薇菜營養特性研究及加工產品的開發利用

宋曉東，鐘昔陽

（合肥工業大學食品與生物工程學院，安徽合肥 230009）

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

薇菜作為山野菜中的一種，其質脆味美，富含蛋白質、氨基酸和多種維生素，以及多糖、類黃酮、多酚等活性物質，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。對我國薇菜資源特性、營養特性評價研究和產品加工開發現狀進行綜述，以期為薇菜資源的進一步加工利用提供參考。

1 薇菜資源特性及其分布

薇菜，學名紫萁，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性較廣，但其自然更新率很低，現有的薇菜資源是經過若干年積累而成[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個生態變異的類型，其中綠葉柄紫萁質嫩且纖維化速度較慢，其質量一般優于紅葉柄紫萁[6]。

紫萁在全球分布極其廣泛，除東亞地區外，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[8]。中國盛產薇菜的四大主要產區為武陵山區、重慶黔江區五縣及其毗鄰的湖北恩施州、貴州銅仁地區和湖南湘西州。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的主要是紫萁，俗稱南方薇菜。生長于我國的東北地區的主要是分株紫萁，又被稱為東北薇菜。作為我國目前出口創匯的重要蔬菜之一，薇菜產品每年出口100×104kg，創匯1 000多萬美元。

2 薇菜的營養特性研究進展

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

2.1 基本營養物質

薇菜的營養成分比較全面，蛋白質、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來源。李雪影等人[12]發現薇菜干中共含有18種氨基酸，其中總氨基酸含量達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，高于聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations， FAO）與世界衛生組織（World Health Organization，WHO）所推薦的理想蛋白標準。薇菜干8種必需氨基酸均衡性良好，與FAO、WHO標準氨基酸模式貼近。此外，相關研究也發現薇菜中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

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構復雜且龐大的糖類物質，具有免疫調節、抗氧化、抗腫瘤、肝保護、降血糖和發揮胃腸道保護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，當前關于薇菜多糖的研究主要集中在提取與結構功能評價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。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-微波協同萃取作為一種新興的方法，具有快速、高效、安全等特點。林薇等人[18]采用超聲－微波協同萃取方法使紫萁多糖的提取率達到0.236%。

在薇菜多糖的結構與功能研究方面，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，當前相關學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]在乙醇體積分數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。采用微波輔助法提取薇菜中的總黃酮，在乙醇體積分數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14.45%。

目前，關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在還原能力、清除O2-·，·OH，DPPH·和ABTS+自由基能力，以及對脂質過氧化的抑制等[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[28]。在對豬油的抗氧化作用方面，當添加量為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，當前被稱為“第七類營養素”。薇菜中多酚類物質具有抗氧化、抗炎與免疫調節等活性，其清除·OH，O2-·，DPPH·的能力較強[32]。Zhu X X等人[33]在體外條件下使用的大鼠腹膜細胞，研究紫萁提取的酚類化合物免疫調節作用，發現紫萁提取的酚類化合物具有明顯的免疫調節活性。也有研究表明薇菜提取物因多酚類物質存在具有抑制白介素-1β（IL1-β） 和白細胞介素-6（IL6） 的促炎基因表達以及由脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS） 引起的巨噬細胞的iNOS的基因表達作用以及清除DPPH·和ABTS+的能力，還具有抗炎與抗氧化作用[34]。Chon S U等人[35]研究也發現薇菜中含有的酚類能抑制DPPH·自由基的活性，且對SNU-601人胃癌細胞株活性有很高的抑制作用。

3 薇菜產品加工研究現狀

隨著人民生活水平的不斷提高，營養、安全食品的需求日益增長。薇菜享有“無污染菜”盛譽，且為藥食同源產品，薇菜的開發、加工利用迎來了較好的發展機遇，國內的相關研究機構、加工企業開展了大量的工作，市場上已出現了薇菜加工產品，部分企業成功出口薇菜產品到日本、韓國等東南亞國家。

薇菜由于是一種季節性較強的山野菜，需要及時采收、加工。針對這個特點，當前的研究主要集中在新鮮薇菜的脫水加工、薇菜干的復水產品開發和薇菜的風味食品加工等方面。

3.1 新鮮薇菜脫水加工研究

薇菜的脫水加工是實現薇菜長時間貯藏及后續深加工產品開發的基礎，宋衛江、何興炳等人[36-37]研究發現冷水浸濕、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。

薇菜作為一種的珍貴的野菜，其風味獨特，但是薇菜中含有苦味氨基酸、單寧等苦味物質，不為大多數消費者所接受。何義發等人[38]研究了用NaHCO3去苦，發現NaHCO3濃度與脫苦的效果成一定的相關性。但也有研究發現用NaHCO3處理薇菜容易出現脫皮的現象，影響薇菜的品質[39]。

3.2 薇菜干的復水加工研究

3.2.1 復水研究

當前，復水薇菜干是出口國外的薇菜加工主要產品。研究發現復水條件直接影響著薇菜產品的品質，復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-冷水的復水工藝得到的產品，復水比高，產品口感好[40-41]，但其耗時長、薇菜的感官品質差，而熱水-冷水-熱水的復水加工產品品質較好、整體經濟效益更佳[42]。

3.2.2 護色研究

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

3.3 薇菜新產品的研發

為了提高薇菜的經濟附加值，豐富薇菜產品種類，相關學者開展了薇菜新產品的研發。李剛鳳等人[44]開發的即食薇菜色澤均勻并且口味獨特。周志等人[45]以薇菜、土臘肉和山蒼子為原料，所得產品具有薇菜、土臘肉和山蒼子的復合風味和土家風味之特點，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，所得到的產品顏色橘黃透明，口感酸甜適中，更具有薇菜獨特的香氣。張建新等人[47]研制的薇菜復合口含片顏色淡黃、細膩光滑，且具有薇菜特有的香味，其充分發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復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，我國的學者、產業界已開展了大量的研究和生產實踐。但薇菜資源仍未得到有效高值化開發利用，加強薇菜的營養評價、加工特性等方面的基礎研究，解決大規模產業化薇菜產品的深加工，加大新產品的開發仍將是今后我國薇菜資源綜合研究、開發利用的重點。