11 種地理標志黃精活性成分及其抗氧化活性分析

任晉樂，欒明寶，鄧欣，曾為

（1. 浙江農林大學，浙江 杭州 311300；2. 中國農業科學院 麻類研究所，湖南 長沙 410205）

中藥材黃精為天門冬科Asparagaceae 黃精屬Polygonatum黃精P.sibiricum、多花黃精P.cyrtonema和滇黃精P.kingianum的干燥根莖，在我國已有兩千余年的藥用歷史，在《本草綱目》和《神農本草經》中均有記載，被廣泛應用于中藥領域，具有滋補養生、調養脾胃、益肺止咳、潤肺益腎的作用[1]。黃精富含多糖、皂苷、總酚和黃酮等活性成分[2]，現代醫學證明其具有提高免疫力、抗衰老和抗氧化等功能，在臨床上可以用于治療糖尿病、動脈粥樣硬化等疾病[3]。目前，中國是全球最大的黃精生產國，黃精相關食品、藥品、保健品和化妝品等的需求越來越大，黃精產業迎來增長爆發期[4-5]。

黃精屬植物適應性強，廣泛分布在我國東北、華北、西南和華東地區[6]，其中地理標志黃精以生長環境優越、品質優良為特點，是眾多黃精種源的佼佼者。地理標志產品旨在保護和促進特定地理區域的產業和文化，提高其產品附加值和市場競爭力。因此，選擇能廣泛代表黃精產業的11 種黃精地理標志產品，對其進行活性成分檢測和抗氧化能力分析，能了解黃精地理標志產品的品質和功效，為消費者、研究人員和生產人員提供參考，為相關領域的開發和應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品 11 種地理標志黃精樣品，于2022 年10—11 月收集5 年生仿野生栽培的品質優良的新鮮塊莖，樣品名稱、產地及其對應編號如表1。

表1 11 種地理標志黃精樣品信息Tab. 1 Information of Polygonatum spp. rhizomes with different geographical indications

1.1.2 試劑 主要試劑有購于索萊寶生物科技公司的無水乙醇（AR）、冰乙酸（AR）、香草醛（AR）硫酸、碳酸鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、葡萄糖、薯蕷皂苷、薯蕷皂苷元、人參皂苷Rb1 對照品、蘆丁、沒食子酸等，以及索萊寶生物科技公司的2，2-聯苯基-1-苦基肼基（DPPH）、2，2'-聯氨-雙二胺鹽（ABTS）自由基清除能力試劑盒和南京建成生物有限公司的鐵離子還原能力（FRAP）測定試劑盒。

1.1.3 儀器與設備 主要儀器有ME204/02 電子分析天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）、RS-FS1401 多功能粉碎機（合肥榮事達小家電有限公司）、ZXRD-B5210 恒溫電熱鼓風干燥箱（上海智城分析儀器制造有限公司）、F-100s 超聲波清洗儀（深圳鈺潔清洗設備有限公司）、TECAN Infinite 200 PRO 全自動酶標儀（瑞士TECAN 公司）、UV2700 紫外可見分光光度計（日本Himadzu 公司）、DZKW-D-6 電熱恒溫水浴鍋（北京市永光明醫療儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 將來自不同地區的地理標志黃精的5 年生塊莖洗凈、切片、60 ℃烘干、粉碎、過60 目篩，備用。不同地區的黃精樣品均為2.5 kg 左右，同一種黃精樣品處理時分為三組獨立進行，并且重復三次。

1.2.2 樣品有效成分測定 蛋白質測定：不同黃精樣品按照蛋白質含量檢測試劑盒（BC3185）要求進行測定。

還原糖測定：配置葡萄糖標準品溶液，測量其不同濃度溶液在540 nm 處的吸光度，以吸光度為縱坐標，標準品濃度為橫坐標繪制標準曲線。標準曲線結果為：y= 4.388 1x－0.230 1，R2 = 0.997 9，在0.05 ～ 0.25 mg·mL-1濃度范圍內線性良好。樣品按照還原糖含量檢測試劑盒（BC0230）要求進行測定，將樣品提取液進行吸光度測定，根據標準曲線計算還原糖含量（mg·g-1）。

