不同甘草種質材料營養價值研究

趙雅姣，杜文華

(甘肅農業大學 草業學院/草業生態系統教育部重點實驗室/甘肅省草業工程實驗室/中-美草地畜牧業可持續發展研究中心,甘肅 蘭州 730070)

甘草(Glycyrrhiza)屬多年生草本豆科植物，生長在向陽干燥的鈣質草原、河岸砂質土地、沙漠邊緣和黃土丘陵地帶等，主產區為內蒙古、新疆、甘肅等省[1]。據中國藥典記載，烏拉爾甘草(G.uralensis)、脹果甘草(G.inflate)和光果甘草(G.glabra)的根或根莖是最常用的中藥之一[1]。除此之外，甘草種還有黃甘草(G.eurycarpa)、粗毛甘草(G.aspera)、云南甘草(G.yunnanensis)、刺果甘草(G.pallidiflora)和圓果甘草(G.squamunosa)等[2]，均具有藥用價值。

目前，國內外有關甘草營養成分的研究較多，且主要集中在甘草莖葉上。張繼等[3]對烏拉爾甘草和光果甘草莖葉的營養成分的研究表明：不同生育時期2個甘草種莖葉營養成分不同，莖葉中蛋白質、脂肪、糖含量較高，纖維素含量相對較低。甘草中必需氨基酸含量較高，幼苗期粗蛋白含量達20%以上，粗脂肪含量也高于一般豆科牧草[4]。由于甘草莖葉質地柔軟，較易被牲畜利用，飼喂效果與紫花苜蓿相似，因此是一種優良的豆科牧草，而且具有其他牧草所不具有的雙重作用[5]，即甘草為一種香型中草藥，可增強家畜新陳代謝能力，提高其對營養物質的吸收作用，并可以改變飼料口味，增強牲畜食欲。除此之外，黃酮類物質是甘草中重要的生理活性物質之一，主要存在于甘草根表皮以內的部分，具有消炎、抗菌、抗變態等多種作用，在人體抗氧化、抗癌、防癌、防腫瘤以及保肝護肝等方面有明顯作用[6-10]。其中異黃酮還具有調節激素平衡，改善骨質疏松，婦女更年期綜合癥等作用[11-13]，是一種極具開發前景的藥用植物。我國甘草資源豐富，除了野生資源外，目前還有大面積的人工栽培。因此，開展甘草的綜合利用，研究前景十分可觀[3]。

甘草的化學成分比較復雜，而且由于材料和產地不同，其化學成分差異較大。試驗以不同甘草種質材料為研究對象，對其莖葉營養成分和地上、地下部所含異黃酮含量進行了測定，擬篩選出綜合價值較高的甘草種及不同甘草種的不同利用價值，為甘草育種和開發利用提供一定參考。

1 材料和方法

1.1 供試材料

6個甘草種由甘肅省民樂縣化工廠提供，分別是烏拉爾甘草、光果甘草、脹果甘草、粗毛甘草、黃甘草、云南甘草，代號分別為1，2，3，4，5，6。6個甘草材料均為2012年6月(開花期)采取，以1 m長為一個樣段，將莖葉刈割、捆扎、晾曬至全干；沿地面兩側深挖其根，除去莖基、枝叉、須根等，截成適當長短的段，捆扎，再曬至全干后切至小片；用粉草機將甘草的莖葉及根粉成粉末狀進行營養成分測定。

表1 供試材料及來源Table 1 Tested licorice species and its resources

1.2 測定指標和方法

1.2.1 異黃酮含量提取 準確稱取6種甘草根、莖葉風干草樣各2 g。用濾紙包好，置于索氏抽提儀中，加入150 mL 70%乙醇，在90～95 ℃恒溫水浴中回流提取3次，每次3 h，提取液用70%乙醇定容至50 mL；準確吸取甘草異黃酮提取液各5 mL，放入10 mL密封水解管中，加37%HCL 2 mL，在83 ℃恒溫水浴中水解2 h，取出，冷卻至室溫，并用70%乙醇定容至10 mL。水解液經過0.45 μm微孔濾膜過濾后，進行液相色譜分析，每進5針樣品提取液進1針異黃酮單體混標溶液；精密量取適量大豆黃素、染料木素、刺芒柄花素、鷹嘴豆芽素A對照品，加70%的乙醇溶解，制成異黃酮單體含量均為2.5 g/mL的對照品混標溶液；檢測器為Agilent 1100可變波長檢測器，watersC18色譜柱(4.6250 mm)；柱溫25 ℃；檢測波長260 nm；流動相乙腈水梯度洗脫，25 min內乙腈由20%增加到70%；流速1 mL/min；進樣量為10 L，每進5針樣品提取液之后進1針異黃酮單體混標溶液[14]。標準曲線的制備，分別配制含各種單品濃度(表2)的標準溶液，每個標準液進樣20 μL，參照文獻[15]可知標準液HPLC圖譜中出峰順序為大豆黃素、染料木素、刺芒柄花素、鷹嘴豆芽素A，測定并記錄5種標準液中各異黃酮單體的出峰時間以及對應峰面積，以異黃酮單體濃度為橫坐標，以峰面積為縱坐標繪制標準曲線。

