多花黄精‘丽精1 号’营养成分与海拔、郁闭度相关性研究

曾岳明 严邦祥 徐美青 葛永金 蒋燕锋 刘跃钧

1.莲都区生态林业发展中心 浙江，丽水 323000 2.景宁县林业技术推广中心 3.丽水市林业科学研究院

多花黄精（Polygonatum cyrtonema Hua.）是百合科（Liliaceae）黄精属（Polygonatum Mill.）多年生植物，其根状茎为常用中药材“黄精”的基原之一，也是重要的药食同源植物，具有补脾润肺、益气养阴之效，可用于体虚乏力、心悸气短、肺燥干咳以及糖尿病等的治疗[1]。 目前，国内有关黄精根茎营养成分的研究主要集中在不同立地因子对黄精多糖含量的影响[2－7]，不同种源黄精多糖和皂苷含量的比较[8－11]，以及氨基酸、黄酮、矿物质元素等成分与含量分析[12－14]等方面，这些研究采用的黄精根茎样本为人工种植和野生挖掘的 黄 精（Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute）、滇黄精（Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl.），或多花黄精的根茎，较难消除种质差异对功效及营养成分的影响，对道地药材培育缺乏指导作用。 本研究采用丽水市林业科学研究院选育的多花黄精新品种‘丽精1号’， 并对无性繁殖的多年生根茎开展不同海拔、不同林分郁闭度的种植对比试验， 分析评价‘丽精1号’根茎一般营养成分、矿物质、氨基酸含量与海拔、林分郁闭度的相关性，为制定适宜多花黄精‘丽精1号’道地栽培的区域环境条件标准，培育优质的药材提供科学依据。

1 对象和方法

1.1 试验地点概况 试验地点分别设在浙江省丽水市景宁县、龙泉市、庆元县。 丽水市气候属亚热带季风气候区，温暖湿润，四季分明，E 118°50′～119°30′，N 27°25′～27°51′，年平均气温17.4℃，年平均降水量1 760mm，无霜期265d。 景宁试验基地位于大地乡项湖农场青钱柳基地， 海拔1 000～1 100m， 年平均气温17.1℃，年平均降水量1 474.5mm，年平均日照时数1 891.5h。 龙泉试验基地位于竹垟乡汤源村山垄田，海拔720～800m， 年平均气温17.6℃， 年平均降水量1 699.4mm，年平均日照时数1 849.8h。庆元试验基地位于屏都街道余村锥栗林基地，海拔400～480m，年平均气温18.0℃，年平均降水量1 474.1mm，年平均日照时数1 783.2h。

1.2 材料及试验方法

1.2.1 材料来源 多花黄精‘丽精1号’种苗为丽水市林业科学研究院选育， 并通过无性繁殖的多年生根茎。 黄精多糖和营养成分检测的根茎，均选自各区试验地点的‘丽精1号’三年生根茎，将各样本洗净后切片烘干，粉碎后进行测定。 有机肥由福建超大集团有限公司生产（批号：20150620）， 有机质≥35%，N+P2O5+K2O≥6.0%。

1.2.2 试验设计 开展不同海拔的比较试验， 共设A、B、C三个试验区块，分别给予A、B、C三种处理。A处理： 区块位于景宁县大地乡项湖农场青钱柳基地，林分郁闭度0.2～0.3，海拔1 000～1 100m，复合经营模式为‘青钱柳’+‘丽精1号’；B处理：区块位于龙泉市竹垟乡汤源村山垄田，海拔720～800m，采用‘丽精1号’清种模式，基地位于山岙，座西朝东；C处理：区块位于庆元县屏都街道余村锥栗林， 林分郁闭度0.6～0.7， 海拔400～480m，复合经营模式为‘锥栗林’+‘丽精1号’。

