滇黃精不同部位理化指標(biāo)與化學(xué)成分差異性研究

李玲 黃玉玲 楊玉玲 田迎秋

摘要：研究滇黃精不同組織部位折干率、灰分、浸出物、多糖、皂苷、黃酮、酚類(lèi)含量差異，以期為滇黃精不同部位充分開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。將滇黃精樣品分為8個(gè)部位，用電子天平測(cè)定折干率，馬弗爐測(cè)總灰分含量，醇溶性熱浸法測(cè)浸出物含量，采用可見(jiàn)-紫外分光光度計(jì)對(duì)黃精多糖、總皂苷、總黃酮、酚類(lèi)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行主成分分析和聚類(lèi)分析。結(jié)果表明，滇黃精葉片中黃酮、酚類(lèi)含量較高，分別為1.06、3.46 mg/g；老根莖、新生根莖中多糖含量、皂苷、浸出物含量較高，多糖含量分別為8.18%、7.83%，皂苷含量分別為1.31%、1.85%，浸出物含量分別為63.88%、82.23%。主成分和聚類(lèi)分析表明，新生根莖、老根莖聚為一類(lèi)，其他6個(gè)部位聚為一類(lèi)，其中，葉片、莖尖無(wú)果莖桿分別單獨(dú)聚為一小類(lèi)。黃精不同部位的成分存在差異。

關(guān)鍵詞：滇黃精；根莖；葉；莖桿；理化指標(biāo)；化學(xué)成分；聚類(lèi)分析；主成分分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S567.5+3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas2020-0173

The Difference of Physicochemical Indexes and Chemical Components in Different Parts of Polygonatum kingianum

Li Ling1， Huang Yuling1， Yang Yuling1， Tian Yingqiu1，2

（1Institute of Pharmaceutical Biotechnology， Wenshan Academy of Agricultural Sciences， Wenshan 663000， Yunnan， China； 2College of Panax notoginseng Medicine and Pharmacy， Wenshan University， Wenshan 663000， Yunnan， China）

Abstract： The aim is to study the content difference of dryness， ash， extract， polysaccharides， saponins， flavonoids and phenols in different tissue parts of Polygonatum kingianum， and to provide a basis for the full development and utilization of P. kingianum. The sample was divided into 8 parts， the drying ratio was determined by using electronic scale， the total ash content was measured by muffle furnace， the content of extract was calculated by alcohol soluble hot-dip method， the contents of polysaccharide， total saponins， total flavonids and phenols of P. kingianum were quantified by visible ultraviolet spectrophotometer， and the results were analyzed by principal component analysis and cluster analysis. The content of flavonoids and phenols in the leaves of P. kingianum were 1.06 mg/g and 3.46 mg/g， respectively. The content of polysaccharide， saponin and extract were relatively high in old rhizome and new rhizome， respectively 8.18% and 7.83%， 1.31% and 1.85%， 63.88% and 82.23%. The results of principal component analysis and cluster analysis showed that the new rhizome and old rhizome were clustered into one group， and the other six parts were clustered into one group， among which the leaves and the apetalous stems were clustered into a small group. In conclusion， the components of different parts of P. kingianum are different.

Keywords： Polygonatum kingianum； Rhizome； Leaf； Stem； Physicochemical Index； Chemical Composition； Cluster Analysis； Principal Component Analysis

0引言

滇黃精（Polygonatum kingianum）為百合科黃精屬（Liliaceae）的多年生草本植物，其藥用部位為干燥根莖[1]，始載于《名醫(yī)別錄》[2]，具有補(bǔ)氣養(yǎng)陰、健脾、潤(rùn)肺、益腎的功效[3]，是中國(guó)傳統(tǒng)的大宗藥材，用于治療心肺氣虛、脾胃虛衰、腎虛肺燥、肺陰虧虛之虛勞咳血、陰虛內(nèi)熱之消渴、身體疲倦乏力等癥[4]，主產(chǎn)于云南、四川、貴州、廣西等地?，F(xiàn)代研究表明，黃精具有抗衰老[5]、降血糖血脂[6]、改善記憶[7]、調(diào)節(jié)免疫[8]、抗病毒[9]等功能，黃精及其制劑用于治療糖尿病、冠心病、高血脂癥、低血壓、藥物中毒性耳聾、白細(xì)胞減少癥、慢性腎小球腎炎、慢性支氣管炎、缺血性中風(fēng)等多種病癥[10]。

