不同产地西洋参主要活性成分检测与品质评价

高立强，赵方杰，张吉光，赵 平，苏景文，陈荣信，王启明，商文静，胡小平

(1.西北农林科技大学 植物保护学院，农业农村部黄土高原作物有害生物综合治理重点实验室，陕西杨凌 712100；2.云南农业大学 资源与环境学院，昆明 650201；3.留坝县科学技术局，陕西留坝 724100；4.留坝县农业技术推广中心，陕西留坝 724100)

西洋参(Panaxquinquefolius)又名花旗参、洋参、美国参、广东人参、五叶人参等，五加科人参属多年生草本植物，性寒，味苦、微甘，归心、肺、肾经，具有补肺降火、养胃生津之功效，有很高的药用价值。西洋参原产于美国和加拿大南部一带。自20世纪70年代中国试种成功后，目前在吉林长白山、山东威海、陕西汉中等地普遍栽培。西洋参发挥药效的主要有效成分以皂苷、氨基酸、微量元素、挥发性油、还原糖及多糖等为主[1]，其部分单体皂苷和其他活性成分不同于人参，例如西洋参中人参皂苷总量及人参二醇型皂苷含量明显高于人参及红参，且含有1种人参及红参中未发现的人参皂苷Rx[2]。目前，已发现西洋参中的单体皂苷等活性成分有50余种，绝大部分单体皂苷、氨基酸、挥发性油脂及微量元素、多糖等在肌体的代谢、免疫系统中都起着极为重要的调节作用(表1)。

表1 西洋参中主要单体皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd、Re和Rg1的药学功效

国内外关于西洋参主要活性成分的研究已有诸多报道。不同产地西洋参总皂苷及单体皂苷含量有较大差异，山东文登和吉林集安两地西洋参皂苷高于原产地加拿大多伦多[9]。陕西汉中与美国威斯康辛州的西洋参活性成分差异小，美国威斯康辛西洋参Al和Fe元素含量高，陕西汉中西洋参Ca、Mg元素含量高[10]。中国各地产西洋参总氨基酸含量差别较大，但均高于美国产西洋参[11]。代谢组学分析表明，陕西汉中、吉林通化、山东文登和北京怀柔地区产西洋参对小鼠的药效作用也优于加拿大多伦多和美国威斯康辛产西洋参[10]。

陕西省留坝县地处秦岭腹地，在气候、河流、植被、土壤等方面拥有得天独厚的优势，形成不同于东北和华北的独特小气候。自20世纪70年代西洋参引种成功以来，已在陕西秦巴山区普遍栽培[12]，是中国最适宜的西洋参种植区域之一[13-14]。留坝西洋参中皂苷平均含量超过药典规定的2%[15]。然而，国内研究多侧重对某一种类成分和元素的测定[4,15-16]，很少有对西洋参品质系统检测和评价的报告。本研究全面系统地测定国内外4个西洋参主产区样品的皂苷、氨基酸、还原糖、多糖、微量元素以及有害重金属的含量，以期明确不同西洋参主产区的主要活性成分含量和质量，为西洋参的种植、利用和开发奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

吉林省抚松、山东省文登和加拿大多伦多的西洋参样品均为当地采集的西洋参参根(市购)，陕西留坝的样品采自留侯镇桃源铺村、火烧店镇太子岭村、玉皇庙镇玉皇庙村农户自有西洋参根以及留侯镇闸石口村陕西佳仕森公司种植基地。所有样品均为2017年收集的4 a生参根。

1.2 方法

1.2.1 皂苷含量 参照NY/T1842-2010[17]测定人参皂苷。

1.2.2 还原糖和总糖的测定 参照红参中总糖含量的测定-分光光度法NY/T2332-2013[18]。

1.2.3 氨基酸的测定 参照氨基酸的测定GB 5009.124-2016[19]。

1.2.4 微量元素的测定 硒，参照GB5009.93-2017原子荧光光谱仪[20]；其他微量元素参照食品中多元素的测定GB 5009.268-2016[21]。

1.2.5 有害重金属的测定 铅，参照GB5009.12-2017食品中铅的测定[22]；汞，参照GB 5009.17-2014食品中总汞及有机汞的测定[23]；镉，参照GB 5009.15-2014[24]食品中镉的测定。

1.3 相关仪器

LC-30AD超高效液相色谱仪(日本岛津)，SPD-20A紫外检测器(日本岛津)，MAR微波消解仪(美国 CEM 公司)，等离子电杆藉合质谱仪(美国赛默飞ICAP-RQ7400)，微波仪(美国安东帕)，原子荧光光谱仪(英国ASF公司)，FA1104 型分析天平(上海天平仪器厂)，722 型可见分光光度计(上海分析仪器总厂)，766型远红外烘箱(上海跃进医疗器械厂)，HH-S型电热恒温水浴锅(巩义市英峪予华仪器厂)。

1.4 数据分析和作图

采用R软件进行差异显著性分析，以Excel 2013制作插图。

2结果与分析

2.1 皂苷含量

抚松、文登、留坝和多伦多样品总皂苷含量分别为3.120%、3.260%、3.440%和5.190%，多伦多样品总皂苷含量高于国内样品但并未达到显著水平(P=0.468)。多伦多和文登两地样品单体皂苷Rb1的含量显著高于抚松样品(P=0.025)，与留坝样品含量间无显著差异；多伦多样品单体皂苷Rd含量显著高于抚松、文登和留坝样品的(P=0.014)；抚松样品与文登、留坝和多伦多样品单体皂苷Re含量间无显著差异，但均显著高于抚松样品的(P=0.014)(图1)。

