薇菜營養(yǎng)特性研究及加工產(chǎn)品的開發(fā)利用

宋曉東，鐘昔陽

（合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，安徽合肥 230009）

近年來，隨著生活水平的提高，消費(fèi)者日益青睞綠色、營養(yǎng)、健康食品[1]。山野菜因其無污染、營養(yǎng)豐富且含有大量多酚、類黃酮和多糖等活性物質(zhì)，經(jīng)常食用會降低患癌癥、心臟病、高血壓、中風(fēng)和老年癡呆的風(fēng)險[2]。

薇菜作為山野菜中的一種，其質(zhì)脆味美，富含蛋白質(zhì)、氨基酸和多種維生素，以及多糖、類黃酮、多酚等活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎、抗腫瘤、抗HIV等活性[3]，享有“山珍”和“山菜之王”美譽(yù)。對我國薇菜資源特性、營養(yǎng)特性評價研究和產(chǎn)品加工開發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，以期為薇菜資源的進(jìn)一步加工利用提供參考。

1 薇菜資源特性及其分布

薇菜，學(xué)名紫萁，又稱牛毛廣、貫眾、迷蕨等，屬于紫萁科植物。薇菜包括原葉體和孢子體，依靠孢子繁殖。薇菜的壽命長且適應(yīng)性較廣，但其自然更新率很低，現(xiàn)有的薇菜資源是經(jīng)過若干年積累而成[4]。薇菜包含紫萁和分株紫萁2個品種，紫萁在分類上屬蕨類植物門（Pteridophsta）、真蕨亞門（Filicophstina）、原始薄囊蕨綱（Protoleptosporangiopsida）、紫萁目 （Osmundales）、紫萁科 （Osmundaceae）、紫萁屬（Osmunda）[5]。薇菜（紫萁） 有紅葉柄紫萁和綠葉柄紫萁2個生態(tài)變異的類型，其中綠葉柄紫萁質(zhì)嫩且纖維化速度較慢，其質(zhì)量一般優(yōu)于紅葉柄紫萁[6]。

紫萁在全球分布極其廣泛，除東亞地區(qū)外，歐洲、美洲也都有分布[7]。紫萁在我國歷史悠久，遍布我國各個地區(qū)[8]。中國盛產(chǎn)薇菜的四大主要產(chǎn)區(qū)為武陵山區(qū)、重慶黔江區(qū)五縣及其毗鄰的湖北恩施州、貴州銅仁地區(qū)和湖南湘西州。此外，在東北的黑龍江與吉林等地也生長著大量的薇菜。其中分布于我國南方地區(qū)的主要是紫萁，俗稱南方薇菜。生長于我國的東北地區(qū)的主要是分株紫萁，又被稱為東北薇菜。作為我國目前出口創(chuàng)匯的重要蔬菜之一，薇菜產(chǎn)品每年出口100×104kg，創(chuàng)匯1 000多萬美元。

2 薇菜的營養(yǎng)特性研究進(jìn)展

薇菜味道鮮美、風(fēng)味獨(dú)特且營養(yǎng)豐富，具有保健功效，深受國內(nèi)外消費(fèi)者的青睞[9]。日本是最先研究和開發(fā)薇菜資源的國家。20世紀(jì)80年代初，隨著日本大量進(jìn)口我國的薇菜，我國才開始開展薇菜開發(fā)利用方面的研究[10]。根據(jù)目前的研究發(fā)現(xiàn)，薇菜中含有大量的礦物質(zhì)、微量元素，以及多糖、黃酮類化合物和多酚等活性物質(zhì)。

2.1 基本營養(yǎng)物質(zhì)

