白及不同生长时期主要成分的动态变化

彭 焱，董爱文，唐克华,2*

(1.吉首大学 林产化工工程湖南省重点实验室，湖南 张家界 427000； 2.张家界本草科技有限公司，湖南 张家界 427000)

白及[Bletillastriata(Thunb.)Reichb.f.]为兰科(Orchidaceae)白及属(Bletilla)多年生草本植物，以干燥块茎(假鳞茎)入药。始载于汉代《神农本草经》，在我国已有两千多年药用历史，具有收敛止血、清热利湿、消肿生肌等功效[1]。现代研究表明，白及还具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、促进创面愈合、抗溃疡、美白保湿、抗氧化、延缓衰老等多种药理作用[2]。白及中含有多糖、脂类、黄酮类、多酚类、甾体、三萜、氨基酸以及少量的挥发油等活性成分[3]。糖类、蛋白质、氨基酸等初生代谢产物为植物的生存、生长、繁殖等提供必要的物质基础和能量[4]；黄酮、多酚、三萜等次生代谢产物的积累与植物胁迫的抵御、信号传导、生长发育调节等有关，且其含量受到遗传和环境等多种因素的影响[5]。

植物在生长过程中体内活性物质的含量受到外界环境、营养状况以及生理状态等诸多因素影响，表现出一定的波动规律，而且同种植物不同活性成分的动态规律可能不同，同种有效成分在不同植物中的动态规律也可能不同[6-7]。吴凤云等[8]研究指出，白及药材的品质、多糖、淀粉、蛋白质含量等与栽培年限、采收加工等有关。为探明张家界生态区白及适宜的栽培密度及采收时期，笔者等对白及药用部位(块茎)不同栽培密度、栽培年限及生长时期的多糖、淀粉、蛋白质、总酚以及总黄酮含量的变化趋势进行研究，以期为白及的栽培管理、采收及药材质量控制等提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2017年5月至11月、2018年4月至10月期间，在湖南省张家界市武陵源区中湖乡进行。试验地海拔570 m，东经110°32′14″、北纬29°22′25″。试验地土壤pH 5.62，有机质31.3 g/kg，全氮1.85 g/kg，全磷0.34 g/kg，全钾20.3 g/kg，速效氮142.3 mg/kg，速效磷6.81 mg/kg，速效钾140 mg/kg。

1.2 试验材料

白及：幼苗为种子离体快繁苗，大棚驯化1年，大田栽培2 ～ 3年，栽培密度分为低密度和高密度，低密度为2万株/667 m2，高密度为4万株/667 m2。

1.3 试验方法

1.3.1 样本采集 样本的采样时间段为2017年5月至11月、2018年4月至10月，在不同栽培密度区域内按照S型路线每次随机挖取5个样点的新鲜白及，连同其须根附着的少量泥土一并带回实验室。具体采样时间见表1。

表1 白及样品的采集时间

注：-代表此月份未采集样本。

Note:- means no collected samples in this month.

1.3.2 考察指标的测定

1) 根冠比。每批次样本挑选出大小基本一致的10～12株鲜白及单株，去除附着的泥沙，洗净、晾干表面水分，称重并记录数据，再分割单株白及的地下部与地上部，称重，计算二者比值。

2) 折干率。每批次样本挑选出大小基本一致的10～12株鲜白及单株，去除附着的泥沙，洗净、晾干表面水分，将块茎部位65 ℃连续鼓风干燥5 d，得其干品，称重计算折干率。

3) 主要成分含量测定。主要成分含量测定的样品为折干率测定后的干燥白及块茎，粉碎，过30目筛，备用。淀粉含量采用酸水解法[9]进行测定。蛋白质含量采用考马斯亮蓝法进行测定[10]。

多糖含量的测定采用蒽酮-硫酸法[11]。精密称取105 ℃干燥至恒重的D(+)-无水葡萄糖10.0 mg，用超纯水定容至100 mL，得质量浓度为0.1 mg/mL的葡萄糖标准母液。量取0、1 mL、2 mL、4 mL、6 mL、8 mL和10 mL于10 mL容量瓶中，超纯水定容至刻度，稀释成系列标准溶液。精密吸取系列标准液各1 mL于具塞试管中，加入0.2%硫酸-蒽酮溶液2.5 mL，混匀，沸水浴10 min，摇匀，迅速于冰水浴中静置冷却10 min。在625 nm处测定其吸光度。以葡萄糖质量浓度(mg/mL)为横坐标，吸光度值为纵坐标，进行线性回归，计算样品多糖含量。