總多糖測定：參考《中國藥典》[7]中黃精多糖含量測定方法，以葡萄糖標準溶液濃度為橫坐標，測定582 nm處吸光度為縱坐標，繪制標準曲線為y= 2.911 3x+ 0.014 6，R2 = 0.999 6，在0 ～ 0.276 mg·mL-1的濃度范圍內線性良好。根據標準曲線公式計算黃精樣品相應葡萄糖質量，進一步得到不同黃精樣品的多糖含量（%）。

總皂苷測定：以人參皂苷Rb1 的質量為橫坐標，550 nm 處的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線y= 2.261 8x+0.032 8，R2 = 0.999 8。參考王天梅等[8]的研究方法，根據上述標準曲線，測定黃精總皂苷含量（%）。

總黃酮測定：配置蘆丁標準品溶液，以蘆丁標準品濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線y= 0.350 8x－0.000 8，R2 = 0.999 3。采用亞硝酸鈉-硝酸鋁顯色法計算黃精中的總黃酮含量。根據蘆丁標準曲線計算黃精總黃酮的含量（%）。

總酚測定：參考馮庭輝等的方法[9]，以沒食子酸為標準品，繪制標準曲線，結果表明，標準曲線在0 ～ 0.528 mg·mL-1范圍內線性關系良好，標準曲線為y= 13.324x+ 0.068 2，R2 = 0.997 5。以福林酚和碳酸鈉溶液處理顯色，測定黃精中的總酚含量（%）。

1.2.3 抗氧化物質的測定 ABTS 自由基清除能力：使用從索萊寶公司購買的ABTS 自由基清除能力測定試劑盒（BC4770）對樣品進行測試，并按以下公式計算ABTS 自由基清除率（D）：D=[A0－（As－Ac）]/A0*100%，式中，A0為空白管吸光度，As為樣品吸光度，Ac為對照品吸光度。

DPPH 自由基清除能力：使用從索萊寶公司購買的DPPH 自由基清除能力測定試劑盒（BC4750）對樣品進行測試，DPPH 清除率（D）計算公式為：D=[A0－（As－Ac）]/A0*100，式中，A0為空白管吸光度，As為樣品吸光度，Ac為對照品吸光度。

FRAP 測定：采用鐵離子還原/抗氧化能力（Ferric reducing ability of plasma ，FRAP）法測定，配置FRAP試劑工作溶液，將5 μL 樣品提取物與180 μL 工作溶液混合，在37 ℃溫育3 ～ 5 min，在593 nm 處測定吸光度，使用硫酸亞鐵溶液（0.5 ～ 10 mg·mL-1）為標準品，以標準品濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標得到標準曲線，結果為y= 0.290 1x+ 0.134 5，R2 = 0.998 4。將樣品吸光度帶入標準曲線，最后按以下公式計算樣品的FRAP（D）。結果以每克樣品干質量的亞鐵離子當量毫摩爾（mmol Fe2+·g-1DW）表示。計算公式為：D= [（Ac－As）/Ac] ×100，式中，Ac是對照品的吸光度，As是樣品的吸光度。

1.3 數據分析

所有試驗數據均測3 次，以平均值±標準差的形式表示。使用SPSS 軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 樣品活性成分含量比較

2.1.1 蛋白質含量分析 由表2 可知，11 個樣品的蛋白質含量范圍為27.950 3 ～ 74.534 2 mg·mL-1。除了金寨黃精、安化黃精、泰山黃精與天問山黃精的蛋白質含量無顯著差異外，其余黃精的蛋白質含量均有顯著差異（P<0.05），其中，黔陽黃精的蛋白質含量最高，銅鼓黃精的蛋白質含量最低。蛋白質含量相對于其他5 種成分的含量來說處于較高的水平，說明蛋白質是黃精的主要食用成分。

表2 11 種地理標志黃精活性成分含量比較Tab. 2 The content of active pharmaceutical ingredient from Polygonatum spp. rhizomes with 11 geographical indications

2.1.2 還原糖含量分析 11 個樣品的還原糖含量范圍為14.959 4 ～ 38.537 2 mg·mL-1。除新化黃精、黔陽黃精與耿馬滇黃精，泰山黃精與銅鼓黃精的還原糖含量無顯著差異外，其余樣品的還原糖含量均有顯著差異（P<0.05）。相對于其他5 種指標來看，各樣品還原糖含量的差異較小，相對穩定。

