玛
咖烯和玛咖酰胺的类似物。玛咖酰胺和玛咖烯在玛咖提取物
中的含量达到 0. 6% [9]。
3. 2. 2 芥子油苷和异硫氰酸酯 ( iso thiocyana te): Johns等
在玛咖中发现了芥子油苷和具有挥发性的异硫氰酸酯类物
质 ,研究表明异硫氰酸酯类物质主要有异硫氰酸对甲氧基苄
酯 ( p-methoxybenzyliso th -io cyanate)、异硫氰酸苄酯 ( benzyl
iso thiocyana te) [9, 11]。 这暗示玛咖根中所含的芥子油苷的 R
基中芳环比例较高 ,至于玛咖根中含不含吲哚芥子油苷和脂
肪酸类芥子油苷 ,目前还未见报道。 异硫氰酸苄酯在码咖根
醇提取物中的含量为 0. 10~ 0. 15% [9]。
3. 2. 3 甾醇及其衍生物: 玛咖根中的甾醇及其衍生物包含
β -谷甾醇 (β -sitoste rol)、菜子甾醇 ( br assico ster ol)、菜油甾醇
( campester ol )、 豆甾醇 ( stigmaster ol )、 麦角 甾醇 ( erg o-
stero l )、△ 7, 22-麦角二烷醇 (△ 7, 22-erg ostadieno l)、β -蜕皮
激素 (β -ecdysone)等 [9, 12 ]。 干燥玛咖根醇提取物中的甾醇含
量可达到 0. 03% ~ 0. 04% [9]。
3. 2. 4 其他次生物质: 在玛咖根中还有一些微量的次生代
谢物质如鞣质、皂角苷、硫氢酸苄 ( benzy l thio cyanate )
等 [8, 10, 13]。
4 玛咖的药理作用
  高营养价值、合理的营养结构以及多种具有生物活性的
次生代谢产物使玛咖具备多种保健功能 ,传统上可用于增强
精力 ,提高生育力 ,改善性功能 ,治疗更年期综合征、风湿症、
抑郁症、贫血 ,另外还有抗癌和抗白血症的功效 [1 ]。现代医学
研究表明 ,玛咖具有抗疲劳、调节内分泌等多种独特功效。
4. 1 抗疲劳作用: 玛咖根粉末中含有丰富的氨基酸、牛磺
酸、矿物质锌等抗疲劳营养物质。如支链氨基酸 ( BCAA) (亮
氨酸、缬氨酸、异亮氨酸 )在消除运动性中枢疲劳和肌体疲劳
中有重要作用 [14, 15] ;锌则通过激活神经内分泌激素、能量代
谢所涉及的有关酶如乳酸脱氢酶等控制核酸、蛋白质、糖和
脂肪的代谢过程 ,起到抗疲劳作用。 在玛咖抗疲劳动物实验
中 ,用不同剂量的玛咖根粉末对小鼠进行 30 d的喂养 ,发现
玛咖喂养组小鼠负重游泳时间要比对照组大大延长 ,而且小
鼠运动时血清尿素氮和小鼠血乳酸水平降低 ,充分证明了玛
咖的抗疲劳功能。
4. 2 提高生育力: 玛咖可显著提高哺乳动物和鱼类的生育
力 [9, 16~ 19]。玛咖提高生育力的机制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 [4, 9] ,这与玛咖中含
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
鼠成熟的卵泡小体成倍增加 ,雄鼠精子产生数增加 [8];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
氨基酸主要的组成成分 ,而且表现在可以提高精子的运动性
上 [20] ;而果糖则可以为精子提供能力 [21]。
4. 3 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 [6 ] ,而 2000年 Zheng等用玛咖根醇提物喂养小鼠后发现
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 ,而且芥子油苷和异硫氰酸苄酯也可能对改善性功能有
影响 [9 ]。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 [22]。
