不同產(chǎn)地西洋參主要活性成分檢測(cè)與品質(zhì)評(píng)價(jià)

高立強(qiáng)，趙方杰，張吉光，趙 平，蘇景文，陳榮信，王啟明，商文靜，胡小平

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黃土高原作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，昆明 650201；3.留壩縣科學(xué)技術(shù)局，陜西留壩 724100；4.留壩縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西留壩 724100)

西洋參(Panaxquinquefolius)又名花旗參、洋參、美國(guó)參、廣東人參、五葉人參等，五加科人參屬多年生草本植物，性寒，味苦、微甘，歸心、肺、腎經(jīng)，具有補(bǔ)肺降火、養(yǎng)胃生津之功效，有很高的藥用價(jià)值。西洋參原產(chǎn)于美國(guó)和加拿大南部一帶。自20世紀(jì)70年代中國(guó)試種成功后，目前在吉林長(zhǎng)白山、山東威海、陜西漢中等地普遍栽培。西洋參發(fā)揮藥效的主要有效成分以皂苷、氨基酸、微量元素、揮發(fā)性油、還原糖及多糖等為主[1]，其部分單體皂苷和其他活性成分不同于人參，例如西洋參中人參皂苷總量及人參二醇型皂苷含量明顯高于人參及紅參，且含有1種人參及紅參中未發(fā)現(xiàn)的人參皂苷Rx[2]。目前，已發(fā)現(xiàn)西洋參中的單體皂苷等活性成分有50余種，絕大部分單體皂苷、氨基酸、揮發(fā)性油脂及微量元素、多糖等在肌體的代謝、免疫系統(tǒng)中都起著極為重要的調(diào)節(jié)作用(表1)。

表1 西洋參中主要單體皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd、Re和Rg1的藥學(xué)功效

國(guó)內(nèi)外關(guān)于西洋參主要活性成分的研究已有諸多報(bào)道。不同產(chǎn)地西洋參總皂苷及單體皂苷含量有較大差異，山東文登和吉林集安兩地西洋參皂苷高于原產(chǎn)地加拿大多倫多[9]。陜西漢中與美國(guó)威斯康辛州的西洋參活性成分差異小，美國(guó)威斯康辛西洋參Al和Fe元素含量高，陜西漢中西洋參Ca、Mg元素含量高[10]。中國(guó)各地產(chǎn)西洋參總氨基酸含量差別較大，但均高于美國(guó)產(chǎn)西洋參[11]。代謝組學(xué)分析表明，陜西漢中、吉林通化、山東文登和北京懷柔地區(qū)產(chǎn)西洋參對(duì)小鼠的藥效作用也優(yōu)于加拿大多倫多和美國(guó)威斯康辛產(chǎn)西洋參[10]。

陜西省留壩縣地處秦嶺腹地，在氣候、河流、植被、土壤等方面擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，形成不同于東北和華北的獨(dú)特小氣候。自20世紀(jì)70年代西洋參引種成功以來(lái)，已在陜西秦巴山區(qū)普遍栽培[12]，是中國(guó)最適宜的西洋參種植區(qū)域之一[13-14]。留壩西洋參中皂苷平均含量超過(guò)藥典規(guī)定的2%[15]。然而，國(guó)內(nèi)研究多側(cè)重對(duì)某一種類成分和元素的測(cè)定[4,15-16]，很少有對(duì)西洋參品質(zhì)系統(tǒng)檢測(cè)和評(píng)價(jià)的報(bào)告。本研究全面系統(tǒng)地測(cè)定國(guó)內(nèi)外4個(gè)西洋參主產(chǎn)區(qū)樣品的皂苷、氨基酸、還原糖、多糖、微量元素以及有害重金屬的含量，以期明確不同西洋參主產(chǎn)區(qū)的主要活性成分含量和質(zhì)量，為西洋參的種植、利用和開(kāi)發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

吉林省撫松、山東省文登和加拿大多倫多的西洋參樣品均為當(dāng)?shù)夭杉奈餮髤⒏?市購(gòu))，陜西留壩的樣品采自留侯鎮(zhèn)桃源鋪村、火燒店鎮(zhèn)太子嶺村、玉皇廟鎮(zhèn)玉皇廟村農(nóng)戶自有西洋參根以及留侯鎮(zhèn)閘石口村陜西佳仕森公司種植基地。所有樣品均為2017年收集的4 a生參根。

