南瓜的营养与生物活性物质

南瓜的营养与生物活性物质

南瓜是蔷薇科的一种一级植物，属于官方状统。产于亚洲、非洲和南美洲。根据南瓜的产地和植物学性状分为三大类:中国南瓜(C.moschata.Duch,俗称倭瓜、番瓜等)、印度南瓜(C.maxima.Duch,俗称笋瓜、搅瓜等)和美洲南瓜(C.pepo.L,俗称西葫芦)。南瓜适应性强,种植面积大,也是世界性主要食用蔬菜种类之一。目前南瓜已成为我国居民喜爱的蔬菜。南瓜的营养成分较全且营养价值较高。在《本草纲目》中,李时珍将南瓜与灵芝放在一起,说它有“补中、补肝气、益心气、益肺气、益精气”的作用。南瓜有多种食疗保健作用,有助于解毒、降血脂、降血压、降血糖、保护视力、抗氧化、防癌抗癌、预防肥胖、预防骨质疏松、辅助治疗前列腺炎及保胎等。南瓜作为一种日常生活中常见的药食同用的食物将会一直受到人们的青睐。对于南瓜中所含的营养成分、活性成分及功能特性都有了较深入的研究;但对南瓜的功能性成分的开发和利用并未得到全面发展,其南瓜相关产品的开发也相对较少,且现有南瓜产品生产规模小、产量低,并不能满足国内外的市场需求。对南瓜的功能性成分进行全面的研究和开发利用,开发南瓜相关产品,应用于医疗及食品行业,不仅可以使南瓜资源得到最大限度利用,而且多样性的南瓜产品丰富了食品市场,提高了南瓜的附加值,也会更受人们欢迎,在国际国内市场都有着广阔的发展前景。以下将对南瓜的营养成分、功能特性及加工现状进行概述,以期为更深层次开发利用南瓜提供参考。1果胶、果胶、纤维素、纤维素等氨基酸、脂肪等理化性质南瓜营养丰富,果实内含有糖类(包括淀粉、葡萄糖、果胶、果糖、戊聚糖、甘露醇、其他膳食纤维等)、维生素、常量元素、微量元素、蛋白质、多种氨基酸、脂肪等成分。不仅如此,南瓜的种子、叶子等也含丰富的营养成分。1.1杏仁果实的营养价值1.1.1果胶一种干重的胡萝卜南瓜中含有丰富膳食纤维,包括纤维素、半纤维素和果胶,其中果胶是膳食纤维的重要来源。南瓜果胶含量为1.14%~2.03%(干重的9.98%~15.49%),比富含果胶的胡萝卜高。果胶有极好的吸附性能,能粘结并有效消除体内的细菌毒性和铅、汞等重金属及放射性元素。南瓜中的戊聚糖也是一种很好的膳食纤维,具有良好的润肠通便功能。在医学上,戊聚糖具有预防和控制乳腺癌、减肥、降血压和降血糖的作用。戊聚糖的深入研究可为南瓜的深加工利用提供新思路。1.1.2南瓜中的胡萝卜素与维生素c、黄瓜和黄瓜中的胡萝卜素含量的测定南瓜含大量维生素。主要是维生素B族、维生素E、维生素C和胡萝卜素。日本科学家把100g蔬菜中含有600μg以上胡萝卜素的蔬菜称为黄绿色蔬菜,这种黄绿色蔬菜对人体有保健作用,而每100g南瓜中的胡萝卜素含量通常可达1.1~1.2mg,维生素C的含量高者可达21.8mg。胡萝卜素的含量相当于番茄,维生素C的含量高于黄瓜。类胡萝卜素不仅是合成维生素A的前体,而且具有抗氧化活性,可增强人体免疫力、预防心血管疾病和防癌抗癌等。1.1.3其他主要营养化合物南瓜中常量元素钾、钙、镁含量较丰富,而钠含量较低,作为高钙、高锌、高铁、低钠食品,特别适合中老年人和高血压患者食用,有利于预防骨质疏松症和防治高血压。南瓜中钾含量比其它普通蔬菜如冬瓜、丝瓜、茄子、大白菜等都要高,且其中的锌、锰、铬等元素含量也较其他瓜类蔬菜高。