漢中地區(qū)天麻零代子質(zhì)量分級標準研究

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(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，　陜西 楊陵 712100；　2.陜西漢王略陽中藥科技有限公司，　陜西 略陽 724300)

天麻(GastrodiaelataBL.)屬蘭科天麻屬多年生草本植物，又名赤箭、獨搖芝、離母、定風(fēng)草、木浦等，是我國的貴重中藥材，主產(chǎn)于陜西、四川、湖南、貴州、云南及臺灣等地。天麻化學(xué)成分主要包括酚類、有機酸類、多糖類及甾體類等，其性甘、平，歸肝經(jīng)，有息風(fēng)止痙、平抑肝陽和祛風(fēng)通絡(luò)的功效[1]。近年來，人們對天麻的研究主要集中于天麻的化學(xué)成分、藥理作用及人工栽培技術(shù)等方面。Li Z等[2]利用UHPLC/Q-TOF-MS/MS聯(lián)用技術(shù)從天麻中分離鑒定出2種新型化合物：巴利森苷J巴利森苷K。Wenhua Ji等[3]利用TAGL和PFVB設(shè)計了對天麻素具有高選擇性和親和性的分子印跡聚合物(MIPs)作為固相萃取吸附劑從天麻水提取物中高效分離富集天麻素。孫澤陽等[4]對天麻的藥理作用研究結(jié)果表明，天麻素在鎮(zhèn)靜催眠、抗驚厥、鎮(zhèn)痛等方面具有顯著療效。劉大會等[5]系統(tǒng)地研究了天麻共生菌蜜環(huán)菌棒的制作及其應(yīng)用技術(shù)，并對云南彝良縣7個不同產(chǎn)區(qū)栽培烏桿天麻的農(nóng)藝性狀進行通徑分析與多元分析，表明天麻在生產(chǎn)上，可將麻種的塊莖長、塊莖寬和塊莖厚作為高產(chǎn)品種選育的性狀指標。然而，由于天麻種子細小及其特殊的生活史，導(dǎo)致在長期的人工栽培中，缺乏相應(yīng)的種苗標準，使得天麻每窩重量、質(zhì)量差異較大，造成不必要的人力及物力浪費，為此，本研究根據(jù)陜西省漢中市略陽縣3個不同產(chǎn)區(qū)收集的300個紅桿天麻零代子的塊莖長、塊莖寬、塊莖重量測量數(shù)據(jù)，對其進行統(tǒng)計分析，提出陜西漢中天麻零代子的分級標準，旨在為天麻規(guī)范化、規(guī)模化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1　材料及試驗地概況

本試驗材料分別采自陜西省漢中市略陽縣白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村、五龍洞鎮(zhèn)五龍洞村、略陽城關(guān)鎮(zhèn)興州街周邊等3個產(chǎn)區(qū)，于2017年6月采用天麻種子進行直播獲得的零代麻種，具體種子來源及編號見表1。

表1天麻零代子編號及來源

序號種子來源1-60、181-240白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村61-120、241-300五龍洞鎮(zhèn)五龍洞村121-180略陽城關(guān)鎮(zhèn)

試驗地白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村位于東經(jīng)106°04′，北緯33°22′，海拔625 m，年平均氣溫13.2 ℃，平均降水量517.8 mm，無霜期236 d。氣候溫和，雨量豐沛，屬亞熱帶季風(fēng)氣候；五龍洞鎮(zhèn)海拔約960 m，屬亞熱帶北緣山地暖溫帶濕潤季風(fēng)氣候，年均降水量860～1 000 mm，空氣相對濕度73%，日照較少，光能利用率低，年均溫度13.2 ℃；略陽城關(guān)鎮(zhèn)興州街道辦位于略陽縣城周邊，屬暖溫帶濕潤季風(fēng)性氣候，年降雨量592.3 mm，年平均氣溫14.3 ℃，全年無霜期242 d，全年日照時數(shù)1 552 h。

1.2　研究方法

隨機選取每個樣地零代麻種共計300個，分別測量其寬度、長度及重量。采用Excel 2010軟件和SPSS 21軟件對天麻零代子進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析，之后采用逐步聚類分析法分析結(jié)果。

1.3　計算公式

1.3.1標準化值

為了使統(tǒng)計分析在同一水平上進行，先用極差法標準化處理300個原始測量數(shù)據(jù)，采用以下公式計算標準化值進行分析：

Z標=[X-Xmin]/[Xmax-Xmin]

