北美和安第斯地区的本土植物性食物及其在改善健康方面的当代科学依据

《Current Opinion in Colloid & Interface Science》：North American and Andean Indigenous Plant-Based Foods and Their Contemporary Scientific Rationale for Health Improvement

　　本文探讨了美洲原住民传统植物性食物系统的营养与健康潜力，包括三大作物、野生稻、浆果及安第斯谷物等。研究指出传统饮食因现代社会因素导致消费减少，引发慢性疾病和营养不足问题，并通过科学证据验证了原住民饮食对慢性病防治的益处，强调需多学科协作及原住民社区参与以复兴传统饮食系统。

　　植物基食品系统自人类农业出现以来，一直是人类生态的一部分，跨越所有大陆，已有超过12,000年的历史。这些系统不仅满足了人类的基本生存需求，还为健康和福祉提供了重要支持，包括从完整植物形态到水基提取物、干制品以及发酵食品的广泛应用。本文旨在总结2023年美洲原住民营养会议的相关研究，探讨北美洲和安第斯地区一些传统植物食品的营养价值和对健康的影响，同时关注这些地区传统食品系统的保护和复兴。

在美洲，原住民的农业发展是独立进行的，相较于欧洲，其时间更短。东北美和安第斯地区被认为是全球独立的植物食物驯化中心。这些地区的早期文明在欧洲殖民前，其饮食模式受到环境和地理条件的影响。例如，在北美东部地区，南瓜、野豌豆、向日葵和藜科植物等种子植物在公元前2000年至公元前1000年间被首次驯化。这些植物后来成为当地定居点的主要粮食作物，直到公元250年到公元200年。随后，农业逐渐转向以玉米为中心，从公元800年至1100年。而在北美西北部的森林中，由于多种针叶树的存在，原住民得以获得多样化的植物和动物性食物资源。在这些地区，水果、种子、绿叶、坚果、根茎等植物成分被广泛利用。

安第斯地区以其世界最长的山脉——安第斯山脉而闻名，覆盖了南美洲的七个主要国家，包括委内瑞拉、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、玻利维亚、阿根廷和智利。该地区地理环境极其多样，形成了独特的生态系统，从而促进了农业和饮食习惯的适应性变化。例如，3400年前的南部安第斯人利用的的喀喀湖流域的热调节效应，在海拔约3800米的地方成功开展了农业活动。该地区的传统饮食主要由C3植物组成，如藜麦、块茎和家养骆驼科动物。在印加帝国时期（公元1430年），原住民建造了复杂的梯田和灌溉系统，通过集体劳动实现了高海拔地区的作物密集生产。这些系统后来在印加帝国的扩张中得到扩展，农业达到了最大发展。玉米在该时期成为粮食安全和宗教需求中的重要作物。此外，社会和人口因素也在印加时期对粮食生产产生了决定性影响。

除了农业的发展，北美和安第斯地区的原住民还形成了相似的“宇宙观”或“整体感知”，即他们与自然之间的联系。这种古老的观念催生了独特的“传统食品系统”，该系统包括所有从自然资源中获取的食物，这些食物对特定文化群体具有文化意义，涵盖了种植、采集、加工技术、使用方式、相关知识和营养方面。原住民的知识强调所有生命体与自然的相互联系，并认为人类应以尊重自然的方式生活。这种观念在西方社会中被标记为“亲族生态学”，强调了原住民社区与环境之间的共生关系，促进了可持续实践，保护了生物多样性。因此，食物不仅具有营养作用，还展现了文化意义。这种文化意义通过各种实践和仪式体现出来，例如北美原住民设计的潮汐根菜园，以及安第斯地区在收获植物食品前向“Pachamama”（在克丘亚语中意为“地球母亲”）表达感激的“支付仪式”。

欧洲殖民者对北美和安第斯地区的传统食品系统造成了破坏，导致了原住民的粮食安全和健康问题。许多原生作物被禁止或替代，原住民失去了土地，被迫迁移。如今，社会文化变化和经济模式正在加剧原住民与传统食品系统的脱节，进而影响其健康状况。北美原住民社区正经历显著的健康不平等、粮食不安全和高贫困率。在1970年代之前，这一群体的营养不良问题已被现代西方饮食中的高热量、低微量营养素的精制宏量营养素所取代，导致了对非传染性慢性病（NCDs）的高易感性。在美国原住民（印第安/阿拉斯加）成年人中，糖尿病的诊断率几乎是非西班牙裔白人成年人的三倍。根据美国疾病控制与预防中心（CDC）的一项研究，18岁以上美国原住民中，16%被诊断为糖尿病，而非西班牙裔白人成年人中这一比例仅为8.5%。

在安第斯地区，由于非传染性慢性病（NCDs）导致的总死亡率从2010年的64-83%上升至2019年的72-85%。心血管疾病（CVD）和癌症是主要的死亡原因，而与饮食相关的健康问题如高血压、肥胖和高血糖是主要风险因素。与此同时，安第斯人面临着双重营养负担，特别是在儿童和孕妇等易感人群中，铁等重要微量营养素的缺乏问题尤为突出。目前，安第斯人的饮食模式已发生变化，表现出对超加工食品的偏好。2000年至2013年间，安第斯国家的每人购买超加工食品的显著增加与肥胖和代谢疾病（如糖尿病）的发病率呈正相关。