4. 4 调节内分泌功能:玛咖传统上可用于治疗女性更年期
综合征 ,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 ,调节内分泌腺如肾上腺、甲状腺、胰腺、卵巢
等的功能 ,从而平衡荷尔蒙 [10]。而且玛咖可以作为代替外源
雌激素来缓解下丘脑和脑垂体功能亢进 ,也是因为其中的生
物碱可以补充雌二醇分泌的不足 [23 ]。
4. 5 抗肿瘤作用: 玛咖传统上可用抗癌 ,可能与其含有芥子
油苷和异硫氰酸苄酯等含硫有机化合物有关 ,已有不少报道
表明这两种物质具有抗癌效果 ,如对胃癌、食道癌、肺癌、白
血病等均有一定的作用 [23~ 29]。此外 ,玛咖中含有的多不饱和
脂肪酸和 Vc也有一定抗癌作用。
4. 6 其他作用: 玛咖可用于治疗慢性疲劳综合征、抑郁症 ,
这可能与玛咖调节内分泌作用有关 ;玛咖传统上还用于治疗
哮喘症 ,这与玛咖中含有的类固醇以及促肾上腺素类物质有
关 ;玛咖的强化肌肉的作用主要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 ,这与玛咖的高营养尤
其是含有的矿物质如钙、铁密不可分。
4. 7 毒理实验: 急性毒性试验结果表明 ,玛咖对小鼠的
LD50> 10 g /kg ,属实际无毒物质。 Ames试验、小鼠骨髓微核
试验与精子畸形试验均为阴性。大鼠 30 d喂养试验中 ,按人
体推荐摄入量的 25, 50, 100倍即 1. 00, 2. 00, 4. 00 g /kg
给予受试物 ,并设立正常对照组 ,测定结果显示各组大鼠体
重增长、食物利用率、脏体比、血象与血清生化指标均在正常
· 附 8·       中草药  Chinese Traditiona l and He rbal Drug s 第 34卷第 2期 2003年 2月        
值范围内。
5 玛咖的开发和市场前景
  玛咖在秘鲁安第斯山区作为当地人的高营养作物已有
几千年的食用历史 ,而其提高人的精力、耐力和性功能等传
统药用价值也广为流传。把玛咖鲜根与蜂蜜和水果一起榨成
汁作为饮料在当地也很流行 ,玛咖的叶子在欧洲作为布丁中
的蔬菜也深受喜爱 ,另外在国际市场上还出现了玛咖酒、玛
咖酱、玛咖口香糖等多种形式的玛咖产品。 但现在更多的玛
咖用途是将玛咖根干燥后磨成粉末或进行提取浓缩后制成
保健食品和药品 ,国际市场上已有几十种玛咖保健产品从美
国、日本、澳大利亚、西班牙、秘鲁、英国、台湾、香港等地推
出 ,功能主要用于增强精力 ,提高生育力 ,改善性功能、治疗
更年期综合征等。由于在国际上人们越来越崇尚非处方药和
功能食品 ,这给具有药食两用特性的玛咖带来了良好的发展
前景 ,推进了玛咖在国际上的研究热潮。
  目前有关玛咖的基础研究尚不十分深入 ,因此 ,在中国
大力开展玛咖这种洋中药的推广及应用的深入研究具有十
分重要而深远的意义。
  致谢: 玛雅生物工程 (湖北 )有限公司研究所、中国驻秘
鲁大使馆翻译人员参与部分工作。文中玛咖的抗疲劳动物实
验和毒理实验是我们在校同济医学院保健食品功能学检测
中心完成。
Referenes:
[1 ]  Quiró s C F, Cá rdenas R A. Maca [ A] . Hermann M, Heller
J. Andean Roots and Tubers: Ah ipa , Arracacha , Maca and
Yacó [ C] . Rome: IPGR I— P romotin g Conservat ion and Use
of Underuti liz ed and Neglected Crop s 21, 1997, 175-195.
[2 ]  Rea J. Maca (Lep id ium meyeni i ) [ A] . Hernando B, Leon J.
