摘要：中国菰米具有很高的营养学价值和生理学意义, 是预防和治疗许多慢性疾病重要的参考食物, 具有抗氧化、降血糖预防糖尿病、降血脂改善脂代谢紊乱、降血压预防心血管疾病等多重保健功效, 对其合理的开发利用具有较大的社会效益和经济效益。
关键词：中国菰米,营养价值,保健功能,综合开发
1 菰属植物和菰米
1.1 菰的种类
全世界菰属植物主要有4种, 即Zizania aquatical L、Zizania.palustris L.、Zizania.texana Hitche和Zizania.latifolia (Griseb) Turcz, 前3种产于北美的加拿大、美国等地, 后一种分布于东亚的中国、日本和越南。菰属植物归为禾本科, 叶长大, 花单性同株, 是稻属的近缘属, 生长在浅水、沼泽和水流缓慢的水域中, 其茎称茭白。中国菰米 (wild rice) 为菰 (Lndian, Zizania caduciflora) 的颖果, 是一种古老的特色作物。菰属植物有较高的经济价值, 其茎叶含有较高的蛋白质, 是良好的饲料, 其根也可以入药, 而且发达的根系能够吸收大量营养物质, 能阻滞藻类过度繁殖, 有防治湖泊富营养化的作用。
我国菰 (Zizania.latifolia (Griseb) Turcz) 主要生长在湖泊边缘的潜水沼泽里。菰株高2~3米, 花序散穗状, 其籽实菰米瘦长, 约1~1.5厘米, 呈圆柱形, 直径1~2毫米, 两端渐尖, 表面棕褐色, 淀粉白色, 花序和籽实似燕麦。
1.2 中国菰米的悠久历史
中国菰米有几千年的悠久历史。《周礼·天官》:“凡会膳食之宜, 牛宜稌, 羊宜黍, 豕宜稷, 犬宜梁, 雁宜麦, 鱼宜菰。”《礼记·内则》:“蜗醢而菰食雉羹。” 东汉郑玄注《周礼·天官·膳夫》:“凡王之馈, 食用六榖”, 郑玄注“六榖:稌、黍、稷、梁、、麦、菰。菰, 雕胡也。”[1]可见, 菰米在我国古代就作为重要的六谷之一, 并作粮食食用。北魏贾思勰《齐民要术》中, 已论及作“菰米饭”法, 云:“菰米饭法:菰谷盛韦囊中;倒瓷器为屑, 勿令作末, 内韦囊中令满, 板上揉之取米。一作可用升半, 炊如稻米。”[2]王维《游化感寺》:“香饭青菰米, 嘉蔬绿笋茎。”[3]1292杜甫《行官张望补稻畦水归》:“秋菰成黑米, 精凿传白粲。”[3]2573《本草纲目·谷部·菰米》李时珍云:“雕胡九月抽茎, 开花如苇苕。结实长寸许, 霜后采之, 大如茅针, 皮黑褐色。其米甚白而滑腻, 作饭香脆。”[4]1245可见, 菰米形状细、瘦、长, 色黑, 去皮后白色, 味甘, 青香、滑腻。
《淮南子·原道训》:“雪霜滖灖, 浸潭菰蒋。”[5]16李白《新林浦阻风寄友人》:“海月破圆景, 菰蒋生绿池。”[5]16李德裕《思山居一十首·忆种菰时》:“虽有菰园在, 无因及种时。”[3]5401韦庄《赠渔翁》:“满岸秋风吹枳橘, 绕陂烟雨种菰蒋。”[3]8021 《本草纲目·谷部·菰米》“集解”引陈藏器曰:“雕胡是菰蒋草米。古人所贵。”[4]1245表明, 在唐代菰米已受到很高的重视, 且出现人工栽培。苏颂曰:“至秋结实, 乃雕胡米也。古人以为美馔。今饥岁, 人尤采以当粮食。”[4]1245可知, 到了宋代, 菰米食用渐少, 多用于饥岁充饥, 而且也很少被人工栽种用来供食用。
自唐代以后, 菰米被列为中药见于各种本草著作中。如唐代苏敬的《新修本草》, 孟诜的《食疗本草》, 医圣孙思邈的《千金要方》;宋代唐慎微的《经史证类备急本草》 (简称《证类本草》) [6]以及明代李时珍《本草纲目》等著作记载了将菰米用于治疗消渴症和胃肠疾患等。另外, 秦汉时期的《神农本草经》中也记载了菰米作为中药的使用:用反桐木带皮烧成灰, 再将胡桃烧成灰, 加入菰米一起研成碎末, 用黄蜡溶化, 搅拌成膏状, 每天傍晚涂擦到头上, 白发会变成黑发。在日本菰米被列为健康食品, 被认为对高血压、糖尿病等疾患有良好疗效。[7]