…(1)

式中，X為樣本指標的測量值；Xmax、Xmin分別為總體樣本中各個指標的最大值與最小值。

1.3.2天麻零代子初始分級

根據(jù)相關(guān)分析的結(jié)果最終選擇長度(L)、重量(W)作為分級指標，將長度與重量的標準化值之和由大到小排序，人為地給種子進行初始分級。

1.3.3不同級別零代子個體間相似程度

在統(tǒng)計學(xué)上，利用歐式距離來確定不同級別種子個體之間的相似程度，距離越小其相似程度越大。

…(2)

1.3.4臨界值計算

根據(jù)最終凝聚中心，按照半徑r的計算公式，可計算出各級的臨界值，最終確定各級的分級：

…(3)

式中，K=1，SL標為各級零代子長度標準化值的標準差；SW標為各級零代子重量的標準化值的標準差。

2　結(jié)果與分析

2.1　天麻零代子分級指標的確定

本研究對天麻零代子長度、重量、寬度這3個影響天麻質(zhì)量的指標進行相關(guān)性分析，結(jié)果見表2。

表2相關(guān)矩陣顯示：塊莖寬、塊莖長與塊莖重量三者之間存在顯著相關(guān)性，并對天麻零代子塊莖長度、塊莖重量、塊莖寬度3個測量指標分別進行單指標、雙指標和多指標計算分析，認為采用天麻零代子的塊莖長度和重量2個指標完全能夠反映其質(zhì)量優(yōu)劣，且在實際生產(chǎn)中容易測量。故本研究最終應(yīng)用天麻零代子的塊莖長度與重量指標進行計算分析。

利用(1)式計算求得各個天麻零代子長度、重量的標準化值，結(jié)果見表3。

表2各指標間的相關(guān)矩陣

指標寬度長度重量寬度1長度0.873??1重量0.826??0.893??1

注：“**”在0 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

2.2　初始分級

結(jié)合長度與重量的標準化值之和大小在同一維坐標上進行排序，在分群較明顯、序號堆積較多的地方根據(jù)主觀判斷人為劃分為3群，至此完成了天麻零代子的初始分級，見圖1。

圖1　天麻零代子坐標排序圖

2.3　修正分級

由于初始分級是人為的，避免不了誤差產(chǎn)生，必須進行修改加以修正。本研究使用歐氏距離公式對初始分級結(jié)果進行修正，即將各級天麻零代子長度及重量標準化值的平均值作為該級的凝聚中心，然后計算出各個體與各個凝聚中心的距離，哪個距離最小，則該個體判為哪一級(最短距離法)。

每次修改后，若還有變化，需按照新的分級結(jié)果重新計算凝聚中心和距離。如此反復(fù)進行，直到完全沒有變化，分級即結(jié)束。初始分級的各級凝聚中心為Ⅰ(0.74，0.71)、Ⅱ(0.43，0.20)、Ⅲ(0.17，0.04)。根據(jù)天麻零代子與相鄰凝聚中心距離的遠近，第1次修改將樣本3、16、22、38、60、63、67、80、99、102、105、116、118、140、146、243、262、275、279、281從Ⅲ級調(diào)整至Ⅱ級。第2次修改將樣本15、31、39、57、119、284從Ⅲ級調(diào)整至Ⅱ級，140從Ⅱ級調(diào)整至Ⅲ級。第3次調(diào)整將111從Ⅲ級調(diào)整至Ⅱ級。確定最終凝聚中心為Ⅰ’(0.75，0.75)、Ⅱ’(0.40,0.17)、Ⅲ’(0.15,0.03)。修正后最終分級結(jié)果見表4。

