不同生境和套種模式對多花黃精根莖主要成分含量的影響

吳國華，葉建華，周眾靈，劉躍鈞

（1. 龍泉市林業技術總站，浙江 龍泉 323700；2. 華東藥用植物園科研管理中心，浙江 麗水 323000）

多花黃精Polygonatumcyrtonema為百合科Liliaceae 黃精屬Polygonatum多年生草本植物[1]，主要生長在北半球，在我國四川、貴州、湖南、湖北、浙江、福建等地均有大面積分布，具有極高的藥用價值[2]。因長期過度采挖，導致野生多花黃精資源稀少，不能滿足社會的大規模需求[3]。隨著人工栽培技術的成熟，人工種植多花黃精的規模迅速擴大，如今在我國南方有著廣泛的種植[4]。多花黃精的根莖中含有多種營養物質，主要包括多糖、蛋白質、黃酮、皂苷、粗脂肪、維生素及各種礦物質元素等多種成分[5]。多花黃精主要營養成分與品種、地理環境、種植模式等因素密切相關，由于種植樣地的不同，各產地黃精內的各組分含量也不同，黃精多糖含量一般在4.5%～21.3%，蛋白質含量一般在5.79%～9.93%，黃酮含量一般在5.00～10.30 mg·g-1，其營養價值和藥用功效也存在較大差異[1,6-8]。目前，國內對多花黃精的品質研究主要集中在對多糖含量進行定量評價，對多花黃精中的蛋白質、黃酮、皂苷、粗脂肪及各種礦物質元素等多種成分的研究較少[9]。多花黃精中的黃酮、氨基酸和脂肪酸等多種生物活性成分對其營養價值和藥用功效十分重要，因此客觀評價不同產地多花黃精的品質應該采取多指標評價的方法[10]。本研究采集了浙江省龍泉市5 個不同生境和套種模式樣地的多花黃精根莖，對其多糖、蛋白質、總黃酮、粗脂肪和9 種礦物質元素含量進行測定，分析各組分含量的差別和變化，綜合評價不同樣地多花黃精的品質，旨在為多花黃精在不同種植模式和地理環境下的品質提供更多參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試材料 待檢測的多花黃精根莖分別采自浙江省龍泉市5 個不同生境的林地。以根莖苗為種苗進行種植，種植時間為2021 年3 月中旬，采集時間為2022 年4 月上旬。一年生長期黃精每株根莖的鮮質量為10～30 g，每個樣地采取隨機采樣方式采集20～40 株，根莖總鮮質量約為500 g。采后及時將多花黃精根莖洗凈，切成約2 mm 厚的薄片，置于60 ℃烘箱中烘干至恒質量，將烘干后的黃精切片打碎成粉末，密封后置于4 ℃冰箱保存備用，每個樣品粉末需約用5 g 來測定相關成分指標。5 個采樣樣地的基本信息見表1。

表1 不同樣地種植模式基本信息Tab. 1 Information of different sample plots of P. cyrtonema interplanting under different forest at different places

有機肥為福建華遠達生物科技有限公司生產的纖維粒狀有機肥，有機質≥45%，N-P2O5-K2O≥5.0%；復合肥為湖北省新洋豐農業科技股份有限公司生產的高氮高鉀型復合肥料，總養分≥51%，N-P2O5-K2O =25-10-16。

1.1.2 主要試劑 濃硫酸、鹽酸、蘆丁標準品、石油醚、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、葡萄糖、蒽酮、無水乙醇等，均為生工生物工程（上海）股份有限公司生產的分析純試劑。

1.1.3 主要儀器 索式抽提器（上海祗美電子科技有限公司，型號：YC-SXT-04）、水浴鍋（常州國華電器有限公司，型號：HH4）、分析天平（上海菁海儀器有限公司，型號：FA2204M）、刀式研磨儀（螞蟻源科學儀器（北京）有限公司，型號：AM600）、紫外分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司，型號：T6）、等離子體光譜儀（賽默飛世爾科技（中國）有限公司，型號：iCAP? 7400 ICP-OES），自動凱氏定氮儀（北京優譜通用科技有限公司，型號：UPK-K1600A）。

1.2 檢測方法

（1）多糖含量檢測：配制0.33 g·L-1濃度葡萄糖標準液，分別取標準液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL，加水補至2 mL，搖勻，于冰水浴中滴加0.2%硫酸蒽酮至10 mL，冷卻。沸水浴加熱10 min，冷卻，室溫靜置10 min，于620 nm 波長處測定吸光值，繪制標準曲線。稱取干燥的多花黃精粉末0.25 g，加80%乙醇150 mL，90 ℃水浴回流提取1 h，過濾，得待測黃精多糖樣品溶液，后續按照標準曲線繪制方法操作，同時設置空白實驗組。

