贵州高海拔地区试种西洋参品质对比分析.pdf
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1、西 北 农 业 学 报 2 0 2 3,3 2(9):1 4 0 4-1 4 1 0A c t a A g r i c u l t u r a e B o r e a l i-o c c i d e n t a l i s S i n i c ad o i:1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 9.0 0 9h t t p s:/d o i.o r g/1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 9.0 0 9 贵州高海拔地区试种西洋参品质对比分析收稿日期:2 0 2 3-0 2-1
2、7 修回日期:2 0 2 3-0 2-2 7基金项目:贵州省普通高等学校青年科技人才培养项目(黔教合KY字2 0 2 02 1 5)。第一作者:张吉光,男,在读博士生,从事药用植物栽培与病虫害防治。E-m a i l:j g z h a n g 2 0 0 91 6 3.c o m通信作者:商文静,女,硕士生导师,博士,副教授,研究方向为植物病害综合治理。E-m a i l:s h a n g w j n w s u a f.e d u.c n张吉光1,2,刘瀚铮2,秦 燕1,周 丽1,商文静2(1.兴义民族师范学院 生物与化学学院,贵州兴义 5 6 2 4 0 0;2.西北农林科技大学 植物
3、保护学院,陕西杨凌 7 1 2 1 0 0)摘 要 为了评价试种于贵州省黔西南州兴仁市的西洋参品质,参照国家标准检测方法对比分析了其与来自全国西洋参优质产区(山东文登、吉林抚松、陕西留坝)西洋参在总皂苷、总糖、氨基酸、微量元素等品质因素上的差异。对比分析结果显示,贵州试种西洋参总皂苷含量为2.6 5%,显著超过 中华人民共和国药典2 0 2 0版2%的标准,但同比最低;贵州试种西洋参总氨基酸含量最高,达到7 1.3 m g/g,显著高于其他产地;总糖含量为1 5.1 m g/g,显著高于吉林抚松(7.4 m g/g)和山东文登(5.8 m g/g),与陕西留坝(1 9.8 m g/g)相近;贵
4、州试种西洋参C a、F e、Z n等人体必需微量元素含量整体较高,含量分别为1 8 5 4.6、1 2 9.1和1 5.9 m g/k g;重金属元素未检出或含量显著低于国家允许的最高限定值。研究结果说明,试种地区能够进行西洋参的人工种植,试种西洋参品质达到或超出国家标准,证明贵州省部分地区具备生产优质西洋参的自然条件。关键词 西洋参;人参皂苷;中药材品质;氨基酸 西洋参(P a n a x q u i n q u e f o l i u m L.)为五加科人参属多年生草本植物,别名花旗参、洋参、西洋人参等,其根、茎、叶和果实均可入药,是2 0 1 5版中国药典收载植物种质,并于2 0 2 1
5、年进入药食同源的名贵作物序列试点。西洋参在中国中医治疗中的应用已有3 0 0多年历史,据 本草备要 记载,西洋参微苦、甘、凉,补肺降火,除烦倦,生津液,虚而有火者相宜。现代医学也证明西洋参具有较好的抗氧化、抗疲劳、保护神经和心血管、调节代谢和免疫以及抗肿瘤等作用1。西洋参原产于加拿大东南部的蒙特利尔、魁北克和美国东部的纽约州、密苏里州、威斯康辛州等地2。中国最早报道的引种始于2 0世纪4 0年代。1 9 4 8年,江西庐山植物园引种栽培成功,但由于当时处于战乱年代,没有进行推广种植,导致绝种。1 9 7 5年,西洋参引种工作受到国家高度重视,国家科委、卫生部、商业部共同制定实施了7 5 1 0
6、工程,经多家科研单位及生产单位协作,种植成功,并在吉林、辽宁、北京、陕西等地开始大面积推广栽培,迄今已形成陕西留坝、山东文登和吉林抚松三大优势产区3-4。随着种植年限的增加,西洋参连作障碍问题日渐突出,已成为西洋参高产优质生产的瓶颈问题,严重影响西洋参产业可持续发展5-8。连作障碍问题在多种作物中普遍存在,原因复杂9-1 1,目前还没有有效解决方法。因此,寻求新的适合西洋参生长的种植区域是缓解中国当前西洋参生产中连作障碍的有效途径之一。通过气候条件和土壤性质对比分析,贵州省部分高海拔地区具有适合西洋参生长的气候、土壤条件,笔者经过4 a的试种发现西洋参在贵州省海拔1 4 0 0 m的地区能够顺
