山藥品種資源及化學成分研究進展

宋君柳

（菏澤學院園林工程系，山東菏澤，274000）

山藥品種資源及化學成分研究進展

宋君柳

（菏澤學院園林工程系，山東菏澤，274000）

對山藥的品種資源、分布、化學成分以及品種、栽培條件等因素對山藥品質的影響等方面的研究現(xiàn)狀和最新進展進行了綜述。

山藥 品種資源 化學成分

山藥 （Dioscorea batatasDecne.）又名大薯、薯蕷、山芋等，屬薯蕷科 （Dioscoreaceae）薯蕷屬（DioscoreaL.），是多年生纏繞草質藤本植物，廣泛分布于我國東北、華北、華中、東南、西南等丘陵和淺山地區(qū)，并形成許多地方品種。山藥根莖肉質潔白，營養(yǎng)豐富，是一種國際性藥、食兼用作物，也是我國重要的出口特產蔬菜之一[1]。據(jù)東漢《神農本草經》記載，山藥具有“主治傷中、補虛贏、除寒邪熱、補中益氣力、長肌肉，久服耳目聰明、輕身不饑、延年”之功效。隨著時代的發(fā)展，山藥作為一種保健食品越來越受到人們的關注和重視[2]。本文就我國栽培山藥的品種資源及化學成分研究進展作一綜述。

1 品種資源

早在3 000 a前我國就已經開始食用山藥，自夏、商起開始種植。河南焦作地區(qū)的溫縣、武陟、博愛、沁陽等沿沁河一帶（舊屬懷慶府）是我國正品山藥的地道和主要產區(qū)，這里出產的山藥特稱懷山藥，在國內外享有盛譽。

山藥的栽培品種以長江為界有明顯的劃分。長江以北基本上只種植薯蕷，也就是所謂的正品山藥，并且在長期的栽培過程中形成了各具特色的地方品種，如江蘇射陽懷山藥、昆明淮山藥、貴州安順山藥、太谷山藥、鐵棍山藥、花籽山藥、雞皮糙山藥、紅紫山藥、兗州黃牛腿山藥、祿豐腳板山藥、梁河梨子山藥、永平白山藥、日本白山藥、華州山藥等。而長江以南除薯蕷外還種植參薯、山薯和褐苞薯蕷等。由于栽培環(huán)境和人工選擇的影響，其種內生物學性狀和農藝性狀也有明顯差異。

裴鑒等在《中國植物志》[3]中將山藥及其相近種的生境歸納如下。

①薯蕷（D.polystachyaTurcz.），在我國分布較廣，常生長于海拔150～1 500 m的山坡、山谷林下、溪邊、路旁灌木叢或雜草叢中。除東北三省及內蒙古、西藏、青海等省區(qū)以外，各地均廣為栽培，其中以河南、山西兩省交界處為中心形成集中產區(qū)。

②參薯（D.alataLinn.），又稱大薯、淮山，亦為廣布種，我國長江以南各省區(qū)均有栽培，主產于浙江溫州、湖北利川、湖南桂陽、廣西博白等地。根莖性狀變異較大，有圓柱形、圓錐形、球形，變形的根莖呈姜狀、掌狀或竹根狀，外皮褐色或紫褐色。民間多作蔬菜食用。

③山薯（D.fordiiPrain et Burk.），又稱廣東淮山，分布于廣東、廣西、福建、浙江南部和湖南南部，生長于海拔50～1 150 m的山坡、山坳、溪溝邊或路旁的雜木林中。主產于廣東化州、高州、廉江、遂溪、三水、臺山等縣市。根莖圓柱形，有稀疏的長須根。

④褐苞薯蕷（D.persimilisPrainet Burk.），又稱廣西淮山，分布于湖南、廣東、廣西、貴州南部和云南南部，生長于海拔100～1 950 m的山坡、路旁、山谷雜木林中或灌木叢中。南方各地也有栽培，主產廣西陸川、玉林、桂平、平南、靈山等縣。根莖表皮紅褐色，圓柱形或不規(guī)則塊狀。

