红甜菜的营养及功效的研究进展

邹利茹，张福顺, 2

(1.黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080；2.农业农村部甜菜品质监督检验测试中心，哈尔滨 150080)

0 引言

红甜菜 (Beta vulgaris esculenta)亦称“红菾菜”，属石竹目(Caryophyllales) 、藜科 (Chenopodiaceae) 、红甜菜属 (Genus beta)植物，是栽培甜菜的变种之一，又称君达菜、紫菜头、火焰菜、牛皮菜食用红甜菜或者菜用红甜菜等，具有耐旱、耐寒、耐热、耐肥等特点。原产于欧洲地中海沿岸，后经由阿拉伯等国，通过丝绸之路传入我国。红甜菜叶多呈红色或紫红色，球状根外皮多为紫红色，根肉为红色或粉红色，味微甜，具有产量高、价格便宜、色素含量高、富含有机和无机养分及维生素、红甜菜色素、红甜菜碱、硝酸盐等特点，不仅安全无毒，而且营养价值较高，是世界通用的安全无毒的天然色素之一[1,2]。红甜菜吃法众多，可生食、熟食、制成菜肴、榨汁或制成发酵产品等，是欧洲和美洲一些国家尤为流行的蔬菜之一[3, 4]。在美国，红甜菜常见的吃法为烹食或腌食；在俄罗斯，传统红甜菜浓汤便是最典型的做法；在东欧很受欢迎的罗宋汤，它的主要成分亦是红甜菜根[5]；在工业领域中，红甜菜中的红甜菜苷被提取出，用来给果酱、冰淇淋、葡萄酒和酸奶等产品上色[6]；在市面上亦存在大量的红甜菜膳食补充剂和功能性食品，如果汁和果汁的混合物，凝胶，发酵分离果汁，干粉末(片剂、胶囊、微囊制剂、脆红甜菜根片)和红甜菜根面包等[7, 8]。

古有《名医别录》记载:“忝菜味甘苦、大寒。主治时行壮热，解风热毒；时行壮热初得，捣汁饮之便瘥”，所描述的就是红甜菜[9]。红甜菜具有其独特的药用价值，几百年来，一直被用于治疗便秘、肠道和关节疼痛、头皮屑等疾病[10, 11]。在伊朗，红甜菜常被传统医学用来治疗疾病，它在促进健康和预防疾病方面具有应用潜力，在当地很受欢迎[12]。现代药学研究表明，红甜菜提取物具有良好的抗高血压、降血糖、降血脂、抗氧化活性和较好的防癌作用，可运用于新型药物和功能性食品的研发[13-16]。因此，本文就红甜菜在抗高血压、降血糖、降血脂、高抗氧化活性、防癌保肝、提高运动效率和促进铁代谢及消化系统运行等方面进行讨论，为新的功能性食品和临床药物的研发提供理论依据和实践参考。

1 红甜菜的化学成分和营养价值

红甜菜通常被认为是膳食纤维的良好来源之一，如维生素、酚类化合物、红甜菜碱、硝酸盐、抗氧化剂和矿物质(钾、钠、铁、铜、镁、钙、磷和锌)等，具有很高的营养价值[7, 17]。红甜菜根中含有丰富的维生素、酚类、类胡萝卜素、硝酸盐、甜菜碱、抗坏血酸、红甜菜苷色素和矿物质等，这些都是维持健康的必需成分，因此红甜菜被作为具有保健功能的食品之一[18]，被作为天然无毒染料应用到不同的食品中，如明胶、甜点、糖果、干混料、乳制品、牛肉和鸡肉衍生产品等。在巴西，现行法律规定，从红甜菜中提取的天然红色染料可以用于食品和饮料[19]。红甜菜中除含有大量营养素糖类、蛋白质、脂肪外，还包含多种类的微量营养素，如核苷酸、氨基酸、烯酸、维生素等[20]。在生活中，红甜菜是人体补充钾、镁、维生素C和维生素B2的重要来源，同时红甜菜还含有铁、铜、钙、维生素B1、维生素B6、叶酸、锌和烟酸等，就连红甜菜叶中也含有丰富的钾、叶酸、镁、维生素C和铁。红甜菜无论是根还是叶都拥有较高的营养价值[21]。