7、利完成生长周期,长势长相正常,3月下旬至4月上旬出苗,1 0月下旬地上部分枯萎,在没有施肥的条件下产量(鲜质量)达到4 3 4 k g/6 6 7 m2,接近优质产区产量。为进一步明确贵州高海拔地区推广种植西洋参的潜力,为贵州发展西洋参种植的可行性提供科学依据,本研究对比分析了贵州试种西洋参与优势产区西洋参在总皂苷、总糖、氨基酸、人体必需微量元素等主要品质指标的差异,以期综合评价贵州西洋参的品质,也为解决西洋参连作障碍问题提供一定的参考价值。1 材料与方法1.1 材 料供试西洋参均为4 a生干制参根。试验组西洋参 试 种 于 贵 州 省 黔 西 南 州 兴 仁 市 下 山 镇 (1 0 5.2
8、 1 E,2 5.5 9 N,海拔1 4 2 1 m),土壤为砂性黄棕壤,试种用西洋参种子购自陕西省汉中市留坝佳仕森公司种植基地,按常规方法催芽、播种及田间管理,种植4 a后采收鲜参参根送佳仕森公司以标准方法干制。对照组西洋参为陕西留坝县、吉林省抚松县和山东省文登市市售产品。1.2 方 法皂 苷 含 量 测 定 参 照NY/T 1 8 4 2-2 0 1 0标准1 2,采用高效液相色谱法分离和测定;总糖含量测定参照G B 5 0 0 9.8-2 0 1 6标准1 3,利用高效液相色谱柱分离,用示差折光法测定;氨基酸的测定参照G B 5 0 0 9.1 2 4-2 0 1 6标准1 4,茚三酮溶
9、液显色后,通过可见光分光光度检测法测定;必需元素S e的测定参照G B 5 0 0 9.9 3-2 0 1 7标准1 5,其他必需元素C a、F e、Z n的测定参照G B 5 0 0 9.2 6 8-2 0 1 6标准1 6,有 害 重 金 属 元 素A s的 测 定 参 照G B 5 0 0 9.1 1-2 0 1 4方法1 7,均采用电感耦合等离子体质谱法 进 行 测 定;P b的 测 定 参 照G B 5 0 0 9.1 2-2 0 1 7标准1 8,C d的测定参照G B 5 0 0 9.1 5-2 0 1 4标准1 9,均采用石墨炉原子吸收光谱法测定;汞(H g)的测定参照G B
10、5 0 0 9.1 7-2 0 1 4标准2 0,采用原子荧光光谱分析法。以上测定委托农业农村部食品质量监督检验测试中心(杨凌)完成,每个样品重复测定3次。1.3 主要仪器可见分光光度计(上海分析仪器厂),恒温水浴锅(巩义市英峪华仪器厂),原子荧光光谱仪(英国A S F公司),四极杆电感耦合等离子体质谱仪(美国赛默飞),微波仪(美国安东帕),远红外烘箱(上海跃进医疗器械厂),L C-3 0 A D超高效液相色谱仪(日本岛津)等。1.4 数据处理与分析采用S P S S(2 6.0.0.0)进行数据分析,E x c e l 2 0 1 0 进行绘图。2 结果与分析2.1 皂苷含量皂苷含量是衡量西
11、洋参品质的主要指标之一,2 0 2 0年出版的 中华人民共和国药典 规定西洋参中人参皂苷R g 1、R e和R b 1总量,即总皂苷不得少于2.0%2 1。本研究测定结果表明,各产区西洋参总皂苷含量存在显著差异(P0.0 5)(图1),陕 西 留 坝 西 洋 参 总 皂 苷 含 量 最 高,为 4.3 9%,吉林抚松、山东文登、贵州试种西洋参的总皂苷含量分别为3.6 1%、3.0 1%和2.6 5%,贵州西洋参总皂苷含量相对较低,但也显著高于2 0 2 0版 中华人民共和国药典 规定的西洋参总皂苷2.0%的标准。柱形图上不同字母表示各处理间存在显著差异(P0.0 5)。下同 D i f f e
12、 r e n t l e t t e r s o n t h e c o l u m n b a r i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r-e n c e s b e t w e e n t h e t r e a t m e n t s.T h e s a m e b e l o w图1 不同产地西洋参皂苷含量对比F i g.1 C o m p a r i s o n o f t o t a l g i n s e n o s i d e s i n A m e r i c a n g i n s e n g f r o m d
