兩種種植模式下草豆蔻的營養器官藥用成分比較

羅敦 吳桐 陸素君 余鳳強 黎婷演 楊梅 陳振生

摘要：以桉樹（Eucalyptus spp.）林套種的草豆蔻（Alpinia katsumadae Hayata）和自然生長的草豆蔻為研究對象，測定草豆蔻營養器官（根、莖、葉）中總黃酮、多糖、總酚、總皂苷含量和折干率。結果表明，自然生長的草豆蔻整株折干率是桉樹林套種的1.11倍；草豆蔻的總黃酮含量為10.27～32.13 mg/g，其中桉樹林套種的草豆蔻葉總黃酮含量最高，達32.13 mg/g；草豆蔻多糖含量為21.50～37.28 mg/g，自然生長條件下草豆蔻整株多糖含量是桉樹林套種的1.15倍；桉樹林套種條件下草豆蔻整株總酚含量是自然生長條件下草豆蔻總酚含量的2.10倍；桉樹林套種條件下草豆蔻整株總皂苷含量是自然生長條件下草豆蔻整株總皂苷含量的1.25倍；由主成分分析可知，桉樹林套種條件下草豆蔻的營養器官綜合得分和排名均高于自然生長。綜上，2種種植模式下草豆蔻營養器官的藥用成分含量均處于較高水平，且桉樹林套種條件下草豆蔻更有利于有效成分的累積。

關鍵詞：草豆蔻（Alpinia katsumadae Hayata）；桉樹（Eucalyptus spp.）林；藥用成分；營養器官

中圖分類號：S759.82? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）04-0158-05

Comparison of nutritional organs medicinal components of Alpinia katsumadae Hayata under two planting models

Abstract： Using Alpinia katsumadae Hayata from Eucalyptus forest intercropping and Alpinia katsumadae Hayata from natural growth as research objects， the total flavonoid， polysaccharide， total phenolic， total saponin content and drying rate of Alpinia katsumadae Hayata nutritional organs （roots， stems， leaves） were determined. The results showed that the whole plant drying rate of Alpinia katsumadae Hayata with natural growth was 1.11 times that of Eucalyptus forest intercropping；the total flavonoid content of Alpinia katsumadae Hayata was 10.27～32.13 mg/g， among which Eucalyptus forest intercropping had the highest total flavonoid content in the leaves of Alpinia katsumadae Hayata， reaching 32.13 mg/g；the polysaccharide content of Alpinia katsumadae Hayata was 21.50～37.28 mg/g. Under natural growth conditions， the total polysaccharide content of Alpinia katsumadae Hayata was 1.15 times that of Eucalyptus forest intercropping；the total phenolic content of Alpinia katsumadae Hayata under the condition of Eucalyptus forest intercropping was 2.10 times that of Alpinia katsumadae Hayata under the condition of natural growth；the total saponin content of Alpinia katsumadae Hayata under the condition of Eucalyptus forest intercropping was 1.25 times that of Alpinia katsumadae Hayata under the condition of natural growth；according to principal component analysis， under the condition of Eucalyptus forest intercropping， the comprehensive score and ranking of the nutritional organs of Alpinia Katsumadae Hayata were higher than those of natural growth. In summary， the medicinal component content of the nutritional organs of Alpinia katsumadae Hayata was at a high level under both planting modes， and the Eucalyptus forest intercropping condition was more conducive to the accumulation of effective ingredients of Alpinia katsumadae Hayata.

Key words： Alpinia katsumadae Hayata； Eucalyptus spp. forest； medicinal components； nutritional organs