2.1.3 多糖含量分析 多糖含量是《中國藥典》中評價黃精藥用質量的重要指標。11 個樣品的多糖含量范圍在9.691 0% ～ 16.583 7%，均滿足《中國藥典》中對黃精多糖含量大于7%的要求，其中除九華黃精、黔陽黃精和江山黃精的多糖含量無顯著差異外，其余黃精的多糖含量均有顯著性差異（P<0.05）。其中安化黃精、新化黃精和略陽黃精的多糖含量較高。

2.1.4 皂苷含量分析 11 個樣品的皂苷含量范圍為2.230 5% ～ 5.356 7%，其中九華黃精的皂苷含量最高，達5.356 7%，除金寨黃精與銅鼓黃精、安化黃精與泰山黃精的皂苷含量無顯著性差異外，其余黃精的皂苷含量均有顯著差異（P<0.05）。

2.1.5 黃酮含量分析 11 個樣品的黃酮含量范圍為0.488 2% ～ 1.593 2%，其中，泰山黃精的黃酮含量最高，金寨黃精的黃酮含量最低，并且與其余黃精的黃酮含量有顯著性差異（P<0.05）。

2.1.6 總酚含量分析 11 個樣品的總酚含量范圍為0.173 6% ～ 0.634 4%，其中，泰山黃精的總酚含量最高，銅鼓黃精的總酚含量最低，并且與其余黃精的總酚含量有顯著性差異（P<0.05）。

2.2 抗氧化活性分析

以ABTS 自由基清除能力、DPPH 自由基清除能力和FRAP 3 個指標來反映不同黃精樣品的抗氧化能力強弱，以濃度為1 mg·mL-1的維生素C 溶液為陽性對照（其自由基清除能力大于99%），對11 個樣品的抗氧化能力進行比較分析，結果見表3。

表3 11 種地理標志黃精的抗氧化活性Tab. 3 Antioxidant activity of Polygonatum spp. rhizomes with 11 geographical indications

2.2.1 ABTS 自由基清除能力分析 由表3 可知，11 個樣品的ABTS 自由基清除能力范圍在36.841 9% ～65.152 7%，其中，金寨黃精的ABTS 自由基清除能力最低，泰山黃精的ABTS 自由基清除能力最高，除金寨黃精與天問山黃精、略陽黃精與耿馬滇黃精、新化黃精與江山黃精的ABTS 自由基清除能力無顯著性差異外，其余樣品間的ABTS 自由基清除能力均有顯著差異（P<0.05）。

2.2.2 DPPH 自由基清除能力分析 11 個樣品的DPPH 自由基清除能力范圍在36.264 8% ～ 65.602 7%，其中，銅鼓黃精的DPPH 自由基清除能力最低，九華黃精的DPPH 自由基清除能力最高，除金寨黃精、新化黃精、江山黃精與黔陽黃精的DPPH 自由基清除能力無顯著差異外，其余各樣品的DPPH 自由基清除能力均有顯著差異（P<0.05）。

2.2.3 FRAP 11 個樣品的FRAP 范圍在0.402 3 ～ 1.386 5 mmol Fe2+·g-1DW，其中，耿馬滇黃精的FRAP 最低，泰山黃精的FRAP 最高，且泰山黃精與其他黃精的FRAP 差異顯著（P<0.05），各黃精樣品的FRAP 相較于其余兩個指標差異較小。

2.3 相關性分析

對不同黃精樣品的抗氧化活性（ABTS 自由基清除能力、DPPH 自由基清除能力和FRAP）與成分（蛋白質、還原糖、總多糖、總皂苷、總黃酮和總酚）進行相關性分析，結果見表4。

表4 黃精活性成分與抗氧化活性之間的相關性Tab. 4 Correlation between active ingredients and antioxidant activity of Polygonatum spp. rhizomes

