不同中药渣对紫苏生长及酚类物质的影响

陈美兰++申业++周修腾++李鹏英++杨光

[摘要]中药渣营养成分丰富，是一种优质的有机肥原料，可以发酵成优质的有机肥，但是目前中药渣多数被当作生活垃圾处理，不仅占用了大量的土地资源，污染了环境，而且还造成资源的浪费。针对上述情况，该文采用盆栽的方法研究了不同中药渣对紫苏生长及有效成分的影响。研究结果表明不同种类的中药渣均能促进紫苏生长，其促进生长作用的大小顺序为丹参渣>麦芽渣>连翘渣>白术渣>丹皮渣、苦参渣，其中丹皮渣和苦参渣处理组与CK对照相比无显著性差异；不同种类的中药渣还能改善根系结构，增加叶片面积；同时不同种类的中药渣均能提高地下部分迷迭香酸和咖啡酸的含量，而对于地上部分4种酚类物质的积累量也具有提高的作用。综上所述，中药渣有机肥能够促进紫苏生长，提高紫苏酚类物质的积累量，其中丹参渣作用效果最好。

[关键词]中药渣； 紫苏； 生长； 酚类物质

Effect of herb residues compost on growth and phenols of Perilla frutescens

CHEN Meilan， SHEN Ye， ZHOU Xiuteng， LI Pengying， YANG Guang*

（State Key Laboratory Breeding Base of Daodi Herbs， National Resource Center for Chinese Materia Medica，

China Academy of Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China）

[Abstract]Herb residue is postdecoction material that can be used as organic fertilizer Unfortunately， it is currently disposed of as solid waste This method of disposal is a waste of this resource and a source of environmental pollution For this case，we studied effects of six different herb residues compost on growth and phenols of Perilla frutescens by pot experiment Our results show that all six herb residues can improve the growth of P frutescens The order of their efficiencies was as follows： Salviae Miltiorrhizae Radix residue>Hordei Fructus germinates residue>Forsythia fructus residue>Atractylodis Macrocephalae Rhizome residue>Sophorae Flavescentis Redix residue and Moutan cortex residue Effects of Sophorae Flavescentis Radix residue and Moutan Cortex residue weren′t significantly different from CK Six herb residue all improve root system architecture and leaf area To phenols of P frutescens， six herb residues all increased the rosmarinic acid and caffeic acid content of root， and accumulation of four phenols All the analysis showed herb residues compost can improve the growth and four phenols accumulation of P frutescens， and Salviae Miltiorrhizae Radix residue had the most pronounced effect on P frutescens

[Key words]herb residue； Perilla frutescens； growth； phenols

doi：10.4268/cjcmm20162310

紫苏Perilla frutescens （Linn） Britt 为唇形科一年生草本植物，可以以茎、叶、种子入药[1]，同时又是一种时尚蔬菜和保健品，是国家卫生部首批颁布的既是食品又是药品的60种药食物品之一[23]。近些年来，紫苏因其特有的活性物质及营养成分，成为一种倍受世界关注的多用途植物，市场对紫苏的需求从20世纪90年代至今呈逐年上升之势，每年以10%的速度递增，因此大力发展紫蘇产业前景十分广阔[4]。为了追求高产，在栽培过程中大量施用化学肥料，而有机肥料用量有所减少，致使产品品质下降，氮素污染加重，对市民“餐桌安全”造成严重威胁。中国农业统计资料表明1991—2011年，我国农用化学品施用量增长了1倍以上[5]。另外，过量施用化肥还会导致土壤肥力退化，肥料的利用率降低，从而污染环境。以氮肥为例，我国在20世纪60年代利用率约为60%，70—80年代为50%～40%，到90年代则下降至35%～32%[6]。研究表明施用有机肥能够提高作物的产量，改善作物的品质，减少化肥对环境的污染，因此增加施用有机肥是解决上述问题的关键。

有机肥是指农业废弃物、畜禽粪便、工业废弃物、生活垃圾、城市污泥等天然有机质在微生物的分解发酵下产生的一种无公害的肥料。中药渣是植物类药材在提取药物成分后剩余的固形物。我国大约有1 500个中药企业，每一年产生1 200万t中药渣[7]。中药渣营养成分丰富，富含有纤维、多糖、蛋白以及微量元素等营养成分，质轻、通气性好，是一种优质的有机肥原料[8]，可以发酵成优质的有机肥，但是目前中药渣多数被当作生活垃圾处理，不仅占用了大量的土地资源，污染了土地及地下水，而且还造成资源的浪费[9]，目前还没有形成一个有效的途径大规模地利用中药渣[10]。然而目前将中药渣发酵成为有机肥而应用到中药材栽培中相关的研究较少。本文旨在研究不同中药渣对紫苏生长及有效成分的影响，为利用中药渣栽培紫苏提供指导，从而促进中药渣的综合利用，并促进紫苏栽培产业的发展。