缺锌的胰岛素易变性失效,缺锰时可能出现胰腺发育不全,胰岛β-细胞减少,导致胰岛素合成和分泌量减少,同时使胰岛细胞内Mn-SOD活性下降,使胰腺更易受氧自由基损害,使机体糖代谢产生障碍。铬是胰岛素发挥降糖作用必须参与的元素,铬通过形成葡萄糖耐量因子(CTF)或其它有机铬化合物协同胰岛素发挥生理功能。锌、锰、铬具有改善胰岛素功能,促进糖类和蛋白质的代谢。1.1.4粮三角洲食物蛋白质营养品质分析刘洋等提出南瓜虽被当作蔬菜,但它的蛋白质含量却比较高,尤其是印度南瓜,蛋白质含量达到了1.9%。贺小琼的研究发现,南瓜蛋白质的氨基酸组成有一定特点,它富含多种必需氨基酸,特别是作为我国人民主食的粮谷类食物较易缺乏的赖氨酸,因此与粮谷类食物蛋白质具有互补作用,能在一定程度上提高粮谷类食物蛋白质的营养价值。南瓜中稀有氨基酸瓜氨酸含量达20.9mg/100g。瓜氨酸可以驱除寄生虫,治疗血吸虫病及晚期血吸虫腹水等症状均有一定的疗效。1.1.5南瓜的营养特性南瓜脂肪含量很低,属于低脂食品。脂肪尽管是人体所必需的一个重要营养素,但研究表明,高脂肪摄入,尤其是饱和脂肪酸的摄入与人类的心脑血管疾病、肿瘤、肥胖、高血压、糖尿病等许多严重危害人体健康的慢性疾病有密切关系。对于已进入小康社会的我国城镇居民和富裕农村,高脂、高能量、低膳食纤维已成为许多慢性疾病的重要饮食因素。因此,南瓜的低脂肪特点及其它营养特点,特别适合当前人群的营养保健需要。不同种类南瓜营养成分见表1。1.2种子营养成分国内外对南瓜种子营养成分都进行了较多研究,南瓜种子营养成分及含量见表2。南瓜种子中含有大量的脂肪、蛋白质和矿物质等营养成分,同时含有丰富的维生素,不饱和脂肪酸。1.2.1大豆醇提物添加量MiYoung等通过对生长在韩国的三个不同品种的南瓜的不同部位进行营养成分比较发现,南瓜种子中的主要脂肪酸是棕榈酸,硬脂酸,油酸和亚油酸。不同品种的南瓜,种子的脂肪酸含量、比例不同。大致规律是,a.粗脂肪含量较高,达到40.4%~41.0%,高于大豆(20%),略低于葵花(51.5%)。b.脂肪酸组成中不饱和脂肪酸含量为76.9%~91.5%,平均比大豆油(84.3%)、葵花籽油(89.4%)略低。c.不饱和脂肪酸组成主要是亚油酸、油酸、亚麻酸,其中亚油酸含量达到43.0%~64.0%。有关研究认为亚油酸是人体的必需脂肪酸,在人体内参与磷脂的合成,并以磷脂的形式出现在线粒体和细胞膜中,对它们的结构起重要作用。人体如果缺乏亚油酸,将会引起生理上的脂质代谢紊乱和局部失调现象,儿童则会引起生长停滞,成人会产生头发脱落和雌性不育症等。因此,建议人们多食用亚油酸含量高的植物油。南瓜种子油正好可以满足人体对食用油中亚油酸的需要。1.2.2南瓜种子蛋白的氨基酸特性南瓜种子的蛋白质含量高达30%~40%,特别是脱脂美洲南瓜种子的蛋白质含量高达66.54%,高于富含蛋白的大豆(48.32%)。从氨基酸组成看,它含有人体必需的8种氨基酸和儿童必需的组氨酸,含量超过FAO(联合国粮农组织)与WHO(世界卫生组织)规定的标准,在必需氨基酸比例上与人体所需氨基酸组成模式相似。由此可见南瓜种子蛋白的品质好,是一种优质的植物蛋白资源。JafariM等通过对伊朗四个品种的南瓜种子进行分析,样品表现出较高水平的蛋白质(28.8%~35.5%)和油分含量(36.9%~47.8%)。结果表明,南瓜子油的营养价值可能适合用作沙拉或烹调油和成品油。1.2.3南瓜种子的微量元素南瓜种子含有维持正常生理功能所必需的矿质元素,如大量元素钾、钙、钠、镁、磷,及微量元素铜、铁、锰、锌。