香茅草葉綠素含量分析

周麗珠，谷 瑤,*，曾永明，梁忠云，李桂珍，秦榮秀，朱永杰

(1.廣西壯族自治區林業科學研究院，廣西南寧 530002；2.北京林業大學經濟管理學院，北京 100083)

香茅草[Cymbopogoncitratus(DC.) Stapf]屬禾本科香茅屬，因有檸檬香氣，故又被稱為檸檬草，為多年生草本植物，最高可達2 m[1]，原產于亞洲，印度、斯里蘭卡、印尼、非洲等熱帶地區都有這種藥草植物[2]。香茅草中含有鞣質、蛋白質、蒽醌類、甾體、萜類、黃酮類、酚類和揮發油等成分。香茅草的用途十分廣泛，目前對香茅草的研究主要集中在揮發油的提取和利用[3-10]，檸檬香茅草和泰國香茅草揮發油主要成分均為β-月桂烯、橙花醛、香葉醛；爪哇香茅草揮發油主要成分為香茅醛、香茅醇、香葉醇、欖香醇；澳洲香茅草揮發油主要成分為橙花醛、香葉醛[8]。

葉綠素(chlorophyll)為廣泛存在于植物中，可用于食品添加劑和醫藥領域等[11]。葉綠素優越的生物活性，又無毒副作用，且可容易在蔬菜中獲取，具藥食兩用特性，很受醫療領域青睞[11]。光合作用是植物生長的重要能量來源和物質基礎。而葉綠素含量和葉綠素a/葉綠素b比值對光合速率有直接的影響，其中葉綠素a/葉綠素b比值減少時，葉片的光合活性能明顯提高[12-15]，國際上通用的分光光度法測定葉綠色a含量分為乙醇法和丙酮法。采用不同的方法進行葉綠a測定，其數值差異較大。20世紀80 年代初張憲政[16]提出了丙酮乙醇混合液浸提法,證明利用混合液進行葉綠素浸提的可行性。進一步研究后發現,混合液法比傳統Arnon 法提取葉綠素效率高、穩定性好[17-18]。筆者通過不同浸提液對香茅草葉綠素的提取進行比較，測定澳洲香茅草、爪哇香茅草、檸檬香茅草和泰國香茅草的葉綠素含量。

1　材料與方法

1.1試驗地自然概況香茅草種植試驗地位于廣西林業科學研究院試驗苗圃內(108°21′E、22°56′N) ，海拔90～100 m，該區域屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫約為21.6 ℃， 極端最高氣溫39.4 ℃，極端最低氣溫為12.8 ℃，雨量充沛，年降水量1 304.2 mm，平均相對濕度79%[19]。

1.2儀器與藥品超聲波水浴鍋(CS-24，常州朗博儀器制造有限公司)；UV-2550型紫外-可見分光光度計；TP3200電子天平。丙酮、甲醇和乙醇均為AR級，蒸餾水自制。

1.3樣品準備隨機抽采2017年8月廣西壯族自治區林業科學研究院試驗苗圃內成齡香茅草鮮葉，去除黃葉和枯葉，洗凈后切成0.5 cm每段，備用；按體積比配制浸提液1(80%丙酮溶液)、浸提液2(無水乙醇∶丙酮=1∶1)、浸提液3(無水乙醇∶丙酮∶水=2∶2∶1)和浸提液4(甲醇∶丙酮=1∶2)，備用。

1.4試驗方法將一定量切碎處理后的香茅草樣品，放入試管中，在試管中分別加入10 mL 1、2、3和4的混合浸提劑，密封試管口。然后將盛有樣品的試管置于超聲水浴鍋中，在黑暗條件下超聲一定時間后，當肉眼觀察葉組織完全變白時，即說明浸提完全，收集浸提液。葉綠素a和葉綠素b的最大吸收波長分別為663和645 nm，在663 和645 nm波長下分別測定吸光度，以浸提液做空白對照，將所得數據按公式(1)、(2)和(3)分別計算不同品種的香茅草葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量(mg/g)。

葉綠素a=(12.70A663-2.69A645)×V/1 000×m

(1)

葉綠素b=(22.90A645-4.67A663)×V/1 000×m

(2)

總葉綠素=(8.02A663+20.21A645)×V/1 000×m

(3)

式中，A663和A645分別代表特定波長下葉綠素浸提液的吸光度；V表示浸提液的體積(mL)；m表示所用香茅草組織鮮重(g)。

2　結果與分析

2.1葉綠素浸提液的吸收光譜采用不同浸提液對澳洲香茅草葉綠素進行提取，在分光光度計上掃描葉綠素浸提液的吸收光譜。結果表明(圖1)，所得到的吸收光譜基本相似，長波長段的吸收峰也基本相似。說明所用浸提液針對葉綠素溶解的化學性質基本相同，采用公式(1)、(2)、(3)計算葉綠素含量。

圖1　澳洲香茅草葉綠素在不同浸提液中的吸收光譜Fig.1　Absorption spectrum of chlorophyll of Australian Cymbopogon citratus in different extracts

2.2不同浸提液對香茅草葉綠素浸提效果從表1可以看出，不同浸提液對同一品種香茅草的葉綠素提取效果呈顯著差異，其中浸提液4對澳洲香茅草葉綠素的提取效果明顯好于其他混合浸提液，而浸提液2對爪哇香茅草、檸檬香茅草和泰國香茅草葉綠素的提取效果最佳。

