環(huán)境因子及提取方法對(duì)顛茄有效成分影響研究綜述

嚴(yán)員英，金明霞，周莉蔭，謝谷艾，萬(wàn) 靜，黃麗莉

（江西省林業(yè)科學(xué)院，江西 南昌330013）

顛茄（Atropa belladonnaL.），又稱野山茄、美女草、別拉多娜草，是茄科顛茄屬多年生或一年生草本植物，原產(chǎn)歐洲，20世紀(jì)30年代引入中國(guó)，在中國(guó)山東、浙江、江西等地均有栽培；喜溫暖濕潤(rùn)氣候，怕寒冷，忌高溫。顛茄氣微，味微苦、辛，體內(nèi)含多種生物堿，全草可入藥，主要用于解痙、鎮(zhèn)痛、抑制胃酸過(guò)多等病癥，具有重要的藥用價(jià)值，但生物堿在高劑量時(shí)可能有毒[1-2]，且在與西藥同時(shí)使用過(guò)程中有禁忌，不適合與含金屬離子西藥、堿性藥物、有抗膽堿作用西藥、強(qiáng)心甙西藥、紅霉素、青霉素類藥物、胃復(fù)安、異煙肼等同時(shí)使用[3]。

顛茄草中主要含有莨菪類生物堿，包括莨菪堿、東莨菪堿、阿托品等，其成分不僅具有重要的藥用價(jià)值，而且在逆境環(huán)境中起著化學(xué)防御作用[1-3]。王宇卿等[4]采用超高效液相色譜-電噴霧離子源-四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)（UPLC-ESI-Q-TOF-MSE）對(duì)顛茄有效成分進(jìn)行分析，共鑒定出19個(gè)化學(xué)成分，其中，13個(gè)為莨菪烷類化合物。莊果等[5]建立反向高效液相色譜（RP-HPLC）法同時(shí)測(cè)定了顛茄5個(gè)部位（全草、根、莖、葉、果實(shí)）中硫酸阿托品、氫溴酸東莨菪堿的含有量，發(fā)現(xiàn)兩者含有量均在根、葉中最高，在莖中最低。中藥材有效藥物成分的含量與其栽培的環(huán)境因子及提取工藝有很大關(guān)系[6-9]，本文就顛茄栽培的環(huán)境因子及提取工藝對(duì)其有效成分的影響進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)優(yōu)化其栽培條件和提取方法進(jìn)行展望。

1 環(huán)境因子

1.1 生物因子

病蟲害一般采食顛茄的葉片，葉片的受損和破壞導(dǎo)致植物光合作用合成能力降低，最終將進(jìn)一步影響顛茄有效成分的合成，使顛茄的質(zhì)量降低[10]。在田間，顛茄的主要病害是疫病，在高溫多雨的季節(jié)發(fā)生，田間積水會(huì)加重病害的發(fā)生，而主要蟲害是枸杞負(fù)泥蟲（Lema decempunctata）和茄二十八星瓢蟲（Epilachna vigintioctopunctata），主要危害顛茄葉片[11]。2005年，在河南省信陽(yáng)市新縣陳店鄉(xiāng)進(jìn)行顛茄種植，尹健等[10]通過(guò)2個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的調(diào)查，在種植示范基地發(fā)現(xiàn)顛茄害蟲有20種，其中鞘翅目4種、鱗翅目3種、真螨目1種、直翅目1種和柄眼目1種，主要采食顛茄葉片；同翅目6種，主要采食顛茄葉片與莖干；半翅目4種，一般采食顛茄葉片、莖干和果實(shí)。

研究發(fā)現(xiàn)一定措施可以緩解病蟲害的影響，如0.5%印楝素乳油對(duì)枸杞負(fù)泥蟲的防治效果較理想[12]。對(duì)顛茄害蟲進(jìn)行防治時(shí)也可采用人工捕殺、摘除卵塊、保護(hù)和利用天敵、開展植物源農(nóng)藥的研究與利用及合理利用化學(xué)藥劑等措施[12-13]。

