生长年限对蒙古黄芪质量的影响

杨少杰，樊良帅，晋小军，李欣苗，李 艳，祁正梅

(1.甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学 农学院，甘肃 兰州 730070；3.甘肃润枫源农牧生态科技有限公司，甘肃 永登 730324)

黄芪是豆科植物蒙古黄芪(Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao)或膜荚黄芪(Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.)的干燥根。黄芪具有补气升阳，固表止汗，利水消肿，生津养血的功效[1]。黄芪是常用的大宗药材之一，药用历史悠久，始载于《神农本草经》，列为上品[2]。蒙古黄芪指标性成分为黄芪甲苷(Astragaloside IV)和毛蕊异黄酮葡萄糖苷(Calycosin7-O-β-D- Glucopyranoside)，具有提高人体免疫力、增强机体抗病能力[3-5]等多种功效。

蒙古黄芪原产于山西、内蒙古、陕西、甘肃等省区，属多年生药用植物，野生资源贫乏，需求量大，引种后根型变化不明显，现大多以人工栽培为主[6-8]。由于黄芪为多基原、多产地植物药，在生长过程中受种植方式、生长年限、种质、环境因素等多种条件的影响，其药材中的生物活性成分含量往往具有不同的特点。孙思邈在《备急千金要方》中说明：“早则药势未成，晚则盛势已歇”，这强调生长年限对黄芪药性的影响较大。药材过早使用则活性成分积累不够，不能达到理想药性；过长会错过最佳的活性成分配比，药性也不佳[9-11]。黄芪作为多产地来源、在各产地釆收年限不完全一致、且多数为移栽种植的药材[12]，其质量的稳定可控是其临床疗效的重要保证。黄芪中的活性成分大多属于次生代谢产物，生成需要一系列的复杂过程，生长年限对于其积累具有重要的影响，确定合理的采收年限对保证药材质量的稳定具有重大意义。因此，研究生长年限对蒙古黄芪质量的影响，进一步规范其栽培技术，成为黄芪可持续发展的重大任务之一。

目前国内有关蒙古黄芪生长年限的报道并不是很多，如：储成俭等[13]对不同生长年限黄芪药材中黄酮类成分做了研究；辛博等[14]对不同生长年限黄芪药材中总多糖和总黄酮含量做了研究。本研究通过测定不同生长年限蒙古黄芪的外观质量和内在品质，来确定最佳采收年限，从而达到对药材质量的控制和经济效益最大化，以满足市场需求，旨在为黄芪规范化种植及开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

仪器：JA5003电子天平，FW100高速万能粉碎机、101-2AB电热鼓风干燥箱、SX-4-10箱式电阻炉、DK-98-IIA电热恒温水浴锅、DK-98-11电子万用炉，UPH-I-10T超纯水机，ECLassical3100高效液相色谱仪，Chromachem蒸发光散射检测器，UV3100紫外-可见检测器。

试剂：乙腈、甲醇、正丁醇、氨试液、无水乙醇(分析纯)、0.2%甲酸溶液、黄芪甲苷对照品(批号：110781-201717；含量以96.9%计；中国食品药品检定研究院)、毛蕊异黄酮葡萄糖苷对照品(批号：111920-201606；含量以97.6%计；中国食品药品检定研究院)。

供试样品：不同年限(1～5年生)蒙古黄芪药材于2019年03月中旬采自甘肃省永登县润枫源农牧科技有限责任公司试验田，经甘肃农业大学中草药栽培与鉴定系晋小军研究员鉴定均为豆科植物蒙古黄芪(Astragalusmembranaceusvar.mongholicus)的干燥根。

1.2 测定指标与方法

1.2.1 生长指标的测定

不同生长年限蒙古黄芪药材分别在每个试验大田(1 hm2)按照五点取样法采样，每个样地(5 m×5 m)按照随机取样12株，共采收300个样品，并重复3次，所采的样品去除芦头残茎，洗净泥土及残枝，并分别测量主根长、侧根数、芦头直径、根鲜重、根干重，分析不同年限蒙古黄芪根的外观性状，得出生长年限对蒙古黄芪根生长指标的影响。

1.2.2 折干率测定

折干率是衡量药材产量和品质的重要指标之一，折干率越大，药材得率越高。分别称量每个取样点黄芪鲜品总重量(精确到0.01 g)；后置于55℃的烘箱中24 h 使全部干燥(表面褶皱、两次称量重量无差异)，待样品温度降至室温后取出样品，分别称量每个取样点黄芪干燥品的总重量(精确到0.01 g)，计算其折干率。

