《Agriculture》：Trends, Challenges, and Opportunities of Ca?ihua (Chenopodium pallidicaule) for Functional Food Development and Sustainable Agriculture: A Bibliometric and Systematic Approach
Alberto Estalla,
Jennifer Alvarez,
Karina Eduardo,
Milagros Coaguila-Gonza,
Gabriela Barreto-Tarrillo,
Juan D. Rios-Mera and
Erick Salda?a
编辑推荐：
卡尼华（Chenopodium pallidicaule）是一种未充分利用的安第斯假谷物，对于高海拔、气候受限环境中的可持续农业具有战略意义，其耐寒、耐旱和耐盐土壤的特性使其成为一种潜在的气候韧性作物。尽管其具有高营养价值和功能食品应用的潜力，但其研究格局在农
卡尼华（Chenopodium pallidicaule）是一种未充分利用的安第斯假谷物，对于高海拔、气候受限环境中的可持续农业具有战略意义，其耐寒、耐旱和耐盐土壤的特性使其成为一种潜在的气候韧性作物。尽管其具有高营养价值和功能食品应用的潜力，但其研究格局在农艺、营养和技术维度上仍然分散且发展不均。本研究旨在对1995年至2025年间发表的关于卡尼华的科学文献进行系统和文献计量分析。采用PRISMA 2020方法评估了Scopus数据库索引的共计104篇文献，包括出版物趋势、地理分布、合作网络和主题结构的分析，以及对纳入证据的质量定性评价。结果表明，自2006年以来科学产出显著增加，研究主要集中在食品科学与技术，而在农艺学、临床营养和社会经济领域的进展有限。主题分析显示，研究强烈聚焦于生物活性化合物、营养成分和加工技术，而临床研究、社会经济研究和大规模农业研究仍然不足。发芽、麦芽化和发酵等加工策略可增强营养生物利用度，降低抗营养因子并改善感官特性，支持将卡尼华以高达25%的比例掺入功能和无麸质食品中。在临床验证、农艺标准化、生产规模化、遗传改良以及跨研究领域整合方面仍存在显著差距。总体而言，卡尼华显示出为安第斯可持续农业、粮食安全和功能食品创新做出贡献的巨大潜力，尽管仍需进一步的跨学科和转化研究，将农业生产与营养和技术成果联系起来，以实现其充分的应用潜力。
1. 引言
本研究针对联合国2030年可持续发展议程对可持续粮食系统的迫切需求，将卡尼华（Chenopodium pallidicaule）作为一种具有战略意义的未充分利用安第斯假谷物进行探讨。尽管该作物具有高蛋白质含量、平衡的氨基酸谱以及不饱和脂肪酸和生物活性化合物等显著优势，但其生产和消费受限于地域性种植和工业化推广不足。既往研究多局限于单一视角（如挤压、发芽或植物遗传学），缺乏对研究动态、主题结构和知识空白的综合理解。因此，本研究首次结合了文献计量图谱与系统分析，旨在填补这一方法论空白，全面评估过去三十年间卡尼华研究的演变与方向。
2. 材料与方法
2.1. 检索策略与信息源
文献检索于2026年2月15日在Scopus数据库进行，检索时限为1995年至2025年，限定文献类型为期刊论文、综述、书籍章节和会议论文，语言限定为英语。检索字符串涵盖“ca?ihua”、“ka?iwa”、“ca?ahua”、“canihua”及“Chenopodium pallidicaule”等关键词。选择Scopus是基于其对食品科学、营养学和农业研究领域的广泛覆盖及标准化的元数据支持。
2.2. 文章筛选流程
研究遵循系统评价与Meta分析优先报告条目（PRISMA）指南进行。通过Rayyan软件对初始检索到的109条记录进行标题和摘要筛选，两名作者独立完成，分歧由第三名作者仲裁。排除标准包括与研究主题无关、关注皮肤病或化学毒理学、仅关注植物遗传学而无营养或食品应用相关性，以及涉及其他物种生物活性化合物的研究。最终104篇文章进入全文评估并被纳入最终分析，筛选过程详见PRISMA流程图。
2.3. 数据分析
数据分析和可视化采用Bibliometrix R包和VOSviewer软件。VOSviewer用于构建关键词共现网络，通过词库文件标准化术语并计算语义关系，以揭示主题结构和时间演变。Bibliometrix基于共现数据进行主题映射，将聚类定位在以中心性和密度为维度的二维空间中。所有分析均使用软件内置的标准化算法完成，未使用生成式AI工具。