‘丽精1号’种植方式如下：2014年12月整地，按行距30～40cm开沟，播种沟深10～15cm。2015年1月种植，先在播种沟施入基肥，基肥用量0.5～1kg/株，再将‘丽精1号’根茎平放沟中，芽头向上，种植深5～8cm，株距约30cm，覆土，浇透水。 2016至2017年的4～5月现花蕾时，进行中耕除草，并追肥1次，每亩撒施有机无机复混肥20～40kg （总养分≥30%， 有机质含量≥20%）。2017年冬季采收，各区点随机挖取30株‘丽精1号’根茎，3次重复，取三年生根茎。

1.2.3 检测方法 总多糖采用2015版 《中国药典》[1]中蒽酮-硫酸法比色法测定。水分含量依据GB5009.3-2016《食品安全国家标准-食品中水分的测定》，以直接干燥法测定；灰分含量依据GB5009.4-2016《食品安全国家标准-食品中灰分的测定》， 以马弗炉法测定；蛋白质含量依据GB5009.5-2016《食品安全国家标准-食品中蛋白质的测定》，以凯氏定氮法测定；脂类含量依据GB5009.6-2016 《食品安全国家标准-食品中脂肪的测定》，以索氏提取法测定；氨基酸含量依据GB5009.124-2016 《食品安全国家标准-食品中氨基酸的测定》，采用氨基酸分析仪测定[15]。 钾、钠含量依据GB5009.91-2017 《食品安全国家标准-食品中钾、钠的测定》，采用火焰原子吸收光谱法测定；镁含量依据GB5009.241-2017 《食品安全国家标准-食品中镁的测定》，采用火焰原子吸收光谱法测定；锌含量依据GB5009.14-2017《食品安全国家标准-食品中锌的测定》，采用火焰原子吸收光谱法测定；铜含量依据GB5009.13-2017《食品安全国家标准-食品中铜的测定》， 采用火焰原子吸收光谱法测定； 铁含量依据GB5009.90-2016《食品安全国家标准-食品中铁的测定》， 采用火焰原子吸收光谱法测定； 钙含量依据GB5009.92-2016《食品安全国家标准-食品中钙的测定》，采用火焰原子吸收光谱法测定[16-17]。

1.3 统计学分析 采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析。 多组间营养成分的质量分数或含量比较采用单因素方差分析和最小显著性差异法 （least significant difference，LSD）法、S-N-K法的同质性检验，各处理的营养成分因素与海拔、林分郁闭度等因子之间的Pearson相关系数采用双变量相关性分析， 相关系数r的取值范围为-1≤r≤1。 以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组‘丽精1号’一般营养成分组成比较 不同处理间总体比较，水分、总灰分、脂类含量差异均无统计学意义（P＞0.05），但蛋白质和黄精多糖含量差异有统计学意义（P＜0.05）。 见表1。 进一步组间比较发现，B、C处理间蛋白质含量差异无统计学意义（P＞0.05），但均显著高于A处理，差异有统计学意义（P＜0.05），其中B处理的含量最高，为A处理的1.06倍；C处理黄精多糖含量高于A、B处理，差异有统计学意义（P＜0.01），分别为A、B处理的1.30倍和1.37倍，而A、B处理间差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.2 ‘丽精1号’一般营养成分与海拔、郁闭度相关性分析 相关性分析表明，‘丽精1号’ 三年生根茎的水分、总灰分与海拔无相关性（P＞0.05），脂类与海拔呈正相关（P＜0.05），蛋白质、黄精多糖与海拔呈负相关（P＜0.05，P＜0.01）。 ‘丽精1号’三年生根茎的水分、总灰分、脂类、蛋白质与郁闭度无相关性（P＞0.05），黄精多糖与郁闭度呈正相关（P＜0.01）。 见表2。