1.2 方法

1.2.1 皂苷含量 參照NY/T1842-2010[17]測(cè)定人參皂苷。

1.2.2 還原糖和總糖的測(cè)定 參照紅參中總糖含量的測(cè)定-分光光度法NY/T2332-2013[18]。

1.2.3 氨基酸的測(cè)定 參照氨基酸的測(cè)定GB 5009.124-2016[19]。

1.2.4 微量元素的測(cè)定 硒，參照GB5009.93-2017原子熒光光譜儀[20]；其他微量元素參照食品中多元素的測(cè)定GB 5009.268-2016[21]。

1.2.5 有害重金屬的測(cè)定 鉛，參照GB5009.12-2017食品中鉛的測(cè)定[22]；汞，參照GB 5009.17-2014食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定[23]；鎘，參照GB 5009.15-2014[24]食品中鎘的測(cè)定。

1.3 相關(guān)儀器

LC-30AD超高效液相色譜儀(日本島津)，SPD-20A紫外檢測(cè)器(日本島津)，MAR微波消解儀(美國(guó) CEM 公司)，等離子電桿藉合質(zhì)譜儀(美國(guó)賽默飛ICAP-RQ7400)，微波儀(美國(guó)安東帕)，原子熒光光譜儀(英國(guó)ASF公司)，F(xiàn)A1104 型分析天平(上海天平儀器廠)，722 型可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海分析儀器總廠)，766型遠(yuǎn)紅外烘箱(上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠)，HH-S型電熱恒溫水浴鍋(鞏義市英峪予華儀器廠)。

1.4 數(shù)據(jù)分析和作圖

采用R軟件進(jìn)行差異顯著性分析，以Excel 2013制作插圖。

2結(jié)果與分析

2.1 皂苷含量

撫松、文登、留壩和多倫多樣品總皂苷含量分別為3.120%、3.260%、3.440%和5.190%，多倫多樣品總皂苷含量高于國(guó)內(nèi)樣品但并未達(dá)到顯著水平(P=0.468)。多倫多和文登兩地樣品單體皂苷Rb1的含量顯著高于撫松樣品(P=0.025)，與留壩樣品含量間無(wú)顯著差異；多倫多樣品單體皂苷Rd含量顯著高于撫松、文登和留壩樣品的(P=0.014)；撫松樣品與文登、留壩和多倫多樣品單體皂苷Re含量間無(wú)顯著差異，但均顯著高于撫松樣品的(P=0.014)(圖1)。

2.2 總糖和還原糖含量

測(cè)定的總糖主要包括還原性的葡萄糖、果糖、戊糖、乳糖以及非還原糖性的蔗糖、麥芽糖和淀粉。結(jié)果顯示，留壩、多倫多、文登和撫松樣品總糖含量分別為39.10%、35.30%、25.8%和 21.18%(圖2)。留壩、文登、撫松和多倫多西洋參樣品中還原糖含量分別為6.18%、6.03%、3.15%和4.63%，留壩樣品還原糖含量顯著高于吉林撫松和山東文登的樣品，但與多倫多樣品間無(wú)顯著差異(P=0.632)(圖3)。

2.3 氨基酸含量

測(cè)定結(jié)果表明，撫松、文登、留壩和多倫多西洋參樣品總氨基酸含量依次為6.66%、7.89%、7.98%和8.83%,不同產(chǎn)地的氨基酸總量之間無(wú)顯著差異(P=0.160)(圖4)。

2.4 微量元素含量

4種重金屬有害元素含量都在中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量范圍內(nèi)，個(gè)別元素甚至未被檢出，如撫松樣品中未檢測(cè)出汞元素(表2)。不同產(chǎn)地樣品的微量元素含量中，留壩的鈣、鉬、鉀和硒微量元素含量較高，文登的鈷、鉀、錳、鈉、鐵、硒、鋅、鋁和鎳含量較高，多倫多的鋁、鎂和鉬含量最高(圖5)。依據(jù)2020年版《中華人民共和國(guó)藥典》[25]第一部中關(guān)于西洋參重金屬含量的規(guī)定，這些產(chǎn)地環(huán)境好，西洋參質(zhì)量高。