2.4. 数据提取与纳入研究的批判性评价
从每篇研究中提取书目元数据、研究类型、样本特征、分析方法和主要结果至标准化电子表格。鉴于纳入文献的方法学异质性，未进行单一标准化偏倚风险评估，而是采用了适应异质性证据的定性批判性评价框架，从研究目的与设计清晰度、分析方法适当性、报告完整性、结论合理性及证据等级五个维度进行评估。
3. 结果与讨论
3.1. 文献计量分析
3.1.1. 年度出版趋势
1955年至2005年间，关于卡尼华的科学出版物极少且零星，反映出早期对该作物的探索性研究特征。2006年后发表量稳步增长，2018年、2021年和2022年达到峰值（分别为10、11、11篇）。这一增长与全球对功能性食品、植物基营养和可持续农业的兴趣扩张同步。然而，尽管数量增加，证据性质仍不均衡，大部分研究仍停留在体外实验和实验室规模，动物模型和人体临床试验证据匮乏。
3.1.2. 被引频次最高的文献与作者
被引频次最高的十篇文献揭示了该领域主要由食品化学、功能食品开发和加工技术塑造。最具影响力的研究聚焦于安第斯谷物的黄酮类和酚类化合物，确立了其作为天然抗氧化剂来源的地位。其次是关注发酵和热处理的加工技术，旨在提高营养质量和矿物质生物可及性。此外，还有研究探讨了淀粉组成、直链淀粉含量和流变学行为，但多侧重于技术性能而非健康影响。从地域看，秘鲁和玻利维亚是主要贡献者，欧洲和北美也有显著贡献，显示了研究兴趣的国际化，但也反映了非产区与产区在研究重点上的潜在错位。
3.1.3. 科学产出最高的国家
地理分布显示强烈的地域集中性，秘鲁（215个机构）和玻利维亚（55个机构）是主要贡献者，这与卡尼华作为传统高海拔作物的起源一致。欧洲（芬兰、瑞典、西班牙等）和美洲（美国、巴西、阿根廷等）构成了次级研究集群，前者多关注先进食品加工和功能表征，后者则侧重农业多样化。这种地理分布揭示了产区（侧重初级生产和农艺表征）与非产区（侧重技术和产品开发）之间的结构性差异和潜在碎片化。
3.1.4. 科学合作网络
作者合作网络图显示，研究主要由围绕特定作者的几个半连接集群组成，而非完全集成的系统。例如，以Simpalo-López, Wilson Daniel和Jouppila, Kirsi为首的不同集群之间存在有限的连接。这种碎片化限制了知识、方法和资源的交流，阻碍了跨学科（如农艺学与食品技术）的深度整合。
3.1.5. 关键词共现与主题地图
关键词共现网络揭示了以绿色（农艺与分类）、红色（功能属性与食品加工）和蓝色（生化与分子）为主的集群。主题战略图进一步显示，“抗氧化活性”、“生物活性化合物”、“面包配方”等位于右上象限，属于成熟且核心的主题；而“气候变化”、“南美洲”等位于左下象限，属于新兴或衰退主题，表明尽管安第斯作物具有公认的恢复力，但其在气候适应和可持续农业中的作用仍未得到充分探索。
3.1.6. 文献计量分析的方法学局限性
本研究的局限性包括对Scopus数据库的独家依赖可能引入选择偏倚，特别是忽略了安第斯地区非索引期刊的研究；仅限英文文献可能低估了西班牙语区域的研究；基于引文计数和关键词共现的指标反映的是可见度而非内在科学质量。
3.1.7. 主题领域与主要发现
通过对104项研究的详细审查，确定了十个主要主题领域。其中，生物活性化合物与健康效应占比最高，其次是工业应用和可持续农业生产。物理化学与功能特性、安第斯种子表征、食品安全等领域占比较小。值得注意的是，现有证据主要基于体外和实验室研究，缺乏人体临床数据，这限制了结论的强度和适用性。
3.2. 卡尼华的应用趋势
3.2.1. 营养价值与生物活性化合物
卡尼华的蛋白质含量常与藜麦相当，富含白蛋白和球蛋白，氨基酸谱均衡，化学评分（93.3）接近FAO/WHO参考模式。脂质部分以不饱和脂肪酸为主。其含有多种生物活性化合物，包括酚类、黄酮苷、生育酚、生育三烯酚、甜菜红素和类胡萝卜素。然而，成分变异性大（受基因型、环境和收获后实践影响），且大多数发现基于体外分析，缺乏体内和临床证据支持其实际健康效应。
3.2.2. 预处理
麦芽化（包括浸泡、发芽和干燥）是研究最广泛的预处理方法。该过程激活内源性酶（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和植酸酶），催化大分子水解，提高营养消化率并形成生物活性化合物。同时，植酸酶活性促进植酸降解，提高铁、锌和钙的生物利用度。发芽还与酚类化合物、黄酮类和维生素水平增加有关，有助于增强抗氧化能力和营养品质。
