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芡实研究进展 摘 要：芡实是我国重要的水生蔬菜，其营养保健价值很高，是一种药食兼用的植物。对芡实的品种类型、开花习性及孢粉学研究、高产栽培技术、化学成分和药理作用等进行了综述。 关键词：芡实；品种类型；栽培技术；化学成分；药理作用 中图分类号：S645.9 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2017）18-0062-07 芡实（Euryale ferox Salisb），俗称芡、鸡头米、鸡嘴莲等，是睡莲科芡属一年生大型水生草本植物，原产东亚，在我国主要分布于黄河以南，特别是长江流域和珠江流域的湖塘、沟渠等地。始见于神农本草经，被奉为延年益寿的上品，在我国栽培历史悠久。芡实营养价值较高，干燥的芡实种仁成分以淀粉为主，且含有丰富的蛋白质、维生素、氨基酸等多种营养成分和一些收敛性物质，具有益肾固精、补脾止泻、祛湿止带的功效，素有“水中人参”和“水中桂圆”的美称。芡实主要以种仁供食用，其叶柄和花梗亦作蔬菜炒食，目前我国栽培面积达 10 000 hm2以上，平均每667 m2单产干燥种仁 30 kg以上，是一种十分重要的特种水生蔬菜。随着人们消费观念的转变，具有保健功能的芡实越来越受到人们的青睐，芡实的栽培面积不断增长，销售价格较高，种植前景十分广阔。为此对芡实的品种及选育、开花习性及孢粉学研究、高产栽培技术、化学成分和药理作用等进行了综述，以期为芡实进一步的研究和产业发展提供参考。 1 芡实的品种类型 1.1 芡实的类型 芡实的果实按刺的有无，分为有刺种和无刺种，有刺种俗称北芡或野芡，常见的有紫花、白花2种，在中国南方各地浅水湖泊和沼泽中多有分布，植株个体较小，成龄叶直径一般为0.70.8 m，最大可达2 m左右，地上部全身密生刺，采收比较困难，种子和种仁近圆形，较小，欠整齐，粳性，品质中等，但外种皮薄，适应性强。无刺种俗称苏芡或南芡，有紫花、白花、红花3种，是人们长期选育而成的栽培种，原产于江苏苏州市，在明代的吴邑志就有记载“芡出横山南荡”，植株个体较大，成龄叶直径一般为1.01.5 m，最大可达2.5 m左右，地上部除叶背外无刺，采收较容易，种子和种仁近圆形，较大，糯性，品质优，但外种皮较厚，适应性差。 1.2 芡实的品种选育 为了充分发挥有刺类型的种壳薄、便于加工、适应性强和无刺类型的种仁大、无刺、可分批采收的优势，苏州蔬菜研究所开展了刺芡和无刺芡之间的杂交育种及无刺芡间的杂交育种工作。芡?是有性繁殖植物，雌雄同花，自花授粉和异花授粉并存。芡实开花到授粉的过程仅数小时，因此人工杂交要掌握好去雄、授粉时间，为了提高杂交效率，杂交一般在6：007：00进行，由于芡实花朵贴水面生长，在杂交前适当放低水位，可防止人为走动等原因引起水进入花内导致杂交失败。为提高芡实的结实率和种子的质量，应选择每株的第35朵花进行杂交，同时应该将花套袋并做好标记。根据芡实杂交后代的分离规律，通过系统选育可以获得优质高产芡实新品种5，6以及微型观赏芡实新品种。近年来，育成的优质高产芡实新品种主要有：苏芡杂1号：大粒紫花苏芡与紫花红籽薄壳苏芡杂交选育而成，植株长势强，单果质量600 g左右，中熟； 苏芡杂2号：紫红苏芡与深紫红花刺芡杂交并系统选育而成，单果质量450 g左右，中早熟；苏芡杂3号：紫花苏芡与深紫红花杂交并系统选育而成，单果质量500 g左右，中早熟；苏芡杂4号：紫花苏芡与深紫红花刺芡杂交选育而成，植株长势稍弱，果实圆球形，单果质量350 g，早熟；姑苏芡5号：紫花苏芡与紫红花刺芡杂交选育而成，抗叶瘤病能力较强，单果质量500 g左右。 