红甜菜除了其丰富的营养价值外，还存在多种植物活性物质。在每100 g红甜菜中含有生物碱(128.8 mg)、类固醇(16.4 mg)、糖苷(0.652 mg)、类黄酮(6.41 mg)、萜类化合物(115.5 mg)、皂苷(3.789 mg)、β-胡萝卜素(11.64 mg)、维生素A(2.6 μg)、维生素B1(0.034 mg)、维生素B2(90.053 mg)、维生素B3(0.35 mg)、维生素B6(0.03 mg)、维生素C(4.36 mg)、维生素E(0.18 mg)、维生素K(3.2 μg)、镁(18.6 mg)、铜(0.08 mg)、钠(73.6 mg)、钾(312.0 mg)、锰(0.86 mg)、钙(13.8 mg)、锌(0.29 mg)、铁(0.76 mg)以及泛酸(0.151 mg)和胆固醇(0.04 mg)[22]。 由于红甜菜根中含有较高的草酸，含有副作用，因此，尿石症患者不能经常食用红甜菜[23]。

在功能上，红甜菜碱是重要的植物活性化学物质，也是红甜菜的主要营养素之一，它是一种独特的水溶性含氮色素，仅在石竹目和一些高等真菌科中被发现[24]。红甜菜碱存在于红甜菜的块茎中，呈红紫色，是红甜菜抗氧化能力的最主要来源之一[25]。红甜菜碱作为天然食用染料被广泛应用于食品工业中，它在人体内外均表现出高的抗氧化能力，是胆碱氧化代谢的终产物，参与甲硫氨酸(蛋氨酸)的生物合成，也是生物体内非常重要的渗透调节物质，含有酚类和环胺类基团，常作为抗氧化物被使用[26-30]。红甜菜碱主要是由红色的红甜菜红素(betacyanin) 和黄色的红甜菜黄素(betaxanthin) 两类色素组成的，其中红甜菜红素由红甜菜苷、前红甜菜苷和异红甜菜苷组成；红甜菜黄素由红甜菜黄素Ⅰ和红甜菜黄素Ⅱ组成(如图1 所示)[31, 32]。与其他蔬菜相比，红甜菜具有高抗氧化能力，这与红甜菜富含植物活性化合物甜菜碱密切相关，相关研究表明红甜菜的抗氧化能力与红甜菜红素含量呈正相关性，而与红甜菜黄素含量的相关性则不明显[33-35]。

图1 甜菜红素(左)、甜菜黄素Ⅰ(中)、甜菜黄素Ⅱ(右)

红甜菜是富含硝酸盐的植物，而硝酸盐同红甜菜碱一样，也是红甜菜中重要的营养素之一。长期以来，人们都认为硝酸盐是有害物质，会对蔬菜造成污染，而硝酸盐在体内可能会转化为亚硝胺，从而可导致内分泌疾病、胎儿缺陷、癌变等[36]。然而，与之相反，红甜菜硝酸盐却被认为是最重要的营养素之一和硝酸盐的主要膳食来源之一。有研究表明，硝酸盐对心血管系统是有益的[37-41]，同时运用硝酸盐研发新的生理、营养和治疗方法越来越引起科学界的重视。

红甜菜根也是酚类化合物的充足来源之一，有研究表明，红甜菜中丰富的酚类化合物是重要的营养素之一，即使是在体外消化试验中，这些成分仍保可持活性[42, 43]。Kujala等人[44]就曾报道过，阿魏酸、黄酮类化合物和酚酰胺类化合物主要存在于红甜菜根的表皮中，这些物质是赋予红甜菜强抗氧化活性的重要因素之一。

2 红甜菜的药用价值

在现代生活中，长期不适当的饮食习惯和生活方式，导致人类暴露在许多危险因素中，这些因素可能会导致慢性非传染性疾病(CNCDs)。一些富含脂肪、单糖、缺乏纤维的饮食习惯以及吸烟、酗酒和久坐不动的生活方式，不仅增加了肥胖、高血压、高血糖、高血脂、骨质疏松症和心血管疾病的风险，而且还增加了癌症发生的概率[45]。因此，健康饮食的研究在世界范围内受到了极大的重视[46]。蔬菜是均衡饮食的重要组成部分，是具有生物活性功能物质的重要来源，对维持人体健康、器官功能的运行、疾病的控制和长寿大有裨益[47]。