1.2 非生物因子

1.2.1海拔

顛茄產(chǎn)地的經(jīng)緯度及海拔的不同，會(huì)對(duì)顛茄的生長(zhǎng)和有效成分產(chǎn)生影響，從而影響顛茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。在不同海拔區(qū)域，顛茄的物候期、株高和干重均存在差異，因此其體內(nèi)有效堿的含量也存在差異[14]。吳玉婷等[15]對(duì)13個(gè)產(chǎn)地的顛茄進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定顛茄中莨菪堿、總生物堿，分析發(fā)現(xiàn)這兩者含有量與產(chǎn)地海拔、緯度呈負(fù)相關(guān)，而與產(chǎn)地經(jīng)度相關(guān)性較低。但也有研究指出顛茄有效成分與海拔表現(xiàn)出正相關(guān)，如王峰偉等[14]發(fā)現(xiàn)隨著海拔的升高，顛茄有效成分含量增加，可能是由于兩者所用顛茄產(chǎn)地海拔不同，吳玉婷等所用顛茄產(chǎn)地海拔分布在不同省份的36～578 m，而王峰偉等所用顛茄產(chǎn)地海拔為700～1 300 m。這初步說(shuō)明顛茄在低海拔時(shí)，顛茄生物堿含量隨海拔的升高而降低，而高海拔時(shí)，顛茄生物堿含量隨海拔的升高而升高。為了進(jìn)一步確定顛茄生物堿含量與海拔的相關(guān)性，應(yīng)增加顛茄產(chǎn)地的選擇，并增大相同產(chǎn)地不同海拔的選取范圍，以期找到顛茄生物堿含量最高所在的海拔，為顛茄的種植海拔選擇提供科學(xué)的指導(dǎo)。

1.2.2栽培條件

隨著顛茄市場(chǎng)需求量的增加，顛茄人工種植技術(shù)也變得尤為重要。培育高品質(zhì)的顛茄苗是提高顛茄產(chǎn)量的關(guān)鍵。顛茄的育苗基質(zhì)為顛茄苗提供生長(zhǎng)必需的養(yǎng)分和水分，對(duì)顛茄苗的質(zhì)量具有重要影響。王峰偉等[16]以壯苗1號(hào)、蛭石、藥渣（葛根藥渣）、珍珠巖、腐葉糠、園土為基質(zhì)材料，對(duì)顛茄進(jìn)行育苗試驗(yàn)，結(jié)果顯示，用珍珠巖、藥渣、園土以1∶1∶1配比的混合基質(zhì)與用壯苗1號(hào)基質(zhì)均明顯比其他材料混合的基質(zhì)效果好。顛茄是喜肥植物，采用珍珠巖、藥渣和園土混合作為基質(zhì)，不僅能保證植物培育所需的養(yǎng)分，還能保證培養(yǎng)基的透水透氣性，因此其育苗效果會(huì)優(yōu)于其他方式。

采用組織培養(yǎng)的方式不僅可以實(shí)現(xiàn)植物的快速繁殖，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量，同時(shí)還有助于顛茄有效成分的提高，研究發(fā)現(xiàn)采用組織培養(yǎng)的方式，其生物堿含量高于田間自然生長(zhǎng)[17]。組織培養(yǎng)的條件會(huì)影響顛茄的生長(zhǎng)，如消毒方式、激素配比、培養(yǎng)基等[18]。聶振朋等[19]在含不同濃度吲哚乙酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、6-芐氨基嘌呤（6-BA）的MS培養(yǎng)基上用顛茄種子作為外植體進(jìn)行增殖及生根的培養(yǎng)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，增殖培養(yǎng)周期為10 d時(shí)效果較佳，最適宜的培養(yǎng)基為：MS+6-BA 0.5 mg·L-1+NAA 0.2 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+瓊脂6 g·L-1。生根培養(yǎng)處理時(shí)間以7～14 d較佳，最適宜培養(yǎng)基為：MS+IBA 0.2 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+瓊脂6 g·L-1。不同的培養(yǎng)種類也會(huì)影響顛茄的生物堿含量，研究發(fā)現(xiàn)MS培養(yǎng)基的濃度會(huì)影響顛茄的生物堿含量，在無(wú)植物激素的MS培養(yǎng)基濃度減半時(shí)，顛茄的生物堿含量顯著升高，但是也有研究并未發(fā)現(xiàn)生物堿的顯著升高，這可能與顛茄的品種有關(guān)[20]。

1.2.3生長(zhǎng)環(huán)境

近年來(lái)，隨著人們對(duì)顛茄的需求增加，顛茄主要來(lái)源于人工栽培。但是在顛茄的種植過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到環(huán)境的影響，使有效成分含量降低，影響藥材的品質(zhì)。研究指出，鹽脅迫下顛茄植物中的莨菪類生物堿含量顯著降低[21]，鹽脅迫是顛茄生長(zhǎng)過(guò)程中常見的影響因素，會(huì)影響植物的滲透調(diào)節(jié)功能，而通過(guò)外源茉莉酸甲酯和水楊酸的添加可以緩解這種作用[22-24]，這主要是因?yàn)樵陬嵡讶斯ぴ耘噙^(guò)程中噴施低質(zhì)量濃度茉莉酸甲酯和水楊酸能促進(jìn)顛茄根系保護(hù)酶的活性[25]，有利于顛茄的生長(zhǎng)和氮素代謝，可有效提高生物堿的含量[26]。