N eglected crops: 1492 f rom a di f ferent perspect ive [ C ] .
Rome: FAO— Plan t Production and Protection Series No.
26, 1994, 165-179
[3 ]  Quiró s C F, Epperson A, Hu J, et al . Physiological s tudies
and determination of ch rom osome number in Maca, Lepidium
meyen ii ( Bras sicaceae) [ J ] . Econ Bot , 1996, 50 ( 2 ): 216-
223.
[ 4 ]  Obregó n L. Maca, Planta Med icinal Y Nu tri tivo del Perú
[M ] . Lima: Inst ituto de Fi toterapia Am ericana, 1998.
[5 ]  National Research Council. Lost Crops of the Incas: Lit tle
Known Plants of the Andes with Promise for Wor ldwide
Cul tivat ion [M ] . Washington DC: National Academy Press ,
1989.
[6 ]  Leó n J. Th e maca ( Lepid ium meyeni i ) , a lit t le-k now n food
plant of Peru [ J] . Econ Bot , 1964, 18( 2): 122-127.
[7 ]  Tello J. La mace ( Lep idium meyenii Walpers): Cul tivo ali-
menticio potencial pare las zones altoandinas [R] . La Paz: In
Ⅶ Congres o In ternational de Cul t ivos And inos , 1991.
[8 ]  Dini A, M igliuolo G, Rast relli L, et al . Chemical composi tion
of Lepid ium meyenii [ J ] . Food Chem , 1994, 49 ( 4 ): 347-
349.
[9 ]  Zh eng B L, He K. Kim C H, et a l. Ef fect of a lipidic ex t ract
f rom Lep id ium meyen ii on sex ual behavior in mice and rat s
[ J]. Urolo gy, 2000, 55( 4): 598-602.
[10 ]  Chacó n G. Es tudio fi t oquimico de Lepid ium meyenii Walp
[D ] . Lima: Universidad Nacional Mayo r de San Marcos,
1962.
[ 11 ]  Timo thy A J. Ethnobo tany and phy toch emis t ry of t ropaeo-
lum tuberosum and Lepid ium meyeni i f rom And ean Sou th
America [D ] . Canada: Th e Universi ty of Bri tish Colum bia,
1980.
[12 ]  Espino za C L, Poma L P. Determinació n de amino á cidos es-
enciales de la maca (Lep id ium meyeni i ) y elaboració n de una
mezcla p roté i ca a base d e alimentos andinos [D ] . Huancayo:
Univ ersid ad Nacional d el Cent ro del Perú , 1995.
[ 13 ]  Paugam L, Menard R, Larue J P, et al . Op timization of glu-
cosinolate separation by micellar elect rokinetic capil lary ch ro-
matograph y using a Doehler t s experimental design [ J ]. J
Chroma togr A , 1999, 864: 155-162.
[ 14]  Herlin P M, James J H, Gimmon Z, et al . Combin ed or indi-
vidual adminis tration of branch ed-ch ain amino acids fol lowing
total hepatectomy in the rat: ef fects on amino acids and in-
doleamines in b rain [ J ] . J PEN J Parenter Enteral Nutr ,
1982, 6( 5): 383-387.
[15 ]  Zh ao W X, Wang X Y, Xu Z Q, et al . Myocardium and
sk eletal muscle of ath letie mice on branch amino acid ab-
sorb ed and ef fect of protein composed [ J ] . Chin J App l
Physiol , 1999, 15( 2): 127-129.
[16 ]  Tovar M . Efecto d e la“ Maca” ( Lepid ium meynii Walp. ) En
la presentacion de celo en vaqui llas Holstein en el establo
“ Chacra Valdivia” M atah uasi-Concep tion [ D ] . Huancayo:
Univ ersid ad Nacional be Cent ro del Peru, 1995.
[ 17]  Mend rano A. Uti li zacion de di ferentes niveles d e Maca en la
ferti lidad de cobayos [ D ] . Pasco: Universidad Nacional
Daniel Alcides Carrion, 1993.