2.3 各组‘丽精1号’矿物质组成比较 不同处理间总体比较，‘丽精1号’三年生根茎钾、铜含量差异无统计学意义（P＞0.05），但铁、钙、镁的含量差异有统计学意义（P＜0.05），钠、锌含量差异也有统计学意义（P＜0.01）。 进一步比较发现，A、C处理铁含量高于B处理，差异有统计学意义（P＜0.05），其中以C处理最高，为B处理的1.08倍，A、C处理间差异无统计学意义（P＞0.05）；A、C处理钙含量高于B处理， 差异有统计学意义（P＜0.05），其中以A处理最高，为B处理的1.10倍，A、C处理间差异无统计学意义（P＞0.05）；B、C处理镁含量高于A处理，差异有统计学意义（P＜0.05），其中以C处理最高，为A处理的1.12倍，B、C处理间差异无统计学意义（P＞0.05）；A、B处理钠含量高于C处理，差异有统计学意义（P＜0.01），其中以A处理最高，为C处理的2.32倍，A、B处理间差异无统计学意义（P＞0.05）；A、B处理锌含量高于C处理，差异有统计学意义（P＜0.01），其中以B处理最高， 为C处理的5.14倍，A、B处理间差异无统计学意义（P＞0.05）。 见表3。

表1 ‘丽精1号’根茎一般营养成分含量（±s，%）Tab.1 General nutrient contents of rhizome of ‘Lijing No.1’（x±s，%）

表1 ‘丽精1号’根茎一般营养成分含量（±s，%）Tab.1 General nutrient contents of rhizome of ‘Lijing No.1’（x±s，%）

注：与A处理比较，ΔP＜0.05；与C处理比较，**P＜0.01Note: Compared with treatment A， ΔP＜0.05； compared with treatment C， **P＜0.01

营养成分 n A 处理 B 处理 C 处理 x水分 3 74.69±2.56 73.54±3.02 72.47±0.90 73.57总灰分 3 2.66±0.19 2.30±0.43 2.27±0.25 2.41脂类 3 4.03±0.06 3.70±0.61 3.30±0.30 3.68蛋白质 3 7.32±0.11 7.74±0.17Δ 7.73±0.13Δ 7.60黄精多糖 3 12.59±0.17** 12.00±0.67** 16.41±0.21 13.67

表2 一般营养成分与海拔、郁闭度的相关性Tab.2 Correlation of general nutrients with altitude and canopy density

2.4 ‘丽精1号’矿物质组成与海拔、郁闭度的相关性分析 相关性分析表明，‘丽精1号’钠、锌含量与海拔呈正相关（P＜0.01），镁与海拔呈负相关（P＜0.01）；铁与郁闭度呈正相关（P＜0.05），钠、锌与郁闭度呈负相关（P＜0.01）。 见表4。

2.5 ‘丽精1号’根茎氨基酸组成 ‘丽精1号’三年生根茎共有15种氨基酸， 其中必需氨基酸（essential amino acid，EAA）7种， 非必需氨基酸（nonessential amino acid，NEAA）8种。 不同处理间总体比较，15种氨基酸中，除苯丙氨酸、赖氨酸、精氨酸外，其它12种氨基酸质量分数间差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表5。

不同处理中总氨基酸（total amino acids，TAA）、

EAA、NEAA质量分数均以B处理最高。其中B处理和C处理的EAA质量分数显著高于A处理（P＜0.05）；而TAA、NEAA质量分数与A、C处理均差异无统计学意义（P＞0.05）。 见表6。

表3 多花黄精‘丽精1号’根茎矿物质含量（±s，μg·g-1）Tab.3 Mineral contents of rhizome of ‘Lijing No.1’（±s，μg·g-1）

表3 多花黄精‘丽精1号’根茎矿物质含量（±s，μg·g-1）Tab.3 Mineral contents of rhizome of ‘Lijing No.1’（±s，μg·g-1）

注：与A处理比较，ΔP＜0.05；与B处理比较，#P＜0.05；与C处理比较，**P＜0.01Note: Compared with treatment A， ΔP＜0.05； compared with treatment B， #P＜0.05； compared with treatment C， **P＜0.01