尽管对这些健康挑战的认识和努力在增加，但仍然需要针对这些基本健康不平等的研究，同时利用原住民知识来应对这些挑战。原住民的传统食品系统包含了大量关于本地生态的知识，这些知识在当代社会中尚未得到充分利用。一些作者正在将这种新兴方法定义为“原住民文化健康”，它以“国家”（土地和生态系统）、“人”和“文化”（知识、身份、语言）等关键元素为基础，以一种整合和整体的方式促进原住民社区的健康倡议。这些元素与现代科学研究知识的结合可能会对社区的健康产生重大影响，包括身体、情感、心理和精神健康。

本文的主要目的是从2023年原住民营养会议的演讲中总结相关信息，并强调北美洲和安第斯地区一些传统植物食品的营养价值和健康相关功能。为此，选择了包括“三姐妹作物”系统（图1A）、野生稻（图1B）、原生浆果（图2）以及重要安第斯谷物（图3）等例子。此外，还讨论了一些旨在通过健康目的复兴传统北美和安第斯食品系统的策略。

“三姐妹作物”系统是一种传统的间作农业实践，由原住民自前哥伦布时期发展而来。它包括种植多样化的玉米（Zea mays）、豆类（Phaseolus vulgaris）和葫芦科植物（如南瓜和南瓜），形成一个多元化的作物系统。这种耕作方法最初在中美洲发展，被称为“milpa”，后来传播到北美洲，据考古信息，可能在公元1070年左右被采用。三姐妹作物系统中的食物表现出良好的宏量和微量营养素平衡。豆类以高蛋白（26.8%干重）、膳食纤维、矿物质和维生素含量著称，而玉米则是脂质（主要是多不饱和形式）、碳水化合物和膳食纤维的主要来源。南瓜（果肉）因其高钙、磷、钾含量以及维生素A、B、C和E，还有蛋白质和膳食纤维而备受关注。

野生稻（Zizania spp.）是一种古老的谷物，长期以来一直是许多北美原住民部落在五大湖地区的主要粮食来源。除了其营养潜力，野生稻在原住民社区中还具有重要的精神和文化意义。根据表1，野生稻（Z. acuatica）的蛋白质含量（14.5%干重）高于玉米和南瓜（10.5-11.9%干重），而膳食纤维和矿物质含量则与玉米相当。与白米（Oryza spp.）相比，野生稻的膳食纤维和蛋白质含量分别高出约五倍和两倍。

原生浆果被北美原住民用于食物和医药目的已有数百年历史。作为食物，浆果通常以新鲜、干燥或不同传统方式加工的形式食用。例如，萨克萨通浆果（Amelanchier alnifolia Nutt.）是原生浆果之一，主要生长在西北地区、南部育空、加拿大草原省和美国北部平原。另一个常用浆果是 chokecherry（Prunus virginiana），在殖民前被原住民部落如黑脚族广泛使用。多种 Ribes spp.（如红醋栗和黑醋栗）也被报道在北美地区存在。Vaccinium macrocarpon，即美国蔓越莓，对应于美国蔓越莓物种。营养上，这些浆果是膳食纤维（26.8-29.1%干重）、矿物质如钾（533-1786毫克/100克干重）和维生素C（16.6-266毫克/100克干重）的丰富来源。红醋栗表现出最高的维生素C含量，而萨克萨通浆果的维生素B含量与南瓜相当。碳水化合物浓度也较高（85-90.7%干重），主要由可消化的糖如葡萄糖和果糖组成。然而，整体成分使浆果成为低热量的食品，显示出作为功能性食品的潜力。

在北美原住民的传统医学中，浆果或其他植物部分被用于治疗或预防各种疾病。例如，萨克萨通浆果被用于消毒和预防流产；chokecherry的根、树皮或果实被用于制作茶，治疗结核病或胃痛；通过吸烟chokecherry树皮来治疗感冒。科学研究正在越来越多地验证这种原住民知识，并在表3中展示了一些进展。浆果的主要生物活性成分是酚类物质，与多种生物活性相关。例如，摄入富含花青素的萨克萨通浆果粉末显示出体内抗炎和抗糖尿病效果，以及调节肠道微生物群的潜力。chokecherry和醋栗中的酚类物质与它们的体外抗氧化活性相关。蔓越莓的酚类物质表现出对大肠杆菌的抗菌作用，通过抑制细胞附着实现。

如表2和表3所示，体内和临床研究仍然非常有限，尤其是在原生玉米、野生稻、萨克萨通和chokecherry的情况下。然而，科学研究正在越来越多地验证北美原住民关于传统使用和消费原生食品的知识。

