沙蔥化學成分及其生物學功能研究進展

敖長金

沙蔥（Allium mongolicum Regel）屬被子植物門（Angiospermae）、百合科（Liliaceae），蔥屬（Allium），學名蒙古韭，蒙古語稱為“胡穆利”，是一種生命力頑強的植物[1]。沙蔥主要分布于新疆、青海、甘肅、寧夏、陜西、內蒙古、遼寧以及蒙古國西南部等地的荒漠草原和沙地[2]，其特點是抗寒、抗旱、適應能力強。沙蔥以其野味濃厚鮮嫩，具有極高的營養價值和藥用價值而成為草原人們頗為喜愛的天然佳蔬，被稱為“菜中靈芝”。此外，沙蔥具有極高的飼用價值，有資料報道，沙蔥作為牧草其營養價值要高于國標一級苜蓿。大蒜、洋蔥和沙蔥同屬于蔥屬植物，一個多世紀以來，有關大蒜的報道就有1000多篇，而其相關研究目前仍然相當活躍，洋蔥也被美國國家癌癥研究所（NCI）列為具有癌癥預防作用的食品。相對而言，沙蔥的研究與開發還處于初始階段。近年來國內學者致力于沙蔥組分的提取、分離與鑒定，并且對沙蔥當中各種組分的免疫與抗氧化功能進行了研究，為沙蔥的進一步開發與利用提供參考依據。

1 沙蔥的化學成分

1.1 常規營養成分

張美莉(1997)[3]、劉世增（2007）[4]、蔣濤（2008）[5]等分別對沙蔥的營養價值進行分析，結果表明，不同生長期、不同產地的沙蔥營養價值差異較大，粗蛋白含量在15.25%～25.86%之間；粗脂肪含量在3.71%～5.6%之間；粗灰分含量在7.13%～22.71%之間；粗纖維含量在15.3%～33.96%之間；Ca和P的含量范圍分別為 1.32%～2.8%、0.21%～0.5%。據資料[6]記載，沙蔥在剛開始生長時期粗蛋白質、粗脂肪、粗纖維和灰分的含量分別為18.56%、6.01%、13.20%和12.30%，在大量開花時期分別為26.25%、3.50%、24.75%和14.90%。

1.2 氨基酸

斯琴巴特爾等（2002）[7]測定了現蕾期沙蔥的總氨基酸含量，共檢出17種氨基酸，其中谷氨酸和天門冬氨酸的含量最高，分別達到6.617mg/100mg和4.622mg/100mg。蔣濤(2008)[5]對不同生長期的沙蔥氨基酸含量進行測定，發現6月份的沙蔥總氨基酸含量要顯著高于8月份和9月份，從總體上看，谷氨酸和天門冬氨酸在各個月份的含量均為最高，這驗證了斯琴巴特爾的研究結果。劉世增等（2007）[4]在研究馴化沙蔥生長及營養變化規律時測定了甘肅省民勤地區野生沙蔥的游離氨基酸含量，檢測出18種氨基酸，其中谷氨酸和天門冬氨酸的含量最高，分別為0.3%和0.22%。張巧娥（2007）[8]對沙蔥脂溶性提取物（AFE）和水溶性提取物（AWE）的氨基酸含量進行了分析，發現在水溶性提取物中谷氨酸含量最高，其次是脯氨酸，而酪氨酸的含量最低。在脂溶性提取物中胱氨酸含量最高，脯氨酸次之，丙氨酸含量最低。

1.3 微量元素

通過對沙蔥微量元素含量的測定，發現沙蔥中鐵元素的含量最高，且發現沙蔥微量元素含量相差很大，這可能與沙蔥的產地和采集時期不同有關。張巧娥（2007）[8]對沙蔥提取物中的鐵、銅、錳、鋅進行了測定，結果發現，沙蔥脂溶性提取物和水溶性提取物中鐵元素的含量最高，這與以上研究結果一致。

