白及不同生長時期主要成分的動態(tài)變化

彭 焱，董愛文，唐克華,2*

(1.吉首大學 林產(chǎn)化工工程湖南省重點實驗室，湖南 張家界 427000； 2.張家界本草科技有限公司，湖南 張家界 427000)

白及[Bletillastriata(Thunb.)Reichb.f.]為蘭科(Orchidaceae)白及屬(Bletilla)多年生草本植物，以干燥塊莖(假鱗莖)入藥。始載于漢代《神農(nóng)本草經(jīng)》，在我國已有兩千多年藥用歷史，具有收斂止血、清熱利濕、消腫生肌等功效[1]。現(xiàn)代研究表明，白及還具有抗菌、抗炎、抗腫瘤、促進創(chuàng)面愈合、抗?jié)儭⒚腊妆瘛⒖寡趸⒀泳徦ダ系榷喾N藥理作用[2]。白及中含有多糖、脂類、黃酮類、多酚類、甾體、三萜、氨基酸以及少量的揮發(fā)油等活性成分[3]。糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸等初生代謝產(chǎn)物為植物的生存、生長、繁殖等提供必要的物質(zhì)基礎和能量[4]；黃酮、多酚、三萜等次生代謝產(chǎn)物的積累與植物脅迫的抵御、信號傳導、生長發(fā)育調(diào)節(jié)等有關，且其含量受到遺傳和環(huán)境等多種因素的影響[5]。

植物在生長過程中體內(nèi)活性物質(zhì)的含量受到外界環(huán)境、營養(yǎng)狀況以及生理狀態(tài)等諸多因素影響，表現(xiàn)出一定的波動規(guī)律，而且同種植物不同活性成分的動態(tài)規(guī)律可能不同，同種有效成分在不同植物中的動態(tài)規(guī)律也可能不同[6-7]。吳鳳云等[8]研究指出，白及藥材的品質(zhì)、多糖、淀粉、蛋白質(zhì)含量等與栽培年限、采收加工等有關。為探明張家界生態(tài)區(qū)白及適宜的栽培密度及采收時期，筆者等對白及藥用部位(塊莖)不同栽培密度、栽培年限及生長時期的多糖、淀粉、蛋白質(zhì)、總酚以及總黃酮含量的變化趨勢進行研究，以期為白及的栽培管理、采收及藥材質(zhì)量控制等提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2017年5月至11月、2018年4月至10月期間，在湖南省張家界市武陵源區(qū)中湖鄉(xiāng)進行。試驗地海拔570 m，東經(jīng)110°32′14″、北緯29°22′25″。試驗地土壤pH 5.62，有機質(zhì)31.3 g/kg，全氮1.85 g/kg，全磷0.34 g/kg，全鉀20.3 g/kg，速效氮142.3 mg/kg，速效磷6.81 mg/kg，速效鉀140 mg/kg。

1.2 試驗材料

白及：幼苗為種子離體快繁苗，大棚馴化1年，大田栽培2 ～ 3年，栽培密度分為低密度和高密度，低密度為2萬株/667 m2，高密度為4萬株/667 m2。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣本采集 樣本的采樣時間段為2017年5月至11月、2018年4月至10月，在不同栽培密度區(qū)域內(nèi)按照S型路線每次隨機挖取5個樣點的新鮮白及，連同其須根附著的少量泥土一并帶回實驗室。具體采樣時間見表1。

表1 白及樣品的采集時間

注：-代表此月份未采集樣本。

Note:- means no collected samples in this month.

