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新植物 | 梨果仙人掌的营养保健功能及其应用

梨果仙人掌(Opuntia ficus-indica(L.)Mill.)是一种营养和药用价值均高的可食用仙人掌,已有上千年的食用历史。因其可以也在干旱、沙漠地区生长,具有极高的经济潜在价值。近年来,越来越多的研究者发现其丰富的营养价值、保健价值和药理活性,许多研究证实了梨果仙人掌对代谢综合征或慢性疾病的健康益处,尤其是对肥胖、二型糖尿病、心血管疾病等。本文总结和更新了梨果仙人掌中的主要营养成分和生物活性成分,及其在以肥胖、心血管疾病等为代表的代谢综合征或慢性疾病方面的营养保健功能及其应用。

关键词:仙人掌;肥胖;心血管疾病;代谢综合征;研究进展

介绍

梨果仙人掌(Opuntia ficus-indica(L.)Mill.)也称米邦塔、霸王树、神仙掌,为仙人掌科仙人掌属(Opuntia spp.)肉质灌木或小乔木,主要分布在美洲及非洲的干旱荒漠或半荒漠的热带及亚热带地区。其茎呈淡绿色至灰绿色,无光泽,椭圆形,表面平坦无毛。其花黄色至橙黄色,其浆果为倒卵状椭圆形,以红、紫色常见,也有黄色、白色。其茎、花、果实皆可食。仙人掌在美洲地区主要是食用、药用、饲料、染料、宗教信物等用途,现代人们还开发了其观赏、生产能源等新的用途。近几十年来,仙人掌的在健康和医药领域的研究日渐深入,其健康价值也得到了越来越多的关注和应用,其中研究最为广泛的是仙人掌的茎叶和果实在体重管理和代谢综合征方面的作用。

在我国分布的野生仙人掌植物有三种,及仙人掌(O. dillenii Haw.) 、绿仙人掌(O. vulgaris Mill.) 和梨果仙人掌(O. ficus-indica Mill.),主要分布在海南、广东、广西、福建、云南、贵州等热带和亚热带地区[1]。卫生部2012年 第19号公告(关于批准蛋白核小球藻等4种新资源食品的公告)中公布了梨果仙人掌(Opuntia ficus-indica(Linn.)Mill,米邦塔品种)为普通食品。“米邦塔”仙人掌在墨西哥已有上千年的培育和食用历史了,是墨西哥第五大蔬菜,因其主要集中在联邦区米邦塔(Milpa Alta)而得名。

梨果仙人掌中的营养成分

梨果仙人掌的茎叶中主要成分依次为水(80~95%),碳水化合物(3~7%)、纤维(1~2%)、蛋白质(0.5~1%)[2]。米邦塔仙人掌相比于常见的蔬菜(结球甘蓝、生菜、黄瓜)[3]而言,蛋白质含量持平,含有18种人体必需的氨基酸,且酪氨酸含量丰富。可溶性糖含量低,但富含多糖和黄酮类物质(芦丁、槲皮素),芦丁具有维持毛细血管抵抗力,降低其通透性及脆性,促进细胞增生和防止血细胞凝集及抗炎、抗过敏、利尿、镇咳、降血脂等作用,预示着仙人掌在抗氧化及心血管疾病的防治中可能发挥作用。此外,米邦塔仙人掌还含多种微量元素,矿物质主要有铁、钙、钾、铁、锌、镁和磷,并且茎叶中的有机酸成分中不含植酸,这有利于食物中矿物质的吸收。因此,梨果仙人掌具有极高的营养和保健价值。

仙人掌中的活性成分主要有六大类[4]:有机酸类、甾醇类、生物碱类、黄酮类、糖类及其他。梨果仙人掌中的有机酸主要有亚油酸、月桂酸、肉豆蔻酸、油酸、抗坏血酸、苹果酸、柠檬酸等。生物碱主要为吲哚类和吡啶类,如甜菜甙元、梨果仙人掌基质、生物碱甙类,茎叶中主要是墨斯卡林、酪胺和N-甲基酪胺等有机胺类生物碱。多糖类主要存在于茎的粘液质中,多糖多由鼠李糖、果糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖及糖醛酸等聚合而成。黄酮类主要在花及果实中,甾醇主要存在于花粉和种子中,另外还有研究发现了喃酮类化合物[],如三萜类。