表3天麻零代子長度及重量標準化值

序號ZL標ZW標序號ZL標ZW標序號ZL標ZW標序號ZL標ZW標序號ZL標ZW標10.560.34610.200.041210.410.241810.810.882410.190.0320.190.03620.090.011220.110.031820.100.022420.190.0730.330.08630.320.091230.090.011830.160.042430.340.1140.100.01640.120.021240.130.031840.100.012440.130.0250.750.71650.520.221250.140.031850.110.012450.090.0260.370.18660.210.041260.150.031860.850.902460.260.0870.160.03670.330.101270.240.041870.110.022470.090.0180.630.30680.170.031280.110.011880.050.012480.180.0390.160.03690.090.001290.370.131890.160.032490.150.04100.400.10700.160.021300.030.011900.090.012500.270.05110.510.14710.220.041310.180.031910.100.022510.220.04121.000.63720.210.041320.100.021920.160.032520.000.01130.230.08730.270.051330.100.011930.810.852530.200.06140.220.04740.170.031340.120.031940.220.052540.230.06150.260.14750.140.031350.080.011950.070.012550.220.06160.350.09760.190.051360.370.111960.200.052560.200.02170.450.18770.380.111370.240.041970.110.012570.240.06180.120.02780.080.001380.130.011980.090.012580.300.04190.080.01790.040.011390.070.021990.100.022590.130.01200.180.03800.350.081400.030.012000.800.832600.120.01210.280.05810.370.161410.420.102010.850.902610.390.16220.330.07820.130.011420.140.032020.160.032620.370.08230.260.06830.130.011430.110.022030.780.752630.050.01240.230.05840.300.041440.380.102040.120.022640.080.00250.230.03850.250.061450.040.012050.090.022650.380.11260.160.03860.210.021460.330.082060.070.002660.190.04270.340.14870.220.061470.140.012070.140.042670.140.03280.090.02880.230.071480.170.042080.140.052680.170.02290.130.03890.200.061490.200.042090.120.032690.250.05300.680.49900.000.011500.090.002100.120.022700.190.04330.110.01930.160.041530.240.082130.160.022730.090.00340.820.80940.190.031540.160.022140.070.012740.170.03350.150.04950.090.011550.090.022150.190.042750.330.10360.490.20960.260.081560.120.012160.160.042760.210.04370.250.05970.090.021570.150.032170.190.052770.530.22380.340.11980.130.021580.070.012180.530.602780.120.02390.290.08990.340.111590.370.132190.450.582790.320.09400.100.031000.190.071600.040.012200.090.012800.090.01410.150.041010.150.051610.150.022210.810.852810.320.13420.110.021020.460.211620.110.012220.760.692820.200.05430.150.041030.610.421630.240.042230.060.012830.120.01440.170.021040.610.421640.100.012240.220.052840.310.09450.110.011050.450.231650.410.102250.100.022850.100.20460.100.011060.160.031660.130.022260.160.042860.120.01470.180.051070.180.031670.470.222270.470.542870.080.01480.220.041080.400.131680.190.032280.100.012880.070.01490.130.011090.550.311690.150.022290.160.032890.150.02500.450.221100.400.151700.080.002300.100.012900.080.01510.080.011110.300.091710.160.032310.110.012910.460.22

續(xù)表3

序號ZL標ZW標序號ZL標ZW標序號ZL標ZW標序號ZL標ZW標序號ZL標ZW標530.080.011130.480.301730.240.012330.410.502930.210.04540.080.011140.170.061740.350.162340.070.012940.190.05550.130.011150.480.291750.110.012350.070.012950.090.01560.100.021160.390.061760.040.002360.090.012960.110.01570.310.091170.230.131770.150.032370.090.012970.170.02580.120.011180.330.091780.120.012380.230.052980.160.05590.200.051190.310.061790.370.112390.200.052990.110.02600.320.131200.240.061800.240.042400.911.003000.160.04

表4修正分級結(jié)果

產(chǎn)地Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村5、8、12、30、34、181、186、193、200、201、 203、218、219、221、222、227、2401、3、6、10、11、15、16、17、22、27、31、32、36、38、39、50、57、60、232、233、2、4、7、9、13、14、18、19、20、21、23、24、25、26、28、29、33、35、37、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、51、52、53、54、55、56、58、59、182、183、184、185、187、188、189、190、191、192、194、195、196、197、198、199、202、204、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、220、223、224、225、226、228、229、230、231、234、235、236、237、238、239五龍洞鎮(zhèn)五龍洞村103、10463、65、67、77、80、81、99、102、105、108、109、110、111、113、115、116、119、243、261、262、265、275、277、279、291、281、28461、62、64、66、68、69、70、71、72、73、74、75、76、78、79、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、100、101、106、107、112、114、117、118、120、241、242、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、255、256、257、258、259、260、263、264、266、267、268、269、270、271、272、273、274、276、278、280、282、283、285、286、287、288、289、290、292、293、294、295、296、297、298、299、300略陽城關(guān)鎮(zhèn)無121、129、136、141、144、146、159、165、167、174、179122、123、124、125、126、127、128、130、131、132、133、134、135、137、138、139、140、142、143、145、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、160、161、162、163、164、166、168、169、170、171、172、173、175、176、177、178、180