表1　不同浸提液對不同品種香茅草浸提效果比較

注：表中數據為平均值±標準誤差。同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)；同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)

Note:The data in the table are mean ± standard error.Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05); different capital letters indicate extremely significant differences (P<0.01)

4個香茅草品種中，檸檬香茅草的葉綠素含量最高，其次是泰國香茅草，爪哇香茅草和澳洲香茅草的葉綠素含量差異不顯著。澳洲香茅草的葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量均最低。澳洲香茅草、爪哇香茅草、檸檬香茅草和泰國香茅草葉綠素a/葉綠素b比值分別為3.89、4.35、4.55和4.09。

3　結論

浸提法是采用分光光度計測定葉綠素常用的方法之一，該研究利用不同浸提液提取不同品種香茅草葉綠素，結果表明，丙酮∶甲醇=2∶1混合浸提液對澳洲香茅草葉綠素的提取效果較佳，丙酮∶乙醇=1∶1混合浸提液對爪哇香茅草、檸檬香茅草和泰國香茅草葉綠素的提取效果最佳。香茅草不同品種的葉綠素含量之間整體存在顯著差異。從該試驗結果看，檸檬香茅草和泰國香茅草的葉綠素含量均明顯高于爪哇香茅草和澳洲香茅草，另一方面澳洲香茅草和泰國香茅草的葉綠素a/葉綠素b比值均低于爪哇香茅草和檸檬香茅草，說明泰國香茅草具有較高的光合作用能力和光合活性，能轉化較多的光合產物，因此生長較快。由此可初步得出，在該立地條件下，泰國香茅草在成林期比澳洲香茅草、爪哇香茅草和檸檬香茅草具有較高的光合性能和生長速率，至于幼、中成齡期的生長情況比較還有待于進一步研究。

[1] 李軍集,周麗珠,梁忠云,等.香茅草種植加工與應用前景[J].安徽農業科學,2015,43(15): 254-255,271.

[2] 歐陽煒.廣西產香茅草化學成分及抗炎鎮痛作用的研究[D].南寧： 廣西中醫藥大學,2013.

[3] 程必強,許勇,喻學儉,等.六種香茅屬植物資源及精油成分[J].香料香精化妝品,1994(3):6-10.

[4] CHUKWUOCHA U M，FERNNDEZ-RIVERA O，LEGORRETA-HERREREA M.Exploring the antimalarial potential of wholeCymbopogoncitratusplant therapy [J].Journal of ethnopharmacology,2016,193:517-523.

[5] COSTA G,GRANGEIA H,FIGUEIRINHA A,et al.Influence of harvest date and material quality on polyphenolic content and antioxidant activity ofCymbopogoncitratusinfusion [J].Industrial crops and products,2016,83: 738-745.

[6] BONFERONI M C,SANDRI G,ROSSI S,et al.A novel ionic amphiphilic chitosan derivative as a stabilizer of nanoemulsions: Improvement of antimicrobial activity ofCymbopogoncitratusessential oil[J].Colloids and surfaces B: Biointerfaces,2017,152: 385-392.

[7] ADEGOKE G O,ODESOLA B A.Storage of maize and cowpea and inhibition of microbial agents of biodeterioration using the powder and essential oil of lemon grass (Cymbopogoncitratus)[J].International biodeterioration & biodegradation,1996,37(1/2):81-84.

[8] 李桂珍,梁忠云,周麗珠,等.不同產地的香茅油化學成分分析研究[J].香料香精化妝品,2015(6):12-16.

[9] 孟中磊,周麗珠,李軍集,等.枯萎霉變對檸檬型香茅草精油得率和主成分含量的影響[J].生物質化學工程，2016，50(3):46-50．

[10] 谷瑤,周麗珠,梁忠云,等.廣西北部灣經濟區香茅系列產品的市場前景分析[J].北方園藝,2017(2):175-179.

[11] 賀慶梅,楊曉清,李世標,等.5種市場常見辣椒葉綠素含量的比較[J].大眾科技,2015,17(4):48-49.

[12] 周竹青,張清良.小麥品種(系) 葉綠素含量變化及其與光合葉面積關系研究[J].孝感學院學報,2001,21(6):5-8.

[13] 洪法水,魏正貴,趙貴文.菠菜葉綠素的浸提和協同萃取反應[J].應用化工,2001,18(7):532-535.

[14] 高岐,趙旭光,譚煜媚.分光光度法測定-超聲波提取植物韭菜中葉綠素含量的研究[J].食品工業科技,2007(8):166-167.

[15] 林惠鴻,韋嬌媚,朱積余,等.水分脅迫下柚木葉綠素熒光動力學特性[J].廣西林業科學,2015,44(3):239-243.

[16] 張憲政.植物葉綠素含量測定——丙酮乙醇混合液法[J].遼寧農業科學,1986(3):26-28.

[17] 明華,胡春勝,張玉銘,等.浸提法測定玉米葉綠素含量的改進[J].玉米科學,2007,15(4):93-95.

[18] 韋立秀,王凌暉,楊振德,等.幾種相思樹種葉綠素含量的比較研究[J].廣西林業科學,2002,31(4):206-207.

[19] 陳金艷,王坤,廖健明,等.多穗柯扦插繁殖試驗[J].廣西林業科學,2015,45(1):115-118.