矿物质 n A 处理 B 处理 C 处理 x 599.33±49.00** 568.00±50.69** 258.17±7.08 475.17钾3 5 153.33±1 087.44 4 238.33±358.69 4 541.67±1 324.84 4 644.44钠3 0.35±0.04** 0.36±0.01** 0.07±0.01 0.26铁3 37.57±0.06# 35.67±1.68 38.43±0.50# 37.22锌3 0.18±0.03 0.16±0.02 0.19±0.01 0.18镁3 462.33±15.37 495.00±6.56Δ 516.33±8.74Δ 491.22铜3钙3 3 773.67±30.66# 3 417.67±4.93 3 609.00±189.77# 3 599.78

表4 微量元素与海拔、郁闭度的相关性Tab.4 Correlation of trace elements with altitude and canopy density

表5 ‘丽精1号’根茎氨基酸的种类与含量（±s，%）Tab.5 Types and contents of amino acids in rhizome of ‘Lijing No.1’（±s，%）

表5 ‘丽精1号’根茎氨基酸的种类与含量（±s，%）Tab.5 Types and contents of amino acids in rhizome of ‘Lijing No.1’（±s，%）

注：与A处理比较，ΔP＜0.05，ΔΔP＜0.01；与C处理比较，*P＜0.05，**P＜0.01Note: Compared with treatment A， ΔP＜0.05，ΔΔP＜0.01； compared with treatment C， *P＜0.05， **P＜0.01

氨基酸 n A 处理 B 处理 C 处理 x EAA苏氨酸 3 0.53±0.05 0.78±0.07Δ 0.81±0.05Δ 0.70缬氨酸 3 0.63±0.10 0.81±0.03Δ 0.91±0.03ΔΔ 0.78蛋氨酸 3 0.08±0.01 0.10±0.01 0.12±0.01Δ 0.10异亮氨酸 3 0.42±0.06 0.57±0.04Δ 0.55±0.04Δ 0.51亮氨酸 3 0.89±0.09 1.30±0.10ΔΔ 1.34±0.06ΔΔ 1.18苯丙氨酸 3 0.39±0.06 0.50±0.04 0.39±0.13 0.43赖氨酸 3 0.87±0.09 1.29±0.20 1.19±0.22 1.11 NEAA丝氨酸 3 0.71±0.07 1.06±0.13Δ 1.09±0.01Δ 0.95谷氨酸 3 6.55±1.31** 5.65±0.72* 3.10±0.54 5.10甘氨酸 3 0.55±0.05 0.77±0.07Δ 0.80±0.04Δ 0.70丙氨酸 3 0.70±0.09 0.93±0.08Δ 0.92±0.08Δ 0.85酪氨酸 3 0.20±0.02 0.33±0.07Δ 0.33±0.04Δ 0.28组氨酸 3 0.25±0.02 0.37±0.05Δ 0.40±0.06Δ 0.34精氨酸 3 3.04±0.41 3.64±0.69 4.51±1.76 3.73脯氨酸 3 0.53±0.06 0.75±0.05Δ 0.80±0.04Δ 0.70

2.6 氨基酸组成与海拔、 郁闭度的相关性分析 相关性分析提示，TAA、NEAA与海拔无相关性， 但EAA与海拔呈负相关（P＜0.05）。

在15种氨基酸中，NEAA中丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸、组氨酸、脯氨酸和EAA的苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸与海拔呈负相关（P＜0.05），NEAA中的谷氨酸与海拔呈正相关（P＜0.01）；NEAA中谷氨酸与郁闭度呈负相关（P＜0.05），其它14种氨基酸及TAA、NEAA、EAA与郁闭度无相关性 （P＞0.05）。见表7。

表6 ‘丽精1号’根茎氨基酸质量分数的组成结构（±s，%）Tab.6 Composition structure of rhizome amino acid content of ‘Lijing No.1’（±s，%）

表6 ‘丽精1号’根茎氨基酸质量分数的组成结构（±s，%）Tab.6 Composition structure of rhizome amino acid content of ‘Lijing No.1’（±s，%）