1.4 揮發油化學成分

揮發油又稱精油，蒸餾植物取得的揮發性油狀液體，一般是多種成分的混合物，主要包括萜和芳香族兩大類化合物。植物精油的應用范圍很廣，其生物學活性主要有以下幾方面：①抗菌活性。精油大多有抗菌活性，如大蒜精油、丁香精油[9]對革蘭氏陽性菌和陰性菌都有很強的抑制作用。②抗炎活性。如大蒜新素能抑制血小板聚集。③抗腫瘤活性。莪術油及其橄欖烯對多種癌細胞具有抑制活性[10]。④抗病毒活性。如萬壽菊葉精油，艾葉揮發油對呼吸道合胞病毒具有一定的抑制作用[11]。⑤其它作用。植物精油還具有驅蟲、抗氧化、抗過敏等活性。劉世巍等（2007）[12]利用GCMS分析沙蔥揮發油的化學成分，共鑒定出了15種組分，這些組分占揮發油總量的94.5%。其中含量最高的為肉桂酸乙酯，相對含量為22.6%。其它組分為：反丁烯二腈、dl-苯甲基羥基丁二酸、2-丙二烯環丁烯、二乙基乙縮醛、烯丙基溴、2-羥基-5,5-二甲基環戊-2-烯酮、異辛烷、草酸丁二酯、2-硝基甲苯、正丁腈、甲苯、丙酮酸甲酯、5-甲基-7-氨基-s-噻唑（1,5-A）吡啶。同屬于蔥屬植物的洋蔥其揮發油的主要成分為硫醚類（R-Sn-R）、硫醇類（R-SH）、硫代亞磺酸脂類{RS-S(O)-R}和噻吩等雜環化合物，其R基團為甲基、丙基、丙烯基和烯丙基等，硫化物中主要是二硫化物和三硫化物[13-14]。大蒜揮發性物質主要含有大蒜素以及檸醛、芳香醇、a-水芹烯、丙醛、戊醛等多種化合物[15]，其產地不同揮發油成分有一定差別。就目前的研究來看，沙蔥的揮發油成分中沒有檢測出含硫的化學物質，這與同屬的大蒜和洋蔥有很大的差別，其原因有待于研究。

1.5 黃酮類化合物

黃酮類化合物廣泛存在于牧草和藥用植物中，是植物在長期自然選擇過程中產生的一些次級代謝產物，它們是一類以2-苯基色原酮為母核的多酚化合物。目前黃酮類化合物是泛指兩個苯環(A與B)通過三個碳原子相互聯結而成的一系列化合物。趙春艷（2008）[16]應用75%乙醇提取沙蔥中黃酮類化合物，通過不同濃度的乙醇溶液進行洗脫，用液相色譜－電噴霧離子化－質譜串聯技術（LC-ESI-MS-MS）鑒定沙蔥黃酮類化合物的結構，結果如下：30%乙醇洗脫出8種沙蔥黃酮類化合物，分別是：①山奈素-4′-O-3,7-O-O-二葡萄糖苷；②槲皮素-7-O-3-O-蕓香糖苷；③山奈素-4′-O-7-O-葡萄糖-3-O-二葡萄糖苷；④7-O-5,4′-二甲氧基-3′-羥基黃酮醇；⑤3′,4′-環氧基-7-O-5-甲氧基黃酮醇；⑥槲皮素-7-O-3-O-二葡萄糖苷；⑦槲皮素-7-O-3-O-葡萄糖苷；⑧山奈素-7-O-3-O-葡萄糖苷。50%乙醇洗脫出7種沙蔥黃酮類化合物，分別是：①木犀草素-5′-O-葡萄糖-4-羥基苯丙酸；②槲皮素-7-O-3-O-蕓香糖苷；③山奈素-4′-O-3,7-O-O-二葡萄糖苷；④7-O-5,4′-二甲氧基-3′-羥基黃酮醇；⑤3′,4′-環氧基-7-O-5-甲氧基黃酮醇，⑥槲皮素-7-O-3-O-葡萄糖苷；⑦山奈素-7-O-3-O-葡萄糖苷。70%乙醇洗脫出3種沙蔥黃酮類化合物，分別是：①7-O-5,4′-二甲氧基-3′-羥基黃酮醇；②3′,4′,3,4-四羥基-6-O-類黃酮；③3′,4′-環氧基-7-O-5-甲氧基黃酮醇。95%乙醇洗脫出2種沙蔥黃酮類化合物，分別是：①3′,4′-環氧基-7-O-5-甲氧基黃酮醇；②7-O-5,4′-二甲氧基-3′-羥基黃酮醇。