⑤日本薯蕷（D.japonicaThunb.），又稱土淮山，分布于南方各省。喜生于向陽山坡、山谷、溪溝邊、路旁的雜木林下或草叢中。在我國均為野生。日本、朝鮮也有分布。

2 化學成分

山藥中的營養(yǎng)成分及生物活性成分較多，主要有淀粉、蛋白質、糖類、多種維生素、多種氨基酸、脂肪酸、膽堿、薯蕷皂苷元、多酚氧化酶以及多糖和蛋白質的復合體——粘液質等，其中多糖是山藥的主要活性成分，由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖及少量巖藻糖組成[4]。山藥還含有碘、鈣、鐵、磷等人體不可缺少的微量元素。牛建平等[5]利用氣相色譜—質譜聯(lián)用技術對懷山藥中的有機成分進行了分析鑒定，共提取分離出74種化合物，鑒定出41種有機成分，占揮發(fā)性物質總含量的95.03%，主要成分為脂肪酸類、甾醇類、酯類、維生素E等，其中含量最高的是甾醇類化合物，為45%。

2.1 蛋白質和氨基酸

Martin等[6]的測定結果表明，山藥粗蛋白含量平均為8.19%。王飛等[7]認為，新鮮淮山藥含3.59%的粗蛋白和2.71%的總氨基酸，其中必需氨基酸含量為1.05%。唐世蓉等[8]的研究表明，山藥含8.93%的蛋白質，氨基酸種類在17種以上，游離氨基酸以絲氨酸、精氨酸含量最高。張兵等[9]對湖北利川產的山藥測定結果表明，山藥干物質中蛋白質、脂肪和淀粉三者的總含量占 73.4%，粘液質中含有17種氨基酸，人體必需氨基酸含量較高。徐琴[10]的測定結果表明，蘇北產淮山藥和鐵棍山藥蛋白質含量分別為12.9%和14.5%。謝彩俠[11]認為，山藥蛋白質含量為10.05%～11.71%。杭悅宇[12]對新鮮山藥和山藥藥材進行了水解氨基酸測定，發(fā)現(xiàn)谷氨酸含量最高，其次是天冬氨酸和精氨酸。陳艷等[13]用氨基酸分析儀測定了淮山藥中各種氨基酸的組成，結果表明，淮山藥中含有17種氨基酸，總氨基酸質量分數(shù)為7.256%，其中人體必需氨基酸的含量占總氨基酸含量的25.32%。而廖朝暉等[14]的研究表明，山藥富含18種氨基酸，且人體必需的8種氨基酸齊全，其中谷氨酸含量最高 （3.02 mg/g），半必需氨基酸——精氨酸也有較高含量，其次為絲氨酸和天冬氨酸。由此可見，山藥含有較豐富的蛋白質和較多種類的氨基酸，而且必需氨基酸齊全，具有較高的營養(yǎng)價值。

另外有研究表明[15]，山藥根莖中含有一種蛋白質，具有抗DPPH和羥自由基活性的作用，還具有碳酸酐酶活性，能抑制胰蛋白酶活性等，因此推測其可調節(jié)體內酸堿平衡，對呼吸系統(tǒng)有重要作用。此外，在日本薯蕷的甲醇提取物中分出的兩種物質（+）-B-Eu-desmol和Paeonol，試驗證實它們具有抗突變活性[16]。

2.2 多糖

山藥多糖（Yam polysaccharide）是山藥中的主要功能性成分，具有抗腫瘤[17]、抗氧化[20～21]、抗糖尿病[22]、抗突變[23]、免疫調節(jié)[18～19]等生物活性，并可與無機鹽結合后形成骨質，使軟骨彈性增強，使關節(jié)腔得以潤滑[24]。在加熱預煮中，山藥中粘液質與礦物鹽作用，形成具有凝膠性的物質，從而能較好地截留各種食品成分。徐琴[10]的測定結果表明，蘇北產淮山藥和鐵棍山藥多糖含量分別為1.37%和1.20%。