1材料

11供试种子

紫苏种子购买自安国药材市场，经黄璐琦研究员鉴定为紫苏P frutescens的种子。

12供试药渣

白术渣、苦参渣、连翘药渣、麦芽渣来自河北某制药企业，采用堆肥的方式发酵成有机肥。

13供试土壤

土壤为黄壤，其理化性质如下：pH 573，有机质 34 g·kg-1， 速效磷 159 mg·kg-1， 全磷 59 g·kg-1，全氮 27 g·kg-1，全钾 199 g·kg-1， 速效钾 61 mg·kg-1；速效锌 054 mg·kg-1， 速效锰 52 mg·kg-1， 速效铁 112 mg·kg-1和速效铜 092 mg·kg-1。

14供试试剂

木犀草素（批号111520200504），芹菜素（批号111901201102），咖啡酸（批号111678200401），迷迭香酸（批号111871201505）均由购自中国食品药品检定研究院。乙腈色谱纯，磷酸分析纯，乙醇色谱纯，水为自制超纯水。

15仪器

996 型 Waters Aliance全自动高效液相色谱仪，Waters 600 Controler， Waters PDA二极管阵列检测器。

2方法

21实验设计

本实验在中国中医科学院中药资源中心温室中进行。选择盆高为12 cm，盆口直径为12 cm，盆底直径为9 cm的塑料花盆，每盆装入土壤中药渣（5∶1）混匀组成的基质。实验处理共5组，即CK组（不加中药渣）、白术渣处理组、苦参渣处理组、连翘药渣处理组、麦芽渣处理组、丹皮药渣处理组。筛选色泽、大小、饱满度一致的种子，于2015年4月10日播种，每盆均匀撒种5～10粒，覆土2～3 cm，各组处理6盆。株高约5 cm时间苗，每盆留苗2棵。处理6个月后测定其生长状况以及根系结构。

22生长指标的测定

紫苏植株培养6个月后，每盆采样2株测定。采用直尺测定株高、根长，游标卡尺测定根粗，采用千分之一天平测定地上部分鲜重和地下部分鲜重。

23叶片面积的测定

紫苏植株培养6个月后，每盆采样2株测定，共12株。测定的部位选择自上往下第2片完全展开的叶子，采用CI203便携式激光叶面积仪测定。

24酚类成分的测定

241供试品的制备按照秦红英等[11]方法进行，将样品于60 ℃干燥至恒质量后粉碎，过60目筛，准确称取01 g粉末，加入10 mL甲醇，浸泡4 h，超声萃取30 min，过滤取滤液，离心10 min（3 500 r·min-1），取上清液经0.45 μm有机滤膜过滤，进样分析。

242色谱条件色谱柱为Phenomenex C18 （4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相：A为01%冰醋酸溶液，B为甲醇；梯度洗脱程序：0～5 min，45%～53%B；5～10 min，53%～55%B；10～15 min，55%～60%B；15～20 min，60%～45%B。流速1 mL·min-1；进样量20 μL；检测波长320 nm；柱温35 ℃。

25根系形态结构测定

用分辨率为400 bpi的Epson 7 500扫描仪（日本长野县精工爱普生公司）对根系进行扫描。扫描时将根系放入特制的透明托盘内， 加入3～5 mL水以避免根系分支的互相缠绕。扫描后保存图像， 采用WinRhizoPro Vision 50a分析程序对图像进行分析， 获取根长度、根表面积、根体积、根投影面积、平均根直径及根尖数等根系形态相关指标数据。

26数据分析

所有数据采用Excel 2010 和SPSS 180 软件进行数据分析。通过单因素方差分析（oneway ANOVA）、LSD和Dunnett′sT多重比较对比数据差异显著性（P<001）。

3结果

31不同药渣对紫苏生长的影响

研究结果表明不同种类的中药渣对于紫苏生长的影响不同（表1），不同中药渣作用的大小顺序为丹参渣>麦芽渣>连翘渣>白术渣>丹皮渣、苦参渣。对于株高，丹参渣、麦芽渣以及连翘渣处理组具有显著性提高作用（P<005），分别提高了181，138，107倍；对于叶片数，只有丹参渣处理组具有显著性地提高作用（P<005），提高幅度为211倍，其他药渣处理组也有提高的趋势，但是没有显著性地差异；对于地上部分生物量，只有丹参渣、麦芽渣处理组具有显著性地提高作用（P<005），提高幅度分别为2192，1282倍；对于地下部分生物量，丹参渣、麦芽渣以及连翘渣处理组都能显著性地提高（P<005），提高幅度为1329，945，783倍。

32不同中药渣对根系结构的影响

不同中药渣对根系结构影响的结果与对生長影响结果相类似（表2），丹参渣、麦芽渣、连翘渣、白术渣处理组都能显著性地提高总根长、根投影面积、根尖数以及分枝数（P<005）。对于总根长，丹参渣、麦芽渣、连翘渣以及白术渣处理组提高幅度分别为095，059，063，066倍；对于根投影面积，丹参渣，麦芽渣，连翘渣以及白术渣处理组提高幅度分别为035，035，036，036倍；对于根尖数，丹参渣，麦芽渣，连翘渣以及白术渣处理组提高幅度分别为1158，1024，667，454倍；对于分枝数，丹参渣，麦芽渣，连翘渣以及白术渣处理组提高幅度分别为1852，1940，1262，666倍。而对于根表面积，只有丹参渣处理组能显著性提高（P<005），提高幅度为045倍。