2.1 红甜菜的抗氧化作用

众所周知，水果和蔬菜中的抗氧化营养素对维持人体健康，消除氧化应激是非常重要的。氧化应激是一种氧化过程，表现为活性氧与生物系统解毒活性中间体、修复损伤能力之间的不平衡。在生活中，氧化应激与许多疾病有关，如动脉粥样硬化、神经退行性疾病、心肌梗死、癌症以及衰老等[48]。

根据IC50值(即提取物能将低密度脂蛋白(LDL)氧化能力降低50%)显示，红甜菜被列为10种抗氧化活性最高的植物之一[49]。红甜菜具高抗氧化作用，这是由于它富含红甜菜碱；而红甜菜碱的高抗氧化能力，又要归因于其独特的分子结构。红甜菜碱的羟基和亚胺残基可促进自由基的消除，降低糖基化，促进酰化，进而增加红甜菜碱的抗氧化能力，红甜菜碱的抗氧化活性可以根据分子中氨基和羟基的数量和位置而发生改变[50]。有大量的研究表明，红甜菜色素红甜菜碱作为生物活性化合物具有高抗氧化性[51]。

红甜菜根是红甜菜碱的主要来源之一。Fernando G.等人[52]通过研究表明，红甜菜根中存在红甜菜碱和β-花青素类化合物，它能够激活高铁血红蛋白、脂氧合酶和细胞色素等，有效抑制低密度脂蛋白(LDL)的体外氧化，具有较高的抗氧化性和自由基清除活性。Kanner 等人[51]研究发现，红甜菜碱能抑制脂质过氧化和血红素分解，在日常饮食中经常使用的红甜菜产品，可以预防人类的某些与氧化应激相关的疾病。Cai等人[30]通过试验观察到，红甜菜碱具有比传统抗氧化剂、抗坏血酸更高的抗氧化活性。Luisa等人[53]也通过试验，进一步证实了红甜菜碱具有保护细胞成分免受氧化胁迫的作用。Reddy等人[54]也通过研究发现红甜菜碱能有效抑制脂质过氧化，预防人类某些与氧化应激有关的疾病，保护人体红细胞，对细胞提供抗氧化保护作用[55]。

2.2 红甜菜对癌症的化学防御作用

红甜菜除了具有较强的抗氧化性外，还具有抗炎、保护肝脏和抗癌的特性[56]。红甜菜碱可被细胞吸收并参与细胞内的甲基转移过程[57]；抑制 L1210白血病细胞、肉瘤 37 及埃利希瘤等肿瘤细胞的有丝分裂[58]，诱导人体内结肠癌 HT29细胞凋亡[59]；预防抗癌化疗中存在心脏毒性[60]；抑制皮肤和肝脏肿瘤的发生[61]；促进奎宁还原酶(一种与癌症化学预防相关的有效解毒酶)的生成[62]。

Ninfali等人[63]通过研究发现，红甜菜中的一些化学物质可以通过诱导内源性和外源性细胞凋亡，从而达到化学防御乳腺癌、肝癌、结肠癌和膀胱癌的目的。Govind等人[64]发现，红甜菜根提取物在预防细胞毒性方面的作用可与抗癌药物阿霉素的作用相媲美，红甜菜根提取物单独使用或与阿霉素联合使用可以减轻阿霉素的毒副作用。Reddy等人[54]也发现红甜菜碱对环氧合酶COX-1和COX-2有抑制作用，能使乳腺、结肠、胃、中枢神经系统和肺肿瘤细胞产生剂量依赖，从而达到抑制乳腺、结肠、胃、中枢神经系统和肺肿瘤细胞生长的目的，能有效预防癌症。

2.3 红甜菜具有降低血糖的作用

高血糖是导致糖尿病发生以及肾脏病变的主要因素之一。通过诱导肾脏血流动力学发生异变，使体内大分子物质核酸、葡萄糖及蛋白质等在体内发生非酶糖基化(NEG)，从而导致肾脏发生一系列病理变化[65]。而红甜菜提取物具有降血糖、预防肾脏发生病理变化的作用。