草豆蔻（Alpinia katsumadae Hayata）為姜科（Zingiberaceae）山姜屬多年生植物，喜溫暖潮濕，多生長于水分充足、土質疏松的山地、溝谷，主要分布于中國海南省、廣東省、廣西壯族自治區、福建省、云南省等南方地區［1］。草豆蔻為傳統的藥食同源常用中藥，收載于《中華人民共和國藥典》2015年版，其干燥近成熟種子內含有黃酮、多糖、皂苷等藥用成分，具有燥濕行氣、溫中止嘔等功效［2］，有研究發現，草豆蔻根、莖、葉中也含有此類藥用成分［3，4］。隨著對草豆蔻藥用價值的深入研究，其市場需求逐步擴大，人工種植草豆蔻的規模也迅速擴大。桉樹（Eucalyptus spp.）是桃金娘科（Myrtaceae）桉屬植物，具有生長速度快、環境適應性強和經濟價值高等特點，廣泛栽植于廣東省、廣西壯族自治區等地［5，6］。桉樹樹冠稀疏，透光度大，利用其下層空間套種藥用植物不僅能提高桉樹林的空間利用率，還能在相對較短的時間內增加經濟效益。已有學者開展了桉樹與草珊瑚（Sarcandra glabra）、金銀花（Lonicera japonica）、扶芳藤（Euonymus fortunei）等套種模式的研究，但桉樹林套種草豆蔻的研究鮮有報道［7］。鑒于此，本研究以桉樹林套種的草豆蔻和自然生長的草豆蔻為研究對象，發掘不同生長條件下草豆蔻營養器官根、莖、葉的藥用潛力，以期為草豆蔻的高效栽培及綜合利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西壯族自治區玉林市博白縣博白林場（109°38′—110°17′E，21°39′—22°30′N），屬亞熱帶季風氣候。該地區光照充足，雨量充沛，年平均溫度為21.9 ℃，月平均最低溫度為13.4 ℃（1月），月平均最高溫度為28 ℃（7月），全年積溫為80 819 ℃·d，年平均降水量為1 756.2 mm，年平均日照為1 778.3 h，對培育桉樹等速生樹種十分有利。地形以丘陵為主，土壤類型是酸性壤土、沙壤土。

1.2 林分結構與樣品采集

于2021年4月在桉樹純林中構建桉樹-草豆蔻復合經營模式，株行距設置為1.6 m×2.0 m，種植密度為200株/667 m2，采用垂直等高線混交，一列種植桉樹，一列種植草豆蔻。桉樹樹齡為2年，樹高約11 m。造林后，每年施肥2次，基肥和追肥均施用復合肥，N∶P∶K=17∶17∶17（質量比），采用人工挖坑施肥，每個坑施肥1 kg。定植后，每年安排2次割灌除草。自然生長的野生草豆蔻生長于距桉樹林約20 m的溝谷內，后期未進行任何撫育管理。于2022年3月在桉樹林套種草豆蔻的林分及自然生長的林分中設置3個6 m×30 m樣帶，樣帶之間相隔20 m，于各樣帶的上、中、下坡分別采集5株樣品帶回實驗室，用于折干率及有效成分的測定。各樣帶的基本情況如表1所示。

1.3 測定方法

1.3.1 主要儀器、試劑與對照品 INFINITE M200 PRO型全自動全波長酶標儀（瑞士帝肯有限公司）；KS-120D型超聲波儀（寧波海曙科聲超聲設備有限公司）；XPN-100型超速冷凍離心機［貝克曼庫爾特商貿（中國）有限公司］。乙醇、硫酸、蒽酮、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、香草醛、冰醋酸、福林酚均為分析純；對照品葡聚糖（純度≥98%）、蘆丁標準品（純度≥98%）、齊墩果酸（純度≥98%）、香草酸（純度≥98%）均購自廣西南寧壹棵松生物科技有限公司。

1.3.2 折干率的測定 將草豆蔻分成根、莖、葉3部分，洗凈后測鮮重，105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒重，測干重，計算折干率，計算公式如下。

折干率=（干重/鮮重）×100% （1）

1.3.3 總黃酮含量的測定 采用乙醇提取法測定草豆蔻的總黃酮含量［8］。以蘆丁試劑為標準溶液，準確稱取1.0 g草豆蔻粉末，按照料液比1∶20的比例集中加入70%的乙醇溶液，在80 ℃下提取2 h，在酶標儀中于波長510 nm處測吸光度，繪制標準曲線，得到回歸方程y=7.476 4x+0.048 1，計算總黃酮含量。

1.3.4 多糖含量的測定 草豆蔻的多糖含量采用苯酚-硫酸法測定［9］。以葡聚糖溶液作為標準液，取2.0 g草豆蔻粉末，用苯酚-硫酸法在沸水浴條件下提取2 h，離心后棄去上清液，加入苯酚和硫酸并在485 nm波長處測吸光度，得到回歸方程y=2.770 5x+0.081 3，計算多糖含量。

1.3.5 總酚含量的測定 總酚的測定使用福林酚法［10］，精密稱取香草酸對照品1 mg，加10 mL 20%甲醇制成質量濃度為0.1 mg/mL的溶液即得標準應用液，稱取2 g草豆蔻粉末與70 mL 20%甲醇混合后在索氏提取器中回流提取60 min，加福林酚試劑和10% Na2CO3后加去離子水定容，暗處放置1 h后在波長735 nm處測吸光度，繪制標準曲線，得到回歸方程y=9.611 1x+0.167 9，計算總酚含量。