1.2.3 根的等级

蒙古黄芪根的等级所占比是衡量黄芪根茎产量品质的指标，也是制定蒙古黄芪商品规格的重要参数之一。采用SPSS 23.0软件进行K-均值聚类分析，经系统聚类将300根蒙古黄芪样品分为4个等级，其中Ⅰ至Ⅳ分别为特等货、一等货、二等货、小货[15-16]。

1.2.4 总灰分含量的测定

按照2015版《中国药典》四部通则2302总灰分测定法测定。

1.2.5 水溶性浸出物含量的测定

按照2015版《中国药典》四部通则2201水溶性浸出物测定法中的冷浸法测定。

1.2.6 黄芪甲苷含量的测定

按照2015版《中国药典》四部通则0512高效液相色谱法测定。

采用的色谱柱为SinoPak C18 5 μm×4.6 mm×150 mm，以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以乙腈-水(32：68)为流动相；流速：1.0 mL/min；柱温：30℃；供试品进样量为20 μL；用蒸发光散射检测器检测。

1.2.7 黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量的测定

按照2015版《中国药典》四部通则0512高效液相色谱法测定。

采用的色谱柱为SinoPak C18 5 μm×4.6 mm×150 mm；流动相以乙腈为流动相A，以0.2%甲酸溶液为流动相B；流速：1.0 mL/min；波长：260 nm柱温：30℃；进样量为10 μL；用UV3100紫外-可见检测器检测。

1.3 数据分析

利用Excel 2010软件进行数据统计，SPSS 23.0 软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 生长年限对蒙古黄芪生长标准影响

从表1可以看出，生长年限对蒙古黄芪外观质量的影响差异显著，随着年限的增长，其生长标准逐渐增大。其中主根长的年平均增长率为9.94%、11.08%、1.47%、2.80%，前3年蒙古黄芪主根年平均生长变化差异显著，从第4年开始年平均生长变化趋势放缓；侧根数的年平均增长率为15.94%、21.50%、8.49%、7.16%，其变化差异不显著；芦头直径的年平均增长率为65.97%、79.65%、6.82%、4.49%，前3年蒙古黄芪芦头直径年平均生长变化差异显著，从第4年开始年平均生长变化趋势放缓。结果表明，蒙古黄芪前3年生长快，从第4年开始生长放缓。

表1 生长年限对蒙古黄芪生长标准影响

2.2 生长年限对蒙古黄芪根重及折干率的影响

从表2可以看出，生长年限对蒙古黄芪根重和折干率的影响差异显著，其中根的鲜重、干重及折干率在第3年生时达到最大，分别为73.79 g/株、32.75 g/株和44.38%；根的鲜重、干重及折干率的年均增长率在第2年生时达到最大，分别为311.64% 、383.17%和12.64%；前2年蒙古黄芪根的鲜重、干重及折干率年平均变化差异显著。结果表明，蒙古黄芪根的鲜重、干重及折干率在第3年生时达到最大，但根的鲜重、干重及折干率的年均增长率在第2年生时达到最大。

表2 生长年限对蒙古黄芪根重和折干率的影响Table 2 The influence of growing years on root weight and drying rate of A.membranaceus var.mongholicus

2.3 不同生长年限黄芪根的等级划分及所占比例

采用SPSS 23.0 软件对不同生长年限蒙古黄芪主根长、芦头直径和根鲜重等3项指标进行K-均值聚类分析，以主根长和根鲜重作为分级的主要指标，芦头直径作为分级的参考指标，以聚类中心值作为分级的参考值，对根进行等级划分。

从表3可以看出，第1年生的蒙古黄芪中二等货数量最多，占比为33.33%；第2年生的蒙古黄芪中一等货数量最多，占比为40.00%；第3年生的蒙古黄芪中一等货数量最多，占比为46.67%；第4年生的蒙古黄芪中特等货和二等货数量最多，占比为33.33%和40.00%；第5年生的蒙古黄芪中小货数量最多，占比为60.00%。结果表明，蒙古黄芪根的特等货以第3和第4年生的所占比例最大，一等货以第3年生的所占比例最大。(注：因试验地有鼠害，生长年限长的黄芪，在采挖过程中有少部分的断根和空心。该分级供参考)

表3 不同生长年限黄芪根等级及所占比例(%)Table 3 The proportion of A.membranaceus var.mongholicus in various grades with different growing years

2.4 生长年限对黄芪总灰分的影响

2015版《中国药典》规定黄芪总灰分含量不得超过5.0%。从表4可以看出，1年生至5年生蒙古黄芪总灰分含量都达到2015版《中国药典》的规定，前4年蒙古黄芪总灰分年均增长率分别为15.00%、6.45%、23.03%，从第5年开始总灰分含量有所下降，不同生长年限蒙古黄芪总灰分含量变化差异不显著。结果表明，蒙古黄芪前4年总灰分含量逐渐增长，从第5年开始总灰分含量有所下降。药典规定黄芪甲苷总灰分以低为优，应选择生长年限短的蒙古黄芪。