（2）蛋白質含量檢測：準確稱取干燥的多花黃精粉末0.5 g 于凱氏燒瓶中，加入0.3 g 硫酸鉀-硫酸銅接觸劑，緩慢加入10 mL 98%濃硫酸。在通風櫥中先以小火加熱，待泡沫消失后加大火力消化至透明且無黑粒后，加熱硝化30 min，待樣品呈綠色狀態停止。加入50 mL 45%氫氧化鈉溶液，連接定氮球，開始蒸餾，待吸收液變色后再蒸餾40 min 左右。用pH 試紙在冷凝管的出氣口處檢查，待試紙不顯藍色，停止蒸餾。用0.1 mol·L-1鹽酸滴定，待樣品呈灰紅色時停止滴定，同時設置空白實驗組。

（3）黃酮含量檢測：配制0.07 mg·mL-1的蘆丁標準液，分別移取蘆丁標準液0.5、1.0、2.0、4.0 mL，加入0.3 mL 5%亞硝酸鈉，搖勻，靜置5 min。加入2.5 mL 的4%氫氧化鈉，用70%乙醇定容至10 mL，靜置15 min，于510 nm 波長處測定吸光度，繪制標準曲線。稱取0.5 g 干燥后的多花黃精粉末，分別加入25 mL 的60%乙醇溶液，超聲提取20 min。取上層液，3 500 r·min-1離心5 min，收集上清液。取上清液1 mL 于25 mL 具塞比色管中，后續按照標準曲線繪制方法操作，同時設置空白實驗組。

（4）粗脂肪檢測：采用索式抽提法測定，稱量蒸餾燒瓶質量，稱取干燥的多花黃精粉末2.5 g 于濾紙桶內，將濾紙桶放入到抽提筒中，向圓底燒瓶內加入150 mL 石油醚。于55℃水浴鍋中回流6 h，在通風處揮發石油醚，于95 ℃烘箱中烘干，冷卻后，稱量并記錄。

（5）礦物質元素含量的檢測：稱取固體樣品0.2～0.5 g（精確至0.001 g）于微波消解內罐中，加入5～10 mL硝酸，加蓋放置1 h 或過夜，旋緊罐蓋，按照微波消解儀標準操作步驟進行消解。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量蒸餾水沖洗內蓋，將消解罐放在控溫電熱板上，于100 ℃加熱30 min，用蒸餾水定容至25 mL，混勻備用，同時做空白試驗。消解液用iCAP? 7400 ICP-OES 等離子體光譜儀進行測定，鈉、鈣、磷、鉀、銅、鎂、錳、鋅、鐵共9 種元素的檢測參照GB 5009.268—2016（第三法）。

1.3 數據分析

所有分析均測定3 次，結果用平均值 標準差表示，數據分析采用SPSS 25.0，柱狀圖繪制使用GraphPad Prism 8。

2 結果與分析

2.1 多糖含量分析

5 個樣地多花黃精根莖中的多糖含量測定結果見圖1。由圖1 可知，不同樣地樣品中的多糖含量由高到低依次為A>C>E>B>D。A 樣地樣品中的多糖含量為97.50±6.41 mg·g-1，顯著高于其他4 個地樣品中的多糖含量（P＜0.05），B、C、D、E 4 個樣地樣品中的多糖含量水平相近。

圖1 不同樣品的多糖含量Fig. 1 Polysaccharide content from P. cyrtonema in different sample plots

2.2 蛋白質含量分析

5 個樣地多花黃精根莖中的總蛋白含量測定結果見圖2。由圖2 可知，總蛋白含量由高到低依次為A>C>E>D>B。其中，A 樣地樣品中的蛋白質含量最高，為12.40±0.42 g·100 g-1，分別是B、D、E 樣地樣品中的蛋白質含量的2.27、1.75 及1.52 倍；B 樣地樣品中的蛋白質含量最低，為5.45±0.03 g·100 g-1；C 樣地與A 樣地樣品中的蛋白質含量接近，為12.20±0.33 g·100 g-1，兩地樣品中的蛋白質含量顯著高于其他三地樣品中的蛋白質含量（P<0.05）。

