种植因素对蒙古黄芪品质的影响

宋 悦, 李树娜

(陕西省产品质量监督检验研究院, 陕西 西安 710048)

黄芪，属豆科植物，其根可以入药，有补中益气，利水消肿功效，能够有效地调节人体血压，提高免疫力，加强心肌收缩力等[1]。药理研究发现，黄芪中包含黄酮类、皂苷类、多糖、叶酸、有机酸、胡萝卜苷、生物碱及铁、钙 、硒等多种微量元素[2～3]，其中最主要的有效成分是黄酮、皂苷和多糖类[4～5]。研究表明，黄芪中富含40多种三萜皂苷类化合物，主要分为黄芪皂苷、乙酰基黄芪皂苷、异黄芪皂苷、大豆皂苷四大类[8]；蒙古黄芪中主要含黄芪皂苷，以黄芪甲苷(黄芪皂苷IV)的含量最多，黄芪甲苷常用来表示黄芪的生理活性，故以此作判断其品质的指标[9]。葡聚糖和杂多糖是黄芪中含量较多的四种多糖成分；葡聚糖AG-1、AG-2，杂多糖AH-1和AH-2，其中，葡聚糖AG-1和杂多糖AH-1都具有促进免疫作用[5]。大量的研究表明，黄芪多糖具有调节血糖、提高机体免疫力、抗病毒等作用[6～7]。黄芪中含有丰富的黄酮类化合物，已研究发现130余种，包括黄酮、异黄酮、异黄烷、紫檀烷4大类[10]，目前，从蒙古黄芪中已分离出的黄酮类物质有芒柄花素、(6aR，11aR)、染料木苷以及毛蕊异黄酮等9类[11]。黄酮类化合物能够清除自由基，具有抗衰老、抗氧化的作用[12]。芒柄花素和毛蕊异黄酮等四种异黄酮有抑制肿瘤细胞增殖作用[10]。

1 试验材料

1.1 试验区自然地理概况

大田试验区位于榆林市衡山县，地处陕西省北部，日照丰富， E：108°56′～110°01′，N:37°21′～38°14′，海拔837～1 534.9 m。气候属温带半干旱大陆性季风气候，四季分明，年均气温8.9℃，极端最高气温为40.4℃，极端最低气温为零下29℃；日照时间长，年平均日照时数为2 815 h，昼夜温差大，无霜期155～175 d；年均降水量359 mm，且主要集中在6月至9月，占全年降水量70%左右；县内土壤主要为风沙土和淤土类。

1.2 试验设计

试验选用蒙古黄芪种子，将种子用100℃的开水烫1 min，再用温水(40℃)浸泡过夜。

采用单因素随机小区组设计；小区面积为4 m×5 m，设7个播种密度，3个播期处理。密度分别为：密度Ⅰ(20 cm×30 cm),密度Ⅱ(20 cm×25 cm)，密度Ⅲ(20 cm×20 cm),密度Ⅳ(20 cm×15 cm),密度Ⅴ(20 cm×10 cm),密度Ⅵ(15 cm×10 cm),密度Ⅶ(10 cm×10 cm)；播种期分别为：2015年4月20日(播期Ⅰ)，5月10日(播期Ⅱ)，5月20日(播期Ⅲ)。

1.3 样品采集和处理

待出苗后80 d开始采样，间隔20 d采样一次，每小区采样3株；采样时将植株从土壤连根挖出，测定每株的株高、根长、根粗，所取样品分为根、茎叶两部分，称鲜重，分别105℃杀青15 min，70℃烘干至恒重。

1.4 测定项目及方法

试验探究黄芪根中的总黄酮、总皂苷、多糖三种成分的变化情况；其检测方法如下：

(1)采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色法测定总黄酮含量[13]；

(2)采用香草醛-冰醋酸比色法测定总皂苷的含量[14]；

(3)采用蒽铜-硫酸比色法测定多糖含量[15]。

2 结果与分析

2.1 总黄酮含量的动态变化

黄酮类化合物主要贮存于黄芪的果实和花叶中，其根部的含量较少。从不同栽植密度总黄酮含量的变化图(图1)看出：根部总黄酮含量整体上呈先降后升的趋势，在出苗后的80～140 d，总黄酮的含量随植株的生长呈下降的趋势，待到140 d时，总黄酮含量最低，而后，总黄酮含量随植株的生长缓慢的增加。出苗160 d时测得总黄酮含量，各密度间存在显著差异，其中以密度Ⅱ、Ⅲ的含量积累较高。分析得出，种植密度影响了黄芪总黄酮的含量的积累，栽植密度适中利于总黄酮物质的积累。从不同播种时期总黄酮含量的变化图(图2)看出：各播种期总黄酮含量呈先降后升的趋势，出苗160 d时测得总黄酮含量：播期Ⅱ(0.869%)>播期Ⅰ(0.794%)>播期Ⅲ(0.760%)，各播种期间存在显著差异，黄酮含量开始上升的时间点随着播种时期的推迟而提前，综合考总黄酮含量的积累得出，在5月10日进行播种，更有利于蒙古黄芪总黄酮物质的积累。