1.3 北美菰米的历史
北美菰米是原北美土著印第安人的粮食。1960年美国开始了北美菰米的改良和商业化运作, 并逐步推向世界市场。目前加拿大、匈牙利和澳大利亚已经形成了北美菰米的产业化。1999年全世界的菰米产量约为1亿kg。北美菰米已经作为一种营养价值高、风味独特、价值昂贵的健康食品, 进入粮行、饭店、宾馆、土特产商店和超级市场, 还大量出口到欧洲的法国、德国和意大利等国。美国和加拿大的研究结果表明, 菰米富含蛋白质和维生素, 且口感好。
1.4 我国菰资源现况
菰米作为食物已经有3000多年的历史, 始见于战国后期著作《周礼》, 为重要的六谷之一。我国菰米资源极其丰富, 除新疆、西藏外, 全国各地的湖泊、沟塘、河溪和湿地均有生长, 以长江中下游地区和淮河地区的一些水面更为常见。例如在我国华东、华北地区有着大量野生菰生长, 特别是江苏省的里下河地区资源尤为丰富。[8]菰生长较大的水面有:南四湖 (南阳湖, 独山湖, 昭阳湖, 微山湖) 、洪湖、太湖、洪泽湖, 另外还有巢湖、高邮湖、骆马湖、白马湖、宝应湖、石臼湖等湖泊。我国国土资源综合考察结果表明[9]:太湖菰的面积为40 km2, 菰草每年产量约为28×107kg;南四湖菰的面积约为133.3 km2, 菰草年产量约为6×107kg;洪湖菰面积约为127 km2, 菰草年产量约为38.4×107kg。翟成凯等[8]对我国东部平原地区的10个湖泊连续进行了5年的调查, 估计其菰草面积为488km2, 每年菰草和菰米的产量分别为55×107kg和118×107kg。然而我国菰米资源没有得到重视, 属于自生自灭状态, 没有统一的种植和采摘, 丰富的菰资源一直属于闲置状态。
2 中国菰米的营养价值
我国菰米属于全谷物, 具有很高的营养价值, 不仅含有丰富的蛋白质、必需氨基酸和脂肪酸、维生素以及各种微量元素, 同时, 氨基酸构成比例合理。我国菰米还含有大量生物活性物质, 如抗性淀粉、膳食纤维、黄酮、皂甙、花色苷、植物甾醇等。此外, 菰米具有调节异常血脂、血糖等功效, 其营养保健功能已得到国内外广泛的认可和应用。
2.1 中国菰米的营养价值成分
我国历代均有菰米的食用记载。近代对于中国菰米的营养价值国内研究还比较少, 上世纪90年代中期, 翟成凯等[10]对中国菰米的一般营养成分、无机盐、微量元素和氨基酸以及蛋白质功效比值 (PER) 进行了分析测定, 并做了比较。结果以每100克菰米计, 含水分9.51g、蛋白质13.22g、脂肪1.02g、灰分1.30g、粗纤维1.70g、总碳水化合物73.20g、钙23.81mg、铬0.12mg、钴0.06mg、铜0.19 mg、铁2.69mg、锂0.03mg、镁114.42mg、锰1.27mg、镍0.03mg、磷289.78mg、钾203.89mg、钠3.85mg、锌1.61mg、维生素B1 0.59mg、维生素B2 0.11mg、维生素E 0.29mg, 其中维生素B1、维生素B2、维生素E、锌、铁含量都高于普通大米。
氨基酸含量及蛋白质功效比值如下:以每100g菰米计, 含有丙氨酸0.69g、精氨酸1.13g、天门冬氨酸1.19g、 胱氨酸0.37g、谷氨酸2.4g、甘氨酸0.59g、组氨酸0.38g、异亮氨酸0.5g、亮氨酸0.95g、赖氨酸0.62g、蛋氨酸0.28g、苯丙氨酸0.65g、脯氨酸0.38g、丝氨酸0.66g、苏氨酸0.44g、色氨酸0.21g、酪氨酸0.44g、缬氨酸0.7g。菰米的蛋白质中18种必需氨基酸齐全, 且含量较高, 特别是蛋氨酸、胱氨酸和赖氨酸的含量远远超过大米和小麦粉。菰米的第一限制性氨基酸为苏氨酸, 其含量丰富, 氨基酸评分为84, 高于其他豆类和谷类。菰米的蛋白质含量为大米的2倍, 蛋白质功效比值为2.75, 高于精米面粉 (0.6) 和大米 (2.18) , 也高于大豆 (2.32) 的文献报告值[11], 是一种优质蛋白质。