表2 標準曲線制備所需標準液濃度Table 2 Standard concentration solution for Standard curve preparation μg/mL

1.2.2 營養成分 測定樣品的水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、無氮浸出物等營養成分，其中H2O(游離水)用常壓烘干法、CA用干灰法、CP用半微量凱氏定氮法、EE用索氏浸提法、CF用Van Soest法、NFE用差值法進行測定[15-17]。

1.3 數據分析

采用Excel、SPSS 16.0統計軟件對數據進行整理分析。

2 結果與分析

2.1 不同甘草種異黃酮含量比較

測定發現，大豆黃素及刺芒柄花素出峰時間在圖譜上未出現明顯波峰，說明甘草中無該異黃酮含量或該異黃酮含量較少(圖1)。通過Agilent 1100檢測器軟件計算出樣品種染料木素及鷹嘴豆芽素A的峰面積。

2.1.1 染料木素含量 6種甘草材料根部染料木素含量普遍高于莖葉含量(圖2)。不同甘草種根部染料木素含量差異顯著(P<0.05)，1號云南甘草染料木素含量最高，為301.07 μg/g，4號粗毛甘草含量最低，為76.69 μg/g。莖葉中染料木素含量差異亦顯著，6號含量最高，為125.37 μg/g，顯著高于其他品種，4號品種含量最低，為58.55 μg/g。

2.1.2 鷹嘴豆芽素含量 6種甘草根部鷹嘴豆芽素A含量普遍高于莖葉含量(圖3)。不同甘草種根部鷹嘴豆芽素A含量差異顯著(P<0.05)，3號含量最高，為392.54 μg/g，其次，4號為626.50 μg/g，5號最低；莖葉中鷹嘴豆芽素A含量差異顯著，6號含量最高，為125.37 μg/g，顯著高于其他品種，2號含量最低，為100.95 μg/g。

圖2 根、莖葉染料木素含量Fig.2 The comparison with dye lignin content in root and stem leaf

圖3 根、莖葉鷹嘴豆芽素A含量Fig.3 The comparison with abiochanin content in root and stem leaf

2.1.3 總異黃酮含量 6個品種甘草根中總異黃酮含量均高于莖葉(圖4)。根中3號總異黃酮含量最高，為891.8 μg/g，其次，4號、6號、1號、2號，5號含量最低；莖葉中，6號總異黃酮含量最高，為342.35 μg/g，其次，3號、1號、5號、4號，2號含量最低。

圖4 根、莖葉總異黃酮含量比較Fig.4 The comparison on the total Isoflavone content in root and stem leaf

2.2 不同甘草種莖葉營養成分

6號的粗蛋白含量最高，2號，3號的粗蛋白含量最低(表3)；6號的粗纖維含量顯著低于其他5個品種(P<0.05)，且粗纖維含量無顯著差異；不同甘草種間水分含量差異顯著。5號水分含量最高，其次，6號，3號水分含量最低。6號的粗脂肪含量最高，5號，3號的粗脂肪含量最低。其中2號粗脂肪含量比3號高90.06%，且與其他種間粗脂肪含量差異顯著(P<0.05)。不同甘草材料粗灰分含量間有顯著差異(P<0.05)，5號顯著高于其他種(P<0.05)；無氮浸出物含量則3號顯著高于其他種(P<0.05)。

表3 6個甘草種質材料的營養成分Table 3 Nutrition values for different liquorice species %

注：同列數據后不同小寫字母表示水平差異顯著(P<0.05)

2.3 綜合評價

選取各參試指標的最佳值構成“標準甘草”[18-20]，選取異黃酮、粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物含量的最高值和粗纖維含量、灰分含量的最低值，構成“標準甘草”，是一個理想的組合。根據以上指標在綜合評價中的相對重要程度采用賦值法分別賦值(Wk)。標準甘草的構建及各營養指標的權重(表4)。采用賦值法對參試品種各指標賦值處理，對各性狀賦予合適的權重，總和為1。