2 芡实开花习性及孢粉学的研究 2.1 开花习性 芡实花单生，两性，螺旋状着生于根状茎上，全株的花期为8090 d，单花花期2 d左右，盛花期在7月底至9月初，自然条件下其异花授粉结实率与套袋自花授粉结实率相近，均低于自然条件下结实率，表明芡实的自交、异交并存，风和蜂类、膜翅类昆虫是芡实主要传粉媒介。在花的发育过程中，花原基的顶端产生凹陷，逐渐发育成凹陷的子房，这对幼果起到一定的保护作用，且花中的各部具有发达的气腔，既可以增加浮力又可以加强气体的交换。在生育的早期或晚期，或者水层过深、气温过低的情况下，芡实的传粉受精会在水中闭花完成，但传粉受精质量较差，结实率较低9，10。 2.2 孢粉学 芡实自然条件下结实率不到60%，生产中最主要的制约因素就是花粉败育进而导致种子结实率不高，一般败育率可达20%30%，造成芡实减产。通过对芡实花粉败育的细胞学观察发现，花粉败育主要发生在小孢子母细胞减数分裂时期和小孢子单核期与二核期，由于小孢子母细胞在减数分裂及形成四分体时期对外界环境极为敏感，低温多雨、高温是造成该时期不育现象的主要原因之一，低温多雨时生产上可通过降低水位增加水温、高温时通过加深水层和勤换凉水降温等措施来提高结实率，提高产量和品质。另一方面，芡实的绒毡层出现过早解体的现象或肥大生长并延期退化的现象，会导致绒毡层细胞不能为小孢子提供足够的营养物质，影响小孢子的正常发育，从而造成花粉的败育。施国新等研究也证实了这一点，认为这可能是成熟花粉囊中花粉粒少而且发育不正常的另一重要原因。 3 芡实高产高效栽培技术研究 3.1 芡实高产栽培技术 品种的选择 根据生产目标不同，选用不同品种。以采收芡米为目的时，应选用无刺芡杂交新品种，如苏芡杂4号、姑苏芡5号等，这些新品种植株无刺，可分批采收，且种壳薄、种仁较大，品质好、产量高；如果以采收芡实叶柄、花梗为目的时，应当选择抗逆性较强的有刺芡实品种。 育苗 3月下旬4月上旬，气温在10左右时，将上一年保存的种子捞起，清洗后进行粒选，选择色深、无损伤的种子进行催芽，种子放置的厚度在30 cm之内，加水淹没，并加盖塑料薄膜增温，50%种子露白时即可播种。播前一周准备好苗床，育苗池土层厚25 cm，灌水10 cm，待苗池水澄清、底土沉实后，将露白的种子一粒一粒播下，芽眼朝上，种子间距46 cm，每1 m2用种1.21.3 kg。当种子长出23片箭形叶时进行分苗，分苗时需将芡苗的种子与根系全部栽入泥中，但不能埋没心叶，当芡苗长出35片圆叶时，即可定植。 大田定植 芡实的种植场所，宜选择水位容易控制、肥土层较厚、有机质丰富的大田、鱼塘及湖区。芡实定植前要及早做好田间的准备工作，根据田块的平整程度划块作埂，翻耕整地，对肥力不足的田块增施基肥，清除杂草，挖好定植穴，一般株距为2.02.2 m，行距为2.32.5 m，灌水深一般为1520 cm，待水澄清后即可定植。定植起苗时要注意保护幼苗根系，及时遮荫装运14，15。定植芡苗时，要理顺叶片和根系，土要压实根系，但不能埋没芡实幼苗的心叶。 刺芡的种植田一般选择规模较大、水层较深的湖泊、池塘等水面，通常采取种子撒播或条播等直播方式。 田间管理 芡苗移栽成活后要及时进行除草，可以将杂草揉成团埋入泥中作肥料，在叶片封行前，为防止踩断新根，应停止除草，如果发现芡苗有死亡的现象要及时补苗。