對(duì)黃精化學(xué)成分的研究表明，其藥用部位根莖中主要含有多糖、皂苷、黃酮、酚類(lèi)等活性成分[11-12]。如Kintya等[13]從黃精中首先分離出延齡草素等8種化學(xué)成分。孫隆儒等[14]從黃精的干燥根莖乙醇提取物中分離得到28個(gè)化學(xué)成分，其中甾體皂昔及其苷元共19個(gè)，且均為首次分離得到的新化合物。范書(shū)珍等[15]采用超聲波提取法，每100 g多花黃精根莖干粉能提取總皂甙約702 mg。劉柳等[16]利用DEAE-纖維素柱層析色譜及凝膠柱層析色譜等對(duì)黃精多糖進(jìn)行分離純化，共得到5種多糖類(lèi)成分。王曉丹等[17]采用改進(jìn)的硫酸-苯酚法，比較不同產(chǎn)地黃精根莖中黃精多糖含量，結(jié)果表明不同產(chǎn)地黃精多糖含量有較大差異，多糖成分量為4.47%～21.34%。王易芬等[18]從滇黃精根莖分離并鑒定了9個(gè)化合物，其中有4個(gè)黃酮類(lèi)化合物。劉怡菲[19]通過(guò)乙醇浸提法對(duì)黃精凍干粉中黃精多酚浸提提取，每100 g黃精的多酚含量最高1.07 g。焦劼等[20]對(duì)不同產(chǎn)地黃精的主要化學(xué)成分（多糖、總酚、總黃酮、薯蕷皂苷元）進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地、不同種間的化學(xué)成分含量差異顯著。此外，也有少數(shù)報(bào)道對(duì)黃精葉片的化學(xué)成分進(jìn)行研究，Jean、Chpoin等[21-22]從多花黃精新鮮葉子中首次分離得到2個(gè)碳苷類(lèi)黃酮。目前，尚未見(jiàn)對(duì)滇黃精不同部位化學(xué)成分進(jìn)行研究分析的文獻(xiàn)報(bào)道。滇黃精莖高1～3 m，葉片較多，地上部分生物量豐富，因此，筆者對(duì)滇黃精的不同部位進(jìn)行全面研究，探究滇黃精中不同部位主要成分的含量差異，以期為滇黃精植物全株不同部分的充分利用和合理開(kāi)發(fā)提供參考。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

將取自文山陽(yáng)禾旭中藥材種植有限公司黃精基地的滇黃精植株作為實(shí)驗(yàn)材料。文山陽(yáng)禾旭中藥材種植有限公司黃精基地位于云南省文山州文山市簿竹鎮(zhèn)木期黑村，基地海拔1679.0 m，北緯23°43’43’，東經(jīng)103°99’42’。

通過(guò)隨機(jī)抽樣法，于2019年2月在黃精基地選取無(wú)病蟲(chóng)害、生長(zhǎng)年限一致的滇黃精進(jìn)行掛牌，2019年10月對(duì)掛牌的植株進(jìn)行整株取樣。共取樣5株。滇黃精植株洗凈后，將其分為須根、老根莖、新生根莖、葉片、靠地部分無(wú)果莖桿、靠果部分無(wú)果莖桿、帶果莖桿、莖尖無(wú)果莖桿共8個(gè)部分。8個(gè)部分的具體分割情況如圖1。

1.2儀器與試劑

T6新世紀(jì)型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司），電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司），SX2-4-10A型箱式電阻爐（紹興市上虞道墟科析儀器廠），Advanced-I-12型超純水機(jī)（成都艾柯水處理設(shè)備有限公司），HHS型電熱恒溫水浴鍋（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），F(xiàn)A2004型電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司），C10002型電子天平（杭州萬(wàn)特衡器有限公司），SB-5200D型超聲波清洗機(jī)（寧波新芝生物科技股份有限公司）。

人參皂苷Re對(duì)照品購(gòu)自成都格萊特生物科技有限公司（批號(hào)DST180226-014），蘆丁對(duì)照品購(gòu)自四川省維克奇生物科技有限公司（批號(hào)wkq19010203），沒(méi)食子酸對(duì)照品購(gòu)自成都格萊特生物科技有限公司（批號(hào)DST190715-008），葡萄糖對(duì)照品購(gòu)自成都格萊特生物科技有限公司（批號(hào)DST190624-005），蒽酮、濃硫酸、無(wú)水乙醇、高氯酸、NaNO2、Al（NO3）3、NaOH、福林酚、Na2CO3、香草醛、冰醋酸等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

折干率參照文獻(xiàn)[23]進(jìn)行，總灰分、浸出物、黃精多糖含量參照2020版《中國(guó)藥典》第一部進(jìn)行測(cè)定，皂苷參照文獻(xiàn)[24]的方法進(jìn)行，總黃酮、酚類(lèi)參照文獻(xiàn)[20]的方法測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用DPS 9.01和Microsoft Office Excel 2007進(jìn)行分析，同一類(lèi)型不同樣品相同指標(biāo)比較采用LSD比較。