薇菜的營養(yǎng)成分比較全面，蛋白質(zhì)、粗纖維和維C含量較高，脂肪含量較低，是一種理想的低熱量高蛋白食物。研究表明，薇菜中含蛋白質(zhì)24.31 g/100 g，脂肪4.70 g/100 g，維 C 17.10 mg/100 g，總糖 9.45 g/100 g，還原糖1.05 g/100 g，粗纖維26.22 g/100 g，總酸2.41 mg/100 g[11]。薇菜除了具有低脂、高蛋白、高纖維的特點(diǎn)外，其必需氨基酸種類齊全且比例均衡，是一種理想的蛋白質(zhì)來源。李雪影等人[12]發(fā)現(xiàn)薇菜干中共含有18種氨基酸，其中總氨基酸含量達(dá)697.93 mg/g，必需氨基酸總量與氨基酸總量比值為0.45，而必需氨基酸總量與非必需氨基酸總量比值為0.83，高于聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations， FAO）與世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）所推薦的理想蛋白標(biāo)準(zhǔn)。薇菜干8種必需氨基酸均衡性良好，與FAO、WHO標(biāo)準(zhǔn)氨基酸模式貼近。此外，相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)薇菜中7種必需氨基酸分別占氨基酸總量的43.26%，灰分的含量為8.11%，粗蛋白22.80%，粗脂肪3.34%，粗纖維13.07%，總糖含量為21.14%[13]。

2.2 生物活性物質(zhì)

2.2.1 薇菜多糖

多糖（Polysaccharide） 是由多個單糖分子失水、縮合而成的一類分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且龐大的糖類物質(zhì)，具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗腫瘤、肝保護(hù)、降血糖和發(fā)揮胃腸道保護(hù)作用等多種生理活性功能[14-15]。薇菜中含有豐富的多糖物質(zhì)，當(dāng)前關(guān)于薇菜多糖的研究主要集中在提取與結(jié)構(gòu)功能評價2個方面。

目前薇菜多糖提取方法有水煮提取、微波輔助提取和超聲-微波協(xié)同萃取等。水煮浸提法方法簡單、成本較低，但溫度較高，薇菜多糖的提取率也較低。研究表明在溫度90℃，提取時間6 h，料液比1∶20時，得到薇菜多糖類化合物提取量達(dá)59.133 mg/g[16]。而微波輔助提取具有提取時間短、提取率高等特點(diǎn)。有研究表明微波輔助提取在料液比1∶32，微波功率為539 W的條件下提取時間僅為35 s[17]。超聲-微波協(xié)同萃取作為一種新興的方法，具有快速、高效、安全等特點(diǎn)。林薇等人[18]采用超聲－微波協(xié)同萃取方法使紫萁多糖的提取率達(dá)到0.236%。

在薇菜多糖的結(jié)構(gòu)與功能研究方面，有研究表明紫萁多糖是由葡萄糖（Glu.）、甘露糖（Man.）、木糖（Xyl.）和半乳糖（Gal.）組成，其摩爾比Glu.∶Man.∶Xyl.∶Gal.=0.17∶0.33∶0.4∶1[19]。薇菜多糖具有一定的體外抗氧化作用，能有效抑制和清除O2-·和·OH，延緩自氧化的反應(yīng)過程，但其抗氧化能力不及維C[20]。除了抗氧化作用，薇菜多糖更具有一定的抗菌消炎、止痛、生肌和護(hù)膚等功效，對輕度燒燙傷有比較顯著的治療效果，對金黃色葡萄球菌和藤黃色八疊球菌也有一定的抑制作用，有望制成新型、無毒高效的天然抗菌防腐劑[21-22]。

2.2.2 黃酮類化合物

黃酮類化合物是薇菜中的一類重要生物活性物質(zhì)，當(dāng)前相關(guān)學(xué)者在薇菜黃酮提取與功能評價方面開展了研究工作。薇菜黃酮類化合物的提取方法研究主要集中在乙醇提取法、丙酮提取法、微波輔助提取法等[23]。田國政等人[24]在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時間1.5h，料液比1∶25（g∶mL），浸提溫度70℃條件下測得薇菜總黃酮類化合物提取得率達(dá)1.29%。微波輔助浸提薇菜黃酮類化合物具有時間短、效率高的特點(diǎn)。采用微波輔助法提取薇菜中的總黃酮，在乙醇體積分?jǐn)?shù)40%，料液比1∶50，微波功率為450 W條件下微波處理時間僅為100 s[25]。而薇菜黃酮類化合物的分離應(yīng)用最廣的是大孔樹脂法。田宜柏[26]采用聚酰胺柱層析法提取分離純化黃酮類化合物，上樣量3 mL（質(zhì)量濃度0.749 mg/mL），70%的乙醇，200 mL/h的流速洗脫，譜峰較窄，洗脫峰的黃酮含量達(dá)14.45%。