山藥多糖的組成和結構比較復雜，不同的研究者提取分離出了不同的山藥多糖，其中有均多糖、雜多糖，也有糖蛋白，相對分子質量從數(shù)千到數(shù)百萬不等，其多糖含量和糖基組成也各不相同。陶樂平等[25]從安徽產山藥中提取到一系列性質各異的多糖，認為熱水提取物中的多糖主要由葡萄糖組成，其次為甘露糖和半乳糖，冷水提取物中的多糖則主要由甘露糖組成。杭悅宇等[26]用氣相色譜法測定了來自薯蕷、山薯、參薯和褐苞薯蕷等4種山藥多糖的糖基摩爾比，證明薯蕷多糖中的單糖以甘露糖為主，而山薯、參薯和褐苞薯蕷等多糖中的單糖則以半乳糖為主。何書英等[21]分析了用熱提法獲得的山藥多糖，證明是由帶分枝的l，4-連接的吡喃葡萄糖苷骨架構成，同時含有少量1，3-連接的巖藻糖。趙國華等[17，27]提取到一種山藥多糖RDPS-I，認為其糖基組成為葡萄糖、半乳糖和甘露糖，糖基的摩爾比為1∶0.4∶0.1，分子量為41 000，并證明其具有免疫調節(jié)作用及抗腫瘤作用。蔡婀娜等[28]提取水溶性多糖得到了2種不同組分DTA和DTB，并測定出DTA單糖組成為果糖和葡萄糖，摩爾比為1∶26.36。徐琴等[29]從淮山藥中提取粗多糖RDP，進行純化分離，得到均一的多糖RP，紅外光譜分析其具有β-糖苷鍵，紙色譜分析其單糖組成為葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖（比例為1∶1.04∶0.84）。徐琴、顧林等[29～30]的研究表明，經DEAE層析后的多糖為均一組分，屬于水溶中性多糖；而在另一試驗[31]中則發(fā)現(xiàn)了3種多糖，包括中性多糖和2種酸性多糖，中性多糖由葡萄糖和甘露糖組成，酸性多糖1是由葡萄糖、半乳糖、甘露糖組成，酸性多糖2是由阿拉伯糖、木糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖組成。王剛等[32]采用HPLC法從山藥中得到2個均一多糖，分子量分別為62 000和7 300，并測得山藥總多糖含量為16.42%。

2.3 礦質元素

山藥含有豐富的Zn，F(xiàn)e，Mn，Cu，Se和Ca，這些礦質元素均是機體重要組成成分，維持著機體細胞滲透壓與機體的酸堿平衡。其中Zn和Fe對體內多種酶有活性作用，具有促進蛋白質和核酸合成，調節(jié)細胞免疫功能和細胞繁殖的作用。Ca與預防人體心血管疾病的發(fā)生密切相關。杭悅宇等[26]使用等離子發(fā)射光譜法測定了山藥的29種元素，其中P含量最高，F(xiàn)e，Zn，Cu，Co，Cr等離子含量也較高。張兵等[9]對湖北利川產山藥的測定結果表明，山藥含有K，Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，Cu，Mn，Zn等多種礦物質營養(yǎng)元素。廖朝暉等[14]的分析表明，山藥含有豐富的微量元素Zn，F(xiàn)e，Mn，Cu，Se和常量元素Ca。陳艷等[33]測定了山藥及土壤樣品中18種元素的含量，發(fā)現(xiàn)淮山藥中K含量最高，其次為P，Na，Mg，Ca等，其中K，P，Na在淮山藥中的含量明顯高于土壤中的含量，說明淮山藥對這些元素有富集作用。謝彩俠[11]認為，山藥根莖對諸元素的平均富集能力為P>K>Cu> Zn>Mg>Na>Sr>Mn。張重義等[34]應用電感耦合等離子體光電直讀光譜儀分別對懷山藥和土壤樣品進行了微量元素分析，結果表明，不同產地山藥對無機元素的富集能力存在差異，懷山藥中Cu，Nb，Ca含量最高，對P，Sr，Zn，Cu，K，Na的富集能力均大于非地道產區(qū)山藥。劉曉穎等[35]采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定了山藥中金屬元素的含量，認為山藥中Na，K，Mg，Ca，Zn含量非常豐富，Cu，Mn，F(xiàn)e含量較豐富。