2結(jié)果與分析

2.1不同部位理化指標(biāo)分析

測(cè)定結(jié)果（表1～2）表明，不同部位折干率、灰分、浸出物含量存在顯著差異。折干率14.18%～41.09%，以莖尖無(wú)果莖桿最高，為41.09%；其次為新生根莖，為27.60%；以須根最低，為14.18%?？偦曳趾?.67%～ 10.10%，以新生根莖灰分最低，為1.67%；其次為老根莖，為3.19%，這2個(gè)部分均達(dá)到《中國(guó)藥典》2020版的要求（總灰分低于4%），其他部分的總灰分均在6%以上，以須根最高，為10.10%。浸出物含量18.18%～ 82.23%，以新生根莖含量最高（82.23%），其次為老根莖（63.88%），這2個(gè)部分浸出物均達(dá)到《中國(guó)藥典》2020版的要求（高于45%），其他部分浸出物均在40%以下，以莖尖無(wú)果莖桿最低，為18.18%。

2.2不同部位化學(xué)成分分析

測(cè)定結(jié)果（表2）表明，不同部分多糖、總皂苷、總黃酮、酚類(lèi)含量存在差異。多糖含量0.64%～8.18%，以老根莖含量最高（8.18%），其次為新生根莖（7.83%），這2個(gè)部分均達(dá)到《中國(guó)藥典》2020版的要求（多糖高于7.0%），2個(gè)部分之間的含量無(wú)顯著差異，其他6個(gè)部分的多糖含量均較低，在2.0%以下，且6個(gè)部分的多糖含量無(wú)顯著差異。總皂苷含量0.31%～1.86%，以新生根莖最高（1.86%），其次為老根莖（1.31%），其他6個(gè)部分均低于5%，以須根含量最低（0.31%）。總黃酮含量0.40%～1.06%，以葉片含量最高（1.06%），其他7個(gè)部分含量均低于1%，以新生根莖含量最低（0.40%）。酚類(lèi)含量0.41%～3.46%，不同部位酚類(lèi)含量有顯著差異，其中，以葉片含量最高（3.46%），其次為須根（1.39%），以新生根莖酚類(lèi)含量最低（0.41%）。

2.3聚類(lèi)分析

以7種滇黃精的理化指標(biāo)成分和化學(xué)成分為參數(shù)對(duì)滇黃精8個(gè)部位進(jìn)行聚類(lèi)分析。結(jié)果（圖2）表明，滇黃精不同部位物質(zhì)基礎(chǔ)存在顯著差異，滇黃精不同部位根據(jù)其化學(xué)成分的差異大致可分為4類(lèi)，其中，新生根莖和老根莖的化學(xué)成分含量相近，聚為一類(lèi)；葉片因酚類(lèi)和黃酮含量較高，可單獨(dú)分為一類(lèi)；莖尖無(wú)果莖桿因折干率較高，單獨(dú)聚為一類(lèi)；靠果部分無(wú)果莖桿、帶果莖桿、須根、靠地部分無(wú)果莖桿聚為一類(lèi)。

2.4主成分分析

2.4.1指標(biāo)間相關(guān)性檢驗(yàn)、KMO和Bartlett球形度檢驗(yàn)因子分析的必要條件是各指標(biāo)間存在相關(guān)性，而SPSS軟件中的主成分分析是采用因子分析中的主成分提取，因此，對(duì)不同部位滇黃精的各項(xiàng)指標(biāo)折干率、黃精多糖、浸出物、總皂苷、總黃酮、酚類(lèi)、灰分采用描述性統(tǒng)計(jì)得到標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，計(jì)算其相關(guān)系數(shù)，從相關(guān)系數(shù)的矩陣（表3）可以看出，2個(gè)類(lèi)型滇黃精各自檢測(cè)的7個(gè)指標(biāo)間存在不同程度的相關(guān)性。經(jīng)KMO和Bartlett球形度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為KMO值大于0.5，Bartlett球形度檢驗(yàn)的相伴概率P<0.05（顯著水平），進(jìn)一步說(shuō)明樣品各成分間存在相關(guān)性，適合采用主成分分析方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.4.2主成分分析采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)不同采收月份滇黃精樣品的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行主成分分析，計(jì)算相關(guān)矩陣特征值和特征向量，得到特征值和貢獻(xiàn)率。由表2可知，特征值大于1的有2個(gè)主成分，兩者的方差累計(jì)率為84.103%（>80%），能夠客觀反映滇黃精不同部位的內(nèi)在質(zhì)量，因此選取F1、F2進(jìn)行分析。根據(jù)主成分載荷向量與主成分特征值，可得出主成分的綜合得分線(xiàn)性表達(dá)式，如式（1）～（2）。