张猛猛等人[66]的研究表明，红甜菜碱具有降血糖、降血脂以及改善肾功能的生理作用，能有效的延缓或抑制糖尿病肾病的发生。Bolkent等人[67]，通过研究红甜菜提取物对链脲佐菌素糖尿病大鼠胰腺B细胞的影响，发现红甜菜提取物能促进增加胰岛B细胞数量，降低链脲佐菌素诱导的高血糖的血糖值，从而得出，红甜菜提取物可通过对影响胰岛B细胞的再生来降低血糖。澳大利亚的一项研究[68]表明，在志愿者食用红甜菜根汁后，通过测量体内胰岛素和葡萄糖的含量，发现红甜菜根汁能显著降低餐后体内的葡萄糖含量。Vasconcellos等人[38]的研究也表明，红甜菜根能降低血糖，有氧运动后，在一定时限内改善人体物理性能，促进一氧化氮的合成。

2.4 红甜菜具有抗高血压的作用

高血压是普遍存于老年人之间的一种慢性疾病，是老年人心力衰竭、肾功能衰竭、主动脉疾病、冠状动脉粥样硬化性心脏病等发生的主要因素之一。近年来，高血压发病率在老年人群中逐年递增，对老年人的生活质量和寿命造成严重影响[69]。红甜菜是富含硝酸盐的作物之一，红甜菜中的硝酸盐活性化学物质，能通过影响消化道菌群发生化学变化，释放一氧化氮，从而使血管发生膨胀，达到降低血压的目的。

Kapil等人[70]通过对68名高血压患者使用红甜菜或安慰剂后，体内内皮功能和血压的变化情况进行研究。通过对比发现，食用红甜菜根汁相较于食用安慰剂，食用红甜菜汁后体内内皮功能也得到显著的改善，血压也明显降低。从而表明，对于高血压患者而言，膳食硝酸盐是治疗高血压的另一途径，是一种负担得起、随时可用的辅助性治疗手段。Webb等人[71]的研究发现，红甜菜中的硝酸盐可以降低血压、保护血管，并强调使用“自然”的低成本方法治疗心血管疾病是有可能实现的。Kristin 等人[72]也发现红甜菜中富含硝酸盐，能有效提高血浆中硝酸盐和亚硝酸盐浓度，降低血压，并且比直接使用硝酸钠的效果更加显著。

2.5 红甜菜具有降低血脂的作用

高血脂症是由血脂代谢异常或脂肪运转异常导致的，是诱发动脉粥样硬化、冠心病、脑卒中等心脑血管疾病的主要因素之一[73]。在《黄帝内经》中，曾用“膏人”“肥人”等词来代指高血脂症的肥胖患者[74]。而红甜菜具有缓解由饮食所引起的血脂代谢异常的作用，具有明显降血脂的功效[75]。

王春丽等人[76]通过给小鼠喂食高脂饲料，从而获取高血脂症小鼠模型，之后用不同浓度的红甜菜红素剂量给高血脂小鼠进行灌胃，研究发现红甜菜红素能提高高密度脂蛋白胆固醇的浓度，降低高血脂小鼠血液中的总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的含量。Babarykin等人[77]发现，红甜菜根汁具有抑制身体体重和内脏脂肪质量增加的作用，能有效改善血液中胆固醇占比，降低降血脂药的毒副作用和抑制干细胞的脂肪分化。

2.6 红甜菜具有促进铁代谢的作用

红甜菜也对人体的铁代谢产生影响。铁元素是生活中常见的元素之一，几乎所有的食物中都含有铁，同时，铁是人体所必须的元素之一。常见的铁代谢异常有铁过剩与铁缺乏两种类型[78]。其中，缺铁是全世界致残和死亡的主要危险因素之一，当从饮食中吸收的铁满足不了人体的生理需要时，就会出现营养铁缺乏的现象，容易导致缺铁性贫血和亚临床铁缺乏，因此，有针对性地用药物补充铁元素对人体是很有必要的。在民间医学中，红甜菜与健康有关(红色血液) ，红甜菜是治疗失血或“虚弱”血液状况的药物，红甜菜汁作为铁质来源，欧洲的传统医学建议食用红甜菜汁来治疗缺铁性贫血。