2.2 中国菰米的活性物质
中国菰米不仅含有丰富的营养成分, 还富有大量的生物活性物质, 平均每100g菰米总淀粉含量为65.47g, 其中含直链淀粉为8.37g、抗性淀粉为11.73g;总膳食纤维 (TDF) 含量为7.24g, 其中可溶性膳食纤维 (SDF) 为1.97g、不溶性膳食纤维 (IDF) 为5.20g;总黄酮为0.352g;总皂甙为0.254g;花色苷为 2.4g;叶绿素为3.64 mg/kg;植物甾醇为8.82mg/kg。[12,13]
3 中国菰米的保健价值
唐代以后菰米逐渐作为中药, 明代李时珍《本草纲目》等著作记载了将菰米用于治疗消渴症和胃肠疾患。食品学研究证实菰米中砷、镉、铅等含量很低, 动物实验和人群调查证明其食用安全。[14]菰米含有很高的营养价值, 特别是富含蛋白质、矿物质和维生素, 其蛋白质功效比值为2.75, 是优质蛋白质的来源, 无疑为糖尿病、肥胖和高血脂患者提供了良好的食物资源。
3.1 菰米的抗氧化损伤作用
已有研究结果表明, 全谷物富含大量生物活性物质[15] , 尤其是抗氧化物质, 可以保护机体免受氧化应激损伤, 在改善慢性代谢疾病中起重要作用, 如肥胖[16]、代谢综合症[17]、糖尿病、心血管疾病[18]和癌症[19]。菰米作为一种全谷物, 并且含有丰富的黄酮、花色苷、皂甙和植物甾醇等抗氧化物质, 可有效清除体内自由基, 维持体内抗氧化和抗氧化体系平衡稳态。另外, 菰米还含有维生素E、微量元素如硒、酮等, 这些物质参与了非酶促及酶促体系的抗氧化过程。因此, 菰米具有提高机体的抗氧化能力和抑制脂质过氧化反应的作用, 能够很好地改善慢性代谢疾病。细胞实验和动物实验也表明菰米提取物能够调节脂质代谢水平, 抑制因游离脂肪酸过多引起的细胞氧化损伤, 具有很强的清除DPPH自由基能力。[20]
3.2 菰米改善胰岛素抵抗的作用
菰米中含有较高水平的抗性淀粉和膳食纤维 (包括可溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维) 。国内学者也已通过动物实验发现:抗性淀粉能够预防高糖饲料诱发的大鼠葡萄糖耐量异常, 并改善糖尿病大鼠的糖脂代谢紊乱, 提高胰岛素敏感性, 具有拮抗和减轻胰岛素抵抗的作用。[21,22]也有研究显示, 增加全谷物食物和膳食纤维的摄入, 降低高能量高脂肪食物的摄入, 能够有效降低血清葡萄糖水平和减轻2型糖尿病患者的系统炎性反应, 增强胰岛素敏感性和改善胰岛素抵抗状态。[23,24]用菰米喂养高脂诱导的胰岛素抵抗大鼠, 能明显改善其血脂水平和胰岛素抵抗。另外, 中国菰米富含的其他生物活性物质, 如植物固醇、多酚类等物质在改善胰岛素抵抗中也发挥了重要作用。
3.3 菰米改善脂质毒性的作用
菰米抗性淀粉 (11.73/100g) 的含量要高于精制米粉 (7.71g/100g) 和面粉 (7.79g/100g) , 研究表明抗性淀粉能够降低餐后血糖和胰岛素抵抗, 抑制血浆TC和TG浓度, 改善全身机体胰岛素敏感性并减少脂肪的堆积。[25]有研究显示, 菰米脂质中富含大量多不饱和脂肪酸 (主要是亚油酸和亚麻酸) [26], 不饱和脂肪酸可以减轻肝脏脂质的蓄积, 降低机体毒性的发生[27]。