33不同中药渣对叶片面积的影响

本实验施用的6种中药渣都能不同程度地增加紫苏叶片面积（图1），但是不同种类的中药渣其增加的幅度不同，增加幅度大小顺序为麦芽渣>丹参渣>连翘渣>白术渣>苦参渣和丹皮渣。麦芽渣、丹参渣、连翘渣、白术渣与CK处理组之间具有显著性的差异（P<001），而苦参渣和丹皮渣与CK处理组之间没有显著性差异。麦芽渣、丹参渣、连翘渣、白术渣与CK处理组相比，提高幅度为092～184倍。

34不同中藥渣对酚类物质的影响

紫苏含有多种酚类化合物，该类化合物具有抗炎、镇痛、抗衰老、清除和抑制自由基等作用[12]。本研究结果表明紫苏地上、地下部分都含有迷迭香酸、不同字母代表处理组之间具有显著性的差异（n=6，P<005）。

咖啡酸，而木犀草素和芹菜素只分布在地上部分，地下部分没有检测到。不同种类的中药渣均能提高地下部分迷迭香酸和咖啡酸（表3）。对于咖啡酸含量，不同中药渣处理提高幅度大小为丹皮渣、苦参渣>丹参渣>麦芽渣、白术渣和连翘渣，增加幅度分别为301，261，219，194，198，178倍；对于迷迭香酸含量，不同中药渣处理组提高幅度大小为丹皮渣>麦芽渣>白术渣>连翘渣>丹参渣，苦参渣，增加幅度分别为307，226，191，167，086，093倍。

而对于地上部分酚类物质的含量，不同种类药渣作用不同（表4）。对于咖啡酸，不同种类的中药渣处理组均与CK组之间无显著性差异；对于迷迭香酸，丹皮渣处理组与CK处理组相比能显著性的提高作用，提高幅度为012倍，而其他处理组均具有降低作用，但是对于迷迭香酸积累量没有显著性地降低（表5），甚至麦芽渣处理组具有显著性提高的作用；对于木犀草素，不同中药渣处理组与CK处理组相比均显著性降低，但是对于木犀草素积累量没有显著性地降低，甚至丹参渣、麦芽渣处理组都具有显著性提高的作用（表5）；对于芹菜素，苦参渣处理组具有显著性地提高作用，其他处理组均具有显著性地降低作用，但是对于芹菜素积累量没有显著性地降低；甚至丹参渣、麦芽渣处理组都具有显著性提高的作用（表5）。

4讨论

由于中药渣作为有机肥的研究起步晚，中药渣作为有机肥对植物生长的研究较少，以往的研究表明采用中药渣堆肥能够提高番茄、玉米、当归、小白菜、等栽培植物的产量[1316]。本文研究表明中药渣

有机肥能够促进紫苏的生长，该研究结果与以往的研究结果一致。但是紫苏对于不同种类的中药渣存在一定的选择特异性，相关的研究工作未见报道。不同种类的中药渣对于紫苏的作用不同，其中丹参渣、麦芽渣、连翘渣以及白术渣处理组能显著性地提高紫苏的生长，而丹皮渣和苦参渣处理组与CK处理组相比无显著性地差异，因此该结果表明在利用中药渣作为有机肥时应该根据所栽培中药材的品种选择特异的中药渣。

中药渣对有效成分影响的相关研究较少，樊秦等研究表明中药渣有机肥能显著提高阿魏酸及藁本内酯含量[17]。本实验研究表明药渣有机肥对于紫苏地上、地下部分酚类物质的影响不同，其中不同中药渣对于地下部分酚类物质都具有显著性促进作用。而对于地上部分，不同种类的中药渣作用不同，如对于迷迭香酸，丹皮渣处理组与CK处理组相比能显著性的提高作用，而其他处理组均具有降低作用；对于芹菜素，苦参渣处理组具有显著性地提高作用，其他处理组均具有显著性地降低作用。另外，同一种中药渣对于不同的成分不同，如丹参渣能显著性地提高迷迭香酸的含量，对咖啡酸无显著性的影响，而显著性地降低木犀草素、芹菜素的含量。

迷迭香酸和咖啡酸具有延缓衰老，防腐、抗菌、抗氧化等功效[1820]，故其提取物在食品、保健品、医疗以及化妆品领域具有广泛的应用，具有广泛的应用前景。本实验结果表明作为废弃物的紫苏根部含有大量的迷迭香酸和咖啡酸，其含量与地上部分相当，因此为了综合利用资源，可以将紫苏地下部分作为提取咖啡酸和迷迭香酸的原料。

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[责任编辑吕冬梅]