梨果仙人掌的功能性研究进展

中医理论认为,仙人掌性味苦、寒,入心、肺、胃三经,肉质茎具有清热解毒、生肌排脓、镇咳安神、行气活血之功效,常用于治疗心胃气痛、痞块、痢疾、痔血、咳嗽、喉痛、腮腺炎、肺痈、乳痈、疔疮、烫火伤、蛇伤等。在本草中,最早记载仙人掌的为《群芳谱》,后来的《植物名实图考》一书亦有较详细的记载。其异名有龙舌(《桂平县志》)、老鸦舌(《南安府志》)、神仙掌、霸王(《本草求原》)、观音掌、观间刺(《贵州民间方药》、《广西兽医药用植物》)等。

现代医学研究中发现了仙人掌的诸多营养健康和医疗用途[6],如抗氧化作用、抗病毒作用、抗炎作用、免疫作用、抗癌作用、抗二型糖尿病作用、抗高脂/高胆固醇作用,还有用于治疗溃疡、风湿、过敏,缓解宿醉等等[7]。代谢综合征是指人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态,是一组复杂的代谢紊乱症候群,是导致糖尿病、心脑血管疾病的重要危险因素。而对于食用型的梨果仙人掌的研究主要集中在代谢综合征等慢性疾病管理与防治[8]上。

肥胖已经是全球面临的最重要的健康问题之一,随着城市化的快速发展和人民收入水平的提高,肥胖的流行率也快速增长。人们对于体重管理的产品需求,尤其是植物源的健康体重管理产品的需要越来越盛行。一些细胞模型研究发现仙人掌提取物能通过基因和代谢途径抑制脂肪的积累和形成。一些高脂饮食诱导的肥胖动物模型研究[9]发现,喂食仙人掌提取物能明显减少体重增长,降低总胆固醇和LDL水平。Grube等[10]的一项对125名超重或肥胖的志愿者服用12周的梨果仙人掌天然复合纤维的RCT研究发现,在高热量饮食、中等体力活动(走步30min)的条件下,相比于安慰剂组,服用仙人掌组的BMI、体脂率、腰围都明显降低。

心血管疾病是我国居民最主要的死亡原因,多个研究发现梨果仙人掌具有降低胆固醇水平、抗动脉粥样硬化、降低心血管风险的作用。E. Linarès等[11]研究发现,代谢综合征的女性服用NeOpuntia®仙人掌粉膳食补充剂后高密度胆固醇(HDL)水平快速升高,同时低密度胆固醇(LDL)水平明显降低,总甘油三酯水平也有所降低,这表明梨果仙人掌能调控血脂水平,降低心血管疾病的发生。除了调节胆固醇水平之外,控制动脉粥样硬化的另一个重要发展因素就是降低ROS的氧化应激压力。LDL被氧化后启动了血管壁的炎症反应,脂质沉积形成脂肪瘢痕。脂质氧化产物进一步促进细胞凋亡和炎症反应。而梨果仙人掌具有抗氧化作用,能中和血管细胞中ROS 的形成,展现出抗炎和抗细胞凋亡的活性,这在一些体外细胞试验[12]或动物试验[13]中得到验证。

二型糖尿病是一种由遗传、个体敏感性、生活方式等多因素决定的疾病。在意大利,仙人掌是最为推荐的降血糖植物成分。多个临床或动物研究报道了梨果仙人掌的抗高血糖作用。P. López-Romero等[14]试验发现摄入了仙人掌之后的二型糖尿病患者在进食了高碳水或高大豆蛋白的早餐后,餐后血糖、胰岛素、葡萄糖依赖性胰岛素分泌肽(GIP)指数和胰高血糖素样肽1(GLP-1)指数都得到了明显的改善。M. P. Godard等[15]让肥胖的糖尿病前期志愿者连续摄入16周的膳食补充剂OpunDia™(仙人掌茎和果的复合提取物)后,有效降低了净血糖和餐后血糖值。

