艾的有效成分與栽培技術研究進展

范雨欣，蔣亞莉，郝文芳

（西北農林科技大學，a.生命科學學院；b.醫院，陜西 楊凌 712100）

艾（Artemisia argyiLevl. et Van）為菊科（Asteraceae Bercht.& J.Presl）蒿屬（ArtemisiaL.）植物，有效成分包括黃酮類、多糖類和揮發油等。艾在醫藥方面的應用前景廣闊，具有抑菌抗病毒、抗氧化抗衰老、抗癌抗腫瘤、抗炎免疫等作用。此外，艾還被應用于臨床醫藥、工業加工、食品制作等方面，具有廣泛的應用價值。隨著鄉村振興戰略推進及農村產業結構的調整，種植艾已經成為農民脫貧致富的支柱產業。然而，農民一直按照普通農作物的方式種植艾，大多停留在簡單的栽培層面，且較為粗放，缺乏精準合理的種植方案和科學高效的管理措施。不規范的種植生產技術不可避免地帶來了諸如生長緩慢、長勢較弱、產量低、品質差等一系列問題［1］。隨著產業的快速發展，中國艾的年產量無法滿足日益增長的市場需求。因此，本研究著重梳理艾的有效成分及栽培技術相關研究，為艾的科學種植與產業化發展提供參考。

1 艾的有效成分

1.1 黃酮類成分

黃酮類化合物是植物次生代謝過程中產生的一類重要的天然有機活性化合物，在艾中已鑒定出化學結構的黃酮類化合物主要為黃酮、黃酮醇及其苷［2］，以游離黃酮為主［3］。艾中總黃酮含量在2.84%～14.67%的范圍內［4］，一般在6 月上旬達到最高［5］。其主要的化學成分包括5，7，3'，4'-四羥基二氫黃酮、6-甲氧基黃酮、5，7，4'，5'-四羥基-3'，6-二甲氧基黃酮、芹菜素、木犀草素、槲皮素、異澤蘭黃素、棕矢車菊素、矢車菊黃素、紫花牡荊素、柚皮素、香葉木素等［6］。體外抗氧化試驗結果表明，艾黃酮純化物具有良好的體外抗氧化能力，且抗氧化能力隨質量濃度的增大而增強，對超氧陰離子、羥基自由基、DPPH 自由基均具有清除能力，但都弱于抗壞血酸［7，8］。張真等［9］在寒旱區生態環境下的試驗結果表明，甘肅隴原艾葉的總黃酮含量高于南陽艾與蘄春艾。

1.2 多糖類成分

艾中的多糖類成分主要為具有糖鏈結構的酸性雜葡萄糖［4］，由木糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖等單糖組成［10］。Tseng 等［11］的研究發現，艾葉水提物中的多糖類成分主要包括15.25%碳水化合物、8.33%糖醛酸和23.61%蛋白質。羅旋等［12］的研究結果表明，艾多糖能夠增加小鼠免疫器官的重量，提高其免疫細胞的功能。尹美珍等［13］建立Ⅰ型糖尿病小鼠模型進行試驗，通過連續30 d 灌胃給予小鼠艾多糖，發現艾多糖能夠有效改善胰島素分泌，調節血糖濃度。此外，艾多糖能夠明顯抑制肝癌細胞的增殖［2］，還具有較強的抑菌活性，對溫度、紫外線垂直照射的穩定性較好［14］。在寒旱區中，南陽艾的多糖類含量最高，以干物質質量計為11.1 mg/g［9］。

1.3 揮發油成分

揮發油又稱精油，是一類具有芳香性氣味、在室溫下易揮發，不與水混溶的油狀液體的總稱［15］。艾中揮發油的主要成分為單萜類、倍半萜類化合物及其衍生物，也含有少量的酮、酚、醛類化合物［6］。隨著分離提取技術及氣相色譜-質譜聯用等技術的發展，艾葉揮發油中檢測出的成分有100 余種，主要為桉油精、蒎烯、側柏酮、龍腦、石竹烯、氧化石竹烯、α-松油醇等［6］。2020年版《中華人民共和國藥典》［16］中規定，艾葉干燥品中桉油精含量不少于0.050%，龍腦含量不少于0.020%。艾葉揮發油可以作用于微生物的細胞壁結構，從而達到抑菌效果［14］，對于體外的氧化物質也具有一定的清除能力，且鮮艾揮發油的清除效果強于陳艾［17］。此外，艾揮發油具有較好的透皮吸收效果，為艾灸發揮功效的主要成分［18］。

