在人类回归自然的潮流中，世界各国均已意识到天然药物巨大的医疗价值和市场潜力。许多蕴含大量的天然产物资源而长期被忽视的地区，自上世纪80年代起已成为各国生物学研究者竞相涉足的研发区域，南美洲的安第斯山区因有丰富的野生药用植物资源而备受关注，玛咖就是其中具有食疗保健作用的代表，有“秘鲁人参”的称号，近10年来开始成为全球药食两用植物研究的热点。

　　生长特性、次级代谢物及其药理活性

　　玛咖（Maca）又名玛卡，属于十字花科独行菜属植物，由德国植物学家Gerhard  Walpers于1843年发现并命名为Lepidiummeyenii Walp.。1961年秘鲁学者Gloria Chacón发现产于秘鲁的玛咖在形态和解剖学特征上和保存于德国和美国的标本有较大差异，并依此发表了新种L.peruvianum Chacón,得到了部分学者的支持。目前，国际上仍普遍使用玛咖的植物学名为L.meyenii Walp.。

　　玛咖的生长特性

　　玛咖植株高约15～20cm，有膨大的根和贴地生长的短茎和叶，叶呈玫瑰花形排列。自花授粉，花期1～2个月，大多数花可形成果实。果实呈短角形，长4~5mm，分裂成两个膨起的小管，每个小管里有一粒种子。种子为卵圆形，长2～2.5mm，灰红色，千粒重约为0.5克。地下膨大的根为主要的可食用部分，因其下胚轴颜色的不同，可分为白、黑、红、黄、紫等类型，其块茎平均重量、生物学特性等有所差异。在秘鲁，栽培品种以黄色较多，占总产量的半数以上。玛咖生长除需要海拔高度、温差、湿度等特殊的环境和气候条件外，还要求土壤肥沃。在秘鲁，即使肥沃的土地种植一次玛咖后，也要休耕5年以上以恢复肥力。1994年，秘鲁只有50公顷的土地用于种植玛咖并出口，而1999年已达到1200公顷的种植面积。目前，秘鲁玛咖极限年产量约为350吨干品。

　　为解决玛咖资源短缺问题，美国、日本、西班牙、厄瓜多尔、玻利维亚、澳大利亚、中国等已相继进行人工种植研究。目前除秘鲁外，仅有中国能够规模化种植玛咖，而且2011年玛咖被批准为国家新资源食品。

　　玛咖的主要功效组份

　　玛咖除含有丰富的营养成份外，还含有多种次级代谢产物，它们是玛咖保健功能的基础。国内外研究表明：玛咖含多种维生素、支链氨基酸、多糖、果糖、牛磺酸、矿物质、生物碱、芥子油苷、异硫氰酸酯、甾醇及其衍生物、儿茶酚类和核苷等。玛咖次级代谢产物主要是其特有的多不饱和脂肪酸（玛咖烯）及其酰胺类化合物（玛咖酰胺），芥子油苷，甾醇及其它生物碱（如咪唑类生物碱、羟基吡啶类生物碱、β-咔啉环类生物碱）和少量的酮酸。

　　玛咖烯和玛咖酰胺被认为是玛咖特有的标志性物质。玛咖烯是一种不饱和脂肪酸，玛咖酰胺属于酰胺类生物碱，通过不同的含氨基化合物与不同的脂肪酸（饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸）形成酰胺键，这两种物质被推测为是玛咖增强性功能的主要活性物质。玛咖烯和玛咖酰胺的含量在玛咖中的含量有很大差别。在玛咖干粉中，玛咖烯含量0.09%～0.45%，玛咖酰胺含量0.06%～0.52%。除玛咖烯和玛咖酰胺外，玛咖中还发现了三种咪唑类生物碱、一种吡啶类生物碱和β-咔啉环类生物碱，β-咔啉环类生物碱具有抑制单胺氧化酶的作用。在医学中，单胺氧化酶抑制剂主要用于抑郁症和神经系统性疾病（如帕金森氏病）的治疗。

　　芥子油苷及其衍生物广泛存在于十字花科植物中，具有广泛的抗病原体和抗癌活性。玛咖中芥子油苷的含量约为1%，约为其它十字花科植物的100倍。芥子油苷的含量在玛咖植株的不同部位也不同，其中种子中含量最多，其次是鲜根、幼芽、干根，最后为新鲜叶子。目前在玛咖中已发现9种结构的芥子油苷，大多属于芳香类化合物。

　　玛咖的药理活性

　　高营养价值、合理的营养结构以及多种活性次级代谢物使玛咖具有多种营养保健功能和药理作用。传统上可用于增强精力、治疗风湿症、抑郁症和贫血等，近年来以玛咖为主要原料的保健品备受青睐，其药理活性研究也日益活跃。目前已经发现药理功能包括：抗疲劳、抗压力、缓解更年期综合症、提高生殖力、改善性功能、促进糖代谢、改善记忆、促进生长、抗增生能力、抗氧化和抗癌作用。

