不同甘草种质材料营养价值研究

赵雅姣，杜文华

(甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070)

甘草(Glycyrrhiza)属多年生草本豆科植物，生长在向阳干燥的钙质草原、河岸砂质土地、沙漠边缘和黄土丘陵地带等，主产区为内蒙古、新疆、甘肃等省[1]。据中国药典记载，乌拉尔甘草(G.uralensis)、胀果甘草(G.inflate)和光果甘草(G.glabra)的根或根茎是最常用的中药之一[1]。除此之外，甘草种还有黄甘草(G.eurycarpa)、粗毛甘草(G.aspera)、云南甘草(G.yunnanensis)、刺果甘草(G.pallidiflora)和圆果甘草(G.squamunosa)等[2]，均具有药用价值。

目前，国内外有关甘草营养成分的研究较多，且主要集中在甘草茎叶上。张继等[3]对乌拉尔甘草和光果甘草茎叶的营养成分的研究表明：不同生育时期2个甘草种茎叶营养成分不同，茎叶中蛋白质、脂肪、糖含量较高，纤维素含量相对较低。甘草中必需氨基酸含量较高，幼苗期粗蛋白含量达20%以上，粗脂肪含量也高于一般豆科牧草[4]。由于甘草茎叶质地柔软，较易被牲畜利用，饲喂效果与紫花苜蓿相似，因此是一种优良的豆科牧草，而且具有其他牧草所不具有的双重作用[5]，即甘草为一种香型中草药，可增强家畜新陈代谢能力，提高其对营养物质的吸收作用，并可以改变饲料口味，增强牲畜食欲。除此之外，黄酮类物质是甘草中重要的生理活性物质之一，主要存在于甘草根表皮以内的部分，具有消炎、抗菌、抗变态等多种作用，在人体抗氧化、抗癌、防癌、防肿瘤以及保肝护肝等方面有明显作用[6-10]。其中异黄酮还具有调节激素平衡，改善骨质疏松，妇女更年期综合症等作用[11-13]，是一种极具开发前景的药用植物。我国甘草资源丰富，除了野生资源外，目前还有大面积的人工栽培。因此，开展甘草的综合利用，研究前景十分可观[3]。

甘草的化学成分比较复杂，而且由于材料和产地不同，其化学成分差异较大。试验以不同甘草种质材料为研究对象，对其茎叶营养成分和地上、地下部所含异黄酮含量进行了测定，拟筛选出综合价值较高的甘草种及不同甘草种的不同利用价值，为甘草育种和开发利用提供一定参考。

1 材料和方法

1.1 供试材料

6个甘草种由甘肃省民乐县化工厂提供，分别是乌拉尔甘草、光果甘草、胀果甘草、粗毛甘草、黄甘草、云南甘草，代号分别为1，2，3，4，5，6。6个甘草材料均为2012年6月(开花期)采取，以1 m长为一个样段，将茎叶刈割、捆扎、晾晒至全干；沿地面两侧深挖其根，除去茎基、枝叉、须根等，截成适当长短的段，捆扎，再晒至全干后切至小片；用粉草机将甘草的茎叶及根粉成粉末状进行营养成分测定。

表1 供试材料及来源Table 1 Tested licorice species and its resources

1.2 测定指标和方法

1.2.1 异黄酮含量提取 准确称取6种甘草根、茎叶风干草样各2 g。用滤纸包好，置于索氏抽提仪中，加入150 mL 70%乙醇，在90～95 ℃恒温水浴中回流提取3次，每次3 h，提取液用70%乙醇定容至50 mL；准确吸取甘草异黄酮提取液各5 mL，放入10 mL密封水解管中，加37%HCL 2 mL，在83 ℃恒温水浴中水解2 h，取出，冷却至室温，并用70%乙醇定容至10 mL。水解液经过0.45 μm微孔滤膜过滤后，进行液相色谱分析，每进5针样品提取液进1针异黄酮单体混标溶液；精密量取适量大豆黄素、染料木素、刺芒柄花素、鹰嘴豆芽素A对照品，加70%的乙醇溶解，制成异黄酮单体含量均为2.5 g/mL的对照品混标溶液；检测器为Agilent 1100可变波长检测器，watersC18色谱柱(4.6250 mm)；柱温25 ℃；检测波长260 nm；流动相乙腈水梯度洗脱，25 min内乙腈由20%增加到70%；流速1 mL/min；进样量为10 L，每进5针样品提取液之后进1针异黄酮单体混标溶液[14]。标准曲线的制备，分别配制含各种单品浓度(表2)的标准溶液，每个标准液进样20 μL，参照文献[15]可知标准液HPLC图谱中出峰顺序为大豆黄素、染料木素、刺芒柄花素、鹰嘴豆芽素A，测定并记录5种标准液中各异黄酮单体的出峰时间以及对应峰面积，以异黄酮单体浓度为横坐标，以峰面积为纵坐标绘制标准曲线。