且南瓜种子食用后,矿物质被吸收利用率很高,为58.84%。南瓜种子中还含有丰富的维生素E。维生素E具有很强的抗氧化作用,能有效地保护肌体免受一些氧自由基和过氧化物的损害,并可能具有一定的抗衰老作用。南瓜种子中部分营养成分见表2。1.3南瓜叶菜类蔬菜营养成分日常生活中人们食用南瓜叶较少。南瓜叶不仅具有一定的药用价值,可治疗痢疾、小儿疳疾,还具有较好的营养价值。SchoenfeldtHC等对南非的五种日常食用的深绿色叶菜类蔬菜进行营养成分分析,其中包括南瓜叶。研究发现,每100g生叶子中含有水分,蛋白质,灰分和脂肪分别为80.1~89.9、3.49~5.68、1.42~3.23、0.12~0.36g。其中南瓜叶子不论是生的还是熟的,都有着最高营养质量指数的蛋白质。2关于南瓜的保健功能的研究2.1南瓜甘露醇的药养作用南瓜含有南瓜籽碱和葫芦巴碱等生物活性物质,能消除和催化分解致癌物质———亚硝胺的突变作用,有效防治癌症。南瓜甘露醇有通便作用,可以减少粪便中毒素对人体危害,有防止结肠癌发生的功效。同时南瓜中丰富的维生素A源与维生素C对癌症的预防也起一定作用。徐国华等研究发现,南瓜多糖具有延缓与抑制肿瘤生长的作用,且不影响荷瘤小鼠外周血白细胞、淋巴细胞总数,并能提高红细胞免疫吸附功能。2.2膳食纤维对总胆固醇的影响南瓜中丰富的膳食纤维,而膳食纤维能吸附胆汁酸、胆固醇变异原的有机分子,因此食用膳食纤维后,能显著抑制总胆固醇浓度升高。膳食纤维还能降低胆酸及其盐类的合成与吸收,从而阻碍中性脂肪和胆固醇再吸收,限制胆酸肝肠循环,进而加快了脂肪物的排泄,因而可预防胆石症。2.3对糖尿病大鼠输注后glut-z蛋白质的影响南瓜中含有丰富的铬元素。三价铬是糖耐量因子的重要组成分,有辅助降血糖的作用。多项研究表明南瓜中丰富的环丙甘氨酸丙酸(CTY)和南瓜多糖(PP)对糖尿病也有辅助治疗作用。其中CTY可增加糖尿病人胰脏细胞中所缺乏的Glut-Z蛋白质的含量。孔庆胜等研究发现南瓜多糖对正常及糖尿病模型小鼠具有降支链氨基酸的作用,推测南瓜多糖能促进胰岛素分泌,从而起降糖作用。同时,果胶能增加饱腹感,减轻糖尿病患者的饥饿感。2.4南瓜多糖的降血脂功效孔庆胜等的研究表明,给正常及糖尿病模型小鼠灌胃200mg/kg和500mg/kg南瓜多糖水溶液,能显著降低正常及糖尿病小鼠血清甘油三酯(TG),总胆固醇(Tch)及低密度脂蛋白(LDL),升高高密度脂蛋白脂(HDL)及HDL1/Tch(p<0.05)。推测南瓜多糖降血脂功效可能具有类似磷脂的作用,可与脂蛋白脂酶结合,并将其从动脉壁上释放入血液,促进乳糜微粒和极低密度脂蛋白降解。显示南瓜多糖不仅可防治糖尿病并发症,而且是较好的抗动脉粥样硬化的食疗剂。汤龙海等研究发现,南瓜多糖能通过增加活性提高清除体内氧化自由基的作用,减少脂质过氧化反应,预防动脉粥样硬化形成。2.5高血压患者的危险因素南瓜是高钾、镁、钙,低钠的食物,钠是引起高血压病的重要危险因素。与钠具有升高血压的作用相反,钾具有降血压作用。此外,研究还表明,高血压患者钙、镁摄入量明显低于血压正常者。因此,食用南瓜对于降血压有辅助作用。2.6南瓜籽油与其它天然植物配伍的疗效南瓜籽和南瓜籽提取物有缓解前列腺炎与治疗良性前列腺肥大症的药理作用,但单独使用疗效较差,如将其与其它天然植物配伍使用则对前列腺病的疗效更好。