目前，關(guān)于薇菜黃酮化合物的功能性研究主要集中于抗氧化性、清除自由基和抑菌等方面，其抗氧化作用主要體現(xiàn)在還原能力、清除O2-·，·OH，DPPH·和ABTS+自由基能力，以及對脂質(zhì)過氧化的抑制等[27]。薇菜黃酮類化合物抗氧化作用隨著添加量的增加而逐漸增強(qiáng)[28]。在對豬油的抗氧化作用方面，當(dāng)添加量為0.5%時，其抗氧化效果與0.02%BHT相接近[29]。薇菜黃酮類化合物還具有一定的抗菌作用，且其抗菌譜較寬[30]，可顯著抑制夏枯草、銅綠假單胞菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌的增殖[31]。

2.2.3 多酚化合物

多酚（Totalpolyphenol）是多元羥基酚類化合物的總稱，當(dāng)前被稱為“第七類營養(yǎng)素”。薇菜中多酚類物質(zhì)具有抗氧化、抗炎與免疫調(diào)節(jié)等活性，其清除·OH，O2-·，DPPH·的能力較強(qiáng)[32]。Zhu X X等人[33]在體外條件下使用的大鼠腹膜細(xì)胞，研究紫萁提取的酚類化合物免疫調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)紫萁提取的酚類化合物具有明顯的免疫調(diào)節(jié)活性。也有研究表明薇菜提取物因多酚類物質(zhì)存在具有抑制白介素-1β（IL1-β） 和白細(xì)胞介素-6（IL6） 的促炎基因表達(dá)以及由脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS） 引起的巨噬細(xì)胞的iNOS的基因表達(dá)作用以及清除DPPH·和ABTS+的能力，還具有抗炎與抗氧化作用[34]。Chon S U等人[35]研究也發(fā)現(xiàn)薇菜中含有的酚類能抑制DPPH·自由基的活性，且對SNU-601人胃癌細(xì)胞株活性有很高的抑制作用。

3 薇菜產(chǎn)品加工研究現(xiàn)狀

隨著人民生活水平的不斷提高，營養(yǎng)、安全食品的需求日益增長。薇菜享有“無污染菜”盛譽(yù)，且為藥食同源產(chǎn)品，薇菜的開發(fā)、加工利用迎來了較好的發(fā)展機(jī)遇，國內(nèi)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)、加工企業(yè)開展了大量的工作，市場上已出現(xiàn)了薇菜加工產(chǎn)品，部分企業(yè)成功出口薇菜產(chǎn)品到日本、韓國等東南亞國家。

薇菜由于是一種季節(jié)性較強(qiáng)的山野菜，需要及時采收、加工。針對這個特點(diǎn)，當(dāng)前的研究主要集中在新鮮薇菜的脫水加工、薇菜干的復(fù)水產(chǎn)品開發(fā)和薇菜的風(fēng)味食品加工等方面。

3.1 新鮮薇菜脫水加工研究

薇菜的脫水加工是實(shí)現(xiàn)薇菜長時間貯藏及后續(xù)深加工產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)，宋衛(wèi)江、何興炳等人[36-37]研究發(fā)現(xiàn)冷水浸濕、高溫漂燙、適度揉搓是防止或減緩新鮮薇菜的損傷與老化有效舉措，其有效抑制或破壞了酶的活性，軟化纖維，有效提高脫水薇菜品質(zhì)。

薇菜作為一種的珍貴的野菜，其風(fēng)味獨(dú)特，但是薇菜中含有苦味氨基酸、單寧等苦味物質(zhì)，不為大多數(shù)消費(fèi)者所接受。何義發(fā)等人[38]研究了用NaHCO3去苦，發(fā)現(xiàn)NaHCO3濃度與脫苦的效果成一定的相關(guān)性。但也有研究發(fā)現(xiàn)用NaHCO3處理薇菜容易出現(xiàn)脫皮的現(xiàn)象，影響薇菜的品質(zhì)[39]。

