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本文全面综述了山药（Dioscorea spp.）的营养价值、生物活性成分、提取方法、健康益处及应用。山药富含多种营养物质和生物活性化合物，具有抗氧化、抗炎、降血糖等功效，在食品和医药领域潜力巨大，值得关注研究。
引言
在全球食品消费格局中，山药（Dioscorea spp.）作为一种兼具营养与药用价值的作物，正逐渐受到关注。它是世界第四大广泛食用的块根和块茎作物，在热带和亚热带地区是重要的主食。在中国，山药有着悠久的药用历史，传统中医常用其增强活力、调节免疫、缓解呼吸疾病等。
山药种类繁多，全球约 600 种，其中东 亚有 90 多种，主要分布在非洲、美洲和亚洲的热带及亚热带地区。2022 年，全球山药产量达 8830 万吨，尼日利亚是最大生产国 。然而，野生山药含有有毒的氰化物化合物，如氢氰酸（HCN）等，食用不当可能导致中毒。
薯蓣皂苷元（Diosgenin）是山药中的关键成分，是合成多种甾体药物的重要前体，具有抗菌、抗炎、降血糖等多种生物活性 ，在医药和化妆品行业应用广泛。
文献检索策略
为全面了解山药的营养成分、生物活性及应用，研究人员在多个科学数据库进行了广泛检索，包括 Google Scholar、PubMed 等，检索截至 2025 年的研究，确保涵盖最新和早期研究成果。筛选时仅考虑英文发表、涉及人类和动物模型的研究，排除数据有限的文章，以保证综述的相关性和质量。
营养成分
山药营养丰富，是热带和亚热带地区人群的主要营养来源。其主要成分包括碳水化合物（70.88 - 74.46%）、蛋白质（8.40 - 11.97%）、粗纤维（3.31 - 6.35%） ，还含有多种矿物质和维生素。淀粉是山药的主要碳水化合物，约占干重的 85%，对山药制品的品质影响很大。
与其他块根作物相比，山药蛋白质含量较高，某些品种如 D. alata 蛋白质含量可达 18.7%。其氨基酸组成中，天冬氨酸和谷氨酸含量较高。此外，山药还含有少量脂质，虽含量少，但对淀粉功能有重要作用 。
不同品种山药的营养成分存在差异。例如，Dioscorea atropurpurea 的蛋白质含量较高，Dioscorea vilgaris 的碳水化合物含量较高 。山药的水分含量影响其保质期和加工性能，高水分易导致微生物污染和营养成分流失。膳食纤维在山药中含量丰富，有助于消化、降低血糖和胆固醇水平。
传统山药食谱及其健康益处
在尼日利亚等地区，山药是主食，有多种传统烹饪方式，如煮、烤、炸、捣成泥等 。搭配不同食材能带来不同的健康益处，例如与黑豆搭配，有助于控制血糖、降低胆固醇；与南瓜搭配，可降低血压、预防心脏病 。然而，加工方式会影响山药的营养成分，如浸泡、焯水可减少糖分，防止高温产生有害物质，但也会降低矿物质含量。
抗营养生物活性化合物
山药中含有多种抗营养生物活性化合物，对人体健康有不同影响。
薯蓣皂苷元是一种甾体皂苷元，是合成类固醇药物的关键前体，具有抗病毒、抗肿瘤、抗炎等多种功效 。皂苷在野生山药中含量丰富，具有抗炎、缓解肌肉疼痛等作用，还可用于治疗类风湿关节炎等疾病。
山药的主要储存蛋白薯蓣蛋白（Dioscorin）具有抗氧化、免疫调节、抑制胰蛋白酶等功能 ，不同品种的薯蓣蛋白结构和功能存在差异。单宁具有抗癌特性，但也可能影响食物口感，发酵可降低其含量。
黄酮类化合物在山药中具有抗氧化、保护心血管等多种生物活性 。生物碱具有抗菌、降压等作用，但部分生物碱有毒，如薯蓣碱（Dioscorine），可通过加工去除。酚类和酚酸类化合物具有抗氧化、抗炎等功能，不同品种山药中含量不同。
植酸会影响矿物质吸收，在山药中含量高于红薯和木薯 。草酸会导致口腔和喉咙不适，增加肾结石风险，烹饪和发酵可降低其含量。山药中的凝集素功能尚不完全清楚，可能具有防御作用。
提取生物活性物质的方法
提取山药生物活性化合物的方法多样，包括传统和非传统技术。
传统方法有索氏提取法（Soxhlet extraction）、浸渍法（Maceration）和水蒸馏法（Hydro distillation） 。索氏提取法常用于评估新提取技术的效率；浸渍法简单但耗时、溶剂消耗大；水蒸馏法无需有机溶剂，可用于新鲜材料。