南瓜籽油富含不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸等,具有预防前列腺癌,增强男性性功能作用。同时南瓜籽还含有丰富的豆油酸能滋养脑细胞,清除血管内壁的沉积物而提高脑功能改善脑血循环。2.7肠道感染南瓜中的果胶有极好的吸附性,能粘合与消除人体内细菌性毒物和其他毒物,保持胃肠等消化道粘膜免受刺激,促进溃疡愈合,对消化道溃疡病患者有一定疗效。同时果胶还具有增加肠道内粪便体积、润滑肠道作用,能促进排便。2.8预防眼疾的作用南瓜中丰富的β-胡萝卜素可转化为维生素A,对保护视力,预防眼疾,维持人体上皮组织的健庚,促进儿童的生长发育,均有重要作用。作为食物中维生素A的来源,南瓜食品与动物性食品(如肝脏、蛋黄等)相比,经济实惠。2.9南瓜种子及其他植物激素南瓜中含有丰富的瓜氨酸,可驱除蛔虫、绦虫、姜片虫和血吸虫等寄生虫。LiTiaoying等还发现南瓜种子与槟榔提取物联合治疗绦虫病安全并且高效。ZaineddinAK等研究发现,葵花籽、南瓜籽和大豆消费量的增加,可以减少绝经后患乳腺癌的风险。主要是其中的植物雌激素在起作用。南瓜还具有预防肥胖、保胎、产妇催奶等功能。3南瓜产品的开发和生产南瓜是一种天然的含有丰富营养物质的食物,因其适应性强,易于种植,产量丰富。但长期以来由于人们对南瓜的认识不够,一直将其视为一种低等蔬菜,除少量食用以外,大部分作为饲料处理,且有相当原料直接烂在了土地里,使得南瓜资源大量损失。近几年,我国所研究开发的南瓜产品种类较多,南瓜糕点、南瓜面包、南瓜馒头、南瓜果酱、南瓜汁、南瓜果脯等,改善了食品口味的单一性,同时能够为人体补充矿物质、维生素、膳食纤维等营养物质。因其生产技术尚不成熟,目前南瓜产品技术研究方向已经向工业化转变,通过技术改革,使各种南瓜产品的生产实现工业化和机械化;并且随着进一步的产品开发,保健型南瓜产品也成为了一个研究热点,各种保健型南瓜产品相继产生:南瓜酸奶、保健型南瓜酒等。国外南瓜产品的开发和生产十分稀少。在西方,南瓜作为一种特有的文化一直流传存在,万圣节南瓜灯,南瓜火鸡感恩节都为世界所知;日本高汤料理中南瓜和南瓜粉的使用十分常见。南瓜作为一种低糖低热量高膳食纤维的食物,其市场需求量在国外是相当大的。3.1南瓜馒头的加工工艺及功能目前国内研究中,以南瓜作为辅助原料,坚持低脂低糖低热量和保证产品营养健康的原则,所主要开发出的南瓜产品:南瓜糕、南瓜馒头、南瓜酸奶、南瓜面包等,不仅保存了南瓜特有的清香味,而且人体能够较好吸收南瓜所含有的营养物质,结合了营养与保健的双重功能。具有代表性的,兰影杰对南瓜糕的工艺进行改进时,采用南瓜为主要原料,加入木糖醇、卡拉胶进行调配制作,得到的产品不粘牙,有南瓜香味,且含糖量低。此南瓜糕中南瓜和木糖醇均具有医疗保健作用,尤其可以作为糖尿病患者的理想食物。朱克庆等对南瓜馒头的加工工艺进行了研究,得到工业化生产中南瓜馒头的最佳工艺配方。该工艺工业化生产的馒头呈浅棕黄色,表皮薄而光滑、气孔细小均匀、回弹快,口感爽口、不粘牙,有南瓜的清香。这项研究表明将南瓜产品从实验室推向市场是可实现的,实现工业化生产,满足市场对南瓜馒头的需求量,对南瓜产品的开发和推广具有重要意义。随着国内南瓜产品的进一步研发,主要以南瓜为主要原料,加入山药、菠萝、蜂蜜等辅助材料,通过发酵、微波干制等方式制作的加工产品:南瓜酒、南瓜饮料、南瓜果酱、南瓜果脯等;尤其是南瓜酒以及南瓜饮料,作为新型保健食品受到大众的喜爱。