表2 标准曲线制备所需标准液浓度Table 2 Standard concentration solution for Standard curve preparation μg/mL

1.2.2 营养成分 测定样品的水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物等营养成分，其中H2O(游离水)用常压烘干法、CA用干灰法、CP用半微量凯氏定氮法、EE用索氏浸提法、CF用Van Soest法、NFE用差值法进行测定[15-17]。

1.3 数据分析

采用Excel、SPSS 16.0统计软件对数据进行整理分析。

2 结果与分析

2.1 不同甘草种异黄酮含量比较

测定发现，大豆黄素及刺芒柄花素出峰时间在图谱上未出现明显波峰，说明甘草中无该异黄酮含量或该异黄酮含量较少(图1)。通过Agilent 1100检测器软件计算出样品种染料木素及鹰嘴豆芽素A的峰面积。

2.1.1 染料木素含量 6种甘草材料根部染料木素含量普遍高于茎叶含量(图2)。不同甘草种根部染料木素含量差异显著(P<0.05)，1号云南甘草染料木素含量最高，为301.07 μg/g，4号粗毛甘草含量最低，为76.69 μg/g。茎叶中染料木素含量差异亦显著，6号含量最高，为125.37 μg/g，显著高于其他品种，4号品种含量最低，为58.55 μg/g。

2.1.2 鹰嘴豆芽素含量 6种甘草根部鹰嘴豆芽素A含量普遍高于茎叶含量(图3)。不同甘草种根部鹰嘴豆芽素A含量差异显著(P<0.05)，3号含量最高，为392.54 μg/g，其次，4号为626.50 μg/g，5号最低；茎叶中鹰嘴豆芽素A含量差异显著，6号含量最高，为125.37 μg/g，显著高于其他品种，2号含量最低，为100.95 μg/g。

图2 根、茎叶染料木素含量Fig.2 The comparison with dye lignin content in root and stem leaf

图3 根、茎叶鹰嘴豆芽素A含量Fig.3 The comparison with abiochanin content in root and stem leaf

2.1.3 总异黄酮含量 6个品种甘草根中总异黄酮含量均高于茎叶(图4)。根中3号总异黄酮含量最高，为891.8 μg/g，其次，4号、6号、1号、2号，5号含量最低；茎叶中，6号总异黄酮含量最高，为342.35 μg/g，其次，3号、1号、5号、4号，2号含量最低。

图4 根、茎叶总异黄酮含量比较Fig.4 The comparison on the total Isoflavone content in root and stem leaf

2.2 不同甘草种茎叶营养成分

6号的粗蛋白含量最高，2号，3号的粗蛋白含量最低(表3)；6号的粗纤维含量显著低于其他5个品种(P<0.05)，且粗纤维含量无显著差异；不同甘草种间水分含量差异显著。5号水分含量最高，其次，6号，3号水分含量最低。6号的粗脂肪含量最高，5号，3号的粗脂肪含量最低。其中2号粗脂肪含量比3号高90.06%，且与其他种间粗脂肪含量差异显著(P<0.05)。不同甘草材料粗灰分含量间有显著差异(P<0.05)，5号显著高于其他种(P<0.05)；无氮浸出物含量则3号显著高于其他种(P<0.05)。

表3 6个甘草种质材料的营养成分Table 3 Nutrition values for different liquorice species %

注：同列数据后不同小写字母表示水平差异显著(P<0.05)

2.3 综合评价

选取各参试指标的最佳值构成“标准甘草”[18-20]，选取异黄酮、粗蛋白、粗脂肪、无氮浸出物含量的最高值和粗纤维含量、灰分含量的最低值，构成“标准甘草”，是一个理想的组合。根据以上指标在综合评价中的相对重要程度采用赋值法分别赋值(Wk)。标准甘草的构建及各营养指标的权重(表4)。采用赋值法对参试品种各指标赋值处理，对各性状赋予合适的权重，总和为1。