艾揮發油的不同成分及含量與艾葉的產地、品種相關。湖北蘄春艾的總揮發油含量較高，比河北安國、江西樟樹、安徽霍山等地方品種艾葉的得率高出近1 倍［19］。廣西、山東、陜北、湖北、河南、四川、湖南、甘肅、江蘇等地艾葉揮發油的主要成分相對集中，但桉油精、龍腦、樟腦、側柏酮等成分的含量相差較大［20］。此外，揮發油的不同成分、含量及質量還與艾葉的生長環境、采收時間、采收部位、干燥方式、儲藏方式、儲存時間等都有一定關系。日照時數和溫度是影響艾葉揮發性成分含量的主要因素，且低溫對艾的影響大于高溫［21］。研究表明，蘄艾葉的揮發性成分含量明顯高于蘄艾籽與莖［22］。其含量還隨貯存時間的延長而減少，其中多數烯類、部分醇類和醛類化合物的含量降低，而相應氧化產物的含量則逐漸增多［23］。

1.4 其他成分

艾多酚易與蛋白質、多糖、生物堿及金屬離子等結合，從而表現出較強的生物活性［15］。多酚類結構能夠較好地清除DPPH 自由基和·OH，具有一定的抗氧化能力［14］。葡萄糖、檸檬酸、苯甲酸鈉、過氧化氫及氯酸鉀等會導致多酚的抗氧化能力下降，維生素C 與多酚組合則會產生明顯的協同作用［24］。鞣酸類物質的主要成分為單寧酸、兒茶素等［2］。體外試驗結果發現，艾的鞣酸類化合物對超氧陰離子和羥基自由基均有一定的清除能力，且濃度為8 mg/mL時清除效果強于甘露醇［25］。艾葉的三萜類成分主要包括α-香樹脂醇、β-香樹脂醇、β-乙酸香樹脂醇、羽扇烯酮、羊齒烯酮、3β-甲氧基-9β、19-環羊毛甾-23（E）烯-25，26-二醇等［26］，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等7 種致病菌均有著較好的抑制作用［14］。此外，艾中還含有桉葉烷類、綠原酸等物質。

由此可知，艾中含有大量有效成分，主要包括黃酮類、多糖類、揮發油等，還有多酚、鞣酸類、三萜類等其他物質。這些成分具有抑菌、抗炎、抗氧化等藥理作用，不同品種及不同種植方式下的含量差異較大，是艾葉發揮藥效的物質基礎。

2 艾栽培技術

2.1 立地條件

劉蓓蓓等［27］分析，艾適宜栽培于丘陵、低海拔地區，生長旺盛時的氣溫范圍在24～30 ℃時產量較高。以光照充足、通風良好、土層深厚、土壤通透性好、有機質豐富、排水良好的沙質壤土地塊種植為佳［28］。王菁菁等［21］探究氣候因子對艾葉揮發性成分的影響，發現年日照時數的影響最大，其次是年極低溫度和年極高溫度。最好選取光照充足的溫帶地區進行種植，避免低溫影響生長。

艾屬于多年生草本植物，李鵬飛等［29］的研究結果表明，其夏季的最大抗拉力達到最大值，進入冬季后則遞減。針對艾的抗拉力研究發現，其下坡大于中坡大于上坡。陽坡種植的艾雖根系直徑較大，但陰坡種植的抗拉力、根系密度、細根、地下生物量等均大于陽坡。綜合來看，將艾種植于中下坡位具有一定的護坡作用，且陰坡的根系發育好于陽坡，更適合艾生長。

此外，礦區種植的艾具有一定的耐重金屬特性，將艾種植于礦區能夠對生態進行修復。董鵬鵬等［30］對艾葉重金屬含量進行測量，發現有多個產地的鎘含量超標，超標率達62.5%。研究表明，將艾與微生物相結合能夠有效治理礦區矸石山，有利于生態重建［31］。方改霞等［32］通過測定平頂山礦區與非礦區土壤中的重金屬含量，發現艾對Cr、Cu、Pb、Zn、Mn 5 種重金屬均具有一定的富集作用，對Cr 的富集能力最強，且由根部吸收向莖葉運輸，能夠有效防止二次污染，可用于對重金屬污染土壤的修復。徐華偉等［33］的研究結果也表明，在鉛鋅礦區中種植野艾蒿（Artemisia lavandulaefoliaDC.）后，廢棄地土壤中的重金屬含量隨廢棄年限的增加而減少。土壤中的重金屬含量升高后，野艾蒿對重金屬的吸收富集能力也增加。