Nora等人[79]发现，志愿者在服用8克红甜菜根20天后，血清水平明显升高，血红蛋白和铁蛋白也有轻度升高，这表明红甜菜根或许可以治疗缺铁性贫血，为后续利用红甜菜制作缺铁性贫血药物提供了强有力的理论支撑。Khemiss等人[80]研究发现红甜菜根化合物可以通过多种机制来调节肠道对铁的吸收，红甜菜根中含有丰富的抗坏血酸和柠檬酸，而抗坏血酸和柠檬酸都有助于肠道对铁的吸收，可以显著提高生物对高铁的利用和肠道对铁的转运速率，从而说明了红甜菜能促进人体对铁的吸收。

2.7 红甜菜在运动训练的作用

饮食中的硝酸盐成分可被口腔中的硝酸还原酶还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐到达胃部，通过胃部中的相关反应，将硝酸盐、亚硝酸盐还原为一氧化氮和其他的生物活性氮氧化物[81, 82]。一氧化氮在神经传递、伤口愈合、肿瘤、哮喘、血流、宿主防御、阴茎勃起等方面起着重要的生物学作用[83]，可以在休息和锻炼期间通过调节内皮功能来改善体内的血液流动[84]，达到降低血压、预防心血管疾病、抗疲劳和提高高强度运动耐受能力的目的[85]。

红甜菜是富含硝酸盐的植物之一，尤其是红甜菜根汁，红甜菜根汁中含有丰富的高无机硝酸盐成分，是食物性硝酸盐的主要来源之一。Cifford等人[37]研究发现，在剧烈运动后，红甜菜根汁比硝酸钠更有利于减轻运动后的肌肉疼痛。Woessner等人[39]研究发现，红甜菜对于由外周动脉疾病所导致的间歇性跛行患者而言，可以在运动前增加体内血浆中亚硝酸盐含量，提高受试者的运动训练强度，减少受试者在每次训练中的疼痛，有效的提高训练时间和训练量，从而最大限度地改善和提高外周血管和骨骼肌的适应能力。Bailey等人[41]在研究中发现，在中等强度的运动中，以红甜菜根汁的形式补充的无机硝酸盐，可以降低肌肉中的氧气分数，降低氧气成本；在剧烈运动中，以红甜菜根汁形式补充的无机硝酸盐，可以使氧吸收组分降低，有效延长运动时长，延缓疲劳的发生，缩短疲劳时长，从而增强对高强度运动的耐受能力。Notay等人[40]也发现，红甜菜根汁能降低正常人的静息血压，减少休息和运动时的中枢交感神经流出。

同时，相关研究发现红甜菜还能降低运动后的疲劳感，是能有效抗疲劳的主要植物之一。疲劳是在生理过程中，机体的生理过程不能满足其机能运转，维持一定运动强度的需求，这是给工作者的一种暗示，暗示工作者应该要降低工作强度，从而防止机体过度机能衰竭，威胁生命。杨慧洁[86]等人通过给小鼠喂养红甜菜汁，建立力竭小鼠游泳模型，测定小鼠的游泳时间、血乳酸、血清尿素氮、血糖含量、肝糖原等指标的变化，发现喂养红甜菜汁的小鼠，血液中的乳酸含量明显降低。说明红甜菜具有一定的抗疲劳效果，可显著减少小鼠运动引起的血液乳酸升高，有助于缓解运动负荷引起的疲劳，从而延长小鼠力竭游泳时间。

2.8 红甜菜具有促进消化的作用

红甜菜根是众所周知的“内部清洁”物质，具有温和的通便作用。红甜菜纤维含有三种主要成分：果胶、纤维素和阿拉伯糖聚合物，能作用于消化系统和代谢系统中相关的一些酶，从而达到降低血压、血脂、血糖以及减肥的效果。

Luisa等人[53]通过体外模拟胃肠道消化试验，通过测量每一步消化后剩余的化合物，发现在类似于胃的消化过程结束时，红甜菜碱和异红甜菜碱均没有表现出实质性的变化，但是对食物的消化都具有显著影响。Fugh-Berman等人[87]也证实了红甜菜根汁能通过降低血液中胆固醇含量，从而刺激肠道排泄胆固醇和胆固醇代谢物。