13、i f f e r e n t h a b i t a t s2.2 氨基酸含量作为名贵药材的西洋参,其氨基酸含量的高低也是衡量其品质和药用价值的重要指标之一。通过对总氨基酸含量检测发现,不同种植区西洋参总氨基酸含量存在显著差异(P0.0 5),贵州试种西洋参的总氨基酸含量在检测样品中最高,为7 1.3 m g/g,显著高于其他产区;其次为陕西留坝西洋参,其总氨基酸含量为4 4.3 m g/g。吉林抚松、山东文登西洋参总氨基酸含量分别为4 2.0和4 1.2 m g/g(图2)。2.3 总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、麦芽糖和淀粉等,非还原糖中的
14、许多活性多糖是西洋参的主要活性成分之一2 2。检测结果显示,各产区之间西洋参总糖含量存在显著差异(P0.0 5),其中,陕西留坝西洋参总糖含量最高,为1 9.8 m g/g;其次为贵州试种西洋参,含量为1 5.1 m g/g;吉林抚松和山东文登较低,分别为7.4和5.8 m g/g(图3)。50419期张吉光等:贵州高海拔地区试种西洋参品质对比分析 图2 不同产地西洋参氨基酸含量对比F i g.2 C o m p a r i s o n o f t o t a l a m i n o a c i d s i n A m e r i c a n g i n s e n g f r o m d i
15、 f f e r e n t h a b i t a t s图3 不同产地西洋总糖含量对比F i g.3 C o m p a r i s o n o f t o t a l s u g a r s i n A m e r i c a n g i n s e n g f r o m d i f f e r e n t h a b i t a t s2.4 人体必需微量元素含量西洋参进入药食同源名贵作物试点以后,微量元素的含量成为其营养价值和药用价值的重要评价标准之一。检测结果显示,不同产区西洋参人体 必 需 微 量 元 素 含 量 存 在 显 著 差 异(P 0.0 5)(图4)。陕 西 留 坝
16、 西 洋 参C a含 量 为 2 2 1 6.8 m g/k g,显著高于其他产区西洋参,贵州试种西洋参次之,含量为1 8 5 4.6 m g/k g;陕西留坝和贵州试种西洋参F e含量持平,显著高于其他产区;贵 州 试 种 西 洋 参Z n含 量 达 到1 5.9 m g/k g,显著高于其他产地。S e元素在各地样品中都没检出(限定值0.0 3 m g/k g)。2.5 重金属元素含量西洋参为多年生宿根植物,45 a的生长期使得参根对土壤中重金属元素极易富集,严重影 图4 不同产地人体必需微量元素含量对比F i g.4 C o m p a r i s o n o f m a i n b e
17、 n e f i c i a l t r a c e e l e m e n t s i n A m e r i c a n g i n s e n g f r o m d i f f e r e n t h a b i t a t s响西洋参的品质,这也是西洋参种植对土壤要求极高的根本原因之一。对各产地西洋参中重金属元素A s、P b、H g、C d进行检测和对比分析,结果显示,所有供试样品中有害重金属元素未检出或含量均低于中国药典规定的标准(表1)。3 讨 论中药材品质不仅取决于药用植物本身的遗传特性,还受到其生长的生态环境和栽培方式的制约2 3。贵州良好的生态环境为西洋参在贵州的推广种植
18、提供先天优质的环境条件。早在2 0 1 5年,贵州省政府就提出2 0 2 0年森林覆盖率达到6 0%的目标。目前,贵州治理石漠化面积为全国第一,森林覆盖率年均增速全国第一,全省9个中6041西 北 农 业 学 报3 2卷表1 各产区西洋参样品中有害重金属元素含量T a b l e 1 C o n t e n t s o f t o x i c h e a v y m e t a l e l e m e n t s i n s a m p l e s o f A m e r i c a n g i n s e n g f r o m d i f f e r e n t h a b i t a t
19、 sm g/k g有害元素T o x i c e l e m e n t陕西留坝L i u b a S h a a n x i吉林抚松F u s o n g J i l i n山东文登W e n d e n g S h a n d o n g贵州试种T r i a l p l a n t i n g i n G u i z h o u限定值H i g h e s t l e v e l a l l o w e d A s0.0 8 00.0 4 10.0 9 30.0 9 12.0P b未检出N o t d e t e c t e d 未检出N o t d e t e c t e d0.1 2