1.6 多糖

多糖是一類天然高分子化合物，它由10個以上乃至幾千個單糖以糖苷鍵相連形成的線型或支鏈的高聚物。近幾十年來，由于分子生物學的發展，人們逐漸認識到了多糖及其復合物分子具有極其重要的生物功能，它在免疫功能的調節、細胞與細胞的識別和細胞間物質的運輸等方面都發揮著巨大的作用。如大蒜多糖可使正常小鼠外周血T、B淋巴細胞含量增加,增強機體的細胞免疫及體液免疫功能[17]。馬釗（2005）[18]認為，沙蔥多糖能夠提高小鼠免疫力，并且具有預防高血脂癥的作用。張興夫（2009）[19]研究了水提法提取沙蔥多糖的工藝，通過正交試驗確定了水提法提取沙蔥多糖的最佳工藝參數，其結果為：提取時間6 h、提取溫度90℃、料液比1：20。在上述提取條件下，水提法提取沙蔥多糖得率可達到2.56%。在此基礎之上扈瑞平（2009）[20]確定了Sevage法去除沙蔥多糖溶液中蛋白質的最佳方法，為沙蔥多糖的進一步分離、純化提供條件，在后續的實驗研究中確定了沙蔥多糖主要由L-脫氧鼠李糖、β-D-葡萄吡喃糖、β-D-半乳吡喃糖等單糖組成，分子量為5.89×104D，單糖的構型為α-Glc(1→4)、β-Glc(1→2)- 和 α-Rha，同時認為。沙蔥多糖能有效地抑制S180腹水瘤小鼠腹水的形成，延長其存活期，并通過促進免疫器官的生長發育和小鼠免疫細胞分泌IL-2、TNF-α而發揮免疫調節功能和抗腫瘤作用[20-21]。王麗思（2009）[21]研究了沙蔥多糖對小鼠腹腔巨噬細胞的激活作用，發現沙蔥多糖能夠增強巨噬細胞吞噬中性紅的能力，提高能量代謝水平，促進IL-6的分泌。這進一步驗證了沙蔥多糖對機體免疫功能的影響，此結論和張興夫（2009）[22]沙蔥多糖對小鼠免疫功能具有促進作用的觀點一致。

2 沙蔥的飼用價值

蔥屬植物是草原民族自古以來放牧利用的飼用植物，在蒙古族民間對草地的分類中，蔥屬植物的生長與否是辨別抓膘草地的依據。在生產實踐中牧民認為，綿羊采食堿韭、山韭、蒙古韭和野韭抓膘快而持久，并且肉質較好。根據當地草地的類型，秋季選擇生長有蔥屬植物的草地放牧，為綿羊抓膘，是蒙古族利用草地的傳統方法之一。

2.1 沙蔥及沙蔥提取物對綿羊瘤胃發酵功能的影響

盧媛（2002）[23]通過體外批次培養考查了不同沙蔥凍干粉添加量對瘤胃總VFA產量、培養液中瘤胃細菌-N產量、DM、NDF降解率以及乙酸、丙酸、丁酸產量及乙酸/丁酸值的影響，最后確定了沙蔥凍干粉的添加范圍為12～21 g/kg，在此范圍內沙蔥凍干粉對瘤胃各項指標均有一定的提高作用。哈斯額爾敦（2007）[24]采用體外批次培養的方法，研究了沙蔥水溶性提取物（AWE）對綿羊瘤胃發酵功能的影響，并且確定了最適添加量為每千克日糧添加335～415 mg沙蔥水溶性提取物。試驗采用50%的乙醇溶液對沙蔥進行萃取，濃縮干燥后所得物質為AWE，其成分主要是天然化合物的衍生物，包括半胱氨酸衍生物、大蒜素、苯并吡喃衍生物、螺甾烷衍生物、黃芪甙衍生物等。哈斯額爾敦認為，日糧當中添加AWE可以提高培養液中揮發性脂肪酸（VFA）含量；可以提高培養液中菌體蛋白（BCP）的含量；可以提高中性洗滌纖維（NDF）的降解率，但是對培養液的產氣量和NH3-N濃度無顯著影響。趙春艷（2007）[25]選用6只體況相近、裝有永久性瘤胃瘺管的內蒙古半細毛羯羊為實驗動物，實驗組沙蔥添加量為日糧精料的4%，實驗研究發現，添加沙蔥后綿羊瘤胃纖毛蟲數量顯著降低（P＜0.05）；實驗組瘤胃pH值顯著高于對照組（P＜0.05）；BCP顯著高于對照組 (P＜0.05)，NH3-N濃度顯著低于對照組（P＜0.05）；脂酶活力極顯著高于對照組（P＜0.01）。