2.9 红甜菜具有保肝的作用

在《素问·五脏生成》中，对肝的形容是这样的，“肝之合筋也，其荣爪也”。“肝主藏血，胆主疏泄”的说法在中医中也普为流传，肝脏具有贮藏和调节血液的功能，能调节人的精神情志，促进消化吸收，维持气血运行。肝还参与了人体内的激素、维生素以及水的代谢过程，具有解毒和造血的功能。红甜菜除了在降血糖、血压，抗高血压以及预防癌症等发面有作用外，红甜菜根汁还具有保肝功能。市场上以红甜菜碱为主要成分的功能膳食补充剂，其重要功能就是护肝、增进心血管健康和降低同型半胧氨酸水平。

Váli等人[88]在鼠粮中加入处理过的红甜菜根冻干粉，发现食用红甜菜根冻干粉后的大鼠肝脏内整体参数和酶抗氧化剂显著增加，充分证实了红甜菜对肝脏的氧化还原作用有积极的影响，对肝脏具有明显的保护作用。Singh等人[89]的研究，也证明了红甜菜的副产品可以用于对酒精性肝病的治疗和预防。

2.10 红甜菜具有预防老年痴呆、提高老人认知能力的作用

红甜菜根还在预防老年认知功能减退症、阿尔茨海默病等领域具有一定的应用前景。阿尔茨海默病(Alzheimer′s Disease，简称 AD)是最常见的神经退行性疾病之一，是导致老年痴呆的主要原因之一 。有临床医学表明，血浆中同型半胱氨酸浓度与阿尔茨海默病呈正相关关系，是阿尔茨海默病发生的原因之一[90, 91]。而红甜菜碱的甲基可以使同型半胱氨酸再次甲基化，是良好甲基供体之一[92]。相关临床研究表明，在缺乏亚甲基四氢叶酸还原酶或发生基因突变遗传的病人中，使用红甜菜碱可以有效降低病人体内血浆中同型半胱氨酸的浓度[93]。综上所述，红甜菜碱可能具有促进体内同型半胱氨酸的代谢，降低体内血浆中同型半胱氨酸的浓度，从而起到预防阿尔茨海默症的作用。倪仲飞[94]等人实验证明，红甜菜碱可以逆转同型半胱氨酸引起的一些病理改变和记忆损伤(如阿尔茨海默病病理等)，这是红甜菜碱预防阿尔茨海默症的有效证明之一。

3 结论与展望

蔬菜是有效预防冠心病、缺血性脑缺血的食物之一，同时在体内能通过一定的反应机理，引起血管舒张，降低血压，促进心血管功能运行[81]。而红甜菜就是其中独特的存在，是典型的药食同源植物。随着科学的进步，传统中草药的保健功能在国际市场上受到的关注度越来越高，而红甜菜作为“药食同源”的植物资源之一，也备受国内外研究者的青睐。红甜菜全身都是宝，无论是其本身还是其附属产品，在新的功能性食品开发和临床药物研发方面都具有非常广阔的市场前景。本文主要从红甜菜的化学成分、生物学效应及其在药用领域的应用等方面进行综述和总结，阐述了红甜菜及其取物的高抗氧化性、抗“三高”(高血压、高血脂、高血糖)、促进人体内铁代谢以及防癌保肝、提高运动效率等方面的作用，为开发新的功能性食品和药物提供理论依据与实践参考。

但是现阶段在红甜菜的应用中，红甜菜的利用率还不是很高，红甜菜叶以及红甜菜工业残渣还未得到充分的利用，而且红甜菜在临床应用等方面的价值也未得到充分挖掘。如果能够做到物尽其用，开发新产品，如红甜菜饮料、以红甜菜为主的保健品、减肥药以及以红甜菜为原料之一的临床治疗药品等，将大大提高红甜菜的经济效益，从而提高红甜菜产品的竞争力和市场占有率，促进产业发展和提高当地经济发展。因此, 继续探索更多红甜菜应用价值，并将其逐步落实生产应用，是很有必要的。

参考文献：(参考文献共94篇略)