20、 70.4 5 85.0 H g未检出N o t d e t e c t e d未检出N o t d e t e c t e d未检出N o t d e t e c t e d未检出N o t d e t e c t e d0.2 C d0.0 0 70.0 4 2 30.0 1 3 80.1 4 61.0注:限定值基于 中华人民共和国药典2 0 2 0版。N o t e:T h e h i g h e s t l e v e l a l l o w e d i s b a s e d o n t h e P h a r m a c o p o e i a o f t h e P e o p
21、l es R e p u b l i c o f C h i n a,e d i t i o n 2 0 2 0.心城 市 环 境 空 气 质 量 平 均 优 良 天 数 比 率 达 9 8.4%2 4。西洋参适生于气候温和、雨量充沛的环境,一般要求种植于海拔1 0 0 0 m左右,年降雨量在1 0 0 0 mm以上、年平均温度1 3 左右、无霜期1 5 02 0 0 d的山地阔叶林地带2 5。本课题组前期以西洋参种植区域气候和生态条件的对比分析结果为标准,以海拔1 0 0 0 m作为是否适合西洋参种植界限,对贵州省全境进行区划,结果表明,贵州省海拔高于1 0 0 0 m的区域在7月份平均气温
22、均低于2 5(图5),理论上贵州中西部大部分区域都能满足西洋参生长的条件,贵州省具有极大的推广种植西洋参的潜力。本研究西洋参试种区位于贵州省西南部的黔西南布依族苗族自治州兴仁市(1 0 5.2 1 E,2 5.5 9 N),属高原型北亚热带温和湿润季风气候,海拔 1 4 2 1 m,冬无严寒,夏无酷暑,无霜期长,雨热同季。全市常年平均气温1 5.2,7 月份平均气温不高于2 5 ,该地气候条件和生态环境接近陕西留坝西洋参优质产区。不同产区西洋参品质对比分析结果显示,贵州试种西洋参的总皂苷、总氨基酸、总糖含量和人体必需微量元素含量均达到或超出 中华人民共和国药典2 0 2 0版标准,其中氨基酸和
23、总糖含量在全国都处于较高的水平。该结果说明试种地区能够进行西洋参的人工种植,证实了贵州省具备优质西洋参种植的自然条件。本研究结果同时显示陕西留坝西洋参整体质量指标图5 贵州省高于1 0 0 0 m地区分布F i g.5 A r e a s a b o v e 1 0 0 0 m e t e r s i n G u i z h o u p r o v i n c e70419期张吉光等:贵州高海拔地区试种西洋参品质对比分析最高,该结果与贾禅2 6、高立强等2 7研究的结果相似,也为未来贵州地区推广西洋参种植借鉴“留坝模式”提供了数据支持。西洋参种植过程中,除了不同产地环境、气候条件对西洋参中皂苷
24、含量具有较大的影响外,不同施肥方式、采收时间、土壤p H、遮荫棚透光率等都 可 影 响 西 洋 参 皂 苷 含 量2 8-3 3。据 曹 欣 欣等2 9报道,不同氮素水平对西洋参皂苷含量有一定影响,参根皂苷含量在施氮量为1 0 g/m2时最高。农田种植西洋参利用苏子、豆科作物等进行压绿肥,对皂苷含量的增加也有一定效果3 0。影响西洋参皂苷含量的因素众多,原因复杂,因此,探索一套适合当地条件的标准化生产技术是提高西洋参产量和品质,以及促进西洋参产业在贵州地区推广的先决条件。针对本研究中贵州试种西洋参总皂苷含量偏低的问题,下一步将进行不同施肥水平和不同种植模式等对比试验,探寻适合贵州省的高效、优质
25、西洋参栽培模式。参考文献 R e f e r e n c e:1 吴首蓉,郭晓宇,屠鹏飞,等.西洋参化学成分、生物活性、品质评价及产品开发研究进展J.药学学报,2 0 2 2,5 7(6):1 7 1 1-1 7 2 5.WU S H R,GUO X Y,TU P F,e t a l.R e s e a r c h p r o g r e s s o n c h e m i c a l c o n s t i t u e n t s,b i o l o g i c a l a c t i v i t i e s,q u a l i t y e v a l u a-t i o n,a n d p
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