梨果仙人掌是一种食用蔬菜,无毒副作用,但又具有较强的药理活性,对现代生活方式类慢性疾病的管理和干预具有积极作用。

NeOpuntia®仙人掌粉

NeOpuntia®仙人掌粉就是以突尼斯地区的梨果仙人掌 (Opuntia ficus-indica)为原料,经国际专利技术、温和无化学溶剂的加工工艺提取、热处理干燥而得的标准化亲脂性仙人掌纤维。其功能性膳食纤维的含量为35%,由水溶性和非水溶性的膳食纤维组成,这使其具有了特异性的脂肪粘附能力。非水溶性纤维的疏水性发挥第一层作用,与脂肪结合;水溶性纤维发挥第二层作用,建立稳定的液体凝胶体系。如此膳食中的部分脂肪得以被粘附,且形成对任何pH下都稳定的凝胶体系,减少脂肪的吸收,促进脂肪的排出。

NeOpuntia®在新西兰TNO Nutrition & Food Research的体外胃肠道模型测试发现,2g的NeOpuntia®与试验餐食一起食用,在4h试验期间吸收了28.3%的总脂肪酸。而后与美国传统早餐一起食用的研究发现,降低了23%的脂肪的吸收。2003年与CERN一起开展的RCT临床研究发现,相比于安慰剂组,每餐服用1.6g的NeOpuntia®平均提高了27%的脂肪排出,同时发现,NeOpuntia®的脂肪粘附能力具有选择性,对脂溶性的维生素如VA、VE无效。

E. Linarès对68名代谢综合征的女性研究发现,每餐餐后服用1.6g NeOpuntia®,干预6周,在2周、6周时检测血糖、LDL、HDL和甘油三酯水平,发现在干预14天时,相比于平衡膳食的对照组,NeOpuntia®组的LDL水平低了3倍。此外,HDL水平也升高了,降低了10%心血管疾病风险水平,并且对HDL 的影响从14天一直持续到42天,且试验结束时,NeOpuntia®组39%的志愿者已被诊断为无代谢综合征的表现。进一步关注45岁以上女性(心血管疾病发病风险较高人群)的指标发现,干预42天后NeOpuntia®组的HDL水平平均升高了0.049g/L,LDL水平降低了0.154g/L,60%被诊断为没有代谢综合征。总之,NeOpuntia®能调控血脂水平,降低心血管疾病的风险,改善代谢综合征。NeOpuntia®对血脂参数的积极作用在欧盟获得改善血脂参数,尤其是HDL胆固醇水平相关心血管风险的功能宣称[16]。

梨果仙人掌作为一种蔬菜食用已有上千年的历史,其营养成分和功能特性的研究备受关注。本文总结了梨果仙人掌中的营养成分和主要活性成分,及其在代谢综合征或慢性疾病方面的功能及应用,以便于人们进一步认识梨果仙人掌、掌握其中的功能成分及功效性研究近况,更好地理解其功能性背后的作用机理,也为梨果仙人掌产业的发展,尤其是将其应用于肥胖等慢病管理的功能性食品和保健食品产业的发展提供新的力量。以NeOpuntia®为代表的仙人掌成分已在国外的营养保健品市场,尤其是体重管理类和代谢综合征管理类的营养保健品中大放异彩。国内学者及产业从业人员应进一步研究和开发这一药食两用植物资源,推进其在营养保健品、医药领域的综合开发和利用。