[18 ]  Minaya M M. Efectos d e la Maca (Lep id ium meyen ii Walp. )
Sob re los parametros p rod uct ivos y rep rod uctivos de cuyes
raza Wanka [D] . Huancayo: Univ ersidad Nacional del Cen-
t ro d el Peru , 1995.
[19 ]  Lee K J, Dabrowski K, Rinchard J. Effect s of maca meal on
g row th and sex di f feren tiation of juv enile rainbow t rout On-
co rh ynch us mykiss [ J ]. A quacul tu re. 2001, 1: 21-25.
[ 20]  Ratna S P. Sudha S, Anant B P. Arginine induced m otili t y in
goat spermatozoa: a NM R s tudy [ J] . Prog Biophy Mol B iol ,
1996, 65( Suppl 1): 202.
[ 21 ]  Onyechi O, Law rence U S E, Akuoma H O. Ef fect of scopo-
letin on male guinea pig reproductiv e o rgans. I. l evel s of cit-
ric acid and f ructose [ J ]. Nutr Res , 1999, 19( 3): 443-448.
[22 ]  Cicero A F G, Bandieri E, Arlet ti R. Lep id ium meyenii Wa-
lp. imp roves sex ual behaviour in male rats independent ly
f rom i ts action on spontan eous locomoto r activi ty [ J ] . J
Ethnopharmacol , 2001, 75( 2-3) : 225-229.
[ 23]  Mith en R F, Dekk er M , Verkerk R , et al . The nut riti onal
signif icance, bios ynthesis and bioavai labi lit y of glucosinolates
in human foods [ J ] . J Sci Food Agr , 2000, 80 ( 7 ): 967-
984.
[24 ]  Getah un S M, Chung F L. Conversion of glucosinolates to
iso thiocyanates in h umans af ter ing es tion of cook ed w ater-
cress [ J] . Canc Ep idem iol Biomark Prev , 1999, 8( 5): 447-
451.
[ 25] Xu K, Tho rnalley P J. Studies on th e m ech anism of th e inhi-
bi tion of human leukaemia cell grow th by dietary i soth io-
cyanates and th ei r cys teine adducts in vi tro [ J ] . Biochem
Pharmacol , 2000, 60( 2): 221-231.
[26 ]  Stoner G D, Kres ty L A, Carl ton P S, et al . Is othiocyanates
and f reeze-dried st raw b erries as inhibitors of es ophageal can-
cer [ J]. Toxicol Sci , 1999, 52( 2): 95-100.
[27 ]  Hech t S S, Kenn ey P M J, Wang M Y, et al . Ef fects of ph-
enethyl is othiocyanate and benzyl i soth iocyanate, individ ual ly
and in combination, on lung tumo rig enesis ind uced in A /J
mice by benzo [a ] pyrene and 4-( methylni t rosamino )-1-( 3-
pyrid yl ) -1-butanone [ J] . Cancer Lett , 2000, 150( 1): 49-56.
[28 ]  Kassie F, Qin H M, Rab ot S, et al . Protection of organ spe-
cif ic g enotoxic effect s of 2-amino-3-meth ylimidazo [ 4, 5-F ]
quinoline ( Iq) by benzyl is othiocyanate ( Bi tc) , glucot ropae-
olin ( Gt ) and garden cress juice in vivo single cell gel elec-
t rophoresis ( Scge ) assay w i th primary rat hepatocytes and
colonocytes [ J ]. Neoplasma , 1999, 46: 41-44.
[ 29 ]  Pin tao A M, Pais M S S, Coley H, et al . In vi tro and in vivo
ant itumor activi ty of benzyl is othioc yanate— a natural prod-
uct f rom Tropaeolum majus [ J ] . Planta Med , 1995, 61( 3):
233-236.
        中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s 第 34卷第 2期 2003年 2月      · 附 9·