芡苗不耐风浪，有条件的可在湖荡或大田四周栽上茭草防风，如遇大风天气，叶片被刮翻，应及时将叶片翻正。芡实生长期需水量很大，水位的调控随植株的长势而定，一般为浅深浅，定植初期水位控制在15 cm左右，芡实成活后水位逐渐加深到3040 cm，果实采收时水位适当降低至30 cm 。 芡实是否缺肥可根据植株的形态分析，如叶片深绿有光泽，皱褶明显，并有水泡状突起，表明肥料充足；如叶片发黄，皱纹很密，舒展不开，没有水泡状突起，则应及时追肥。芡实追肥一般分3次进行，第一次在芡苗定植后的1015 d，每株可追施三元复合肥0.15 kg，第二次施肥在植株进入旺盛生长期时，每株施三元复合肥0.15 kg，第三次在植株封行前进行，每株追施三元复合肥0.30 kg，肥料应施于根系的附近，并随着植株的生长逐步向外拓展。 病虫害防治 芡实在生长过程中，常受病、虫、螺的为害，严重影响芡实的正常生长，降低产量和品质。芡实常发生的病虫害有叶瘤病、叶斑病等。芡实的叶瘤病多发生在高温高湿的季节，叶片上出现淡绿色黄斑，后凸起成瘤状，严重时导致叶片腐烂；防治方法：开花结果前忌偏施氮肥；发病初期喷施70%甲基托布津可湿性粉剂8001 000倍液和0.2%磷酸二氢钾液。叶斑病发病的初期，叶片边缘会出现褐色的圆斑，后期颜色加深，叶片腐烂穿孔，在发病初期，用70%甲基托布津可湿性粉剂8001 000倍液或50%多菌灵可湿性粉剂400500倍液喷雾防治。 芡实常见虫害有蚜虫和食根金花虫。蚜虫的成虫、若虫常成群密集于芡实的叶片和花柄上刺吸汁液，叶片上出现黄白斑痕，严重时叶片枯黄、卷曲皱缩。可选用10%吡虫啉可湿性粉剂1 500倍液或喷施敌百虫400600倍液防治。食根金花虫是芡实的主要地下害虫，主要以幼虫咬食根部，造成植株发育缓慢，叶小发黄导致果实发育不良，每1 hm2选用20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂450 mL，对水30 kg，或2.5%敌杀死（溴氰菊酯）乳油1 5002 000倍液对茎叶均匀喷雾防治。 螺害有福寿螺、椎实螺和扁卷螺等，专门啃食胚芽和嫩叶，每1 hm2可用20%硫酸烟酰苯胺粉剂500 g撒在水中防治。因为芡实生长的水域面积大、水层较深，叶盘贴水而生，化学药剂喷施操作困难、药剂叶面附着量少，难起到很好的防治效果，所以在防治上要提倡以农业防治为基础，对发生严重的田块进行水旱轮作，冬耕冻垡；此外还可对田块撒施生石灰进行土壤消毒。 适时采收 无刺类型芡实在定植6070 d后，于8月中下旬开始分批采收，至10月中旬结束，一般长江流域可采收1012次，果柄变软、果实发红而光滑时即可采收。一般第1、2次采收间隔6 d，第2、3次和3、4次间隔5 d，后随着温度的上升一般隔4 d采收一次。从开花到采收，较嫩的芡实需要2025 d，目前仍较多采用手工剥米加工成冻鲜米；成熟的芡实需要2530 d，一般用机器剥壳烘干加工成干芡米；留种的芡实需要达到3032 d。刺芡一般在8月下旬后开始采收，根据加工产品的不同，可分为嫩籽和老籽，嫩籽在9月上旬采收到10月中旬?Y束，老籽在11月下旬集中采收。芡实的花梗、叶柄在8月初就可上市。 3.2 芡实高效栽培新模式 一熟茭豆瓣菜藕莲芡实水芹 采用大棚设施栽培，第1年3月上旬定植一熟茭（白种茭白），8月上旬至9月上旬采收；豆瓣菜（大叶豆瓣菜）于8月中旬育苗，9月中旬定植，11月上旬至翌年2月下旬采收；3月上旬定植莲藕（苏州花藕），需覆盖薄膜，6月中旬收获；6月下旬定植芡实（姑苏芡5号），9月上旬至10月上旬采收并平整土地；水芹（苏芹杂5号）于10月上旬种植，11月下旬进行软化栽培，12月下旬至第3年3月上旬收获。