注：与A处理比较，ΔP＜0.05Note: Compared with treatment A， ΔP＜0.05

氨基酸 n A 处理 B 处理 C 处理 x TAA 3 16.32±2.00 18.84±2.19 17.24±3.01 17.46 EAA 3 3.80±0.43 5.34±0.43Δ 5.30±0.50Δ 4.81 NEAA 3 12.51±1.72 13.50±1.78 11.94±2.54 12.65

表7 氨基酸与海拔、郁闭度相关性Tab.7 Correlation of rhizome amino acids with altitude and canopy density

3 讨论

研究表明，多花黄精‘丽精1号’3年生根茎具有丰富的营养成分，其中脂类3.00%～4.10%，蛋白质7.25%～7.87%， 黄 精 多 糖11.31%～16.58%， 钾3 125 ～6 160μg·g-1，钙3 412～3 820μg·g-1，镁452～526μg·g-1，钠250～648μg·g-1； 富含有15种氨基酸， 其中EAA 7种，NEAA 8 种， 其中谷氨酸平均质量分数最高（5.10%），蛋氨酸最低（0.13%），与刘彦东等[12]研究得出的黄精根茎的氨基酸特点相一致。 黄精多糖为多花黄精的主要功效成分，营养保健价值高[1]。 ‘丽精1号’根茎多糖含量11.31%～16.58%，明显高于栽培的滇黄精（多糖含量6.70%～14.28%）[6]、 野生多花黄精（多糖含量7.21%～11.47%）[5]，以及不同产地野生黄精（多糖含量6.34%～16.79%）[7]。

相关性分析结果表明，海拔、林分郁闭度与多花黄精‘丽精1号’根茎的一般营养成分、矿物质和氨基酸含量具有相关性，因此在海拔400～1 100m范围内，较高海拔有利于‘丽精1号’根茎脂类、钠、锌、谷氨酸的积累，而较低海拔有利于黄精多糖、蛋白质和其它14种氨基酸的积累。 随着海拔的升高，气温和土壤温度逐渐降低，导致土壤微生物活动减弱，使有机质降解速率减小而促进有机质的积累； 但随着海拔的升高，温度和植物生长量会逐渐下降，从而会引起有机质含量的降低[18]。 沈琼桃等[3]以郁闭度0.4～0.6毛竹林下种植的多花黄精根茎为研究对象，探讨海拔150～1 200m对两年生多花黄精根茎多糖的影响，结果表明2年生多花黄精生长量和多糖含量随海拔的升高呈逐渐下降趋势，以海拔150～600m的多糖含量较高，但在海拔450～1 000m之间多糖含量无显著变化， 这与本试验研究结果中较低海拔400～480m更有利于多糖的积累基本一致。

多花黄精主要分布在林下、林缘、灌木丛、山地路旁等荫湿处， 但多花黄精对光环境的适应性较宽，利用弱光能力强，具有一定的耐荫能力，适度的遮荫有利于多花黄精生长， 能显著提高多花黄精总生物量，但过度遮荫会促进光合产物向地上部分运输，从而会降低光合产物向根茎的分配比例，使多花黄精根茎产量和黄精多糖（活性成分）含量下降，研究证实60%的透光环境适宜多花黄精的生长，并有利于多花黄精根茎产量和品质的形成[19]。黄云鹏等[2]研究表明，不同林分郁闭度多花黄精的根茎多糖含量以林分郁闭度0.4～0.6最高。本研究结果显示，较高林分郁闭度（0.6～0.7）有利于黄精多糖、铁、NEAA中谷氨酸的积累，较低林分郁闭度（0.2～0.5）有利于矿物质锌、钠的积累。

根据《中国药材商品学》[20]记载和本试验研究结果，黄精多糖、脂类、蛋白质是多花黄精根茎的主要营养成分。 综合考虑，选择400～770m、郁闭度0.6～0.7的林分套种多花黄精‘丽精1号’，更有利于黄精多糖、蛋白质、EAA营养成分的积累。