1.3.6 總皂苷含量的測定 采用香草醛-冰醋酸顯色法測定總皂苷含量［11］，以齊墩果酸為對照品溶液，向提取的草豆蔻樣品溶液中分別加入0.2 mL 5%香草醛-冰醋酸溶液、5 mL高氯酸，混勻密塞后水浴15 min后冰浴，再加入5 mL冰醋酸靜置1 h，在? ? 540 nm波長處用酶標儀測吸光度，以質量濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，得到回歸方程y=0.026 3x+0.085 5，計算總皂苷含量。

1.4 數據統計方法

采用Microsoft Excel 2016軟件進行數據匯總與初步處理；IBM SPSS Statistics 23軟件進行方差分析、多重比較及主成分分析；Origin Pro 2021軟件制作圖表。

2 結果與分析

2.1 不同生長條件、不同器官草豆蔻折干率比較

由圖1可知，不同生長條件下草豆蔻不同器官的折干率存在差異。自然生長的草豆蔻整株折干率是桉樹林套種的1.11倍。自然條件下草豆蔻各器官的折干率由大到小依次為葉（47%）、根（43%）、莖（35%）；桉樹林套種條件下，草豆蔻根折干率為58%，分別是莖、葉折干率的1.93、1.76倍。

2.2 不同生長條件、不同器官草豆蔻總黃酮含量比較

由圖2可知，草豆蔻的總黃酮含量在10.27～32.13 mg/g，其中自然生長條件下的草豆蔻不同器官總黃酮含量從高到低依次為葉（13.33 mg/g）、莖（12.09 mg/g）、根（11.06 mg/g）；桉樹林套種的草豆蔻葉總黃酮含量最高，達32.13 mg/g，分別是桉樹林套種下草豆蔻根、莖總黃酮含量的3.13、1.74倍，三者間存在顯著差異（P<0.05）。桉樹林套種的草豆蔻整株總黃酮含量是自然生長條件下的1.87倍。

2.3 不同生長條件、不同器官草豆蔻多糖含量比較

由圖3可知，草豆蔻多糖含量為21.50～37.28 mg/g，自然生長條件下草豆蔻整株多糖含量是桉樹林套種的1.15倍。自然生長條件下草豆蔻根多糖含量最高，達37.28 mg/g，其含量分別是自然生長條件下草豆蔻莖、葉多糖含量的1.45、1.20倍，分別是桉樹林套種下草豆蔻根、莖、葉多糖含量的1.05、1.43、1.73倍。

2.4 不同生長條件、不同器官草豆蔻總酚含量比較

由圖4可知，不同生長條件下草豆蔻葉總酚含量均顯著高于根和莖（P<0.05），其中桉樹林套種的草豆蔻葉總酚含量最大，為81.05 mg/g，分別是桉樹林套種下草豆蔻根、莖總酚含量的9.90、2.40倍。就生長條件而言，桉樹林套種條件下草豆蔻整株總酚含量是自然生長條件下草豆蔻總酚含量的2.10倍。

2.5 不同生長條件、不同器官草豆蔻總皂苷含量比較

對不同生長條件下草豆蔻的總皂苷含量進行測定，結果如圖5所示。草豆蔻總皂苷含量為5.75～25.40 mg/g，其中桉樹林套種的草豆蔻葉總皂苷含量最高，為25.40 mg/g，分別是桉樹林套種條件下草豆蔻根、莖的4.42、1.78倍；就生長條件而言，桉樹林套種條件下草豆蔻整株總皂苷含量是自然生長條件下草豆蔻整株總皂苷含量的1.25倍。

2.6 主成分分析

采用主成分分析比較2種生長環境下草豆蔻不同器官藥用品質的優劣。由表2可知，當主成分個數達到2時，主成分累計貢獻率為91.988%，其中主成分1（PC1）的貢獻率為68.607%；主成分2（PC2）的貢獻率為23.381%。用以上2個主成分對草豆蔻不同器官的藥用價值進行綜合評價，得到綜合函數（F），計算公式如下。

F=0.686F1+0.234F2 （2）

式中，F1、F2分別為主成分1、主成分2的得分。

根據該函數可知，主成分1對綜合評分的影響較大，其中總酚、總皂苷、總黃酮在主成分1中均表現出較高的正載荷（表3），表明這3個指標對草豆蔻的藥用品質影響較大。計算2種生長條件和各器官的綜合得分，結果如表4所示，在主成分1中，桉樹林套種條件下草豆蔻不同器官的綜合得分均為正數，自然生長條件下草豆蔻不同器官的綜合得分均為負數；在主成分2中，綜合得分為正數的是套種根和自然葉，其余均為負數。所有處理的綜合得分由大到小依次為套種葉、套種根、套種莖、自然葉、自然根、自然莖。綜上，桉樹林套種條件下草豆蔻的品質優于自然生長，且套種葉的品質最佳。