2.2 良種的應用

無論采用何種繁殖方式，都應選擇優良品種。艾生產上優先選擇生長旺盛、氣味濃郁、密被絨毛、幼苗根系發達的植株為繁殖材料［34］，同時考慮其有效成分的含量與質量。洪宗國等［35］將蘄艾、北艾與川艾進行比較發現，蘄艾具有出油率高、中餾分含量高等特點。研究表明，南陽艾和襄陽艾的出絨率、礦質元素含量較高，而蘄艾的總揮發油、黃酮及酚酸類成分含量普遍較高；蘄艾中，雨湖艾、漕河艾和蘄州香艾的出絨率較高，蘄州香艾的總揮發油含量最高，而洪咀七尖艾的黃酮及酚酸類成分的綜合含量最高［36］。曹利等［22］的研究同樣表明，蘄艾的不同栽培品種中，七尖蘄艾藥用效果更佳。此外，適于藥用的艾主要包括河南衡陽艾、湖北蘄艾、河南南陽艾等，而綜合各項營養指標與口感，適于食用的以食用艾為佳［37］。各地在進行引種栽培時，應按照不同艾品種的特點與生產目的，選擇適宜的材料進行栽培與推廣。

2.3 科學栽培與管理

艾種子存活期短，栽種后成活率低且生長緩慢，一般不采用種子繁殖方法［38］，而根狀莖繁殖成活率高，實際生產中以根莖繁殖為主。根據劉保財等［39］在西吉縣開展的栽培試驗結果可知，6 月種植的艾成活率可達88.53%。是否覆蓋黑膜主要由種植時間決定，4 月栽培以覆蓋黑膜為佳，6 月栽培無論是否覆膜成活率均較高，9 月無論是否覆膜成活率均較低。4 月與9 月栽培時宜適當深植，而6 月栽培應該淺栽。王曉軍等［40］的研究表明，艾最佳用肥量為尿素（N）115.80 kg/hm2、磷肥（P2O5）279.06 kg/hm2、鉀肥（K2O）76.29 kg/hm2，推薦施肥量為尿素（N）108～135 kg/hm2、磷肥（P2O5）270～315 kg/hm2、鉀肥（K2O）75～90 kg/hm2。與北方相比，南方溫度與濕度均更大，種植密度應比北方稀、施肥更勤，否則易引發病蟲害［41］。也可采用常規V 字形種植模式，充分利用光照［42］。

栽培后需要定期進行田間管理，包括除草、追肥及水分控制等。土壤的水分含量影響艾中活性物質的含量。水分充足時，艾中黃酮、有機酸等有效成分含量提高，無論是質量還是產量均得到提高；但若只考慮揮發油品質，在不影響產量的情況下可適當減少水分供給，保持土壤適度干燥，提高揮發油含量［27］。而針對礦區種植的艾，無需施用過多肥料，粗放管理即可。

2.4 病蟲害防控

艾的常見病害包括白粉病、斑枯病、葉斑病、銹病和白絹病等。艾白粉病為真菌感染，主要為害葉片、葉柄及莖，病部產生白色無定形斑點，嚴重時會導致植株死亡［43］。斑枯病在5—10 月易發生，初期葉片上出現灰褐色斑點后逐漸擴大，潰爛，直至莖干破裂，植株死亡［34］。葉斑病主要為害葉片，病部形成圓形病斑，后不斷擴大產生輪紋［44］。銹病在6—8月陰雨連綿時易發生，初期葉背出現橙黃色粉狀物后逐漸變為黑色，嚴重時導致葉片枯萎脫落［34］。白絹病則主要發生在艾近基部和根部，表皮褐變，病斑上出現白色匍匐菌絲并擴展，導致皮層腐爛脫落，直至枯死［45］。

蚜蟲、紅蜘蛛、葉甲等都是艾種植中的常見害蟲。蚜蟲是艾的主要害蟲，不僅吸取葉片液汁，還導致病害發生，影響植株正常生長［44］，病部產生葉斑、黃葉、卷葉，甚至導致植株死亡。紅蜘蛛使葉片產生密集而細小的灰黃色斑點，嚴重時甚至使葉片枯黃脫落［27］。葉甲幼蟲食用艾葉肉，留下表皮，成蟲則將葉片吃成孔洞。此外，葉甲的糞便和黏液也對葉片產生污染，嚴重的會導致葉片枯萎脫落［44］。

將艾與蔬菜、糧食作物等合理輪作、間作，能夠有效利用資源，減輕病蟲帶來的危害［46］。林席躍等［47］探究了食用艾間套大豆［Glycine max（Linn.）Merr.］的種植技術，發現該種植方式能夠充分利用光照，增加種植收益。Tian 等［48］分析發現，艾短期種植能夠刺激土壤微生物的生長與活動，但長期會導致土壤病原體增加，加劇土壤養分資源的競爭，故艾在溫帶地區多年種植后應考慮與其他作物的輪作，以維持土壤微生物的群落結構和功能。此外，需要加強艾的田間管理，發現病株時立刻拔出，集中深埋或燒毀。堅持“綠色植?！钡睦砟?，強化物理和生物防治方法，盡可能減少化學農藥的使用［49］。