2.4 其他物質

有研究認為，山藥中含淀粉19.52%～27.98%[11]，還含有比較豐富的胡蘿卜素，VB1，VB2和VC[9]。懷山藥中含有較多對人體有益的不飽和脂肪酸和奇數(shù)碳脂肪酸。王勇等[36]在河南產懷山藥中檢出27種脂肪酸。飽和脂肪酸18種（占51%），主要成分為十六酸，其中奇數(shù)碳脂肪酸8種；不飽和脂肪酸9種（占49%），主要為亞油酸、油酸和亞麻酸。山藥中淀粉酶能幫助食物消化和排泄，皂甙和膽堿都是制藥的原料。廖朝暉等[14]的測定結果顯示，山藥中的淀粉酶達到358.97個單位。安順懷山藥和安順參薯中α-淀粉酶含量分別為2.10 mg麥芽糖·（g·5 min）-1和3.85 mg麥芽糖·（g·5 min）-1，β-淀粉酶含量分別為12.34 mg麥芽糖·（g·5 min）-1和12.65 mg麥芽糖·（g·5 min）-1，皂苷含量分別為 0.01%和0.63%，膽堿含量為8.00 mg/100 g和26.83 mg/100 g[37]。果蔬中酚類物質在酚酶作用下很容易氧化變褐，而參薯由于多酚氧化酶活性較低而表現(xiàn)出良好的護色效果。尿囊素是山藥的活性成分之一，具有抗刺激物、麻醉鎮(zhèn)痛、消炎抑菌等作用[38～39]。 徐琴[10]的測定表明，蘇北產淮山藥和鐵棍山藥尿囊素含量分別為1.14%和1.81%。丁志遵等[40]的研究則表明，懷山藥、廣西淮山藥和廣東淮山藥的尿囊素含量分別為0.393%，0.392% 和 0.381%。李明靜等[41]采用毛細管氣相色譜-質譜分析法，考察了懷山藥在300℃，400℃，450℃，500℃下的熱解反應，首次發(fā)現(xiàn)山藥熱解產物中含有咖啡因成分。

