不同生長環(huán)境對牛蒡根中菊糖含量的影響

徐孝梁 梁真崔波

（齊魯工業(yè)大學食品與生物工程學院，山東濟南 250353）

不同生長環(huán)境對牛蒡根中菊糖含量的影響

徐孝梁 梁真崔波*

（齊魯工業(yè)大學食品與生物工程學院，山東濟南 250353）

目的：探討不同生長環(huán)境對牛蒡根中菊糖含量的影響并進行分析。方法：實驗采用水提法提取菊糖；采用苯酚-硫酸法測定不同牛蒡根中總糖含量，采用3,5-二硝基水楊酸法測定不同牛蒡根中還原糖含量，總糖含量-還原糖含量=菊糖含量。結果：牛蒡根中菊糖含量與年日照量之間存在正相關性，與年降水量和年相對濕度之間存在負相關性。七個地區(qū)不同牛蒡根品種菊糖含量由多到少次序依次為柳川理想>新林1號>東京白肌>黃肌>地皇早生。結論：不同生長環(huán)境下牛蒡根中菊糖含量存在差異，但牛蒡根中菊糖含量與不同生長環(huán)境因素之間無絕對相關性，牛蒡根中菊糖含量與年均溫和土壤有機質(zhì)含量之間無明顯相關性，與年日照量之間存在正相關性，與年降水量和年相對濕度之間存在負相關性。

地理環(huán)境；牛蒡根；菊糖

牛蒡（Arctium lappaL.），俗稱東洋參、白肌人參，屬菊科草本植物，在我國多地均有種植，其根、種子、葉子均可作為中藥材使用。專家研究發(fā)現(xiàn)，牛蒡根中含有豐富的功能性成分，例如菊糖、多酚類及其衍生物、揮發(fā)油、硫乙炔化合物及聚乙炔化合物、牛蒡苦素等[1,2]，具有抗菌、抗突變和防癌、降血糖等生理活性作用[3,4]。2011年7月，我國衛(wèi)生部正式將牛蒡粉（牛蒡根研磨所得）列入新食品原料目錄，意味著牛蒡根可以作為食用商品被生產(chǎn)銷售。目前，牛蒡在我國的江蘇、山東、遼寧等地均有大規(guī)模人工栽培，市面上各種各樣的牛蒡食品層出不窮。

牛蒡根中最主要的功能性成分為牛蒡菊糖，一般情況下牛蒡菊糖含量在35%～45%（干重）范圍內(nèi)。有研究發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)在光照時間、降雨量、相對濕度、土壤有機質(zhì)含量等地理環(huán)境方面存在著差異[5,6]，在一定程度影響牛蒡根中菊糖的含量。本文針對不同生長環(huán)境牛蒡根中菊糖成份進行比較與探討研究，為牛蒡的選育種植以及不同地區(qū)牛蒡菊糖的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與儀器

1.1 材料

實驗用牛蒡根原料采自江蘇徐州、山東安丘、遼寧本溪、黑龍江佳木斯、陜西寶雞、四川雅安、湖北神農(nóng)架7個典型地區(qū)，編為7組。每個地方選取5種牛蒡根品種，分別為：新林1號、東京白肌、柳川理想、黃肌、地皇早生，共35種樣品。新林1號為我國自行選育的牛蒡品種外，其它品種均來自日本。以上成品來自各個實驗基地，生長期為2011～2013年。

1.2 試劑

葡萄糖、濃硫酸、乙醚、無水乙醇，濟南化工廠生產(chǎn)，分析純；

苯酚，汕頭市西隴化工廠生產(chǎn)，分析純；

3,5-二硝基水楊酸、三氯甲烷、正丁醇，上海化學試劑有限公司生產(chǎn)，分析純；

純凈水選用娃哈哈集團有限公司生產(chǎn)。

1.3 儀器與設備

紫外可見分光光度計，SP-752/752PC型，上海光譜儀器有限公司；

可見分光光度計，722型，上海欣茂儀器有限公司；

超聲波清洗器，KQ2200型，上海精密儀器有限公司；

臺式離心機，TDL-40B型，上海安亭科學儀器廠；

電子天平，BSA323S-CW型，德國賽多利斯。

2 方法

2.1 材料預處理

分別將35種新鮮的牛蒡根洗凈后切成5mm左右薄片，置于干燥箱中60℃干燥24h，粉碎后過80目篩制粉，保留備用。

2.2 牛蒡菊糖的提取

分別稱取相同質(zhì)量的35組牛蒡根干粉，以水作為溶劑，按照料液比1:10（g/mL）混合，于95℃水浴條件下提取，提取時間為90min，期間不斷攪拌。之后將提取液過濾，重復提取2次，合并濾液。

將35組提取液分別用等體積的95%的乙醇沉淀，4000r/min離心15min，收集濾餅，冷凍干燥，得牛蒡根菊糖粗提物[6]，每組樣品重復測定3次，計算平均值。

2.3 牛蒡根菊糖含量的測定

2.3.1 總糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法分別測定35組牛蒡根提取液中的總糖含量。以葡萄糖為標準，以吸光度（A）為縱坐標，葡萄糖濃度（C，mg/mL）為橫坐標，繪制標準曲線，得線性回歸方程：