2.2 总皂苷含量的动态变化

从不同栽植密度总皂苷含量的变化图(图3)看出：几种处理下的总皂苷含量整体呈上升趋势，随黄芪植株的不断生长，其总皂苷含量变化呈现出了非显著性差异。总皂苷的含量在出苗后的120～160 d时快速积累，待出苗160 d时，测得黄芪总皂苷含量：密度Ⅰ(0.208%)>密度Ⅲ(0.194%)>密度Ⅳ(0.187%)>密度Ⅱ(0.181%)>密度Ⅴ(0.176%)=Ⅵ密度(0.176%)>密度Ⅶ(0.175%)。分析得出，密度Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ的栽植密度更有利于蒙古黄芪总皂苷的积累。不同播种时期总皂苷含量的变化图(图4)看出：不同播种时期总皂苷含量变化呈现显著性差异。比较各处理的总皂苷的最高含量：播期Ⅱ(0.198%)>播期Ⅰ(0.170%)>播期Ⅲ(0.166%)，总皂苷含量快速积累的时间点随着播种时期的推迟而提前，随着植株的生长环境变化后两处理的总皂苷含量又有所下降。综合分析可推断，在5月10日播种可更有利于总皂苷的积累。

2.3 多糖含量的动态变化

从不同栽植密度黄芪多糖含量的变化图(图5)看出：黄芪的多糖含量整体呈先升后降的趋势。在出苗前期，黄芪的根系生长较慢，其多糖的积累速度较慢，而后黄芪根系的生长速度增快，多糖含量迅速增加，在出苗后的140 d，黄芪根部多糖含量达到最大，以密度Ⅱ(59.92 mg·g-1)和密度Ⅲ(59.25 mg·g-1)的多糖含量最高。在出苗后140 d之后，由于温度降低，植物自身的保护作用，多糖物质水解为还原糖等可溶性糖。分析得出，不同栽植密度下的黄芪多糖含量变化差异并不显著，相对低栽植密度可更有利于黄芪多糖的积累。不同播种时期多糖含量的变化图(图6)看出：不同播种时期黄芪多糖含量整体呈上升趋势。比较各处理的多糖的最高含量：播期Ⅱ(82.393 mg·g-1)>播期Ⅰ(71.348 mg·g-1)>播期Ⅲ(53.759 mg·g-1)。在出苗前期多糖含量随着黄芪根系的快速生长而迅速增加，在出苗后的140后，播种期Ⅰ的多糖含量降低。播期Ⅱ和播期Ⅲ的多糖含量因植株地上部分开始枯萎，多糖向地下转移，其含量快速增加。分析得出，在5月10日(播期Ⅰ)播种更有利于多糖的积累。

3 结论

黄芪生长发育情况在其自身基因和种植环境共同作用的，经过了植株一系列的生化代谢活动,通过适宜的植培技术,使得黄芪的品质达到最优,大量的研究证明,黄芪栽培技术中,种植密度和播种时期是协调个体和群体的关键措施,因而, 密度和播种时期是影响玉米产量和品质的关键技术[16]。研究结果得出，黄芪根中的总黄酮含量较少，在出苗后各处理总黄酮含量变化趋势基本一致，呈先下降后上升的趋势，以密度Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ总黄酮积累较多。黄芪总皂苷含量较少，各处理下的总皂苷含量变化整体呈上升趋势，以密度Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ含量较高。不同栽植密度处理的黄芪多糖含量基本呈先上升后下降的趋势，快速上升的原因可能是随着植株生长旺盛，叶片中多糖含量增加加快且向根部运输，以密度Ⅱ和Ⅲ含量较高。由于温度降低，植物自身的保护作用引起的多糖物质水解为还原糖等可溶性糖，造成了黄芪多糖含量有所下降[17]。以20 cm×20 cm和20 cm×25 cm栽植密度播种较利于蒙古黄芪在各生长阶段的旺盛生长，促进黄芪根中次生产物的积累，品质较优化。光照强度，温度，湿度等外界条件随着作物的播种时期早晚存在显著差异，使其在进行光合作用及营养物质的传输过程发生相应的变化，最终导致生长发育的不同[18]。在笔者试验中，在5月10日播种，外界环境较适宜，有利于蒙古黄芪的生长发育。5月10日播种时，外部环境具有适宜的水分、光照及温度等条件，黄芪地上部分生长较旺盛，利于营养物质向根部输送，利于根中物质的积累。播种时期不仅能影响中药材的生长发育，对其产量也有重要的影响。播种时期的不同会导致外界环境的差异，影响药用植物的形态学特征、产量及内在质量的好坏[19]。笔者试验表明，在5月10日播种，较利于蒙古黄芪次生代谢产物的积累。