圖2 不同樣品的蛋白質含量Fig. 2 Protein content from P. cyrtonema in different sample plots

2.3 粗脂肪含量分析

5 個樣地多花黃精根莖中的粗脂肪含量測定結果見圖3。由圖3 可知，粗脂肪含量由高到低依次為B>C>A>E>D。其中，B 樣地樣品中的粗脂肪含量顯著高于其他四地樣品中的粗脂肪含量（P＜0.05），為6.10 ±0.38 mg·g-1，其粗脂肪含量分別是A、C、D 和E 樣地樣品中粗脂肪含量的1.28、1.23、1.57 及1.40 倍；D 樣地樣品中粗脂肪含量最低，為3.88±0.12 mg·g-1。

圖3 不同樣品的粗脂肪含量Fig. 3 Crude fat content from P. cyrtonema in different sample plots

2.4 黃酮含量分析

5 個樣地多花黃精根莖中的總黃酮含量測定結果見圖4。由圖4 可知，黃酮含量由高到低依次為C>B>A>E>D。其中，C 樣地樣品中的黃酮含量顯著高于其他四地樣品中的總黃酮含量（P＜0.05），為7.22±0.77 mg·g-1，其黃酮含量分別是A、D 和E 樣地樣品中總黃酮含量的1.31、1.58 及1.46 倍；D 樣地樣品中的黃酮含量最低，為4.57±0.12 mg·g-1。

圖4 不同樣品的黃酮含量Fig. 4 Flavonoid content from P. cyrtonema in different sample plots

2.5 礦物質元素含量分析

對5 地多花黃精根莖中的9 種礦物質元素進行檢測，并對檢測結果進行顯著性差異分析，結果見表2。由表2 可知，在B 樣地樣品中的Na、Ca 含量均最高，分別為32.31±1.25 mg·kg-1和3.72±0.02 g·kg-1；C 樣地樣品中的Zn、K 和Mn 含量最高，分別為71.21±1.97 mg·kg-1、7.53±0.02 g·kg-1和207.23±2.00 mg·kg-1，其中Zn、Mn 含量顯著高于其他樣地樣品中的Zn、Mn 含量（P<0.05），而C 樣地樣品中的Mg 含量則處于最低水平，僅為D 樣地樣品中的Mg 含量的60%；D 樣地樣品中的Cu、Mg 和P 含量最高，分別為6.58±0.15 mg·kg-1、1.45±0.02 g·kg-1和2.25±0.02 g·kg-1，其中P 含量顯著高于其他樣地樣品中的P 含量（P<0.05），而Mn 含量則是最低水平，為14.71±0.36 mg·kg-1；E 樣地樣品中的Fe 含量最高，為393.28 ±12.17 mg·kg-1，顯著高于其他樣地樣品中的Fe含量（P<0.05），而Ca 含量則是最低水平，為2.60±0.01 g·kg-1。相較于以上4 個樣地樣品，9 種礦物質元素含量在A 樣地樣品中并沒有出現最高值。

表2 不同樣品的礦物質元素含量Tab. 2 Mineral element content from P. cyrtonema in different sample plots

3 討論

本研究對5 個樣地多花黃精根莖中的多糖、蛋白質、粗脂肪、黃酮及9 種礦物質元素含量進行了測定，發現5 個樣地多花黃精根莖中各類活性成分和營養成分均較為全面。多糖作為基礎能源，對多花黃精自身的生長和營養具有重要作用，其含量是衡量多花黃精的功效和價值的一個關鍵指標[11]。A 樣地多花黃精根莖中的多糖含量為97.50±6.41 mg·g-1，高于其他樣地根莖中的多糖含量，具有明顯優勢。林建忠等[12]發現油茶林土壤表層的含碳率較毛竹林高，A 樣地為油茶林，能為多花黃精內部多糖和蛋白質的合成提供更充足的原料。A、C、E樣地根莖中的多糖含量總體上高于B、D 樣地根莖中的多糖含量，A、C、E 樣地在種植多花黃精時都施有底肥，而B、D 樣地在種植多花黃精時沒有施加底肥，說明底肥的施加能顯著增加多花黃精根莖的多糖含量，這與郭妮等[13]的研究結果一致。A、C 樣地根莖中的蛋白質含量分別為12.40±0.42 g·100 g-1、12.00±0.33 g·100 g-1，高于其他三個樣地根莖中的蛋白質含量，這與種植地點的朝向存在一定關系。方樂霞等[7]研究發現分布在東、西、北三個方向的多花黃精的總氨基酸含量較高，氨基酸作為蛋白質的基本組成單位，為多花黃精內部的蛋白質合成提供了充足的原料[14]。A、C 樣地朝向為東，利于多花黃精的生長和內部蛋白質的合成，導致A、C 樣地根莖中的蛋白質含量高于E 樣地根莖中的蛋白質含量，同時受底肥的影響，A、C、E 樣地根莖中的蛋白質含量總體大于B 和D 樣地根莖中的蛋白質含量。B 樣地根莖中的粗脂肪含量最高，為6.10±0.38 mg·g-1，多糖、蛋白質和黃酮指標均處于中間水平，與其他樣品相比沒有顯著優勢，礦物質元素中的Na 和Ca 含量最高。C 樣地根莖中的黃酮含量最高，為7.22±0.77 mg·g-1，高于其他樣地根莖中的黃酮含量，張傳海等[8]通過自由基清除試驗，發現毛竹林下套種的多花黃精根莖中總黃酮含量最高。C 樣地為毛竹林，根莖中的黃酮含量最高且顯著高于A、D、E 樣地根莖中的黃酮含量。黃酮作為多花黃精中的重要活性成分，既是主要的營養因子，又是藥理因子。研究表明，黃酮為一種強抗氧化劑，可有效清除體內的氧自由基[15]，黃酮類成分具有減緩衰老、抗菌、抗炎、抗癌等作用，能夠起到生理保健的功效[16]。由此可見，C 樣地根莖有較高的營養價值和藥用價值。D、E 樣地根莖的多糖、蛋白質、粗脂肪和黃酮含量均低于A 樣地根莖，A、D、E 三樣地都為油茶林下套種多花黃精，初步推測是由于A 樣地油茶林的郁閉度更適合多花黃精的生長。A 樣地油茶林的郁閉度為0.5，D、E 樣地油茶的郁閉度均為0.3，林下套種栽培多花黃精的郁閉度一般大于0.4 較適合其生長，這與劉躍鈞等[17]的研究結果一致。