张靖媛等利用中心组合实验设计(CCD)和响应面分析法优化小磨盘南瓜酒的发酵条件,所得果酒果香浓郁,营养丰富。刘波等研制新型南瓜保健饮料时,用南瓜结合蜂蜜、豆奶粉进行调配,制作出的饮料具有良好的外观,稳定性好,而且营养丰富、南瓜风味突出,口感独特。研究发现,南瓜所含有的南瓜多糖、南瓜蛋白、南瓜籽碱、葫芦巴碱、膳食纤维等生物活性物质,具有防癌、治癌、辅助降血糖、降血脂等诸多保健功能;目前开发的保健型南瓜酒,VC、多酚和多糖是南瓜酒的主要抗氧化活性成分。但南瓜酒中究竟是多酚的哪一种或几种活性结构对其抗氧化活性做出了贡献,尚需做进一步的研究。国内对保健型南瓜产品的生产技术并未完全掌握,且对其产品中的活性成分及功能特性研究处于实验阶段,未投入生产应用。3.2南瓜子油的抗氧化活性研究在国外,南瓜在西方传统的烹饪中应用较多的,有南瓜汤、南瓜馅饼、南瓜派;目前经过开发加工的南瓜产品只有少量的南瓜冰激凌、南瓜干、南瓜粉、咖喱南瓜汤等,其关于南瓜产品的开发甚少,尤其是保健型南瓜产品的开发极少。国外对南瓜的化学成分、药理作用、南瓜功能成分的提取以及临床应用的研究较多,AgnieszkaNawirska-Olszanska等从十二种南瓜种子中提取南瓜子油,并对其种子油进行抗氧化活性进行研究。Huang等采用热水方式提取南瓜中的粗多糖,用三氯乙酸(TCA)、NaCl、CaCl2三种方法进行脱蛋白。结果表明,TCA方式脱蛋白效果较好。LIQuanhong等用蒽酮实验和Lowry氏实验对南瓜多糖进行降糖实验,结果表明南瓜多糖能明显增加血清胰岛素水平,降低血糖,改善葡萄糖耐受能力,成为了新的具开发潜力的抗糖尿病药物。MarinaF等通过研究水活性和pH等影响因素作用下,南瓜中二价铁离子和β-胡萝卜素的稳定性及人体消化吸收的影响。NurDirim,S等在研究南瓜粉作为方便面、蛋糕、面包、风味汤食物中的功能性成分时,南瓜中的果胶、矿物质、维生素、酚类化合物和萜类化合物构成了它们的营养价值。Yoo等用微波加热进行研究,提高了南瓜果胶的提取率。Guine等研究了南瓜干的干燥动力学,评价了不同温度下对流干燥所得南瓜干的营养价值。WoodsLavoie,Patti研究了针对灌装南瓜派的食谱以及灌装南瓜派的保存方式。虽然国外南瓜产品的开发生产相对较少,保健型南瓜产品微乎其微,但低糖低热量高膳食纤维的南瓜食品,在长期食用汉堡包、炸鸡等高脂高热量食物的国外是具有较好市场的,为肥胖人群和糖尿病患者提供理想食物。3.3南瓜产品功能特性开发南瓜产品首先应解决的是生产技术的问题。南瓜因其含水量较高(约88%),其干物质含量较少,加工技术不成熟,生产的南瓜产品主要存在感官不佳和保藏困难的问题。南瓜粉色褐味苦;南瓜低糖果脯外观干瘪无色泽,且不易保藏;南瓜酒易受微生物污染,保质期短;因南瓜含糖量较低,南瓜酸奶在发酵过程中易产生不良气体,影响酸奶风味。这些都是南瓜产品常见的问题,也使得南瓜产品不能得到大规模的机械化生产,不能满足市场需求。其次,南瓜自身功能性成分作用不明确,其保健价值未得到充分利用。南瓜与其它原料搭配开发出的保健型南瓜产品功能性成分损失较多,维生素损失,南瓜多糖和脂肪酸分解严重,降低了南瓜的保健功能。南瓜的主要保健功能是降血糖、辅助降血脂、降血压的功能,应从预防和辅助治疗糖尿病为主开发保健型食品。根据此特点,搭配西瓜皮、苦瓜等具有降