1.3.2 考察指標的測定

1) 根冠比。每批次樣本挑選出大小基本一致的10～12株鮮白及單株，去除附著的泥沙，洗凈、晾干表面水分，稱重并記錄數(shù)據(jù)，再分割單株白及的地下部與地上部，稱重，計算二者比值。

2) 折干率。每批次樣本挑選出大小基本一致的10～12株鮮白及單株，去除附著的泥沙，洗凈、晾干表面水分，將塊莖部位65 ℃連續(xù)鼓風干燥5 d，得其干品，稱重計算折干率。

3) 主要成分含量測定。主要成分含量測定的樣品為折干率測定后的干燥白及塊莖，粉碎，過30目篩，備用。淀粉含量采用酸水解法[9]進行測定。蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍法進行測定[10]。

多糖含量的測定采用蒽酮-硫酸法[11]。精密稱取105 ℃干燥至恒重的D(+)-無水葡萄糖10.0 mg，用超純水定容至100 mL，得質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL的葡萄糖標準母液。量取0、1 mL、2 mL、4 mL、6 mL、8 mL和10 mL于10 mL容量瓶中，超純水定容至刻度，稀釋成系列標準溶液。精密吸取系列標準液各1 mL于具塞試管中，加入0.2%硫酸-蒽酮溶液2.5 mL，混勻，沸水浴10 min，搖勻，迅速于冰水浴中靜置冷卻10 min。在625 nm處測定其吸光度。以葡萄糖質(zhì)量濃度(mg/mL)為橫坐標，吸光度值為縱坐標，進行線性回歸，計算樣品多糖含量。

總酚含量的測定采用Folin-酚比色法[12]。精密稱取沒食子酸10.0 mg，無水乙醇溶解并定容至10 mL，取1 mL用無水乙醇稀釋10倍，得質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL的沒食子酸溶液。再取該稀釋液0、1 mL、2 mL、4 mL、6 mL、8 mL和10 mL于10 mL容量瓶中，超純水定容至刻度，配制成系列標準溶液，分別吸取配制好的系列標準液各0.1 mL于具塞試管中，加入0.5 mL的folin-酚試劑(1 mol/L)，黑暗條件下放置10 min，然后加入1 mol/L的Na2CO3溶液2 mL，充分混勻。50℃水浴10 min，冷卻后在770 nm處測定吸光度。以標準品沒食子酸的質(zhì)量濃度(mg/mL)為橫坐標，吸光度為縱坐標，進行線性回歸，計算樣品總酚含量。

總黃酮含量的測定，采用NaNO2-AlNO3顯色法[13]。精確稱取蘆丁標準品10.0 mg，無水乙醇溶解并定容至10 mL，得質(zhì)量濃度為1 mg/mL標準品母液。分別準確吸取標準液母液0、0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL于10 mL容量瓶中，超純水定容至刻度，配制成系列標準溶液。精密吸取系列標準溶液0.2 mL于具塞試管中，加5% NaNO2溶液0.2 mL，放置6 min。加10% AlNO3溶液0.2 mL，混勻后放置6 min。加入4% NaOH溶液4 mL，混勻，放置10 min后，在508 nm處測定吸光度，以吸光度為縱坐標，標準品蘆丁的質(zhì)量濃度(mg/mL)為橫坐標進行線性回歸，計算樣品總黃酮含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，Origin9.1繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 不同生長時間及栽培密度白及的根冠比

白及的營養(yǎng)器官包括地上部的包莖葉與地下部的塊莖及須根。每年4～7月為植株生長旺盛期，至每年的7月下旬之后，地上部的生長減緩，形態(tài)變化較小；在每年8月下旬后，植株開始倒苗，直到當年10月完全倒苗[14]。從圖1可看出，白及根冠比具有周年變化規(guī)律性，不同栽培密度和年限下的白及根冠比周年變化趨勢基本一致，即在4—10月的采樣時間段內(nèi)均呈快速增大趨勢。包莖葉、塊莖、須根構成了白及營養(yǎng)生長的整體功能系統(tǒng)，可通過控肥、控水等措施調(diào)控白及根莖葉的生長狀態(tài)。

圖1 不同栽培密度及栽培年限白及的根冠比

Fig.1 Root/shoot ratio ofB.striatawith different cultivation years under different cultivation density