非传统方法包括超声辅助提取（UAE）、脉冲电场提取（PEF）、酶辅助提取（EAE）、微波辅助提取（MAE）、加压液体提取（PLE）和超临界流体提取（SFE） 。这些方法具有效率高、选择性好、可持续性强等优点。例如，超声辅助提取利用超声波破坏细胞结构，加速提取过程；脉冲电场提取通过破坏细胞膜提高提取效率；酶辅助提取利用酶分解细胞壁，提高目标化合物的回收率 。
山药引起的过敏及健康影响
食用山药可能引发多种过敏反应，包括过敏反应、口腔过敏综合征（OAS）、职业性哮喘、鼻炎等 。特定的过敏原如 30-kDa 的薯蓣蛋白 DB3S、组胺等被认为是导致过敏的原因 。此外，山药中的草酸钙晶体也可能引起组织刺激和过敏反应。对山药过敏的人应避免食用，医护人员在诊断过敏患者时应考虑山药过敏的可能性。
山药作为药物
中国山药（Dioscorea）在中国被广泛用于饮食和草药治疗，传统上认为它对脾、胃、肺有滋养作用 。山药含有多种植物化学物质，如皂苷元、皂苷、淀粉、粘多糖、蛋白质和氨基酸等，具有多种生物活性 。
研究表明，山药及其补充剂在控制体重、调节肠道结构、降低胆固醇、抑制脂质过氧化和增强肝脏防御等方面发挥重要作用 。不同品种的山药在治疗不同疾病方面有独特功效，如 D. alata 可抗菌、治疗糖尿病；D. bulbifera 具有止痛、利尿等作用 。
山药的抗菌特性
在食品安全备受关注的当下，山药的抗菌特性受到研究人员重视。一些山药品种如 Diospora dumetorum 和 Dioscorea hirtiflora 的甲醇提取物富含酚类化合物，具有抗菌和抗氧化特性 。Dioscorea bulbifera 的提取物对耐药革兰氏阴性菌有效，Dioscorea esculenta 的块茎粘液提取物对金黄色葡萄球菌等有杀菌作用 。此外，食用山药还可改善肠道微生物群和酶活性，保护肠道健康。
山药的抗氧化活性
氧化应激与多种慢性疾病相关，山药中的一些品种如 D. bulbifera、D. alata 等具有抗氧化特性 。其抗氧化能力与总酚和黄酮类化合物含量有关，这些化合物能够清除自由基、螯合金属离子，发挥抗氧化作用 。例如，D. esculenta 提取物在 DPPH 和 ABTS 实验中表现出良好的自由基清除活性 。
抗肿瘤特性
寻找替代癌症治疗方法至关重要，山药在这方面展现出潜力。D. membranacea 和 D. birmanica 的根茎提取物对多种癌细胞系有细胞毒性，但对正常细胞无毒性 。D. opposita 的凝集素和糖蛋白对某些癌细胞具有抗增殖作用，薯蓣皂苷元也被认为通过调节细胞信号通路发挥抗癌作用 。
抗炎特性
动物研究表明，山药具有抗炎特性。D. esculenta 的甲醇提取物、D. japonica 的乙醇提取物等都能减轻炎症反应 。山药粉可增加碳酸酐酶水平，减少炎症细胞因子；D. alata 的水 - 甲醇提取物可降低促炎信号 。此外，山药提取物还可降低糖尿病前期大鼠的促炎细胞因子 IL - 6 水平，保护肝脏免受损伤 。
抗肥胖特性
研究发现，Dioscorea oppositifolia 可预防啮齿动物肥胖。给高脂饮食的小鼠喂食 D. oppositifolia 的正丁醇浓缩物，可降低体重和脂肪含量，改善脂质代谢 。Dioscorea nipponica Makino 的甲醇提取物也有类似效果，表明山药提取物在控制脂肪代谢和肥胖方面有潜在应用 。
山药的降血糖活性
糖尿病是重大健康问题，山药具有降血糖特性。其高直链淀粉与支链淀粉比例可减缓消化，有助于控制血糖 。中国山药提取物可降低糖尿病前期大鼠的空腹血糖水平，Dioscorea dumetorum 历史上就被用于治疗糖尿病，其提取物可有效管理相关代谢疾病 。此外，从山药中提取的 DA - 9801 在治疗糖尿病神经病变方面也有潜力 。
结论
山药富含多种生物活性化合物，具有抗菌、免疫调节、降血糖、降胆固醇等多种健康益处，是一种极具潜力的功能性食品 。然而，目前山药的研究仍面临一些挑战，如功能化合物的提取和分离技术有待改进，其健康益处的机制需深入研究 。未来研究应聚焦于山药的抗氧化成分，探索其在缓解氧化应激相关疾病中的作用 。通过进一步研究山药的分子机制、有效剂量和长期健康影响，并制定标准化临床方案，有望扩大山药在健康食品领域的应用，促进公众健康。