以此方程計算提取液中總糖的含量。

2.3.2 還原糖含量

采用3,5-二硝基水楊酸法測牛蒡根提取液中的還原糖含量。以葡萄糖為標準，以吸光度（A）為縱坐標，葡萄糖濃度（C，mg/mL）為橫坐標，繪制標準曲線，得線性回歸方程：

以此方程計算提取液中還原糖的含量[7,8]。

2.3.3 菊糖含量的測定

菊糖含量=總糖含量-還原糖含量

3 結果與分析

3.1 采集地地理環(huán)境數(shù)據(jù)

根據(jù)全國不同地區(qū)的地理環(huán)境特點，選取7個具有代表性的地區(qū)進行數(shù)據(jù)采集。采集情況如表1（下頁）。

牛蒡在采集地的生長環(huán)境包括年平均氣溫、年日照量、年降水量以及年空氣相對濕度，數(shù)據(jù)均來自國家氣象局數(shù)據(jù)資料中心（2011～2013年）。

土壤有機質(zhì)含量采用GB9834-88的測定方法進行。

3.2 各采集地的牛蒡菊糖含量

表1 采集地的地理環(huán)境指標Table 1Geographical environment of gathering place

各采集地分別選取新林1號、東京白肌、柳川理想、黃肌、地皇早生5種牛蒡品種，按次序標為1～5號，共35組樣品。分別稱取樣品50g，按照2.3中的方法對各組牛蒡根中菊糖的含量進行測定，測定結果見表2。

3.3 不同地理環(huán)境與牛蒡根菊糖含量關系分析

3.3.1 不同年均溫與牛蒡根菊糖含量的關系

圖1 不同年均溫下各品種牛蒡根菊糖含量Fig.1The inulin content in each species burdock root under the condition of different average annual temperature

圖1顯示的是不同年均溫下各品種牛蒡根中菊糖含量的變化情況，圖中每條線代表一個品種，線上的七個采集點按照七個采集地年均溫的大小順序排列，從左到右依次是黑龍江佳木斯、遼寧本溪、陜西寶雞、山東安丘、湖北神農(nóng)架、江蘇徐州、四川雅安。從圖中可以看出，牛蒡根菊糖含量與年均溫并無顯著關系，這表明溫度并不是影響牛蒡根菊糖生成的主要原因。

表2 各組牛蒡根樣品中菊糖含量的測定結果Table 2The results of inulin content in each group burdock root samples

3.3.2 不同年日照量與牛蒡根菊糖含量的關系

圖2（見下頁）顯示的是不同年日照量下各品種牛蒡根中菊糖含量的變化情況，圖中每條線代表一個品種，線上的七個采集點按照七個采集地年日照量的大小順序排列，從左到右依次是黑龍江佳木斯、四川雅安、湖北神農(nóng)架、陜西寶雞、江蘇徐州、遼寧本溪、山東安丘。從圖中可以看出，除去黑龍江佳木斯，其他6個地區(qū)的牛蒡根菊糖含量與年日照量呈正相關性，而黑龍江佳木斯的年日照量較少，但此地各品種的菊糖含量均高于四川雅安、湖北神農(nóng)架、陜西寶雞和江蘇徐州。所以，圖中所示年日照量和各品種牛蒡根中菊糖含量的關系并不確定，這表明年日照量也不是影響牛蒡根菊糖生成的主要原因。

圖2 不同年日照量下各品種牛蒡根菊糖含量Fig.2The inulin content in each species burdock root under the condition of different amount of sunlight

3.3.3 不同降雨量與牛蒡根菊糖含量的關系

圖3 不同年降水量下各品種牛蒡根菊糖含量Fig.3The inulin content in each species burdock root under the condition of different annual precipitation

圖3顯示的是不同年降水量下各品種牛蒡根中菊糖含量的變化情況，每條線上的點從左到右依次是黑龍江佳木斯、山東安丘、遼寧本溪、陜西寶雞、江蘇徐州、四川雅安、湖北神農(nóng)架。從圖中可以看出，各品種牛蒡根中菊糖含量會隨年降水量的增加呈整體下降趨勢，但不排除個別特列，例如黑龍江佳木斯的年降水量最低，而其牛蒡根菊糖含量卻比山東安丘和遼寧本溪稍低。所以，圖中所示年降水量和各品種牛蒡根中菊糖含量的關系并不明顯。

3.3.4 不同年相對濕度與牛蒡根菊糖含量的關系

圖4 不同年相對濕度下各品種牛蒡根菊糖含量Fig.4The inulin content in each species burdock root under the condition of different relative humidity