由于各性状量纲不同，因此，需要用初值法对各性状原始数据进行无量纲化处理[18]，为使各参试品种的最优性状均以最大值表示，粗纤维及灰分无量纲化时结果以其倒数表示。各参试材料主要性状值经标准的无量纲化处理后，无量纲化数值越高，说明其越接近标准甘草(表5)。

根据公式标准，甘草营养价值=粗蛋白×18%+粗脂肪×16%-粗纤维×2%+灰分×4%+水分×16%+无氮浸出物×12%+根的异黄酮×18%+茎的异黄酮×18%。通过权重比较，6个甘草材料的综合排名为6号>3号>4号>2号>5号(表6)。

表6 6个甘草材料综合评价及排序Table 6 Establishment value and sorting of 6 licorice species

3 讨论与结论

目前，异黄酮粗提取方法主要为索氏抽提法，采用乙醇做提取溶剂。粗提物经乙酸乙酯萃取后，再经大孔树脂分离纯化，最终可得纯度在50%的异黄酮产品。单以分析样品中异黄酮单体含量为目的，可省掉粗提物的进一步提纯，直接将粗提样水解后进行HPLC分析即可。由于仪器存在时间差异，故采用每进4针样品溶液之后进一针异黄酮混标溶液，可以有效的避免仪器由于时间差异所产生的异黄酮单体随样品以及时间变化出峰位置所产生的偏移，有助于确定正确的出峰位置，记录峰面积。植物体内次生代谢产物含量的多少取决于植物本身积累这种次生代谢物质的能力[21-23]，说明甘草积累鹰嘴豆芽素A的能力最强，其次，染料木素，大豆黄素与刺芒柄花素的积累能力非常弱。通过对6个甘草材料根、茎叶中异黄酮含量的比较试验研究，发现胀果甘草根中异黄酮含量最高，乌拉尔甘草茎叶中异黄酮含量较高，所以3号胀果甘草的根和6号乌拉尔甘草的茎叶用于提取异黄酮更具利用价值。5号黄甘草根、茎叶总的异黄酮含量最高。所有甘草品种根中所含异黄酮均高于茎叶，因此，从提取异黄酮的角度看，地下部更具有利用价值。与梁冰等[24]结果相同，不同甘草材料，不同部位异黄酮含量均不同。张德良等[25]对大豆蛋白复合纤维中异黄酮进行提取，得到大豆异黄酮总量为1 173 μg/g，宋超等[12]人得到红三叶异黄酮含量为232.95 μg/g，而此次试验甘草平均总异黄酮含量为1 234.05 μg/g，显著高于其他豆科牧草，因此，甘草异黄酮具有更好的发展潜力。

选取粗蛋白﹑粗脂肪﹑粗纤维﹑水分﹑灰分﹑无氮浸出物6个营养成分进行比较。从不同角度分析，3号胀果甘草的无氮浸出物含量高于其他品种，6号乌拉尔甘草的粗蛋白含量和粗脂肪含量显著高于其他品种。5号黄甘草与2号光果甘草的综合营养价值较高。4号粗毛甘草的各个指标均处于中等水平。甘草营养物质与其他几种主要豆科牧草相比，其粗蛋白含量为17.36%，与紫花苜蓿和柠条锦鸡儿相近，比红豆草略少；其粗脂肪含量均比紫花苜蓿、红豆草和拧条锦鸡儿高，而粗纤维含量相应小于其他牧草[3]。

为了避免因单一性状优良进行选育造成优异品种或性状丢失，应根据育种目的，对品种进行合理评价，选择自己需要的品种[26]。由于甘草的研究开发利用价值主要在于饲用与医药方面，因此，在采用赋值法给各参试指标赋值时，粗蛋白、粗脂肪﹑水分﹑无氮浸出物与异黄酮赋予较高值，对于筛选营养价值高的品种具有指导意义。阎旭东等[26]对6个苜蓿品种的生长特性进行了评价，但单项指标最突出的品种并不意味着就是最佳品种[27]。应用权重系数法进行综合分析，结合产量和质量指标对甘草进行综合评价，可以筛选出综合性状较优的甘草品种。通过对6个甘草种质材料营养指标的评价，发现综合营养价值评价为乌拉尔甘草>胀果甘草>粗毛甘草>云南甘草>光果甘草>黄甘草。说明乌拉尔甘草的综合营养价值最高，是研究开发利用的首选甘草品种。

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