2.2 沙蔥對羊肉品質的影響

羊肉的品質主要反映在以下幾個方面：①產肉性能主要測定其生長發育速度、體重、飼料報酬、日增重等指標；②屠宰性能主要測定屠宰率、胴體重、骨肉比、眼肌面積、持水性、pH值、肉色等；③理化指標主要測定水分、蛋白質、粗脂肪、粗灰分、礦物質含量以及氨基酸組成等；④食用品質主要測定大理石花紋、肌纖維直徑、嫩度剪切值、熟肉率、多汁性、風味物質等。盧媛（2002）[23]認為，在日糧當中添加沙蔥凍干粉對試驗羊的日增重有明顯影響，并且確定了最適添加劑量為15～17.5 g/（只·d）（按干物質計算）。趙國芬（2007）[26]選用28只蒙古羯羊,采用完全區組試驗設計,對照組飼喂基礎日糧,試驗組添加4%沙蔥，研究發現，試驗組背最長肌黃色程度和臀中肌的紅色程度顯著降低(P＜0.05)；試驗組的剪切力顯著低于對照組(P＜0.05)；試驗組肌肉的蛋白含量顯著高于對照組(P＜0.05)，但是肌原纖維小片化指數、熟肉率、肉骨比、屠宰率、失水率、脂肪含量各指標試驗組與對照組相比差異不顯著（P＞0.05）。

2.3 沙蔥對羊肉風味的影響

羊肉是全世界廣泛食用的，幾乎為每一個國家所接受的畜肉。但是由于羊肉的特殊氣味(尤其是烹調時產生的)讓許多人拒食。生羊肉本身就具有一種較強的氣味，這一點在處理羊肉之后的環境中較其它家畜更為明顯，這種氣味的主要來源是脂肪組織，尤其是皮下脂肪。研究證明，家畜的瘦肉提供肉的香味，而脂肪則提供相應的畜種特有的風味[27]。哈斯額爾敦（2007）[28]認為，沙蔥及其提取物降低了皮下、肌內、腎臟飽和脂肪酸(SFA)的含量，同時提高了不飽和脂肪酸（MUFA）和多不飽和脂肪酸（PUFA）及SFA+PUFA的含量，從而改善肉中脂肪酸組成，進而改善風味，沙蔥及沙蔥提取物通過降低血清中甘油三脂（TG）水平、血糖（GLU）水平及高密度脂蛋白膽固醇（HDL）水平和低密度脂蛋白膽固醇（LDL）水平，降低血清IGF-1和TNF-α含量，降低脂肪合成酶（FAS）活性和提高激素敏感脂酶（HSL）及脂蛋白脂酶（LPL）活性，減少脂肪細胞和脂肪酸合成，提高甘油三酯分解能力，從而顯著降低了皮下脂肪、腎臟和總的體脂脂肪沉積，達到改善肉的品質和風味的功能。肉的風味是生肉經過不同的加熱處理后產生的一種能引起人食欲的特征香氣，這種香味在食物風味中占有非常重要的地位，也是肉質量的重要組成部分。肉的風味主要包括滋味和香味兩個方面:滋味來源于肉中的呈味物質如無機鹽、谷氨酸鹽、乳酸、游離氨基酸和肽類；香味主要由肌肉在受熱過程中產生的揮發性物質如不飽和醛、酮、含硫化合物及一些雜環化合物。杜克生(2002)[29]報道，肉類香味是多種成分綜合作用的結果，羊肉香味的主體成分是羰基化合物及C8-C10的不飽和脂肪酸。鮮味來自于肌苷酸IMP和鮮味氨基酸，肌肉中的鮮味是增添食物風味的主要因素。張巧娥（2007）[8]研究發現，沙蔥及其提取物能夠提高背最長肌和瓣膜肌中粗蛋白（CP）和粗脂肪（EE）的含量，提高兩部位中鮮味氨基酸、IMP、還原糖含量，從而改善肉的風味。

3 沙蔥生物學功能

3.1 抑菌作用

李亞蕾等（2008）[30]研究了沙蔥水提液和70%乙醇提取的體外抑菌作用。研究發現，沙蔥提取物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、釀酒酵母、黑曲霉、青霉都有一定的抑制作用，對酵母菌的抑制作用效果最為顯著，對大腸桿菌的抑制作用較差。研究還發現，沙蔥醇提物要比水提物的抑菌能力強，并且乙醇提取物的抑菌效果要好于6%苯甲酸鈉對照組。研究確定了沙蔥醇提取物的最低抑菌濃度（MIC）,其結果為：沙蔥醇提物對釀酒酵母的MIC為7.9 g/l；對大腸桿菌的MIC為125 g/l；對金黃色葡萄球菌的MIC為62.5 g/l。

3.2 抗氧化作用

生物機體內的抗氧化劑主要由兩大類化學物質組成，一是抗氧化酶類，主要包括超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）及谷胱甘肽過氧化物酶（GSP-Px）等；二是非酶類抗氧化劑，主要有維生素 E、維生素 C、谷胱甘肽（GSH）、β-胡蘿卜素等。趙春艷（2009）[31]研究發現，沙蔥黃酮能提高小鼠機體總超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶、總抗氧化能力和降低機體丙二醛的含量。沙蔥異黃酮也具有相同的功效[32]。哈斯其木格（2008）[33]研究發現，沙蔥提取物對肉仔雞血清總抗氧化能力、總超氧化物歧化酶活力、谷胱甘肽過氧化物酶活力和過氧化氫酶活力具有顯著提高作用，對肉仔雞肝臟抗氧化能力無顯著影響。