此外, 菰米还富含其他生物活性物质, 如膳食纤维可增加脂肪氧化和减少脂肪在体内的积蓄[28], 皂甙可降低血脂和增强机体的抗氧化能力, 它们共同作用使大鼠肝细胞内脂质滴减少, 血清和肝匀浆FFAs浓度降低, 从而加速脂肪的分解, 抑制肝细胞脂质的蓄积, 降低FFAs对脂肪外组织的脂质毒性[29]。张红等[30]研究发现, 中国菰米具有降低高脂膳食诱导脂代谢紊乱大鼠血脂的作用, 并能改善高脂血症的低度炎性状态。最近的研究表明, 北美菰米的脂质含有丰富的营养成分, 主要含有大量的植物固醇, 酚类物质, 维素E等, 其含量高于普通的糙米、麦芽和麦麸[31], 而这些植物化学物都具有改善血脂的生物学功能。
3.4 菰米控制体重预防肥胖的作用
全谷物摄入与肥胖相关指标呈负相关, 如体质指数、腰围或腹型肥胖。菰米中含有较高水平的抗性淀粉和膳食纤维, 通过增加肠道激素的分泌从而可以增加饱腹感, 减少食欲, 控制体重。其中富含的可溶性膳食纤维增加食物在肠道内的停留时间, 延缓胃排空, 减缓脂肪的吸收。不溶性膳食纤维的摄入可以软化粪便, 增加粪脂和中性固醇排泄量, 促进粪便。主要机制是增加脂肪氧化和减少脂肪蓄积发挥代谢性功能;通过产生短链脂肪酸发挥肠道功能。[32,33]
3.5 菰米对心血管疾病和癌症的预防作用
流行病学研究已经证实, 增加富含膳食纤维的全谷物食物, 能够降低慢性代谢性疾病的发生, 如肥胖、糖尿病、心血管疾病和癌症。SDF能够降低血糖水平, 同时还能与胆汁酸结合并随粪便排出体外, 有助于降低胆固醇, 减少因胆固醇升高而导致的心脏病、动脉粥样硬化等疾病的发生。[34]而IDF能吸收水分, 软化粪便, 增加粪便的体积, 刺激肠道蠕动, 加速排便, 以减少粪便中有害物质与肠道接触的时间, 降低人体患肠癌的概率。菰米含有高比例的抗性淀粉和膳食纤维, 有助于发挥降低胆固醇, 调节血脂的功效, 从而起到降低冠心病、动脉粥样硬化等心血管疾病的发病率的作用。[35,36]另外菰米中含有的植酸、维生素E和酚酸可以阻止致癌物质的生成, 降低癌症的发生。[37]菰米中含有的植物固醇含量是富含植物固醇副产品 (包括米糠、麦芽、麦麸) 的3.5倍, [38]能降低食物胆固醇的吸收, 降低血胆固醇浓度, 具有保护心血管的作用。
小结
我国野生菰资源丰富, 分布广泛, 具有开发利用的条件和基础。从营养价值来看, 我国野生菰米具有许多其他谷类以及国外野生菰米不具有的优良营养品质特征, 营养成分丰富, 活性功能物质含量较高, 具有重要的营养学价值和生理学意义, 是预防和治疗许多慢性疾病重要的参考食物, 应当对其进行开发和利用。从其保健功能来看, 我国野生菰米具有抗氧化, 降血糖预防糖尿病、降血脂改善脂代谢紊乱、降血压预防心血管疾病和癌症的保健功效;另外, 还可以减轻体重预防肥胖。因此对菰米应进一步深入研究, 将其结果应用于各种慢性病的预防和治疗当中, 具有广阔的开发利用前景和实用价值。
随着人口的增加, 可耕土地的相对减少, 食物尤其是粮食作物的质量和产量已经受到世界各国的关注。菰米作为水稻的近缘属, 其具有的优良品性对稻米品质的改良具有重要的生物学意义。积极开发菰米资源, 对于解决我国多数人的蛋白质问题, 提高我国人口的素质和人群健康也具有十分重要的作用。我国野生菰米是很宝贵的物种资源, 有着广阔的开发利用空间和巨大的社会效益。但其如何发挥各种功能及其相关机制还有待更深入的研究, 为中国野生菰米作为一种优良的食疗保健资源, 用于防治慢性代谢性疾病提供理论和实验支持。
参考文献
[1] 阮元.十三经注疏[M].上海:上海古籍出版社, 1997:659.
[2]缪启愉.齐民要术校释[M].北京:农业出版社, 1998:651.
[3]彭定球.全唐诗[M].北京:中华书局, 1960.
[4]陈贵廷.本草纲目通释[M].北京:学苑出版社, 1992.
