玛咖(Lepidium meyenii Walp.)为十字花科(Brassicaceae)独行菜属(Lepidium)一年或两年生草本植物,原产于秘鲁海拔3500米以上的安第斯山脉。传统上人们认为玛咖具有抗疲劳、增强生育力、改善性功能、缓解更年期综合症等功效。自2002年引入中国以来,玛咖俨然成为功能性食品市场的主角,低水平重复性商品充斥市场,商家多以水提前后质量比即“浓缩倍数”来标榜产品功能,而对于玛咖中标志性成分、功能性成分的种类及含量,加工前后变化,最低有作用剂量等基础科学问题,尚缺乏准确描述。本文以云南丽江产新鲜黄玛咖根茎为研究对象,主要对其水溶性抗疲劳活性成分苄基芥子油苷的定量方法、加工过程中的变化、单独或与玛咖多糖一起发挥抗疲劳作用效果等进行了研究。1.苄基芥子油苷的定量方法和提取工艺研究。新鲜玛咖经灭酶、干燥、磨粉后通过70%甲醇提取、酸性氧化铝柱层析、半制备液相分离纯化后得到了苄基芥子油苷(Benzylglucosinolate,BG),经LC-MS和NMR检验确定其化学结构,纯度达到98.3%,后续研究中以此为标准品。利用胆固醇分析柱建立了提取物中BG定量分析的HPLC法,确定的液相色谱检测条件为色谱柱:Cosmosil胆固醇分析柱(4.6 mm×250 mm);流动相:水:甲醇(90:10,v:v);流速:1 mL/min;进样量:20μL;检测波长:235 nm。通过验证性试验,该方法的线性范围为0.04~0.2μmol/mL,线性相关系数R~2=0.99906,检测限为0.003μmol/mL,定量限0.012μmol/m L,精密度1.28%,准确度(回收率)98.52%,确认该方法的线性关系良好,且灵敏度、精密度、准确度较高,适用于玛咖中BG的定量分析。利用单因素和正交试验优化了BG的提取工艺,其最佳提取条件为甲醇浓度70%、提取温度75℃、提取时间60 min、料液比1:40,提取次数2次。2.玛咖加工过程中BG含量变化及作用机制研究。研究了三种灭酶方式对新鲜玛咖中黑芥子酶酶活和BG含量的影响:热烫灭酶(100℃)、微波灭酶(700 W)、蒸汽灭酶(常压100℃)使黑芥子酶完全失活时,BG的保留率分别为66%、85%、95%。灭酶玛咖在切片后室温放置24 h内,BG含量无显著性下降,而新鲜玛咖直接切片处理24 h后,BG损失了57%;灭酶玛咖在自然风干以及20℃~80℃各个温度下真空干燥24 h后,其中的BG含量无显著性差异;新鲜玛咖自然风干后,其中的BG含量降低了56%;真空干燥温度在80℃以下时,新鲜玛咖中的BG含量与干燥前相比具有显著性下降(P<0.05),其中在40℃时BG含量降低最多(64%)。利用一级动力学模型研究BG的热降解,其活化能Ea为136.3 kJ/mol;热降解试验显示:90℃处理80 min以下以及100℃处理10 min以下,BG含量均无显著性变化。灭酶处理的玛咖干片、干粉以及新鲜玛咖干片在各个温度下贮藏90 d,其中的BG含量均无显著性变化;而对于新鲜玛咖干粉,在-18℃、4℃、25℃温度下贮藏90 d后,其中的BG含量分别下降了35.2%、21.9%、30.5%。结果表明,黑芥子酶酶活是影响玛咖中的BG在加工贮藏过程中变化的主要因素。据此作者提出了新鲜玛咖原料经常压100℃蒸汽灭酶5 min,再经切片、干燥、粉碎等处理,从而避免了新鲜玛咖加工贮藏过程中BG被黑芥子酶降解而造成产品中含量大幅下降的缺陷。3.玛咖多糖的提取、分离、纯化及表征。通过热水浸提法提取玛咖多糖,并利用苯酚-硫酸法测得玛咖中的多糖含量为6.9%。通过5次脱蛋白可以完全除去多糖溶液中的水溶性蛋白,再经过分级分段醇沉,多糖总沉降率为72.9%,得到的粗多糖中的多糖含量为62.1%。粗多糖经过DEAE-52纤维素柱、葡聚糖凝胶G-100柱分离纯化后,得到MPS-1和MPS-2两种多糖,其多糖含量分别为93.2%和91.5%。两种多糖都为均一的大分子物质,其中MPS-1的分子量(M_W)为7.6 kDa,MPS-2的M_W为6.7 kDa;MPS-1由木糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖组成,摩尔比为1:1.7:3.3:30.5;MPS-2由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖组成,摩尔比为1:1.3:36.8;红外光谱研究表明两种物质均为典型的多糖类物质,MPS-1仅含有α构型吡喃糖,MPS-2含有α构型和β构型吡喃糖。4.玛咖水溶性成分的抗疲劳作用研究。采用负重游泳小鼠模型研究了玛咖中的主要水溶性活性成分MPS、BG以及玛咖水提物的抗疲劳功能,通过测定小鼠负重游泳力竭时间、BLA、BUN、MDA、SOD、LDH和LG,分析比较了MPS高剂量组、MPS低剂量组、BG高剂量组、BG低剂量组、水提物组、MPS+BG组与生理盐水空白组和红景天提取物阳性对照组的抗疲劳功能。研究发现:MPS和BG均可以显著延长小鼠负重游泳时间,其中MPS高剂量组、BG高剂量组小鼠的力竭时间比空白组分别增加了140%、121%;MPS和BG均可以显著降低血清BLA、BUN含量和LDH活力,并具有剂量效应;BG高剂量组的BLA水平与阳性对照组相当;MPS可以显著提高小鼠LG储备,且MPS高剂量组比阳性对照组高出25%;各试验组均对负重游泳小鼠血清中的SOD活力和MDA无显著性影响,说明MPS和BG不能通过提高体内抗氧化活力而达到抗疲劳效果;玛咖水提物组和MPS+BG组的各指标均无显著性差异,根据其剂量设置可以确定玛咖水提物中的主要作用成分为MPS和BG。结果表明:玛咖的抗疲劳作用主要是通过减少乳酸堆积和增加肝糖原储备来实现的,BG和MPS都具有减少乳酸堆积的作用,MPS在提高负重游泳小鼠的LG储备的作用显著优于BG,MPS是玛咖水提物中提高LG储备的主要作用物质。5.玛咖多糖MPS-1和MPS-2的抗疲劳研究。在确定了MPS的抗疲劳功效后,本论文还通过测定小鼠负重游泳力竭时间、BLA、BUN、LDH和LG,继续比较了两种多糖组分MPS-1和MPS-2的抗疲劳活性。结果表明:MPS-1和MPS-2均能显著延长小鼠负重游泳时间,降低BLA、BUN、LDH水平,提高LG储备,且均具有显著的剂量效应;综合比较MPS-1和MPS-2对各指标的影响,结果表明MPS-2的抗疲劳活性优于MPS-1。