扣除成本后，2 a 5茬每1 hm2纯收入33.6万元。 苏芡水芹 第一茬种植芡实（紫花苏芡、姑苏芡2号、姑苏芡4号），时间安排在4月至9月20日，8月上旬开始采收。第二茬种植水芹（常熟白芹、宜兴圆叶芹），时间安排在9月中旬到第二年的4月上旬，12月开始收获，翌年3月中旬后宜去根上市。其规模化生产平均效益每1 hm2可达22.5万元以上，比传统芡实栽培增加纯效益7.5万15.0万元，市场发展前景十分广阔。 芡实泥鳅 芡实（紫花芡实、红花芡）于3月下旬4月上旬进行育苗，6月中旬定植，定植后1520 d每1 hm2投放泥鳅7.5万9.0万尾，第一批芡实在8月中下旬可进行采收，10月中旬采收结束。泥鳅可根据市场行情进行分批上市，也可在芡实采收后一次性捕捞，在11月中旬前结束。在此套养模式中，芡实和泥鳅形成了一种共生互惠效应，泥鳅的代谢物可以作为芡实生长营养物质，可减少肥料的施用，而芡实生长过程中遇到的害虫，又可作为泥鳅的活性饵料，降低芡实病虫害的发生，减少农药的使用，提升产品质量 。 4 芡实的化学成分研究 芡实作为一种药食兼用的植物，营养价值较高，含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素等以及较多具有保健功能的活性成分。根据芡实化学成分的作用将其化学成分分为营养成分和功效成分。 4.1 芡实的营养成分 碳水化合物 在芡实种子的成熟过程中，还原糖含量逐渐降低至成熟期达到最低；可溶性糖含量呈先上升后急剧下降的趋势；淀粉的含量随着种子的成熟不断上升，花后1015 d上升较快，20 25 d上升的幅度趋于平缓。 芡实干燥种仁中的碳水化合物主要为淀粉，含量70%，芡实淀粉的结构、理化性质对芡实产品的品质、营养和存储运输等方面影响很大 。成熟芡实淀粉颗粒呈不规则多面体形，颗粒平均粒径为1.26.5 m，属于小颗粒淀粉 。芡实淀粉主要是由直链淀粉和支链淀粉构成，因为无刺芡的支链淀粉含量通常高于有刺芡，所以口感更糯。芡实淀粉中直链淀粉的含量大约是马铃薯的2倍；淀粉的透明度比马铃薯和玉米低；且芡实淀粉的分子间结合力大，排列紧密。直链淀粉的含量越高，淀粉的崩解值越小，峰值时间越长，糊化温度越高，如紫花南芡和紫花苏芡的崩解值分别为813、731 cp，峰值时间和糊化温度分别为5.07 min、85.65和5.33 min、86.35；支链淀粉含量越高，淀粉的峰值黏度越高，紫花南芡的峰值黏度达2 611 cp 。 蛋白质 芡实蛋白质的含量高达9.68%，主要是由清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白构成，且氨基酸种类齐全，共检测到18种氨基酸，包括8种人体必需的亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和蛋氨酸，每100 g干燥种仁中含量分别为344.33、195.31、233.51、486.33、287.33、192.04、27.17、168.04 mg，总含量占到氨基酸总量的24.6%；其中谷氨酸和天冬氨酸含量最多，为主要氨基酸，含量分别达到1 580.87、 1 377.08 mg 。瓦埠湖芡实的种仁中谷氨酸和组氨酸的含量最高，每100 g干燥种仁中含量为 2 633.88、1 074.44 mg 。 