3.2 薇菜干的復(fù)水加工研究

3.2.1 復(fù)水研究

當(dāng)前，復(fù)水薇菜干是出口國外的薇菜加工主要產(chǎn)品。研究發(fā)現(xiàn)復(fù)水條件直接影響著薇菜產(chǎn)品的品質(zhì)，復(fù)水一般采用熱水冷水交替浸泡的方式。熱水浸泡可盡快軟化薇菜纖維，明顯提高薇菜干復(fù)水比。而冷水浸泡，可以防止熱水浸泡時間過長而使組織過度軟化。熱水-冷水-熱水-冷水的復(fù)水工藝得到的產(chǎn)品，復(fù)水比高，產(chǎn)品口感好[40-41]，但其耗時長、薇菜的感官品質(zhì)差，而熱水-冷水-熱水的復(fù)水加工產(chǎn)品品質(zhì)較好、整體經(jīng)濟(jì)效益更佳[42]。

3.2.2 護(hù)色研究

薇菜在加工處理的過程中，受到溫度等因素的影響極易發(fā)生酶促褐變，從而導(dǎo)致薇菜變黑，嚴(yán)重影響薇菜的顏色與口感，不利于薇菜的生產(chǎn)消費(fèi)。在復(fù)水過程中加入維C等抗氧化劑，調(diào)節(jié)pH值可以起到護(hù)色效果。周萬龍等人[43]研究發(fā)現(xiàn)添加亞硫酸鈉護(hù)色可以提高復(fù)水薇菜的色澤與品質(zhì)。李睿等人[39]研究發(fā)現(xiàn)1%氯化鈉、0.2%亞硫酸鈉、0.5%檸檬酸作為護(hù)色劑時，薇菜能保持較好的色澤，而用碳酸氫鈉作為護(hù)色劑時薇菜容易脫皮，醋酸銅作護(hù)色劑薇菜因紅色消失多而呈綠色，氯化鈣作為護(hù)色劑護(hù)色效果一般。

3.3 薇菜新產(chǎn)品的研發(fā)

為了提高薇菜的經(jīng)濟(jì)附加值，豐富薇菜產(chǎn)品種類，相關(guān)學(xué)者開展了薇菜新產(chǎn)品的研發(fā)。李剛鳳等人[44]開發(fā)的即食薇菜色澤均勻并且口味獨(dú)特。周志等人[45]以薇菜、土臘肉和山蒼子為原料，所得產(chǎn)品具有薇菜、土臘肉和山蒼子的復(fù)合風(fēng)味和土家風(fēng)味之特點(diǎn)，且低酸低鹽具有一定的保健效果。李剛鳳等人[46]以薇菜、白砂糖、檸檬酸為主要原料制作薇菜飲料，所得到的產(chǎn)品顏色橘黃透明，口感酸甜適中，更具有薇菜獨(dú)特的香氣。張建新等人[47]研制的薇菜復(fù)合口含片顏色淡黃、細(xì)膩光滑，且具有薇菜特有的香味，其充分發(fā)揮了薇菜多糖的保健之功效。劉金龍等人研制出薇菜甜味絞股藍(lán)復(fù)合功能保健泡騰片顏色金黃，清甜可口，有薇菜特有的香氣。

4 結(jié)語

薇菜是一種十分寶貴的山野菜，我國資源豐富。圍繞薇菜，我國的學(xué)者、產(chǎn)業(yè)界已開展了大量的研究和生產(chǎn)實(shí)踐。但薇菜資源仍未得到有效高值化開發(fā)利用，加強(qiáng)薇菜的營養(yǎng)評價、加工特性等方面的基礎(chǔ)研究，解決大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化薇菜產(chǎn)品的深加工，加大新產(chǎn)品的開發(fā)仍將是今后我國薇菜資源綜合研究、開發(fā)利用的重點(diǎn)。