安第斯地区的原生谷物因其丰富的营养价值和健康相关功能而备受关注。这些谷物包括安第斯玉米（Zea mays L.）、安第斯 Lupin（Lupinus mutabilis Sweet）、藜麦（Chenopodium quinoa）、安第斯藜（Amaranthus caudatus L.）和 Ca?iwa（Chenopodium pallidicaule Aellen），它们都属于苋科植物，被认为是假谷物，与谷物（单子叶植物）有相似的物理特征。藜麦和 Ca?iwa 是全球主要的藜麦生产国，尽管在非安第斯国家如不丹也有少量种植，反映出其适应其他地理区域的能力。假谷物显示出比谷物更好的营养平衡，特别是较高的蛋白质含量和良好的必需氨基酸组成。藜麦和藜的蛋白质含量分别为14.7%至17.9%干重，高于玉米（9.6%干重）和小麦（13.3%干重）。藜麦和藜的蛋白质含有所有必需氨基酸，其含量高于小麦和稻谷的限制性氨基酸如赖氨酸和蛋氨酸。

然而，关于安第斯谷物的宏量和微量营养素组成，尤其是矿物质和维生素含量的信息非常有限。这种局限性对安第斯地区营养素缺乏的高发率来说是至关重要的。因此，需要进一步的研究来揭示这些信息。

在安第斯地区，一些传统谷物如安第斯玉米、Lupin、藜麦、安第斯藜和 Ca?iwa 被认为是重要的健康相关食品。例如，安第斯玉米富含酚类物质、类胡萝卜素和植物甾醇，显示出体外和体内抗肥胖和抗氧化效果。安第斯 Lupin（Lupinus mutabilis）含有丰富的蛋白质和脂质（45.4%和17.9%干重），其铁含量（7毫克/100干重）与豆类和南瓜相当。藜麦和安第斯藜含有多种生物活性成分，如酚类物质、类胡萝卜素、植物甾醇和生物活性肽，显示出抗氧化、抗炎、抗糖尿病和抗癌等潜力。Ca?iwa 的蛋白质和植物甾醇也表现出抗菌和抗氧化活性。

为了保护北美和安第斯地区的传统食品系统，需要采取多学科的方法，整合多个利益相关者，尤其是原住民社区的参与。例如，在秘鲁，已经确定了一些优先保护的高多样性的作物，包括一些安第斯谷物，并实施了“PACS”（支付农业生物多样性保护服务）计划，以奖励原住民社区种植和保护与传统食品系统相关的原生食品。此外，该机制允许原住民农民自主设定条件，实现公平的利益共享。在加拿大，一些项目如“海岸守护者”和“原住民守护者计划”旨在保护原住民的食品多样性和传统实践，以保护其生态系统，并重新连接原住民与土地和环境。

同时，应鼓励原住民食品的消费和基于原住民食品的食品设计。保护和记录基于原住民食品的传统烹饪方法是一个重要的策略。例如，关于“三姐妹”系统的多种历史烹饪方法已被报道。作者建议，原住民食品和传统烹饪方法可以作为设计更健康饮食和创新美食的基础。此外，美国农业部（USDA）食品和营养服务（FNS）和食品分发部门合作出版了一本名为《美洲原住民的丰收食谱》的食谱书，该书汇集了来自原住民地区的健康传统食谱，并包含每道菜的营养成分信息。在安第斯地区，也有类似的项目，旨在开发低成本、营养丰富且健康的食品，这些食品基于文化上可接受的原生食品。

基于原住民食品开发的现代食品配方也可能对原住民社区和当地消费者健康产生积极影响。一些例子包括：用南瓜、藜麦、藜和土豆粉制成的婴儿泥；富含植物甾醇和酚类物质的低麸质玉米挤压物，加入了Lupin粉和山核桃；低麸质藜麦和大米粉制成的意大利面；用藜麦和 Ca?iwa 增强的面包替代品；以及含奶、Lupin和燕麦的营养饮料。由于这些产品营养均衡且可能具有健康益处，需要进一步的体内和临床试验来验证这些特性。

综上所述，驯化植物不仅为全球社区提供了食物和药物，而且自有组织社会以来就一直是人类生态的重要组成部分。本文聚焦于北美和安第斯地区原住民使用的一些植物基食品，涵盖美洲的广泛范围。各种当代社会挑战导致这些食品的消费减少，进而引发了一系列饮食相关的健康问题，如非传染性慢性疾病和营养缺乏。这些健康和生态系统负担，如气候变化，也威胁着原住民食品多样性的保护，这包括与传统食品系统相关的原住民概念和食品主权。因此，本文总结了与这些地区一些原住民食品相关的科学进展，如“三姐妹”作物、野生稻和一些原生浆果，以及多样化的安第斯谷物。此外，还讨论了一些旨在保护原住民食品多样性和相关食品系统的倡议。本文呈现的科学证据验证了北美和安第斯地区原住民关于消费原生食品以维持良好营养和健康的知识，这有助于原住民社区重新连接其文化传统。基于这些见解，需要来自多个利益相关者的更多科学研究和努力，以继续复兴原住民食品系统及其健康效益。