表2 不同產(chǎn)地采集樣品中有毒重金屬和有害元素含量

3 討 論

西洋參野生種原產(chǎn)地主要分布在以威斯康星州為中心的美國(guó)和加拿大多倫多低地山區(qū)，中國(guó)于1975年前后對(duì)西洋參進(jìn)行大規(guī)模引種馴化，先后在吉林、遼寧、黑龍江、天津、北京、河北、河南、陜西、山西、山東、安徽、新疆、青海、內(nèi)蒙、西藏、云南、福建、浙江、貴州、湖南、江西等地試種成功[12,26-30]。由于國(guó)內(nèi)氣候、土壤等生態(tài)適應(yīng)性條件和其他因素影響，西洋參并不適合在所有地區(qū)推廣，目前形成以東北、華北和陜西為主的三大主產(chǎn)區(qū)。本研究表明，國(guó)內(nèi)三大產(chǎn)區(qū)代表產(chǎn)地西洋參皂苷含量差異不顯著，略低于原產(chǎn)地多倫多西洋參皂苷含量，這一結(jié)果與前人大多數(shù)研究結(jié)果相符[2-3,5,31-33]。依據(jù) 2004年5月國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局制訂的《西洋參進(jìn)口藥材的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，西洋參人參皂苷Rb1含量不得低于1.2%，2020年出版的《中國(guó)藥典》規(guī)定西洋參中人參皂苷 Rg1、Re和Rb1總量不得少于 2.0%，本研究測(cè)試的所有樣品Rg1、Re和Rb1 的總量均超過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn),絕大多數(shù)采集樣品均達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

不同產(chǎn)地西洋參主要活性成分含量存在一定差異，雖然這種差異大多并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)上的顯著水平。本研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有國(guó)內(nèi)樣品主要活性成分含量低于多倫多樣品含量，但留壩桃源鋪樣品絕大部分測(cè)試指標(biāo)超過(guò)多倫多樣品或與其持平，質(zhì)量遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)其他地方采集樣品。留壩油坊溝、玉皇廟村樣品的皂苷、還原糖和部分微量元素含量均明顯高于撫松樣品。表明陜西秦嶺也是國(guó)內(nèi)更適合種植西洋參的地域。

早期研究表明，國(guó)產(chǎn)西洋參無(wú)論是在皂苷或氨基酸、碳水化合物以及微量元素等各方面大都不低于原產(chǎn)地[28-30,34-36]，但最近幾年來(lái)，幾乎所有的報(bào)告都顯示，盡管仍然在某些單項(xiàng)指標(biāo)方面國(guó)產(chǎn)西洋參優(yōu)于原產(chǎn)地，國(guó)產(chǎn)西洋參綜合品質(zhì)與原道地產(chǎn)區(qū)的西洋參品質(zhì)還存在一定差距[2-3,33]，可能的原因除種質(zhì)資源的異化或退化[37-39]，更重要的是同其他大多數(shù)中藥材一樣，西洋參屬于重度連作障礙作物。北美西洋參仍然以仿野生栽培為主，但國(guó)內(nèi)受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，多采取掠奪式的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式，導(dǎo)致傳統(tǒng)上接近于西洋參道地產(chǎn)區(qū)的撫松和文登的西洋參品質(zhì)有所下降。因此，升級(jí)西洋參的栽培管理技術(shù)和加強(qiáng)育種以解決連作障礙和種質(zhì)退化是目前生產(chǎn)上亟需解決的問(wèn)題。

陳軍輝等[31]研究表明，由于生態(tài)環(huán)境的不同，西洋參總皂苷的形成和積累表現(xiàn)在含量上出現(xiàn)一定差異，這一因素有產(chǎn)地的經(jīng)緯度、日照時(shí)間、無(wú)霜期、降水量、土壤特性等。王增繪[32]通過(guò)同時(shí)采集東北、華北、陜西等地的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行的主成分分析研究也證實(shí)，在至關(guān)重要的皂苷含量中，部分具有獨(dú)特地域特性的西洋參總皂苷含量存在差異的原因除積溫外，日照時(shí)數(shù)不足是其中一個(gè)重要因素。另外，關(guān)于不同產(chǎn)地甚至相同產(chǎn)地不同地點(diǎn)的西洋參中不同活性成分含量存在一定差異的現(xiàn)象，主要可能是西洋參的品質(zhì)具有一定的地域依賴性，受主要栽培地的經(jīng)緯度及土質(zhì)條件即與中醫(yī)傳統(tǒng)上所講的道地產(chǎn)地影響較大，也可能與不同采集地的小生境有較大關(guān)系。如在留壩火燒店采集的一份西洋參樣品中氨基酸和微量元素等其他所有的指標(biāo)都超過(guò)對(duì)照多倫多西洋參的相關(guān)指標(biāo)，卻仍然沒(méi)有超過(guò)與它同一地域的桃源鋪樣品的氨基酸含量，這些結(jié)果都表明西洋參品質(zhì)也受小生境土質(zhì)條件及環(huán)境因素的影響。