3.2.3. 在功能食品中的应用
卡尼华已被应用于肉制品、饮料、烘焙食品、挤压食品和糖果等多种基质。统计显示，挤压产品、面包、饼干和啤酒是主要的载体。研究普遍表明，消费者接受度在卡尼华添加比例不超过约25%时保持在最佳范围内。超过此阈值，风味、颜色和质地会发生显著变化，对消费者偏好产生负面影响。
3.2.4. 含卡尼华产品的感官评价
感官评价方法多样，包括享乐测试、辨别测试和描述性分析（如Flash Profiling、TDS）。发芽和麦芽化处理通过积累游离氨基酸和还原糖（美拉德反应前体）产生更愉悦的香气和风味，同时降低单宁等引起的苦味和涩味，并改善质构。这些生化变化与营养质量的提高同步发生，解释了为何经过预处理的卡尼华产品在优化配方下能获得有利的消费者接受度。
3.2.5. 化妆品行业的潜力
尽管相关研究有限，但卡尼华籽油因其富含亚油酸（42.1%）、油酸（24.7%）和亚麻酸（3.0%）的不饱和脂肪酸谱，以及显著的酚类和黄酮类抗氧化能力，显示出作为功能性化妆品成分的潜力。其理化参数符合化妆品植物油的标准，有望用于面部护理、保湿霜、抗氧化精华等产品，但仍需更多实验和临床证据支持其工业化应用。
3.3. 生产与消费面临的挑战
3.3.1. 农业生产限制
卡尼华栽培主要限制在海拔约3800米的阿尔蒂普拉诺高原，虽然适应极端环境，但也限制了其向其他区域的扩张。主要限制因素包括：被经济效益更快的商业化作物取代、历史产量低、遗传变异大且缺乏标准化、植株矮小、易早衰导致种子损失以及病虫害易感性。尽管生物技术（如CRISPR基因编辑、标记辅助选择）提供了克服这些限制的机会，但目前育种效率和种质资源利用之间仍存在差距。
3.3.2. 谷物加工与质量
加工方法（脱壳、清洁、烘烤、碾磨、挤压、发芽、麦芽化）显著影响营养组成和生物活性物质。全谷物保留了较高的蛋白质和纤维，而脱壳或挤压产品改善了消化率和感官特性。卡尼华淀粉在高温烹饪下表现出高稳定性，其无麸质、低醇溶蛋白的特性使其适合乳糜泻患者的配方。光学分选和受控储存确保了产品质量的保持。
3.3.3. 遗传多样性的保护
结合就地保护（通过传统农业系统和种子交换网络）和异位保护（种质库）的策略被认为是维持卡尼华遗传多样性的有效途径。分子标记研究揭示了显著的遗传多样性，但许多种质缺乏标准化的农艺性状表征，限制了其在育种计划中的有效利用。此外，社会经济压力导致的生境破碎化和遗传侵蚀威胁着就地保护的可持续性。
3.4. 未来机遇
3.4.1. 新产品开发
利用发芽、麦芽化和发酵等技术，可以增加生物活性化合物浓度并提高必需营养素（蛋白质、氨基酸、矿物质）的生物利用度，同时降低抗营养因子。结合食品工业残渣（富含抗氧化剂和纤维）进行配方设计，有助于减少浪费并增强功能性。作为无麸质假谷物，卡尼华面粉可与马铃薯淀粉等其他无麸质原料复配，开发出感官和功能品质俱佳的新产品。
3.4.2. 农业可持续性与韧性
卡尼华耐受霜冻、干旱和盐碱土的特性使其在应对气候变化方面具有战略价值。将其纳入有机和再生农业实践，有助于维持土壤肥力和生态系统恢复力。未来的研究应重点关注多胁迫耐受性（干旱、盐渍、极端温度）、物候可塑性以及基于气候模型的适宜种植区评估，以支持安第斯地区粮食安全的长期规划。
3.4.3. 遗传改良的创新与研究
创新集中在利用现有遗传变异和生物技术工具（如CRISPR/Cas9、标记辅助选择）开发具有优良性状的品种。通过对大约400份种质的表征，可以鉴定出高产和大粒等理想农艺性状。结合传统育种与现代技术，并探索表观遗传修饰，有望进一步提高产量和杂种优势，同时确保监管框架和社会接受度。
4. 结论
综上所述，卡尼华是一种营养密集型的安第斯假谷物，具有极高的生物活性化合物含量和功能食品系统应用潜力。本研究表明，科学界对其关注度持续上升，特别是在营养组成、生物活性及食品加工应用方面。发芽、麦芽化和发酵等预处理技术被证实能有效提升营养生物利用度并改善感官接受度，使得在食品中掺入高达25%的卡尼华面粉成为可能。然而，在农艺优化、遗传多样性表征、大规模加工技术和健康效应的临床验证方面仍存在显著空白。未来的研究应着重探索卡尼华价值链的社会经济影响及其在全球食品市场中的规模化潜力，以充分发挥其在促进安第斯地区营养安全、农村发展和农业粮食系统韧性方面的战略作用。