圖4顯示的是不同相對濕度下各品種牛蒡根中菊糖含量的變化情況，圖中每條線上的七個采集點從左到右依次是山東安丘、遼寧本溪、黑龍江佳木斯、江蘇徐州、陜西寶雞、湖北神農(nóng)架、四川雅安。從圖中可以看出，各品種牛蒡根菊糖含量會隨相對濕度增大呈明顯下降趨勢，表明年相對濕度與各品種牛蒡根菊糖含量之間呈明顯負相關性。所以，年相對濕度是影響牛蒡根菊糖生成的主要原因之一。

3.3.5 不同土壤有機質(zhì)含量與牛蒡根菊糖含量的關系

圖5（見下頁）顯示的是不同不同土壤有機質(zhì)含量下各品種牛蒡根中菊糖含量的變化情況，圖中每條線是一個品種，線上的七個采集點按照七個采集地年日照量的大小順序排列，從左到右依次是江蘇徐州、陜西寶雞、山東安丘、四川雅安、黑龍江佳木斯、湖北神農(nóng)架、遼寧本溪。從圖中可以看出，各品種牛蒡根菊糖含量隨土壤有機質(zhì)含量的增加呈現(xiàn)不同的變化，并無統(tǒng)一規(guī)律，表明不同土壤有機質(zhì)含量與各品種牛蒡根菊糖含量之間無顯著相關性。

圖5 不同土壤有機質(zhì)含量下各品種牛蒡根菊糖含量Fig.5The inulin content in each species burdock root under the condition of different soil organic matter content

通過上述數(shù)據(jù)圖線比較得知，牛蒡根中總糖及菊糖含量會隨著不同產(chǎn)地的地理環(huán)境的不同而發(fā)生改變。但是數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出的相關性并不顯著，不同地理環(huán)境中的年均溫和土壤有機質(zhì)含量與牛蒡根中菊糖的含量之間無明顯的關系，而年日照量因素與牛蒡根中菊糖含量之間表現(xiàn)出較為明顯的正相關性，例如山東安丘的年日照量為2536h/a，所產(chǎn)5種牛蒡品種根中的菊糖含量均高于其他產(chǎn)地。牛蒡根中菊糖含量與年降水量的關系呈略微下降趨勢，與年空氣相對濕度之間則表現(xiàn)出較明顯的負相關性。

針對不同品種的牛蒡根，在七個產(chǎn)地所表現(xiàn)出來的菊糖含量狀況由高到低依次為：柳川理想>新林1號>東京白肌>黃肌>地皇早生。

4 討論

通過實驗數(shù)據(jù)對比得知，不同地理環(huán)境中牛蒡根菊糖含量是存在差異的。在年均溫、年日照量、年空氣相對濕度、年降水量和土壤有機質(zhì)含量5組環(huán)境因素中，牛蒡根中菊糖含量與年均溫和土壤有機質(zhì)含量并無絕對相關性，與年日照量之間存在正相關性，而與年降水量和年空氣相對濕度之間呈負相關性。針對不同品種牛蒡根而言，在七個產(chǎn)地所測定的結果具有相似性，即菊糖含量由多到少順序均為：柳川理想>新林1號>東京白肌>黃肌>地皇早生，我國自行選育的新林1號表現(xiàn)良好?？傮w而言，山東安丘、江蘇徐州和黑龍江佳木斯地區(qū)牛蒡品種菊糖含量較其他地區(qū)豐富，但對于牛蒡根中其它功效成分的比較還有待進一步研究，本文可為不同地區(qū)牛蒡品種選育提供參考，并為牛蒡深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

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The Effects of Different Growing Environment on Inulin in the Burdock Root

XU Xiao-liang LIANG Zhen CUI Bo*
(School of Food and Bioengineering,Qilu University Technology,Jinan 250353,China)

Objective:To investigate and analyze the effects of different growing environment on inulin in the burdock root. Methods:Take the water extraction to extract carbohydrate in accordance with a certain ratio of material and temperature. Phenol-sulfuric methods were used for the detection of the content of carbohydrate in different burdock root.3,5-2 nitro salicylic acid method is used to determinate the content of total reducing sugar in different burdock root.Results:It was found that a positive correlation between the sunshine and the content of carbohydrate in different burdock root,a negative correlation between the annual precipitation and the content of carbohydrate in different burdock root.In the 7 different regions,the content of carbohydrate in root from more to less order as follows:Liuchuanglixiang>Xinlin 1st>Dongjingbaiji>Huangji> Dihuangzaosheng.Conclusion:There are differences content of inulin in burdock roots in different growing environment,but no absolute correlation between different growing environment factors and the content of inulin in burdock roots,the content of inulin in burdock root has no obvious correlation with annual average temperature and organic matter content in soil,but a positive correlation was found that between the sunshine and the content of carbohydrate in different burdock root,a negative correlation between the annual precipitation and the content of carbohydrate in different burdock root.

Growing environment;burdock root;inulin

R282

A

1008-1038(2015)04-0028-05

2014-08-23

“牛蒡速溶茶”保健食品開發(fā)項目

徐孝梁（1989—），男，碩士研究生，研究方向為食品資源開發(fā)*