種植因素對蒙古黃芪品質的影響

宋 悅, 李樹娜

(陜西省產品質量監督檢驗研究院, 陜西 西安 710048)

黃芪，屬豆科植物，其根可以入藥，有補中益氣，利水消腫功效，能夠有效地調節人體血壓，提高免疫力，加強心肌收縮力等[1]。藥理研究發現，黃芪中包含黃酮類、皂苷類、多糖、葉酸、有機酸、胡蘿卜苷、生物堿及鐵、鈣 、硒等多種微量元素[2～3]，其中最主要的有效成分是黃酮、皂苷和多糖類[4～5]。研究表明，黃芪中富含40多種三萜皂苷類化合物，主要分為黃芪皂苷、乙?；S芪皂苷、異黃芪皂苷、大豆皂苷四大類[8]；蒙古黃芪中主要含黃芪皂苷，以黃芪甲苷(黃芪皂苷IV)的含量最多，黃芪甲苷常用來表示黃芪的生理活性，故以此作判斷其品質的指標[9]。葡聚糖和雜多糖是黃芪中含量較多的四種多糖成分；葡聚糖AG-1、AG-2，雜多糖AH-1和AH-2，其中，葡聚糖AG-1和雜多糖AH-1都具有促進免疫作用[5]。大量的研究表明，黃芪多糖具有調節血糖、提高機體免疫力、抗病毒等作用[6～7]。黃芪中含有豐富的黃酮類化合物，已研究發現130余種，包括黃酮、異黃酮、異黃烷、紫檀烷4大類[10]，目前，從蒙古黃芪中已分離出的黃酮類物質有芒柄花素、(6aR，11aR)、染料木苷以及毛蕊異黃酮等9類[11]。黃酮類化合物能夠清除自由基，具有抗衰老、抗氧化的作用[12]。芒柄花素和毛蕊異黃酮等四種異黃酮有抑制腫瘤細胞增殖作用[10]。

1 試驗材料

1.1 試驗區自然地理概況

大田試驗區位于榆林市衡山縣，地處陜西省北部，日照豐富， E：108°56′～110°01′，N:37°21′～38°14′，海拔837～1 534.9 m。氣候屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，四季分明，年均氣溫8.9℃，極端最高氣溫為40.4℃，極端最低氣溫為零下29℃；日照時間長，年平均日照時數為2 815 h，晝夜溫差大，無霜期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；縣內土壤主要為風沙土和淤土類。

1.2 試驗設計

試驗選用蒙古黃芪種子，將種子用100℃的開水燙1 min，再用溫水(40℃)浸泡過夜。

采用單因素隨機小區組設計；小區面積為4 m×5 m，設7個播種密度，3個播期處理。密度分別為：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)；播種期分別為：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 樣品采集和處理

待出苗后80 d開始采樣，間隔20 d采樣一次，每小區采樣3株；采樣時將植株從土壤連根挖出，測定每株的株高、根長、根粗，所取樣品分為根、莖葉兩部分，稱鮮重，分別105℃殺青15 min，70℃烘干至恒重。

1.4 測定項目及方法

試驗探究黃芪根中的總黃酮、總皂苷、多糖三種成分的變化情況；其檢測方法如下：

(1)采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色法測定總黃酮含量[13]；

(2)采用香草醛-冰醋酸比色法測定總皂苷的含量[14]；

(3)采用蒽銅-硫酸比色法測定多糖含量[15]。

2 結果與分析

2.1 總黃酮含量的動態變化

黃酮類化合物主要貯存于黃芪的果實和花葉中，其根部的含量較少。從不同栽植密度總黃酮含量的變化圖(圖1)看出：根部總黃酮含量整體上呈先降后升的趨勢，在出苗后的80～140 d，總黃酮的含量隨植株的生長呈下降的趨勢，待到140 d時，總黃酮含量最低，而后，總黃酮含量隨植株的生長緩慢的增加。出苗160 d時測得總黃酮含量，各密度間存在顯著差異，其中以密度Ⅱ、Ⅲ的含量積累較高。分析得出，種植密度影響了黃芪總黃酮的含量的積累，栽植密度適中利于總黃酮物質的積累。從不同播種時期總黃酮含量的變化圖(圖2)看出：各播種期總黃酮含量呈先降后升的趨勢，出苗160 d時測得總黃酮含量：播期Ⅱ(0.869%)>播期Ⅰ(0.794%)>播期Ⅲ(0.760%)，各播種期間存在顯著差異，黃酮含量開始上升的時間點隨著播種時期的推遲而提前，綜合考總黃酮含量的積累得出，在5月10日進行播種，更有利于蒙古黃芪總黃酮物質的積累。