矿质元素 芡实中含有丰富的矿质元素，在1 kg的干燥种仁中，镁、铁、磷、钙的分别达284.4、146.1、144.0、123.3 mg ；微量元素中，碘和硒的含量较高，约为9.6、0.134 mg，碘是合成甲状腺素的重要原料，缺碘会导致不同程度的智力损害，硒作为一种抗氧化剂，被喻为“抗癌素”，具有抗衰老、提高人体免疫力、解毒等作用。 维生素 芡实中维生素含量丰富，其中每 1 kg芡实干燥种仁中维生素C的含量为65 mg，与辣椒、芫荽等蔬菜的含量相当；维生素E的含量为41 mg，李美红等研究发现，芡实中还含有3种维生素E的异构体；维生素B1、B2和B6 分别为6、1、0.3 mg，因此食用芡实可以缓解部分由于维生素缺乏而引起的多种疾病。 4.2 芡实的功效成分 多酚类 植物多酚是一种植物体内的多元酚类次生代谢?a物，由于其结构的特殊性，易被氧化成醌类结构，其对活性氧等自由基具有很强的捕捉能力，能够减少或阻止组织中氧化反应的产生，在抗氧化、抗菌、抗病毒等方面有着良好的效果。Liu等在芡实种皮中提取得到芡实多酚类物质，利用高效液相色谱法鉴定出了焦性没食子酸、没食子酸、绿原酸这3种化合物，其中焦性没食子酸和没食子酸峰面积较高，以此推断这两者可能是芡实中的活性成分。 环肽类 植物环肽一般指高等植物中主要由氨基酸肽键形成的环状含氮化合物，具有良好的抗菌、抗肿瘤等生物活性。从芡实95%甲醇回流的组分中分离鉴定得到了8种环二肽物质，主要为环（苯丙氨酸-丝氨酸）、环（丙氨酸-脯氨酸）、环（苯丙氨酸-丙氨酸），其中，环（丙氨酸-脯氨酸）和环（苯丙氨酸-丙氨酸）是首次分离得到的 。 黄酮类 黄酮类化合物大多数具有颜色，其生理功能多种多样，如黄杞总黄酮具有一定的活血化瘀、降血脂、降血糖等作用；山楂叶总黄酮可有效防治心血管疾病，增强耐缺氧能力。通过对芡实中黄酮类物质进行提取得出紫花无刺芡种仁中黄酮类物质的含量为1.864 mg/g，紫花刺芡中黄酮类含量为1.735 mg/g 。目前从芡实的甲醇提取物中测定得到了2种二氢黄酮：5，7，4-三羟基二氢黄酮和5，7，3-五羟基二氢黄酮。 生育酚类 生育酚是一种脂溶性维生素，是最重要的抗氧化剂之一，人类生育酚的主要来源是植物。利用GC-MS分析芡实的抗氧化物提取物，确认生育酚类化合物是芡实提取物的主要成分之一。对芡实95%甲醇回流的成分经鉴定得到了-生育酚、-生育酚和-生育酚，-生育酚是自然界中活性最高的形式。 脂类 芡实中脂类物质的含量较少，大约为1%，其中不饱和脂肪酸含量较高，亚油酸含量占到34%左右。利用GC-MS对芡实抗氧化提取物的主要成分进行鉴定分析，得到了多种不饱和键的酰胺类、脂类等物质。芡实的挥发性成分主要为烷烃类及不饱和脂肪酸，研究鉴定出了33种化合物，其中含量较高的有9-十八碳烯酸、十六酸、（Z，Z）-9，12-十八碳烯酸、二十四烷等。 5 芡?的药理研究 5.1 抗氧化及抑菌 李成良等研究芡实醇提物的抗氧化活性和抑菌作用时发现，紫花苏芡和紫花刺芡95%乙醇提取液对DPPH?的清除较强，当紫花苏芡的浓度为 9 mg/L时，清除率为50%，紫花刺芡浓度为6 mg/L时，清除率接近70%；且对OH?和O2?都有一定的清除作用。在芡实多糖提取物的研究方面，发现芡实多糖水溶液对DPPH?有较好的清除作用，浓度为5 mg/mL时，清除率高达94.63%。 