2.2 不同生長時間及栽培密度白及的折干率

從圖2可知，低密度和高密度栽培2年的白及鮮品折干率均在5月最低，分別為14.56%和11.9%，在11月最高，分別為36.21%和33.03%。

Fig.2 Drying rate ofB.striatawith different cultivation years under different cultivation density

低密度和高密度栽培3年的白及鮮品折干率均在4月最低，分別為10.87%和12.76%，10月最高，分別為35.28%和34.79%。在相同采收時段，栽培3年的折干率整體稍高于栽培2年的。兩種密度栽培的白及，其鮮品折干率在每年的周年變化趨勢基本一致，都是在夏秋季時維持較高水平，反映白及在這個時間段的干物質(zhì)積累較多，說明在秋季之初開始采收白及是合理的。

2.3 不同生長時間及栽培密度白及的主要成分含量

從表2可知多糖、淀粉、蛋白質(zhì)、總酚及總黃酮的標樣曲線及線性范圍。5種成分標樣回歸方程的R值均大于0.999 0，在其測定的線性范圍內(nèi)測定結果真實可靠。

表2 白及5種主要成分的標樣曲線方程及線性范圍

2.3.1 淀粉含量 由圖3-a可知，低密度和高密度栽培2年白及的淀粉含量均在11月最低，分別為29.64%和31.11%；在8月和9月最高，分別為59.25%和56.01%。低密度和高密度栽培3年白及的淀粉含量均在4月最低，分別是23.27%和24.34%；在9月和8月最高，分別為55.59%，和49.25%。2種密度栽培下的白及淀粉含量差異較小；2種不同栽培年限的白及淀粉含量有較大差異，栽培2年的白及淀粉含量要高于栽培3年的。

2.3.2 蛋白質(zhì)含量 由圖3-b可知，低密度和高密度栽培2年白及的蛋白質(zhì)含量均在7月最低，分別為1.47%和1.11%；在9月最高，分別為3.56%和3.24%。低密度和高密度栽培3年的白及蛋白質(zhì)含量均在6月最低，分別為1.14%和0.54%；在4月最高，分別為6.47%和4.24%。

2種密度栽培的白及蛋白質(zhì)含量周年變化趨勢基本一致，均為每年6—10月逐漸升高，低密度栽培的白及蛋白質(zhì)含量比高密度栽培的含量高，栽培3年白及蛋白質(zhì)含量要明顯高于栽培2年。栽培3年白及的樣品測試數(shù)據(jù)顯示，其4月初開始出苗至6月初開花結束期間蛋白質(zhì)含量呈降低的變化趨勢。

2.3.3 多糖含量 由圖3-c可知，低密度和高密度栽培2年白及的多糖含量均在8月最低，分別為13.88%和12.47%；在7月最高，分別為34.87%和26.49%。低密度和高密度栽培3年白及的多糖含量均在5月最低，分別為19.87%和22.36%；在10月最高，分別為37.94%和37.16%。

圖3 白及主要成分含量的周年變化

Fig.3 Annual variation of main components content inB.striata

2種密度栽培白及的多糖含量周年變化趨勢具有一致性。多糖積累每年有2個高峰時期，即每年7月左右以及9—10月期間，在這兩個高峰期間(通常是在每年8月份)出現(xiàn)白及多糖含量低谷，這可能與每年8月的日均氣溫較高、植物蒸騰作用過強，缺乏水分供給或水分吸收不足所導致的初生代謝產(chǎn)物合成不足有關[15]。另外，白及塊莖在每年8月已開始出芽，芽的形成和生長也可能導致多糖消耗或轉移[16]，這可能是每年8月白及多糖含量較低的另一原因。此外，低密度栽培的白及多糖含量普遍稍高于高密度栽培的，這是密度高造成光合效率不足所致[17]；栽培3年的白及多糖含量明顯高于栽培2年的。