2.4　臨界值的確定

逐步聚類分級的結(jié)果是將各級天麻零代子集中在以該級最終凝聚中心為圓心，r為半徑的圓內(nèi)。如圖2所示，過大的在Ⅰ級所在圓的上方，過小的在Ⅱ級所在圓的下方，故只需求出Ⅰ、Ⅱ級的臨界點，即可得出各級的臨界值。

圖2　各級天麻零代子樣品臨界值確定圖

經(jīng)公式(3)計算得到半徑rⅠ=0.21，rⅡ=0.13，根據(jù)半徑計算出臨界點分別為Ⅰ”(0.60,0.60)、Ⅱ”(0.28,0.12)，將臨界點各標準化值代入(1)公式中，得出各級長度及重量的下限值，得到其質(zhì)量分級標準：Ⅰ級天麻零代子：長度≥60.46 mm，重量≥19.51 g；Ⅱ級天麻零代子：60.46 mm>長度≥32.65 mm，19.51 g>重量≥3.40 g。凡長度和重量均達以上標準的，即為合格，其中一項不達標者，則降一級。三級即不合格。此300個樣品中，Ⅰ、Ⅱ級(合格)天麻占總體樣本的19.0%，其中的Ⅰ級天麻零代子全部分布于白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村。具體分級結(jié)果見表5。

3　結(jié)論與討論

優(yōu)質(zhì)的種苗是實現(xiàn)中藥材規(guī)范化生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，種苗的質(zhì)量是中藥材產(chǎn)量與品質(zhì)形成的重要前提[6-7]。經(jīng)前人驗證，逐步聚類分析法是一種比較簡單、方便、可靠的苗木分級方法[8-11]，其結(jié)果能客觀地反映出不同質(zhì)量苗木的實際情況及其育苗技術(shù)水平。

表5樣本最終分級結(jié)果

產(chǎn)地Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級白雀寺鎮(zhèn)白雀寺村5、8、12、34、181、186、193、200、201、203、221、222、2401、6、11、17、27、30、32、36、38、50、60、218、219、227、232、2332、3、4、7、9、10、13、14、15、16、18、19、20、21、22、23、24、25、26、28、29、31、33、35、37、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、51、52、53、54、55、56、57、58、59、182、183、184、185、187、188、189、190、191、192、194、195、196、197、198、199、202、204、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、220、223、224、225、226、228、229、230、231、234、235、236、237、238、239五龍洞鎮(zhèn)五龍洞村無65、77、81、99、102、103、104、105、108、109、110、113、115、243、261、265、277、281、29161、62、63、64、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、78、79、80、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、100、101、106、107、111、112、114、116、117、118、119、120、241、242、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276、278、279、280、282、283、284、285、286、287、288、289、290、292、293、294、295、296、297、298、299、300略陽城關(guān)鎮(zhèn)無121、129、136、141、159、167、174、179122、123、124、125、126、127、128、130、131、132、133、134、135、137、138、139、140、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、160、161、162、163、164、165、166、168、169、170、171、172、173、175、176、177、178、180

天麻生產(chǎn)中的繁殖材料為種子繁殖后的幼小塊莖，稱為天麻零代子。本研究以陜西漢中紅桿天麻零代子為研究對象，通過對天麻零代子的寬度、長度及重量3個生長指標進行相關(guān)分析，選擇長度與重量作為天麻零代子質(zhì)量分級的代表性指標，進行逐步聚類分析，初步得到其質(zhì)量分級標準，即Ⅰ級天麻零代子：長度≥60.46 mm，重量≥19.51 g；Ⅱ級天麻零代子：60.46 mm>長度≥32.65 mm，19.51 g>重量≥3.40 g，未達以上標準的種子為不合格種子，在實際生產(chǎn)中應(yīng)繼續(xù)培養(yǎng)。天麻種苗質(zhì)量標準的制定不僅需考慮其長度、寬度及重量，其外觀形態(tài)如色澤、飽滿度、有無病蟲害及機械損傷等其他綜合指標[12]也尤為重要。本研究初步制定了漢中紅桿天麻零代子質(zhì)量分級標準，為本地區(qū)天麻規(guī)范化、規(guī)?；a(chǎn)提供一定的參考依據(jù)。