由表4 可知，11 種地理標志黃精樣品的總酚含量與ABTS 自由基清除能力和FRAP 呈顯著正相關（P<0.05），其相關系數分別為0.726 和0.714；總黃酮含量與FRAP 呈顯著正相關（P<0.05），相關系數為0.718；總皂苷含量與FRAP 呈顯著負相關（P<0.05），相關系數為－0.64；而總多糖含量和還原糖含量對抗氧化活性的影響不如其余指標，蛋白質含量和總皂苷含量對抗氧化活性呈負相關或弱正相關。

2.4 聚類分析

對11種地理標志黃精樣品的3種抗氧化活性進行系統聚類分析，采用平方Euclidean 距離為度量準則，得到聚類分析結果如圖1 所示。當距離＞15 時，樣品可以分為2 類；當距離在10 ～ 15 時，樣品可以分為3 類，其中安化黃精、泰山黃精、略陽黃精、九華黃精和耿馬滇黃精為第1 類，天問山黃精為第2 類，金寨黃精、新化黃精、黔陽黃精、江山黃精、銅鼓黃精為第3 類。結合具體數據分析可得，樣品的抗氧化活性第1 類>第2 類>第3 類，因此安化黃精、泰山黃精、略陽黃精、九華黃精和耿馬滇黃精的綜合抗氧化能力較好。

圖1 11 個黃精樣品的聚類分析樹狀圖Fig. 1 Cluster dendrogram of Polygonatum spp. rhizomes with 11 geographical indications

2.5 主成分分析

對黃精成分和抗氧化活性這9 個變量的原始數據進行主成分分析，通過降維將各個變量提取為3 個因子，為保證數據的完整性和可靠性，累計方差貢獻率在80%以上。

由表5 所得，因子1 的方差貢獻率達35.508%，主要代表為總皂苷、總酚、總黃酮和FRAP；因子2 的方差貢獻率為24.104%，主要代表為多糖、蛋白質和還原糖；因子3 的方差貢獻率為21.599%，主要代表為ABTS自由基清除率和DPPH 自由基清除率。

表5 旋轉后因子載荷矩陣、特征值、貢獻率及因子權重Tab. 5 Load matrix, feature value, contribution rate and weight of factors

由表6 表明，九華黃精的因子1 得分最高，說明九華黃精與其余黃精樣品相比，其總皂苷、總酚、總黃酮含量和FRAP 相對其他樣品較高，更具優勢。黔陽黃精的因子2 得分最高，說明其在總多糖、蛋白質和還原糖相較于其余樣品更好。根據綜合得分進行判斷，11 種地理標志黃精樣品的品質從高到低分別為黔陽黃精、新化黃精、江山黃精、略陽黃精、安化黃精、泰山黃精、金寨黃精、九華黃精、銅鼓黃精、天問山黃精和耿馬滇黃精。

3 結論與討論

不同產地黃精的活性成分和抗氧化能力各有區別，何曉梅等[10]對5 個產地的黃精樣品的多糖進行體外抗氧化活性測定，發現不同黃精粗多糖對DPPH 自由基和ABTS 自由基都有不同的清除能力，并呈現一定的劑量關系。馬永強等[11]對6 個產地的黃精樣品進行基本成分測定，發現黃精多糖和黃酮等成分可以有效評價黃精的綜合品質。王丹等[12]對湖南和四川地區的黃精樣品進行活性成分測定，發現不同產地中的多花黃精多糖含量相對較高，總黃酮含量相對較低。我們通過測定11 種地理標志黃精樣品的活性成分和抗氧化活性，發現除少數樣品之間無顯著性相關外（P>0.05），其余樣品的活性成分和抗氧化活性均有顯著性相關（P<0.05）；泰山黃精的ABTS 自由基清除率和FRAP 最強，九華黃精的DPPH 自由基清除率最強；相關性分析結果表明，總酚、總黃酮、還原糖和總皂苷是影響黃精抗氧化活性的重要成分；聚類分析結果表明安化黃精、泰山黃精、略陽黃精、九華黃精和耿馬滇黃精的綜合抗氧化能力較好；主成分分析結果表明，黔陽黃精綜合得分排名第一，其次是新化黃精、江山黃精、略陽黃精、安化黃精、泰山黃精等，與聚類分析結果基本一致。本研究對11 種地理標志黃精樣品的主要成分和抗氧化活性進行了探究，為黃精抗氧化機制分析奠定了數據基礎，可以為黃精產業發展提供一定的參考。