2.3.4 總酚含量 由圖3-d可知，低密度和高密度栽培2年白及的總酚含量均在8月最低，分別為0.09%和0.07%；在5月最高，分別為0.76%和0.68%。低密度栽培3年白及的總酚含量在6月最低，為0.20%，高密度栽培3年白及的總酚含量在8月最低，為0.27%；在4月最高，分別為0.62%和0.77%。不同栽培密度、不同栽培年限白及的總酚含量都呈現(xiàn)一致性的周年變化。在每年長出新苗的初期至當年11月，白及總酚含量總體上呈下降趨勢；栽培2年白及與栽培3年白及的最低總酚含量時期存在較大差異，但兩者的總酚含量都是在每年下半年趨于緩慢增加。

2.3.5 總黃酮含量 由圖3-e可知，低密度和高密度栽培2年白及的總黃酮含量均在8月最低，分別為0.11%和0.10%；在5月最高，分別為0.42%和0.37%。低密度和高密度栽培3年白及的總酚含量均在6月最低，分別為0.24%和0.19%；在9月最高，分別為0.54%和0.55%。

2種密度栽培的白及總酚含量間的差異較小；栽培2年白及與栽培3年白及的總黃酮含量在每年都有2個低谷期和2個高峰期。其中，栽培2年白及的總黃酮含量低谷期是8月中旬和11月中旬，高峰期是在5月上旬和9月下旬；而栽培3年白及的低谷期是在6月上旬和10月上旬，高峰期是在4月上旬和9月上旬。

3 結論與討論

研究發(fā)現(xiàn)，白及的淀粉、多糖、蛋白質(zhì)、總酚、總黃酮等5種成分的含量在周年生長過程中的變化較大。其中，2萬株/667 m2和4萬株/667 m2密度栽培的白及淀粉含量在8-9月較高，蛋白質(zhì)含量在4月、9月較高，多糖含量均在10月含量最高，總酚含量在4-5月較高，總黃酮含量在5月、9月較高。因此，當白及藥材以多糖為主要活性成分時，宜選擇在10月采收；以總酚為主要活性成分時，采收可適當提前至4-5月，甚至更早；以總黃酮為主要活性成分時，采收宜選擇在4-5月或9月。從淀粉含量和蛋白質(zhì)含量的周年變化規(guī)律來看，若以收獲藥用部位的總質(zhì)量為目標，則采收宜選擇在9月。在栽培密度方面，低密度(2萬株/667m2)與高密度(4萬株/667m2)栽培模式下，其在農(nóng)藝性狀方面(根冠比及折干率)無明顯差異，但在主要成分含量方面，低密度栽培稍優(yōu)于高密度栽培。因此，白及生產(chǎn)上應適當考慮栽培密度對白及品質(zhì)的影響。在栽培年限方面，栽培2年的白及多糖等主要藥效成分的含量低于栽培3年的，且白及為多年生塊莖類藥材，綜合其藥用部位(塊莖)產(chǎn)量與藥效成分含量考慮，建議白及采收以其生長年限3年及以上為宜。

藥用植物隨著生長時間的變化，體內(nèi)產(chǎn)生的活性物質(zhì)含量波動較大，使中藥材具有一定的時效性[18]。有研究表明，不同栽培年限白及的多糖、淀粉、蛋白質(zhì)、水分等含量是有變化的[8,19]。近年來，對于白及的研究主要集中在白及資源、栽培繁育、化學成分、藥理活性等方面，在白及中已發(fā)現(xiàn)近百種化學成分，文獻報道白及膠(白及多糖)為白及藥用的主要活性成分[20]，《中國藥典》2015版僅對白及藥材的水分(<15.0%)、總灰分(<5.0%)、SO2殘留量(<400 mg/kg)[21]做出明確規(guī)定，并未對白及多糖含量予以具體規(guī)定，白及藥材品質(zhì)的評價體系還有待完善。