由于各性狀量綱不同，因此，需要用初值法對各性狀原始數據進行無量綱化處理[18]，為使各參試品種的最優性狀均以最大值表示，粗纖維及灰分無量綱化時結果以其倒數表示。各參試材料主要性狀值經標準的無量綱化處理后，無量綱化數值越高，說明其越接近標準甘草(表5)。

根據公式標準，甘草營養價值=粗蛋白×18%+粗脂肪×16%-粗纖維×2%+灰分×4%+水分×16%+無氮浸出物×12%+根的異黃酮×18%+莖的異黃酮×18%。通過權重比較，6個甘草材料的綜合排名為6號>3號>4號>2號>5號(表6)。

表6 6個甘草材料綜合評價及排序Table 6 Establishment value and sorting of 6 licorice species

3 討論與結論

目前，異黃酮粗提取方法主要為索氏抽提法，采用乙醇做提取溶劑。粗提物經乙酸乙酯萃取后，再經大孔樹脂分離純化，最終可得純度在50%的異黃酮產品。單以分析樣品中異黃酮單體含量為目的，可省掉粗提物的進一步提純，直接將粗提樣水解后進行HPLC分析即可。由于儀器存在時間差異，故采用每進4針樣品溶液之后進一針異黃酮混標溶液，可以有效的避免儀器由于時間差異所產生的異黃酮單體隨樣品以及時間變化出峰位置所產生的偏移，有助于確定正確的出峰位置，記錄峰面積。植物體內次生代謝產物含量的多少取決于植物本身積累這種次生代謝物質的能力[21-23]，說明甘草積累鷹嘴豆芽素A的能力最強，其次，染料木素，大豆黃素與刺芒柄花素的積累能力非常弱。通過對6個甘草材料根、莖葉中異黃酮含量的比較試驗研究，發現脹果甘草根中異黃酮含量最高，烏拉爾甘草莖葉中異黃酮含量較高，所以3號脹果甘草的根和6號烏拉爾甘草的莖葉用于提取異黃酮更具利用價值。5號黃甘草根、莖葉總的異黃酮含量最高。所有甘草品種根中所含異黃酮均高于莖葉，因此，從提取異黃酮的角度看，地下部更具有利用價值。與梁冰等[24]結果相同，不同甘草材料，不同部位異黃酮含量均不同。張德良等[25]對大豆蛋白復合纖維中異黃酮進行提取，得到大豆異黃酮總量為1 173 μg/g，宋超等[12]人得到紅三葉異黃酮含量為232.95 μg/g，而此次試驗甘草平均總異黃酮含量為1 234.05 μg/g，顯著高于其他豆科牧草，因此，甘草異黃酮具有更好的發展潛力。

選取粗蛋白﹑粗脂肪﹑粗纖維﹑水分﹑灰分﹑無氮浸出物6個營養成分進行比較。從不同角度分析，3號脹果甘草的無氮浸出物含量高于其他品種，6號烏拉爾甘草的粗蛋白含量和粗脂肪含量顯著高于其他品種。5號黃甘草與2號光果甘草的綜合營養價值較高。4號粗毛甘草的各個指標均處于中等水平。甘草營養物質與其他幾種主要豆科牧草相比，其粗蛋白含量為17.36%，與紫花苜蓿和檸條錦雞兒相近，比紅豆草略少；其粗脂肪含量均比紫花苜蓿、紅豆草和擰條錦雞兒高，而粗纖維含量相應小于其他牧草[3]。

為了避免因單一性狀優良進行選育造成優異品種或性狀丟失，應根據育種目的，對品種進行合理評價，選擇自己需要的品種[26]。由于甘草的研究開發利用價值主要在于飼用與醫藥方面，因此，在采用賦值法給各參試指標賦值時，粗蛋白、粗脂肪﹑水分﹑無氮浸出物與異黃酮賦予較高值，對于篩選營養價值高的品種具有指導意義。閻旭東等[26]對6個苜蓿品種的生長特性進行了評價，但單項指標最突出的品種并不意味著就是最佳品種[27]。應用權重系數法進行綜合分析，結合產量和質量指標對甘草進行綜合評價，可以篩選出綜合性狀較優的甘草品種。通過對6個甘草種質材料營養指標的評價，發現綜合營養價值評價為烏拉爾甘草>脹果甘草>粗毛甘草>云南甘草>光果甘草>黃甘草。說明烏拉爾甘草的綜合營養價值最高，是研究開發利用的首選甘草品種。

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