不同樣地多花黃精根莖的礦物質元素含量存在較大的差異，B 樣地根莖中的Na、Ca 含量最高，C 樣地根莖中的Zn、K、Mn 含量最高，D 樣地根莖中的Cu、Mg 和P 三種礦物質元素含量均為最高，E 樣地根莖的Fe 含量為最高。研究發現，黃精中Na、Zn 的含量與海拔高度呈現正相關性，與林分郁閉度呈現負相關性[18]。B 樣地在所有樣地中海拔最高且林分郁閉度最低，這與該樣地多花黃精樣品中Na 含量最高、Zn 含量居第二位的結果是一致的。C 樣地林分郁閉度最高，海拔處于中位，但該樣地多花黃精根莖中的Zn 含量卻最高，這可能因為種植前撒施有機肥提升了土壤中的有機質含量，而土壤中Zn 等金屬元素的含量與有機質含量呈正相關[19]?？偟膩碚f，影響多花黃精中礦物質含量的因素很多，除了受海拔、郁閉度、土壤中有機質含量影響外，還受到施肥方式、土壤養分等因素的影響[20]。

上述結果表明生長環境的不同，會影響多花黃精營養成分的含量，因此5 個樣地多花黃精根莖中的主要成分含量存在較大差異，這與王天梅等[21]、涂明峰等[10]的研究結果一致。綜合考慮多花黃精根莖中關鍵營養成分，如黃精多糖、黃酮以及蛋白質含量等，A、C 樣地的黃精品質要高于其他樣地的黃精品質，具有一定的推廣價值。

4 結論

本研究采集了浙江省龍泉市5 個不同生境和套種模式下的1 年生多花黃精根莖，分別測定了多糖、蛋白質、粗脂肪、黃酮和9 種礦物質元素含量。研究發現，A 樣地多花黃精根莖中的多糖和總蛋白含量最高，主要營養成分最為豐富；C 樣地多花黃精根莖中的黃酮含量最高，并且多糖和總蛋白含量也處于較高水平，具有較高的營養價值和藥用價值；B 樣地多花黃精根莖中的粗脂肪含量最高。而在礦物質元素含量上，不同樣地多花黃精根莖中的含量互有高低，存在較大差異?？偟膩碚f，A、C 樣地多花黃精根莖在關鍵營養成分的含量上具有一定的優勢。上述研究結果表明不同樣地的多花黃精根莖中各組分含量都會存在一定的差異，受產地的土壤和氣候、不同林下套種、種植過程差異等多方面因素的影響，多花黃精根莖中的多糖、蛋白質、粗脂肪、黃酮和礦物質元素的含量產生變化。本研究仍存在需要改進的地方，主要是缺乏對多花黃精中不同礦物質元素含量關系的深入研究以及對土壤養分的監測。因此，后期不僅需要探究多花黃精的各礦物質元素的含量關系及影響因素，還需對土壤的養分等進行分析測定。