氮素是土壤肥力的重要指標(biāo)，不僅對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程具有重要影響，還參與合成植物體內(nèi)多種有機(jī)物。在植物培養(yǎng)過(guò)程中，一般需要人為輸入氮肥，不同比例的硝銨比會(huì)影響顛茄的的生長(zhǎng)和氮素代謝[27]，并進(jìn)一步影響其生物堿含量[28]。同時(shí)研究指出，通過(guò)外源氮輸入，可以緩解鹽脅迫對(duì)顛茄托品烷類生物堿（TAs）積累的抑制[29]。由于生長(zhǎng)環(huán)境與氣候條件的差異，生長(zhǎng)時(shí)間的長(zhǎng)短和生長(zhǎng)時(shí)期也會(huì)影響顛茄的產(chǎn)量和質(zhì)量。研究指出生長(zhǎng)時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)影響多種藥用植物的產(chǎn)量和質(zhì)量[30-32]。張文婷等[33]為了探索顛茄各成分在不同生長(zhǎng)時(shí)期的動(dòng)態(tài)變化及各成分在顛茄不同部位的分布特征，對(duì)湖南顛茄進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)顛茄植株質(zhì)量隨生長(zhǎng)時(shí)間呈上升趨勢(shì)，顛茄草中東莨菪堿主要分布于根部。

2 提取方法

顛茄的有效成分主要是莨菪堿，提取方法的不同會(huì)影響莨菪堿得率，影響藥用價(jià)值，常采用的提取方法包括：酶滲漉法、醇滲漉法和超聲波法等。研究發(fā)現(xiàn)提取時(shí)的溶劑、料液比、提取溫度、時(shí)間及次數(shù)都會(huì)對(duì)東莨菪堿的提取率產(chǎn)生影響[34]。在對(duì)東莨菪堿進(jìn)行提取時(shí)，胡宏軍等[35]通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，對(duì)提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，選取最適宜的乙醇濃度與倍數(shù)、提取時(shí)間與次數(shù)，可提高洋金花中的東莨菪堿提取率。李丹娜等[36]用不同方法提取東莨菪堿，發(fā)現(xiàn)乙醇回流法的提取率高于酸水浸漬法。

在進(jìn)行顛茄生物堿提取時(shí)，主要有滲漉法、超聲波法和仿生酶法。經(jīng)過(guò)科研人員的研究，發(fā)現(xiàn)仿生酶法的提取率顯著高于其他兩種方法[37-41]。洋金花的有效成分與顛茄相似，在提取洋金花生物堿時(shí)，主要有回流法、浸漬法及微波提取法?？蒲腥藛T對(duì)洋金花生物堿提取方法進(jìn)行優(yōu)化，得到最適宜的提取條件[30-32]。在其他中草藥（如玉竹等）的有效成分提取時(shí)，也有對(duì)提取方法進(jìn)行優(yōu)化[37]。所以，在顛茄生物堿提取時(shí)，可以借鑒洋金花生物堿提取的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)顛茄生物堿提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，使顛茄生物堿提取率升高。

不同的方法對(duì)顛茄有效成分的提取存在影響，陳芳等[37]分別用酶滲漉法和醇滲漉法提取顛茄中的莨菪堿，用高效液相色譜法測(cè)定提取液中的莨菪堿含量，比較提取率，發(fā)現(xiàn)酶滲漉法的提取率顯著高于醇滲漉法，可以降低提取成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。潘濤等[38]用酸性胃蛋白酶溶液和乙醇做介質(zhì)，使用滲漉法提取顛茄中的莨菪堿，同樣發(fā)現(xiàn)酶滲漉法優(yōu)于醇滲漉法。黃東亮等[39]利用超聲波技術(shù)及滲漉法對(duì)莨菪堿進(jìn)行提取，兩種方法的莨菪堿得率相差不大，但超聲波法的提取時(shí)間遠(yuǎn)低于滲漉法，可見超聲波法優(yōu)于滲漉法。何秀麗等[40]發(fā)現(xiàn)仿生胃液超聲提取顛茄阿托品溶出率顯著高于滲漉法和超聲提取法。綜上所述，從顛茄有效成分的提取率來(lái)看，發(fā)現(xiàn)超聲波法優(yōu)于酶滲漉法，優(yōu)于醇滲漉法。

3 問(wèn)題與展望

研究發(fā)現(xiàn)顛茄害蟲種類較多，并且采食植物的部位也存在差異，而針對(duì)以采食葉片為主的顛茄害蟲，對(duì)顛茄有效成分的影響可能存在差異[10]，但很少研究關(guān)注不同類型的害蟲對(duì)其有效成分的影響，后期的研究中應(yīng)關(guān)注不同類型的害蟲對(duì)顛茄采食部位及其有效成分的影響。