总酚含量的测定采用Folin-酚比色法[12]。精密称取没食子酸10.0 mg，无水乙醇溶解并定容至10 mL，取1 mL用无水乙醇稀释10倍，得质量浓度为0.1 mg/mL的没食子酸溶液。再取该稀释液0、1 mL、2 mL、4 mL、6 mL、8 mL和10 mL于10 mL容量瓶中，超纯水定容至刻度，配制成系列标准溶液，分别吸取配制好的系列标准液各0.1 mL于具塞试管中，加入0.5 mL的folin-酚试剂(1 mol/L)，黑暗条件下放置10 min，然后加入1 mol/L的Na2CO3溶液2 mL，充分混匀。50℃水浴10 min，冷却后在770 nm处测定吸光度。以标准品没食子酸的质量浓度(mg/mL)为横坐标，吸光度为纵坐标，进行线性回归，计算样品总酚含量。

总黄酮含量的测定，采用NaNO2-AlNO3显色法[13]。精确称取芦丁标准品10.0 mg，无水乙醇溶解并定容至10 mL，得质量浓度为1 mg/mL标准品母液。分别准确吸取标准液母液0、0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL于10 mL容量瓶中，超纯水定容至刻度，配制成系列标准溶液。精密吸取系列标准溶液0.2 mL于具塞试管中，加5% NaNO2溶液0.2 mL，放置6 min。加10% AlNO3溶液0.2 mL，混匀后放置6 min。加入4% NaOH溶液4 mL，混匀，放置10 min后，在508 nm处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，标准品芦丁的质量浓度(mg/mL)为横坐标进行线性回归，计算样品总黄酮含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2010进行数据处理，Origin9.1绘制图表。

2 结果与分析

2.1 不同生长时间及栽培密度白及的根冠比

白及的营养器官包括地上部的包茎叶与地下部的块茎及须根。每年4～7月为植株生长旺盛期，至每年的7月下旬之后，地上部的生长减缓，形态变化较小；在每年8月下旬后，植株开始倒苗，直到当年10月完全倒苗[14]。从图1可看出，白及根冠比具有周年变化规律性，不同栽培密度和年限下的白及根冠比周年变化趋势基本一致，即在4—10月的采样时间段内均呈快速增大趋势。包茎叶、块茎、须根构成了白及营养生长的整体功能系统，可通过控肥、控水等措施调控白及根茎叶的生长状态。

图1 不同栽培密度及栽培年限白及的根冠比

Fig.1 Root/shoot ratio ofB.striatawith different cultivation years under different cultivation density

2.2 不同生长时间及栽培密度白及的折干率

从图2可知，低密度和高密度栽培2年的白及鲜品折干率均在5月最低，分别为14.56%和11.9%，在11月最高，分别为36.21%和33.03%。

Fig.2 Drying rate ofB.striatawith different cultivation years under different cultivation density

低密度和高密度栽培3年的白及鲜品折干率均在4月最低，分别为10.87%和12.76%，10月最高，分别为35.28%和34.79%。在相同采收时段，栽培3年的折干率整体稍高于栽培2年的。两种密度栽培的白及，其鲜品折干率在每年的周年变化趋势基本一致，都是在夏秋季时维持较高水平，反映白及在这个时间段的干物质积累较多，说明在秋季之初开始采收白及是合理的。

2.3 不同生长时间及栽培密度白及的主要成分含量

从表2可知多糖、淀粉、蛋白质、总酚及总黄酮的标样曲线及线性范围。5种成分标样回归方程的R值均大于0.999 0，在其测定的线性范围内测定结果真实可靠。

表2 白及5种主要成分的标样曲线方程及线性范围

2.3.1 淀粉含量 由图3-a可知，低密度和高密度栽培2年白及的淀粉含量均在11月最低，分别为29.64%和31.11%；在8月和9月最高，分别为59.25%和56.01%。低密度和高密度栽培3年白及的淀粉含量均在4月最低，分别是23.27%和24.34%；在9月和8月最高，分别为55.59%，和49.25%。2种密度栽培下的白及淀粉含量差异较小；2种不同栽培年限的白及淀粉含量有较大差异，栽培2年的白及淀粉含量要高于栽培3年的。

2.3.2 蛋白质含量 由图3-b可知，低密度和高密度栽培2年白及的蛋白质含量均在7月最低，分别为1.47%和1.11%；在9月最高，分别为3.56%和3.24%。低密度和高密度栽培3年的白及蛋白质含量均在6月最低，分别为1.14%和0.54%；在4月最高，分别为6.47%和4.24%。

2种密度栽培的白及蛋白质含量周年变化趋势基本一致，均为每年6—10月逐渐升高，低密度栽培的白及蛋白质含量比高密度栽培的含量高，栽培3年白及蛋白质含量要明显高于栽培2年。栽培3年白及的样品测试数据显示，其4月初开始出苗至6月初开花结束期间蛋白质含量呈降低的变化趋势。