2.2 總皂苷含量的動態變化

從不同栽植密度總皂苷含量的變化圖(圖3)看出：幾種處理下的總皂苷含量整體呈上升趨勢，隨黃芪植株的不斷生長，其總皂苷含量變化呈現出了非顯著性差異?？傇碥盏暮吭诔雒绾蟮?20～160 d時快速積累，待出苗160 d時，測得黃芪總皂苷含量：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黃芪總皂苷的積累。不同播種時期總皂苷含量的變化圖(圖4)看出：不同播種時期總皂苷含量變化呈現顯著性差異。比較各處理的總皂苷的最高含量：播期Ⅱ(0.198%)>播期Ⅰ(0.170%)>播期Ⅲ(0.166%)，總皂苷含量快速積累的時間點隨著播種時期的推遲而提前，隨著植株的生長環境變化后兩處理的總皂苷含量又有所下降。綜合分析可推斷，在5月10日播種可更有利于總皂苷的積累。

2.3 多糖含量的動態變化

從不同栽植密度黃芪多糖含量的變化圖(圖5)看出：黃芪的多糖含量整體呈先升后降的趨勢。在出苗前期，黃芪的根系生長較慢，其多糖的積累速度較慢，而后黃芪根系的生長速度增快，多糖含量迅速增加，在出苗后的140 d，黃芪根部多糖含量達到最大，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，由于溫度降低，植物自身的保護作用，多糖物質水解為還原糖等可溶性糖。分析得出，不同栽植密度下的黃芪多糖含量變化差異并不顯著，相對低栽植密度可更有利于黃芪多糖的積累。不同播種時期多糖含量的變化圖(圖6)看出：不同播種時期黃芪多糖含量整體呈上升趨勢。比較各處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隨著黃芪根系的快速生長而迅速增加，在出苗后的140后，播種期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開始枯萎，多糖向地下轉移，其含量快速增加。分析得出，在5月10日(播期Ⅰ)播種更有利于多糖的積累。

3 結論

黃芪生長發育情況在其自身基因和種植環境共同作用的，經過了植株一系列的生化代謝活動,通過適宜的植培技術,使得黃芪的品質達到最優,大量的研究證明,黃芪栽培技術中,種植密度和播種時期是協調個體和群體的關鍵措施,因而, 密度和播種時期是影響玉米產量和品質的關鍵技術[16]。研究結果得出，黃芪根中的總黃酮含量較少，在出苗后各處理總黃酮含量變化趨勢基本一致，呈先下降后上升的趨勢，以密度Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ總黃酮積累較多。黃芪總皂苷含量較少，各處理下的總皂苷含量變化整體呈上升趨勢，以密度Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ含量較高。不同栽植密度處理的黃芪多糖含量基本呈先上升后下降的趨勢，快速上升的原因可能是隨著植株生長旺盛，葉片中多糖含量增加加快且向根部運輸，以密度Ⅱ和Ⅲ含量較高。由于溫度降低，植物自身的保護作用引起的多糖物質水解為還原糖等可溶性糖，造成了黃芪多糖含量有所下降[17]。以20 cm×20 cm和20 cm×25 cm栽植密度播種較利于蒙古黃芪在各生長階段的旺盛生長，促進黃芪根中次生產物的積累，品質較優化。光照強度，溫度，濕度等外界條件隨著作物的播種時期早晚存在顯著差異，使其在進行光合作用及營養物質的傳輸過程發生相應的變化，最終導致生長發育的不同[18]。在筆者試驗中，在5月10日播種，外界環境較適宜，有利于蒙古黃芪的生長發育。5月10日播種時，外部環境具有適宜的水分、光照及溫度等條件，黃芪地上部分生長較旺盛，利于營養物質向根部輸送，利于根中物質的積累。播種時期不僅能影響中藥材的生長發育，對其產量也有重要的影響。播種時期的不同會導致外界環境的差異，影響藥用植物的形態學特征、產量及內在質量的好壞[19]。筆者試驗表明，在5月10日播種，較利于蒙古黃芪次生代謝產物的積累。