顛茄的培育和生長(zhǎng)環(huán)境均會(huì)影響植物的產(chǎn)量和品質(zhì)，在培育顛茄時(shí)，可以選擇適宜海拔進(jìn)行培育，并選用可以促進(jìn)顛茄生長(zhǎng)的基質(zhì)配方，適量添加生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，如IBA、NAA、6-BA、茉莉酸甲酯等，可以加快顛茄的增殖及生根，促進(jìn)顛茄的量產(chǎn)[16,26]，然而培養(yǎng)基條件和組織培養(yǎng)方式不僅可能會(huì)影響顛茄的生長(zhǎng)，還可能會(huì)影響顛茄的次生代謝物，即顛茄品質(zhì)，在以后的研究中應(yīng)增加對(duì)顛茄品質(zhì)影響的關(guān)注。另外，在顛茄的種植過(guò)程中，氮素也對(duì)顛茄的生長(zhǎng)發(fā)育有重要的影響，加入適量氮素，可增加顛茄生物堿的積累，提高顛茄的品質(zhì)[27-29]。植物生長(zhǎng)時(shí)間也會(huì)影響其產(chǎn)量和品質(zhì)[30-33]，要選擇正確的采摘時(shí)間，使顛茄在采收時(shí)品質(zhì)能夠達(dá)到最高。所以各地在種植顛茄時(shí)，不僅要關(guān)注種植過(guò)程中土壤環(huán)境狀況，還要密切關(guān)注顛茄品質(zhì)與種植時(shí)間的關(guān)系，以期找到最適宜本地顛茄采摘的時(shí)間。

從顛茄的種植及顛茄生物堿的提取過(guò)程中，有各種因素影響顛茄的品質(zhì)及藥效，因此為了使顛茄的有效成分得到保證，在植物整個(gè)生命過(guò)程中，不合理的措施都可能影響植物的品質(zhì)。一般在顛茄種植前，要做好準(zhǔn)備工作，選擇適合的圃地、準(zhǔn)備好苗床、對(duì)種子進(jìn)行處理、做好育苗工作；在種植過(guò)程中，要注意顛茄病蟲害的防治，做好田間管理，及時(shí)進(jìn)行除草、澆水和追肥；在采收時(shí)，在顛茄果實(shí)飽滿并由青綠轉(zhuǎn)為深紫色，全株1/3左右的果實(shí)成熟時(shí)選擇連續(xù)的晴天整株拔取，或先采收地上部分，后用機(jī)械翻地取根；同時(shí)為了保證鮮藥材的品質(zhì)，包裝和儲(chǔ)運(yùn)時(shí)也要按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。

而在顛茄的有效成分進(jìn)行提取時(shí)，需掌握所要提取物質(zhì)的有效成分，根據(jù)該物質(zhì)的特性選擇合適的溶劑，選擇不同的方法提取中草藥有效成分，要匹配相適宜的藥材粉碎度。如在使用滲透法提取時(shí)，通常以粗粉或最粗粉最適宜；用浸漬法提取時(shí)，藥材切成薄片或小段就可以。在提取中草藥有效成分時(shí)，還需注意浸提溫度、時(shí)間、壓力及溶劑的pH值，選擇各個(gè)中草藥最適宜的條件，使有效成分的提取率及品質(zhì)達(dá)到最高。前人關(guān)于顛茄不同有效成分的提取進(jìn)行了一系列研究，總結(jié)出了針對(duì)不同成分提取的最優(yōu)方法，但研究發(fā)現(xiàn)，顛茄植物不同成分在不同器官（如根、莖和葉）的分布存在差異[42]，因此針對(duì)顛茄有效成分的提取，不僅要考慮成分的不同，還要考慮植物提取部位的不同，采用不同的方法或工藝流程。對(duì)于植物不同器官而言，相同的提取方法可能達(dá)不到最優(yōu)。在前人關(guān)于顛茄提取方法的研究中，通常采用藥店提供的顛茄粉末，但顛茄粉末的粗細(xì)也會(huì)影響有效成分的提取[37-40]，因此在后續(xù)的研究中應(yīng)關(guān)注不同器官以及顛茄粉末的粗細(xì)，為顛茄藥用代謝物質(zhì)的提取提供依據(jù)。

綜上所述，從顛茄的種植、生長(zhǎng)到采收的過(guò)程中，生物和非生物環(huán)境因素的變化不僅會(huì)影響顛茄的生長(zhǎng)，還會(huì)影響顛茄的品質(zhì)。顛茄作為一種中草藥，其有效成分的提取是生產(chǎn)的最終目的。因此，做好規(guī)范化的育苗與種植能提高顛茄的品質(zhì)，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。在顛茄的種植及有效成分的提取過(guò)程中，需選擇最適宜的條件，以提高顛茄的品質(zhì)。