2.2 总糖和还原糖含量

测定的总糖主要包括还原性的葡萄糖、果糖、戊糖、乳糖以及非还原糖性的蔗糖、麦芽糖和淀粉。结果显示，留坝、多伦多、文登和抚松样品总糖含量分别为39.10%、35.30%、25.8%和 21.18%(图2)。留坝、文登、抚松和多伦多西洋参样品中还原糖含量分别为6.18%、6.03%、3.15%和4.63%，留坝样品还原糖含量显著高于吉林抚松和山东文登的样品，但与多伦多样品间无显著差异(P=0.632)(图3)。

2.3 氨基酸含量

测定结果表明，抚松、文登、留坝和多伦多西洋参样品总氨基酸含量依次为6.66%、7.89%、7.98%和8.83%,不同产地的氨基酸总量之间无显著差异(P=0.160)(图4)。

2.4 微量元素含量

4种重金属有害元素含量都在中国国家标准限量范围内，个别元素甚至未被检出，如抚松样品中未检测出汞元素(表2)。不同产地样品的微量元素含量中，留坝的钙、钼、钾和硒微量元素含量较高，文登的钴、钾、锰、钠、铁、硒、锌、铝和镍含量较高，多伦多的铝、镁和钼含量最高(图5)。依据2020年版《中华人民共和国药典》[25]第一部中关于西洋参重金属含量的规定，这些产地环境好，西洋参质量高。

表2 不同产地采集样品中有毒重金属和有害元素含量

3 讨 论

西洋参野生种原产地主要分布在以威斯康星州为中心的美国和加拿大多伦多低地山区，中国于1975年前后对西洋参进行大规模引种驯化，先后在吉林、辽宁、黑龙江、天津、北京、河北、河南、陕西、山西、山东、安徽、新疆、青海、内蒙、西藏、云南、福建、浙江、贵州、湖南、江西等地试种成功[12,26-30]。由于国内气候、土壤等生态适应性条件和其他因素影响，西洋参并不适合在所有地区推广，目前形成以东北、华北和陕西为主的三大主产区。本研究表明，国内三大产区代表产地西洋参皂苷含量差异不显著，略低于原产地多伦多西洋参皂苷含量，这一结果与前人大多数研究结果相符[2-3,5,31-33]。依据 2004年5月国家食品药品监督管理局制订的《西洋参进口药材的质量标准》，西洋参人参皂苷Rb1含量不得低于1.2%，2020年出版的《中国药典》规定西洋参中人参皂苷 Rg1、Re和Rb1总量不得少于 2.0%，本研究测试的所有样品Rg1、Re和Rb1 的总量均超过这一标准,绝大多数采集样品均达国家标准要求。

不同产地西洋参主要活性成分含量存在一定差异，虽然这种差异大多并未达到统计上的显著水平。本研究发现，几乎所有国内样品主要活性成分含量低于多伦多样品含量，但留坝桃源铺样品绝大部分测试指标超过多伦多样品或与其持平，质量远超国内其他地方采集样品。留坝油坊沟、玉皇庙村样品的皂苷、还原糖和部分微量元素含量均明显高于抚松样品。表明陕西秦岭也是国内更适合种植西洋参的地域。

早期研究表明，国产西洋参无论是在皂苷或氨基酸、碳水化合物以及微量元素等各方面大都不低于原产地[28-30,34-36]，但最近几年来，几乎所有的报告都显示，尽管仍然在某些单项指标方面国产西洋参优于原产地，国产西洋参综合品质与原道地产区的西洋参品质还存在一定差距[2-3,33]，可能的原因除种质资源的异化或退化[37-39]，更重要的是同其他大多数中药材一样，西洋参属于重度连作障碍作物。北美西洋参仍然以仿野生栽培为主，但国内受经济利益驱使，多采取掠夺式的生产经营方式，导致传统上接近于西洋参道地产区的抚松和文登的西洋参品质有所下降。因此，升级西洋参的栽培管理技术和加强育种以解决连作障碍和种质退化是目前生产上亟需解决的问题。

陈军辉等[31]研究表明，由于生态环境的不同，西洋参总皂苷的形成和积累表现在含量上出现一定差异，这一因素有产地的经纬度、日照时间、无霜期、降水量、土壤特性等。王增绘[32]通过同时采集东北、华北、陕西等地的气象数据进行的主成分分析研究也证实，在至关重要的皂苷含量中，部分具有独特地域特性的西洋参总皂苷含量存在差异的原因除积温外，日照时数不足是其中一个重要因素。另外，关于不同产地甚至相同产地不同地点的西洋参中不同活性成分含量存在一定差异的现象，主要可能是西洋参的品质具有一定的地域依赖性，受主要栽培地的经纬度及土质条件即与中医传统上所讲的道地产地影响较大，也可能与不同采集地的小生境有较大关系。如在留坝火烧店采集的一份西洋参样品中氨基酸和微量元素等其他所有的指标都超过对照多伦多西洋参的相关指标，却仍然没有超过与它同一地域的桃源铺样品的氨基酸含量，这些结果都表明西洋参品质也受小生境土质条件及环境因素的影响。