　　玛咖国际市场

　　1992年联合国基因资源协会（IPGRI）将玛咖列入濒危物种名录，联合国粮农组织（FAO）将玛咖作为营养补充剂向世界推荐；2000年国际登山组织联盟（UIAA）指定玛咖为登山食品；2001年美国太空总署（NASA）指定玛咖为宇航员的太空食品，美国食品与药品管理局（FDA）通过了玛咖保健药品进入美国，美国CNN新闻频道和DISCOVERY探索频道对玛咖进行报道和介绍；2002年玛咖成为韩日世界杯运动员指定营养品。

　　目前玛咖产品均是以玛咖原粉或玛咖粗提物为原料生产。玛咖产品已有秘鲁、美国、加拿大、英国、荷兰、瑞士、日本、法国、澳大利亚、西班牙等国生产的100余种，仅日本就有几十种产品销售。2002年，玛咖产品在很多发达国家的销售势头良好，仅美国和日本两国，玛咖的销售量就占60%，达到20亿美元以上。2007年玛咖产品的销售额近50亿美元，跻身世界十大保健品之一，其产品不仅包括了玛咖保健品、复方制剂，也包括玛咖食品，如玛咖糖、玛咖咖啡、玛咖饼干、玛咖饮料和玛咖酒等。美国和日本等国家至今仍然是最大的玛咖进口国，其次为欧洲、加拿大和东南亚。

　　中国玛咖研究及产业化

　　中国也关注国际上对玛咖的相关研究，2001年中央电视台新闻30分报道了玛咖（玛卡）的相关研究成果。2002年以来，中国科学院过程工程研究所等研发团队对玛咖组培快繁、种源培育、生长特性、人工种植、质量控制与产品开发进行了系统深入的研究，为玛咖成为我国新资源食品奠定了基础。

　　国内玛咖研究

　　在组织培养方面，中国科学院过程工程研究所研究了培养过程中玛咖细胞的抗氧化活性；稀土元素对玛咖丛生芽含水量及相关酶活性的影响；玛咖快繁过程中光对玛咖愈伤组织生长、丛生芽诱导及成活率的影响；优化了玛咖丛生芽诱导和继代过程中的培养条件，使玻璃化现象得到了控制，提高了丛生芽的存活率。程华等也进行了玛咖的植株再生研究。

　　在药效方面，肖培根等对近年来秘鲁特产药用植物玛咖的研究进展进行了总结。金文闻等对秘鲁玛咖进行了抗疲劳和增强免疫力的动物实验，通过免疫学实验对含西洋参总皂苷的玛咖根干粉复方进行了免疫功能评价。

　　在玛咖营养成分方面，杨晶明等对玛咖干品营养成分进行了分析与比较；冯颖等对云南栽培玛咖和秘鲁玛咖进行了营养成分的分析比较；在多糖的研究方面，柳志宇对云南产不同玛咖形态类型进行了多糖的分子量和单糖组成分析。王丽卫对玛咖多糖的抗氧化活性进行了研究，发现玛咖多糖对超氧自由基具有较高的清除率。

　　在玛咖功能性成分研究方面，由中科院过程所、同仁堂健康药业和丽江格林恒信承担的“玛咖功能组份高效制备”列入了国家863计划课题。中科院过程所植物细胞工程与天然产物生物炼制团队分离得到了玛咖烯和7种玛咖酰胺，为其质量控制奠定了物质基础。同时，建立了利用ITS序列分子条码来鉴别玛咖真伪的方法。在玛咖次级代谢物方面，王丽卫等研究了丽江产玛咖不同生长阶段、不同年份、不同形态类型的生物碱和皂苷等的代谢累积规律，为玛咖质量控制和采收提供了理论依据。甘瑾对三种颜色玛咖中生物碱的含量进行了分析，罗堾子对生物碱的提取进行了优化。艾中对国内不同颜色、不同地区的玛咖及玛咖不同部位的芥子油苷的主要组分和含量进行了鉴定和分析；甘瑾比较了不同干燥方式对芥子油苷含量的影响。