3 小結與討論

在不同種植模式下，草豆蔻的折干率、總黃酮、多糖、總酚、總皂苷含量均存在差異。研究表明，折干率是反映藥材最佳采收期和衡量藥材生長狀況的重要指標，折干率越高，植物長勢越好［12，13］。本研究發現，自然生長條件下草豆蔻整株、莖、葉的折干率大于桉樹林套種的草豆蔻折干率；桉樹林套種條件下草豆蔻整株的總黃酮、總酚、總皂苷含量均為大于自然生長條件，導致該結果的原因可能是，桉樹林下的生境為草豆蔻生長發育提供了相對陰涼的環境，同時，桉樹林通過施肥、松土、除草等撫育管理，改善了土壤理化性質，提高了土壤肥力，改善了植物對水分和養分的吸收，促進草豆蔻的生長。不僅如此，人為調控林分郁閉度及利用林下的凋落物，在適度遮陰的同時，削弱了光照強度，既滿足了草豆蔻所需要的光照要求，又減少了水分蒸發，有利于草豆蔻生長［14，15］；而自然生長條件下的草豆蔻受強光直接照射，會加快植株老化，從而影響有效成分的合成與累積。

不同器官的藥用成分在植物中的分布與積累具有差異性。本研究發現，2種種植模式下草豆蔻的總黃酮含量均表現為葉>莖>根，推測草豆蔻中的黃酮類化合物可能是在葉片中合成或累積。有學者在研究植物體內的黃酮類化合物合成路徑時發現，黃酮類化合物生物合成途徑中的3種關鍵酶都在葉中活性最高［16］，揭示黃酮類化合物的主要累積器官為植物葉片，該結論為本研究提供理論依據，但相關機制還需要進一步探討。草豆蔻葉的總黃酮含量為13.33～32.13 mg/g，與幾種以總黃酮為主要藥用成分入藥的樹種相比，其含量比無患子（Sapindus mukorossi）和喜樹（Camptotheca acuminata）高，說明草豆蔻葉中的黃酮類化合物具有一定的利用價值［17，18］。

多糖類化合物是一類重要的生物活性物質［19-21］。本研究中多糖類化合物在草豆蔻根、莖、葉中的表達存在差異，根的多糖含量較高，有研究通過對植物多糖的合成關鍵酶進行表達量聚類分析，發現其在根、莖中的表達量高于葉，再對其特定基因進行定量分析，結果也顯示這些基因在根、莖中含量較高［22］，可以推斷多糖主要貯藏器官為植物的根。此外，本研究測定的草豆蔻多糖含量較其他藥用植物少［23-25］，若要在生產實踐中利用其多糖成分，可通過施肥、撫育間伐等措施來加強多糖在草豆蔻根中的累積［26］。

皂苷和酚類化合物也是廣泛存在于植物體內的次生代謝產物［27，28］。本研究中，桉樹林套種條件下草豆蔻葉的總酚含量高于鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）［29］、總皂苷含量與黃芪（Astragalus licentianus）相差不大［30］，說明草豆蔻葉的總酚、總皂苷也具有一定的利用價值。草豆蔻葉的總酚、總皂苷含量高于根、莖，其原因除受遺傳基因控制外，還有可能與其執行功能有關［17］，植物葉片中含有較高含量的總皂苷、總酚可以有效防御病蟲害、抵抗各種逆境脅迫［31-33］。因此，在今后的生產實踐中可以選擇性地摘取部分葉片進行利用，而保留地下部分繼續生長至最佳的采收期再加以利用。

通過對各指標進行主成分分析，發現套種葉、套種根、套種莖的主成分綜合得分較高，表明桉樹林套種條件下草豆蔻的品質優于自然生長，且套種葉的品質最佳，在后續的研究中，可將草豆蔻的葉視為潛在藥用資源，進行進一步的成分分離及結構鑒定。綜上所述，2種種植模式下草豆蔻的根、莖、葉中均含有總黃酮、多糖、總酚、總皂苷，并且桉樹林套種的草豆蔻品質最佳。桉樹-草豆蔻的林藥復合模式不僅能提高草豆蔻的品質，還能充分利用林地資源獲得更高的經濟效益，值得進一步推廣。

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