3 品種及栽培條件等對山藥品質的影響

陳斌等[42]采用氣相色譜-質譜聯(lián)用法對浙江、江蘇、廣西、河南、廣東5個產地山藥的正己烷提取液進行分析，結果顯示，不同產地山藥的正己烷提取液有著不同的圖譜特征，即其化學成分存在顯著差異。吳克寧等[43]認為，土壤質地直接決定著懷山藥品質；土體構型、地形、地下水位也對懷山藥品質有影響；在適宜的質地條件下，養(yǎng)分含量越高，懷山藥品質越好，而微量元素對懷山藥品質幾乎無影響。王玲等[44]對河南、山西、廣東、云南等不同產地山藥中尿囊素的含量進行了HPLC測定，結果表明，不同產地山藥中尿囊素含量差異較大，其中以懷山藥尿囊素含量最高。謝彩俠[11]對不同產地和品種山藥品質的研究結果表明，不同山藥品種根莖中多糖含量存在極顯著差異，高低依次為鐵棍山藥>花籽山藥>白玉山藥>溫縣太谷山藥>山西太谷山藥，其中鐵棍山藥與其他品種相比差異顯著，其余品種之間差異不顯著；溫縣太谷山藥多糖含量高于山西太谷山藥，說明異地栽培后，由于環(huán)境及其他因子的長期作用，造成多糖含量不同；不同產地山藥淀粉含量存在差異，但不顯著；蛋白質、水溶性浸出物、醇溶性浸出物含量存在極顯著差異。對5個山藥品種（太谷山藥，懷慶山藥，白玉山藥，花籽山藥，鐵棍山藥）化學成分的分析表明[45]，淀粉含量以懷慶山藥最高（27.98%），太谷山藥最低（19.52%）；蛋白質含量變化幅度較?。?0.05%～11.74%）；多糖含量差異最大（0.54%～1.48%），其中鐵棍山藥多糖含量最高，水分含量最低（65.84%）。王紹美等[37]對安順懷山藥、安順參薯的研究表明，安順懷山藥的含水量明顯低于國內其他產地的山藥，而蛋白質、淀粉、灰分、總氨基酸、總必需氨基酸和硒含量明顯較高，必需氨基酸占總氨基酸36%以上。王飛等[7]對鐵棍山藥、太谷山藥、日本白山藥、花籽山藥和嵩縣野山藥5個品種的營養(yǎng)品質進行了比較，發(fā)現(xiàn)鐵棍山藥水分含量最低（71.8%），可溶性糖（2.46%）、淀粉（19.6%）、粗蛋白（3.59%）、總必需氨基酸（1.05%）和總氨基酸含量（2.71%）均顯著高于其他品種。張衛(wèi)明等[46]對云南昆明山藥與河南鐵棍山藥的品質進行了比較，結果表明，昆明山藥多糖含量（0.87%）明顯高于鐵棍山藥（0.53%），而淀粉、蛋白質、粗脂肪含量差別不大。彭慧等[47]采用灰色關聯(lián)分析法，對國內7個主栽山藥品種進行綜合評價，認為農大長山藥1號含水量低，粗蛋白、鋅和錳含量高，綜合性狀最好。

在土壤中施麥飯石、陽起石可提高懷山藥中蛋白質、淀粉、中性多糖、酸性多糖以及Cu，Mn，Zn等微量元素的含量[48]。高國棟等[49]以農大短山藥1號、農大長山藥1號、河北蠡縣麻山藥、山東濟寧米山藥、甘肅平涼山藥、貴州安順山藥、山西太谷山藥、山西汾陽山藥、河北定興棒山藥、北京白皮山藥、河南溫縣懷山藥、江蘇豐縣水山藥等12個品種為試材，研究了基質栽培對山藥品種產量和品質的影響，結果表明，其干物質量、粗蛋白含量、粘度及Zn，Mn含量均有差異，以農大長山藥1號對基質栽培適應性最好。不同收獲期對山藥品質也有顯著影響，收獲期越晚，含水率越低，粗蛋白含量、粘度及Zn，Mn含量越高[50]。

趙喜亭等[51]研究了CaCl2處理對鐵棍山藥采后貯藏過程中塊莖品質的影響，結果表明，塊莖含水量快速下降是山藥品質降低的主要原因，用適宜濃度（0.1%～1.0%）的CaCl2處理可明顯抑制貯藏期間山藥塊莖含水量的下降，使塊莖褐變率降低，可溶性蛋白和可溶性總糖含量維持較高水平。

4 小結

綜上所述，山藥種質資源及化學成分的研究已取得一定進展。但山藥地方品種較多，對于這些地方品種的鑒別、鑒定工作亟待進行。同時，對山藥品質的研究多傾向于作為藥用方面，對山藥化學成分的提取、分離和純化技術還有待于進一步成熟。目前為止，關于山藥栽培生理的研究還比較少，尤其是栽培條件對山藥品質的影響還缺乏系統(tǒng)研究?？傊?，對山藥的研究還任重而道遠。

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Progress of Variety Resources and Chemical Constitution in Chinese Yam

SONG Junliu
(Department of Horticulture and Forestry,Heze College,Shandong 274000)

The progress of the effects of variety resources,distribution,chemical constitution,variety and cultivation condition on the quality of Chinese yam are reviewed.

Yam;Variety resources;Chemical constitution

10.3865/j.issn.1001-3547(x).2009.06.001

宋君柳（1975－），女，碩士，講師，主要從事園藝植物的栽培與科研工作，電話：13869793620。E-mail：lmd0926＠126.com

2008-11-08