　　国内玛咖产业化

　　随着国际玛咖产品市场的兴起，玛咖资源短缺问题仍然是限制其产业发展的主要瓶颈，同时也显示了对玛咖相关新产品开发的迫切需求。

　　玛咖种植方面：云南丽江格林恒信生物种植有限公司从2002年开始与中国科学院过程工程研究所相关研究团队合作，在云南丽江进行了长期的玛咖品种选育、育苗和人工种植研究。2007年初步建立了云南丽江玛咖规模化育种及种植基地；完成“玛咖组织培养过程调控和质量评价”研究。2011年中华人民共和国卫生部第13号公告批准玛咖为新资源食品；建立了玛咖规范化育种、育苗、大规模种植、采收、初加工、质量评价和控制技术体系。2012年完成“丽江产玛咖指纹图谱分析及其活性组分提取分离研究”。目前已实现规模化人工种植，每年干品产量可达300吨以上。通过超声提取、层析分离、指纹图谱等技术对云南丽江种植的玛咖进行了多年的化学成分、生物学特性、代谢产物累积规律及质量评价研究。目前云南丽江已成为中国玛咖最大的种植基地，以此为中心辐射到云南其它地区、新疆、西藏、青海、四川等地。玛咖种植的适应性、产量和质量主要与气候、土壤等多种因素有关。玛咖种源选育及规模化人工种植等技术的突破为解决玛咖资源短缺奠定了重要基础。2013年CCTV“科技苑”专题报导中国玛咖产业化10年艰辛历程。

　　玛咖产品开发方面：中国科学院过程工程研究所以丽江玛咖为原料，对玛咖各部位主要成分的提取分离、生物活性、质量标准等进行了系统研究。同时对不同形态类型玛咖的活性成分、功能性组分规模化制备和玛咖速溶粉等相关产品进行了研究，开发出玛咖真伪鉴别的DNA分子条码技术；为促进玛咖科技开发和成果转化，中科院过程所参股成立了北京中科健宇生物科技有限公司（简称中科健宇），并已开发出玛咖功能饮料、玛咖茶、玛咖咖啡、玛咖酒及玛咖功能性提取物等系列专利产品。以玛咖功能性提取物为原料开发的玛咖胶囊和口服液等保健食品即将获得批准。中国玛咖产业越来越多地得到了政府、企业和科研部门的大力支持。

　　目前已经有同仁堂健康药业、云南白药和五粮液等众多国内知名企业和上市公司加入了玛咖产业，也有云南古之极等数十家中小企业正在从事玛咖产品生产、销售等。我国玛咖产业呈现出了飞速发展的态势。

　　玛咖产业前景及建议

　　经过10余年的努力，我国已基本解决了玛咖资源规模化种植过程的关键问题，并选育出多个适宜规模化种植的玛咖品种，其质量与秘鲁玛咖相近，形成了规模化生产技术体系。从事玛咖研发的单位从原来的1～2家发展到近10家，从事玛咖生产、销售的企业从原来的1～2家发展到现在的上百家，销售总额达到数亿元，玛咖作为新资源食品已显现出数百亿的产业发展潜力，有望成为我国健康产业中的战略新兴产业。

　　随着玛咖产业的快速发展，也出现了诸多急需解决的问题，主要包括：1、玛咖种植混乱，出现了遍地开花的态势，质量良莠不齐，市场出现了伪劣假冒玛咖原料；2、产品粗放、同质化现象严重、生产条件及产品质量差别巨大，市场出现了假冒伪劣玛咖产品，严重影响消费者的信心；3、玛咖相关科研投入严重不足，玛咖组－效关系不清楚，深加工产品开发缺乏相应的研究基础；4、产业发展环境有待加强和完善，亟待从法规、政策、标准、技术等多方位规范市场和产业的发展。

　　资源的产量和质量是中国玛咖产业健康发展的物质基础，以食用效果为核心，开发生产适宜于不同人群的产品，取得良好的经济和社会效益才能支撑玛咖产业的持续发展。针对我国玛咖产业发展现状，提出如下建议：

　　1、加强相关标准的研究和制定：在玛咖功能性、特征性组份和分子生物学特性研究的基础上，建立育种、种植、采收、初加工、原料分级、产品加工等系列标准化操作规程（SOP）和质量控制标准，用以规范玛咖产业各个环节，保证质量。

　　2、加大科研投入，突破核心关键技术：多渠道筹集资金，加大对玛咖相关科研的投入，突破玛咖功能性特征单体组份的规模化制备技术，建立可靠、稳定的分析检测方法，阐明玛咖组-效关系，开发针对某一功能的专属性新产品，实现原料种植、生产过程与产品质量的稳定可控，保证食用效果。

　　3、完善玛咖产业环境：建立国家玛咖产业协会、国家玛咖产业化技术联盟、国家玛咖工程技术研究中心，会同和协调政府相关部门制定玛咖产业发展规划和扶持政策，提高准入门槛，制定相关标准，加大市场监管力度。

　　作者简介：王丽卫、赵兵中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室、北京中科健宇生物科技有限公司杨勇武北京中科健宇生物科技有限公司