根據(jù)主成分的綜合得分線(xiàn)性表達(dá)式計(jì)算不同部位的主成分得分，繪制不同部位主成分得分散點(diǎn)圖。由圖3可知，新生根莖和老根莖距離較近，其成分相近，成為一類(lèi)；靠果部分無(wú)果莖桿、帶果莖桿、須根、靠地部分無(wú)果莖桿分布較為集中，可成為一類(lèi)；葉片與其他部位距離較遠(yuǎn)，可成為一類(lèi)。此結(jié)果與聚類(lèi)分析結(jié)果一致。

3結(jié)論與討論

本研究對(duì)滇黃精不同部位理化指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果表明，滇黃精不同部分的理化指標(biāo)和化學(xué)成分存在較大差異，須根部分總灰分最高，折干率最低，這可能是由于須根外露面積較多，雖然在檢測(cè)前進(jìn)行認(rèn)真清洗，但還是有一些難于洗去的附著物，增加的總灰分含量，另一方面可能是由于體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)輸送到其他部位，須根部分的營(yíng)養(yǎng)物較少，所以總灰分含量較高，折干率最低，其浸出物含量也較低；此外，葉片、不同部位莖桿的灰分含量也較高，這可能是由于10月是滇黃精的采收時(shí)節(jié)，葉片、莖桿中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在果期和花期已經(jīng)轉(zhuǎn)移耗盡而纖維化，所以灰分含量較高。

采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定4種主要化學(xué)成分的含量，對(duì)黃精不同部位的成分進(jìn)行差異性分析，采用聚類(lèi)分析、主成分分析等方法進(jìn)行初步分析，結(jié)果表明黃精不同部位均含有多糖、皂苷、黃酮和酚類(lèi)，但不同部位4個(gè)化學(xué)成分含量差異較為顯著，其中老根莖、新生根莖的多糖含量、皂苷含量、浸出物含量較高，可用于健康飲品、保健品等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)原料；葉片中黃酮含量、酚類(lèi)含量較高，可作為黃酮、酚類(lèi)提取和茶葉制作的優(yōu)選部位；莖桿和須根中的酚類(lèi)含量在1%左右，可用于相關(guān)醫(yī)藥企業(yè)有效成分提取和配制牧草飼料的可選原料。

目前還未見(jiàn)滇黃精不同部位成分含量的研究報(bào)告。滇黃精地上部分生物量豐富，莖高1～3 m，而當(dāng)前主要的利用部位為塊根，塊根采挖后，其地上部分多被丟棄或進(jìn)行焚燒，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)不但未能實(shí)現(xiàn)全面開(kāi)發(fā)利用以增加收益，并且增加環(huán)境污染，增加森林火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

研究表明，黃精多糖是黃精的主要活性成分[25]，具有抗腫瘤、抗氧化、抗炎抗菌、調(diào)節(jié)血糖血脂、調(diào)節(jié)免疫、改善記憶力等功能[26]；皂苷是黃精屬植物的主要活性成分之一，具有調(diào)節(jié)血糖、提高免疫、抗腫瘤等[27]作用；黃酮類(lèi)化合物是一種重要的天然產(chǎn)物，也是黃精的主要化學(xué)成分之一，具有降血糖、抗腫瘤等作用[28]；酚類(lèi)作為植物體內(nèi)重要的代謝物質(zhì)，藥理作用豐富，已經(jīng)成為評(píng)價(jià)藥材質(zhì)量的重要指標(biāo)之一[29]，而黃精中研究較少。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)滇黃精不同化學(xué)成分提取重點(diǎn)部位的選擇具有借鑒作用，可促進(jìn)滇黃精不同部位的合理利用。

本研究的不足之處在于樣品僅采自于一個(gè)種植點(diǎn)，并且僅是滇黃精生育期中的一個(gè)時(shí)期，所測(cè)數(shù)據(jù)和分析對(duì)不同種植點(diǎn)和種植區(qū)滇黃精的代表性難以評(píng)估。下一步應(yīng)該增加采樣點(diǎn)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，以對(duì)滇黃精不同部位的最佳采收期給出綜合評(píng)價(jià)意見(jiàn)；其次，與《中國(guó)藥典》中規(guī)定的另外2個(gè)基源品種黃精和多花黃精進(jìn)行平行比較，可為黃精全株的綜合開(kāi)發(fā)利用提供建議。

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