2.5 生长年限对蒙古黄芪水溶性浸出物的影响

2015版《中国药典》规定黄芪水溶性浸出物含量不得少于17.0 %。从表4可以看出，1年生至5年生蒙古黄芪水溶性浸出物含量都达到2015版《中国药典》的规定，前4年蒙古黄芪水溶性浸出物含量年均增长率分别为1.77%、11.11%、14.43%，从第5年开始水溶性浸出物含量有所下降，4年生黄芪水溶性浸出物含量与其他年限的含量变化差异显著。结果表明，蒙古黄芪前4年水溶性浸出物含量逐渐增长，从第5年开始水溶性浸出物含量有所下降。

2.6 生长年限对蒙古黄芪甲苷的影响

2015版《中国药典》规定黄芪甲苷(C41H68O14)的含量不得少于0.040%。从表4可以看出，1年生至5年生蒙古黄芪甲苷含量都达到2015版《中国药典》的规定，前4年黄芪甲苷年均增长率分别为72.86%、28.67%、26.18%，从第5年开始甲苷含量开始下降，前4年蒙古黄芪甲苷含量变化差异显著，从第5年开始年甲苷含量变化差异不显著。结果表明，蒙古黄芪前4年甲苷含量增加变化快，从第5年开始甲苷含量有所下降，甲苷含量在蒙古黄芪4年生时达到最大。该研究与闫晋晋等[17]用HPLC 测定不同生长年限蒙古黄芪中黄芪甲苷含量的测定结果一致，发现4年生的蒙古黄芪甲苷含量最高。

2.7 生长年限对蒙古黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷的影响

2015版《中国药典》规定黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷(C22H22O10)不得少于0.020%。从表4可以看出，1年生至5年生蒙古黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量都达到2015版《中国药典》的规定，前3年黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷年均增长率分别为10.22%、18.83%，从第4年开始毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量开始下降，2年生和3年生的年蒙古黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量变化与1年生、4年生和5年生的差异显著，从第5年开始年甲苷含量变化差异不显著。结果表明，蒙古黄芪前3年毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量增加变化快，从第4年开始毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量有所下降，所以，毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量在蒙古黄芪3年生时达到最大。该含量研究与薛利新等[18]在甘肃不同产地黄芪中毛蕊异黄酮葡萄糖苷的含量基本一致。

表4 生长年限对蒙古黄芪内在品质的影响Table 4 The influence of growing years on inner quality of A.membranaceus var.mongholicus

3 结论与讨论

从试验结果可以看出，生长年限对蒙古黄芪质量的影响变化显著，其外观质量指标(主根长、侧根数、芦头直径)前3年生长快，从第4年开始生长放缓，应选择3年生的蒙古黄芪；其根的鲜重、干重及折干率在3年生时达到最大；其根的特等货以3年生和4年生的所占比例最大，一等货以3年生的所占比例最大；其总灰分含量前4年增长，从第5年开始含量有所下降，应选择生长年限短的蒙古黄芪；其水溶性浸出物含量和黄芪甲苷含量前4年增加变化快，从第5年开始变化含量有所下降，应选择4年生的蒙古黄芪；其毛蕊异黄酮葡萄糖苷的含量在3年生时达到最大，应选择3年生的蒙古黄芪。结果表明，在一定生长年限内，蒙古黄芪随着外观质量(主根长、芦头直径)的增长，其内在品质(水溶性浸出物、黄芪甲苷、毛蕊异黄酮葡萄糖苷)的含量值也逐渐增大。

生长年限对蒙古黄芪外观质量及内在品质的影响差异性较大，应根据不同需求选择合适的生长年限。综合各项指标，应选择3年生的蒙古黄芪，但以黄芪甲苷为标准，应选择4年生的蒙古黄芪。

综合表明，药用植物中的活性成分大多属于次生代谢产物，其在植物体内的转化和生成需要一定的过程[19]，张瑞等[20]通过研究黄芪药材外观性状及5种黄酮类成分的定量分析，发现生长年限是影响黄芪药材内外在质量的关键因素；储成俭等[21]研究发现不同生长年限的黄芪样品中4种黄酮总量以及其中的毛蕊异黄酮苷、毛蕊异黄酮和芒柄花素含量随着生长年限增加而升高。因此，生长年限是影响蒙古黄芪外观质量及内在品质的重要因子，对调控蒙古黄芪产量及质量起关键作用[22-23]。