参考文献:
[1] 周立刚, 杨成宗, 吴建勇.仙人掌属药用植物的研究进展.中草药.第35卷第1期.2004(1):103-106.
[2] M. G. Astello-Garcia, I. Cervantes, V. Nair et al., “Chemical composition and phenolic compounds profile of cladodes from Opuntia spp. cultivars with different domestication
gradient,” Journal of Food Composition and Analysis,vol. 43, pp. 119–130, 2015
[3] 薛颖,宋曙辉等.食用仙人掌的营养成分分析.天然产物研究与开发,Vol. 12, No.5:8-17.
[4] 何祥久,姚新生.仙人掌属植物化学成分及药理作用研究进展.天然产物研究与开发.Vol. 12, No.6:79-86.
[5] 罗川,张万年.米邦塔仙人掌化学成分研究(I).中草药.第42卷第3期.2011(3):437-439.
[6] María del Socorro Santos Díaz et al.Opuntia spp.: Characterization and Benefits in Chronic Diseases.Hindawi.Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2017, https://doi.org/10.1155/2017/8634249.
[7] Jean Magloire Feugang , Patricia Konarski et al.,Nutritional and medicinal use of Cactus pear (Opuntia spp.) cladodes and fruits.[Frontiers in Bioscience 11, 2574-2589, September 1, 2006]
[8] Igho J. Onakpoya M.D., M.Sc.et al., The effect of cactus pear (Opuntia ficus-indica) on body weight and cardiovascular risk factors: A systematic review and meta-analysis of randomized clinical trials.Nutrition 31 (2015) 640-646.
[9] C. Rodríguez-Rodríguez, N. Torres, J. A. Gutiérrez-Uribe et al., “The effect of isorhamnetin glycosides extracted from Opuntia ficus-indica in a mouse model of diet induced obesity,” Food & Function, vol. 6, no. 3, pp. 805–815, 2015.
[10] B. Grube, P.-W. Chong, K.-Z. Lau, and H.-D. Orzechowski,“A natural fiber complex reduces body weight in the overweight and obese: a double-blind, randomized, placebo controlled study,” Obesity, vol. 21, no. 1, pp. 58–64, 2013.
[11] E. Linarès, C. Thimonier, and M. Degre, “The effect of NeOpuntia on blood lipid parameters-risk factors for the metabolic syndrome (syndrome X),” Advances in Therapy,vol. 24, no. 5, pp. 1115–1125, 2007.
[12] J. Keller, C. Camaré, C. Bernis et al., “Antiatherogenic and antitumoral properties of Opuntia cladodes: inhibition of low density lipoprotein oxidation by vascular cells, and protection against the cytotoxicity of lipid oxidation product 4-hydroxynonenal in a colorectal cancer cellular model,”Journal of Physiology and Biochemistry, vol. 71, no. 3,pp. 577–587, 2015.
[13] S. Garoby-Salom, F. Guéraud, C. Camaré et al., “Dietary cladode powder from wild type and domesticated Opuntia species reduces atherogenesis in apoE knock-out mice,”Journal of Physiology and Biochemistry, vol. 72, no. 1,pp. 59–70, 2016.
[14] P. López-Romero, E. Pichardo-Ontiveros, A. Avila-Nava et al., “The effect of nopal (Opuntia ficus indica) on postprandial blood glucose, incretins, and antioxidant activity in Mexican patients with type 2 diabetes after consumption of two different composition breakfasts,” Journal of
the Academy of Nutrition and Dietetics, vol. 114, no. 11,pp. 1811–1818, 2014.
[15] M. P. Godard, B. A. Ewing, I. Pischel, A. Ziegler, B. Benedek,and B. Feistel, “Acute blood glucose lowering effects and long-term safety of OpunDia supplementation in prediabetic males and females,” Journal of Ethnopharmacology,vol. 130, no. 3, pp. 631–634, 2010.
[16] NeOpuntia® and blood lipid parameters Scientific substantiation of a health claim related to NeOpuntia® and improvement of blood lipid parameters associated with cardiovascular risk,
especially HDL-cholesterol, pursuant to Article 14 of Regulation (EC) No1924/2006.The EFSA Journal (2008) 788, 1-10.

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