2.5 采收與儲存

2.5.1 適時采收 蘄艾每年收割3 次，分別在5 月下旬至6 月上旬、7 月中下旬至8 月上旬和10 月中下旬［46］。研究表明，總黃酮含量隨植株生長不斷增加，至6 月上旬達到最大值，鞣酸含量則在5 月下旬或6 月上旬達到最高；10 月艾樣品的揮發油含量和總黃酮含量則顯著低于6 月。綜合來看，在6 月10日左右采收最佳［50］。根據艾的不同用途，采收時間和方式略有差異。艾作食用時，采摘苗期的嫩葉芽或成株期的頂部嫩芽；作藥用時，采摘生長旺盛、莖稈直立未萌發側枝、尚未開花的植株；作飼料添加時，在植株出現花蕾前采收，不宜過老；在生產上曬干收購或直接用于粗體物防治害蟲時，選取植株出現花蕾而未開花時采收［44，51］。

2.5.2 合理儲存 艾不同的貯存時間影響其藥性［51］。何正有等［23］比較了鮮艾與陳艾揮發油的含量與成分差異，鮮艾揮發油得率為0.67%，陳艾為0.47%，表明揮發油總量隨貯存時間的延長而減少；鮮艾中烯烴、醇類、醛類成分的含量較高，而陳艾中的氧化產物含量較高。龔敏等［52］的研究結果表明，隨存儲時間延長，總黃酮量逐年增加，第3 年達到峰值而后下降，總多糖量則逐年下降，但前3 年下降并不劇烈。若提取精油，則不需要進行干燥，選取新鮮的全株艾即可［44］；若用于生產灸用制品，通常存放1～3 年［53］，時間不宜過長。

基于實際生產的需求，應結合不同種植地區的條件特點，選取適當的品種進行規范種植。結合田間管理，關注可能出現的病蟲害，并依照應用方向進行合理采收與儲存。

3 小結與展望

艾具有抑菌抗病毒、抗氧化抗衰老、抗癌抗腫瘤、抗炎免疫等藥理作用，并在臨床醫藥、工業加工、食品制作等方面具有廣泛的應用價值。艾含有黃酮類、多糖類、揮發油、多酚類、鞣酸類、三萜類等一系列有效成分，分布廣泛，適應性強，易于繁衍生長。徐燃等［54］分析表明，冬冷夏熱、年溫差大、陽光充沛、降水集中的溫帶大陸性氣候最適合艾生長，全球最適合栽培艾的區域主要集中在中國華中、華東北部及華北南部的湖北、河南、安徽、四川、湖南等省，較適合栽培的區域包括中國河北、山東、廣東、遼寧、浙江、福建等省。

確定種植的地區范圍后，選取陰坡的中下坡位能夠發揮一定的護坡作用，更適合艾的生長［29］。而在礦區種植艾能夠起到一定的生態修復作用，無需過多施用肥料，粗放管理即可。在寒旱區生態環境下，甘肅隴原艾的總黃酮含量更高；若考慮總多糖含量，則種植南陽艾最佳［9］。梅全喜等［55］的研究表明，湖北蘄春艾葉的揮發油含量較高，燃燒熱為18 139 J/g，明顯高于其他地區，適合用于艾灸生產。若為藥用，建議選取七尖蘄艾進行種植［22］，若為食用，則選用食用艾［37］，具體選擇還需結合當地實際情況與生產需求。

艾種植以6 月淺栽為佳，若條件允許可覆蓋黑膜［39］，推薦施肥量為尿素（N）108～135 kg/hm2、磷肥（P2O5）270～315 kg/hm2、鉀肥（K2O）75～90 kg/hm2［40］。定期進行田間管理，保持水分充足可提高整體質量與產量，但適當減少水分供給可提高揮發油含量［27］。針對病蟲害防控，以“綠色植?！崩砟顬橹?，將艾配合其他作物進行輪作、間作能夠有效防止病蟲害，充分利用光照與土壤資源［46］。蘄艾每年進行3 次收割，可根據不同用途確定采收時間與采收方式。提取精油以新鮮全株艾為宜［44］，生產灸用制品的存放時間則不宜超過3 年［52，53］。后續可結合不同肥料，著重探究艾的高效施肥方案。此外，艾在生態修復方面有著巨大的潛力，可在此方面開展更多研究，實現其價值的最大化。