3.3 免疫作用

免疫是機體產生的一種保護性生理反應，是機體具有的對自我和異己抗原的認識或應答能力。由免疫器官、免疫細胞、免疫因子三者所產生的對機體的保護性反應分別稱為器官免疫、細胞免疫和體液免疫。非特異性免疫、細胞免疫和體液免疫是評價受試物免疫調節功能的三項主要指標，其中如果有兩個以上（含兩個）功能檢測結果為陽性，即可判定該受試物具有免疫調節效果[34]。沙蔥黃酮能提高免疫器官指數、血液和肝臟的酸性磷酸酶（ACP）和溶菌酶的含量，從而增強吞噬細胞消化和降解異物的能力，并且沙蔥黃酮能顯著提高小鼠的碳廓清指數（κ）和吞噬系數（α），因此，沙蔥黃酮在增強機體非特異性免疫機能方面發揮著重要作用；沙蔥黃酮還可提高小鼠外周血中IgG的含量和CD19+細胞（B細胞）百分率，表明沙蔥黃酮通過增加機體抗體形成細胞的數量或增強抗體形成細胞的功能，而提高機體體液免疫功能；通過提高外周血中CD4+細胞和CD8+細胞數量而增強機體的細胞免疫機能。沙蔥黃酮還可通過提高血液中生物信息傳遞分子——NO的含量，活化巨噬細胞發揮非特異性殺菌和殺腫瘤作用，在T淋巴細胞和B淋巴細胞的參與下進行復雜的免疫活動。繆亞娟（2009）[32]選用60只昆明小白鼠隨機分為3組，空白為對照組，左旋咪唑陽性為對照組和實驗組。實驗研究了95%乙醇洗脫得到的沙蔥異黃酮對小鼠非特異性免疫機能的影響，結果顯示：沙蔥異黃酮對小鼠酸性磷酸酶活力有一定的提高作用，血清和肝臟中酸性磷酸酶活力在試驗第7和14 d時，效果與左旋咪唑對照組相當；沙蔥異黃酮對小鼠血清溶菌酶的含量有一定的提高作用，血清中溶菌酶含量在試驗第7和14 d時，效果與左旋咪唑對照組相當；沙蔥異黃酮對小鼠免疫器官指數有一定的影響，試驗第7 d時，肝臟指數、脾臟指數和胸腺指數與左旋咪唑對照組相當；14 d時，肝臟指數和胸腺指數好于左旋咪唑對照組。薩如麗（2009）[35]以肉仔雞為實驗對象，以飼料添加劑的方式在日糧中添加沙蔥提取物，考察沙蔥提取物對肉仔雞免疫機能的影響，實驗結果表明：沙蔥提取物有增強肉仔雞機體抵抗力、免疫力的趨勢。

4 展望

沙蔥作為一種野生的植物資源，廣泛的分布在內蒙古的草原上，是自古以來草原民族放牧利用的飼用植物。牧民經過長期的實踐認為，綿羊采食沙蔥以后有利于抓膘，并且肉質鮮美，這與現代牧草學的評價是一致的。近年來，學者們對沙蔥的營養價值進行了研究，其研究結果在具體營養成分含量上有所差別，目前還不能形成一個統一的、按照產地和生長階段劃分的權威標準。沙蔥的研究與開發重點在于功能性因子，所以定性、定量的檢測功能性因子的方法就非常重要，應該逐步建立一套科學的、系統的、有效的測定沙蔥功能因子的方法。

天然的植物提取物可以應用于眾多領域，有著廣闊的市場前景，在蔥屬植物當中，大蒜、洋蔥研究較多，目前大蒜已經形成產業體系，大蒜素、大蒜多糖、大蒜精油等產品廣泛的應用于飼料與保健品行業。沙蔥作為一種尚未被開發的野生植物資源同樣有著廣闊的前景，對沙蔥揮發油進行分析后發現，沙蔥揮發油當中肉桂酸乙酯的含量較高，肉桂酸乙酯本身就是一種香料，大量應用于化妝品行業和食品添加劑行業，肉桂酸乙酯是否會對羊肉的風味產生影響值得我們探討。此外，沙蔥黃酮、異黃酮、多糖對機體免疫與抗氧化功能的影響在作用機理方面還有待于進一步研究。

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