2.3.3 多糖含量 由图3-c可知，低密度和高密度栽培2年白及的多糖含量均在8月最低，分别为13.88%和12.47%；在7月最高，分别为34.87%和26.49%。低密度和高密度栽培3年白及的多糖含量均在5月最低，分别为19.87%和22.36%；在10月最高，分别为37.94%和37.16%。

图3 白及主要成分含量的周年变化

Fig.3 Annual variation of main components content inB.striata

2种密度栽培白及的多糖含量周年变化趋势具有一致性。多糖积累每年有2个高峰时期，即每年7月左右以及9—10月期间，在这两个高峰期间(通常是在每年8月份)出现白及多糖含量低谷，这可能与每年8月的日均气温较高、植物蒸腾作用过强，缺乏水分供给或水分吸收不足所导致的初生代谢产物合成不足有关[15]。另外，白及块茎在每年8月已开始出芽，芽的形成和生长也可能导致多糖消耗或转移[16]，这可能是每年8月白及多糖含量较低的另一原因。此外，低密度栽培的白及多糖含量普遍稍高于高密度栽培的，这是密度高造成光合效率不足所致[17]；栽培3年的白及多糖含量明显高于栽培2年的。

2.3.4 总酚含量 由图3-d可知，低密度和高密度栽培2年白及的总酚含量均在8月最低，分别为0.09%和0.07%；在5月最高，分别为0.76%和0.68%。低密度栽培3年白及的总酚含量在6月最低，为0.20%，高密度栽培3年白及的总酚含量在8月最低，为0.27%；在4月最高，分别为0.62%和0.77%。不同栽培密度、不同栽培年限白及的总酚含量都呈现一致性的周年变化。在每年长出新苗的初期至当年11月，白及总酚含量总体上呈下降趋势；栽培2年白及与栽培3年白及的最低总酚含量时期存在较大差异，但两者的总酚含量都是在每年下半年趋于缓慢增加。

2.3.5 总黄酮含量 由图3-e可知，低密度和高密度栽培2年白及的总黄酮含量均在8月最低，分别为0.11%和0.10%；在5月最高，分别为0.42%和0.37%。低密度和高密度栽培3年白及的总酚含量均在6月最低，分别为0.24%和0.19%；在9月最高，分别为0.54%和0.55%。

2种密度栽培的白及总酚含量间的差异较小；栽培2年白及与栽培3年白及的总黄酮含量在每年都有2个低谷期和2个高峰期。其中，栽培2年白及的总黄酮含量低谷期是8月中旬和11月中旬，高峰期是在5月上旬和9月下旬；而栽培3年白及的低谷期是在6月上旬和10月上旬，高峰期是在4月上旬和9月上旬。

3 结论与讨论

研究发现，白及的淀粉、多糖、蛋白质、总酚、总黄酮等5种成分的含量在周年生长过程中的变化较大。其中，2万株/667 m2和4万株/667 m2密度栽培的白及淀粉含量在8-9月较高，蛋白质含量在4月、9月较高，多糖含量均在10月含量最高，总酚含量在4-5月较高，总黄酮含量在5月、9月较高。因此，当白及药材以多糖为主要活性成分时，宜选择在10月采收；以总酚为主要活性成分时，采收可适当提前至4-5月，甚至更早；以总黄酮为主要活性成分时，采收宜选择在4-5月或9月。从淀粉含量和蛋白质含量的周年变化规律来看，若以收获药用部位的总质量为目标，则采收宜选择在9月。在栽培密度方面，低密度(2万株/667m2)与高密度(4万株/667m2)栽培模式下，其在农艺性状方面(根冠比及折干率)无明显差异，但在主要成分含量方面，低密度栽培稍优于高密度栽培。因此，白及生产上应适当考虑栽培密度对白及品质的影响。在栽培年限方面，栽培2年的白及多糖等主要药效成分的含量低于栽培3年的，且白及为多年生块茎类药材，综合其药用部位(块茎)产量与药效成分含量考虑，建议白及采收以其生长年限3年及以上为宜。

药用植物随着生长时间的变化，体内产生的活性物质含量波动较大，使中药材具有一定的时效性[18]。有研究表明，不同栽培年限白及的多糖、淀粉、蛋白质、水分等含量是有变化的[8,19]。近年来，对于白及的研究主要集中在白及资源、栽培繁育、化学成分、药理活性等方面，在白及中已发现近百种化学成分，文献报道白及胶(白及多糖)为白及药用的主要活性成分[20]，《中国药典》2015版仅对白及药材的水分(<15.0%)、总灰分(<5.0%)、SO2残留量(<400 mg/kg)[21]做出明确规定，并未对白及多糖含量予以具体规定，白及药材品质的评价体系还有待完善。