此外，芡实醇提物对埃希氏大肠杆菌SDZC07（Escherichia coli SDZC07）、枯草芽孢杆菌（Bacilus subtilis）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aurens）、沙门氏菌（Salmonella）、弧菌（Vibrio）、鲍氏不动杆菌（Acinetobacter baumannii）、根霉（rhizopus）、酵母菌（saccharomycetes）这8种菌株均有不同程度的抑制作用，尤其对枯草芽孢杆菌（Bacilus subtilis）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aurens）、酵母菌（Saccharomycetes）以及弧菌（Vibrio）抑制作用较强，当乙醇提取物浓度达到3.5 mg/mL时，紫花刺芡抑菌圈直径分别增加了0.41、0.62、0.79、1.21 cm。芡实的多糖提取物有同样具有抑菌的效果，浓度为10 mg/mL时，金黄色葡萄球菌抑菌圈最大为16.00 mm，酵母菌为13.63 mm，枯草杆菌为12.50 mm、大肠杆菌为11.25 mm。 5.2 降血糖及降血压 对糖尿病患者利用山药和芡实配伍胰岛素等药物进行治疗后发现疗效显著，降血糖的效果高于单独使用降糖药物，经一个月的治疗后，患者的血糖尿糖正常率达到70%，5个月之后全部正常，对照组患者4个月之后血糖、尿糖的正常率一直维持在70%左右。采用中药芡实合剂对慢性肾功能不全的患者进行治疗，并与西药治疗的患者进行比较，发现使用芡实合剂的患者体内的肌酐和总胆固醇含量分别降低了23%和19%，患者血液中高密度脂蛋白含量提高了43%，这表明芡实具有一定的改善血脂紊乱的作用。 5.3 抗心肌缺血 现代医学研究认为，抗氧化物和糖脂类化合物均有益于恢复心脏血管的弹性。通过构建体外心肌损伤再灌注模型，将芡实提取物灌注到大鼠离体心脏中，研究发现，芡实提取物能够改善心肌细胞缺血情况，提高心室的功能并减小梗死面积，这可能与芡实中含有的活性成分糖脂类化合物有关。 5.4 保护胃黏膜 采取乙醇灌胃的方式制备小鼠急性胃黏膜损伤模型，给药后测定小鼠胃组织中相关物质含量，得出超氧化物歧化酶的含量与模型对照组相比提高了75%、丙二醛含量下降57%、前列腺素E2含量上升30%，同时胃溃疡指数下降64%，表明芡实的提取物具有保护胃黏膜的作用，其作用机制可能与芡实能够抑制胃黏膜中有害自由基的生成有关。 5.5 抗衰老 采用在小鼠腹腔内注射D-半乳糖的方法建造亚急性衰老模型，结果证明，芡实的乙醇、乙酸乙酯、正丁醇提取物均能改善亚急性衰老小鼠的学习记忆能力，以上3种提取物均可以提高小鼠脑组织中氧化氮合成酶（NOS）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活力，降低乙酰胆碱脂酶（AchE）的活力，其机制可能是通过促进脑组织中脂类过氧化物的清除，增强脑组织抗氧化能力，改善胆碱等作用实现。 参考文献 赵有为.中国水生蔬菜M.北京：中国农业出版社，1999：55-56. 清?黄?辑.神农本草经M.北京：中医药古籍出版社，1982：138-139. 吴仰风.芡实种子发育及其淀粉特性的初步研究D.扬州：扬州大学，2007：8. 鲍忠洲，尹渝来，蒋树德，等.芡实杂交及其应用J.长江蔬菜，2010（14）：118-120. 鲍忠洲.优质芡实苏芡M.南京：江苏科学技术出版社，2010：16-19. 尹渝来，孙芳芳，孙惠玉.高产无刺芡实品种姑苏芡5号的选育J.长江蔬菜，2015（22）：118-120. 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