藥食兼用型葉用紫蘇種質(zhì)鑒定

溫賽群，劉靈娣，田偉，謝曉亮，賈東升，劉銘，溫春秀，姜濤

（河北省農(nóng)林科學院經(jīng)濟作物研究所，河北省藥用植物技術(shù)創(chuàng)新中心，石家莊 050051）

紫蘇（Perilla frutescensL.）為唇形科一年生草本植物，在我國已有2 000 多年的栽培歷史，廣泛分布于華北、華中、華南、西南和臺灣等地，在歐美、俄羅斯、日本、韓國等亦有種植[1-2]。紫蘇是我國衛(wèi)計委首批公布的60 種藥食兩用植物之一。紫蘇葉不僅含多種生物活性成分，如蛋白質(zhì)、類胡蘿卜素和維生素C 等，可作為鮮菜或輔料等食用，具有抗氧化、抗衰老等功效；還可在中成藥上使用，葉中的紫蘇醛、揮發(fā)油和迷迭香酸等成分具有解表、散寒、理氣、安胎和治咳喘等療效[3-6]。近年來，對于紫蘇的研究多集中于對不同種質(zhì)紫蘇的形態(tài)分類和化學型分類，李慧琳等[7]運用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對18 份貴州省香型紫蘇種質(zhì)葉片的揮發(fā)油成分進行分析，最終劃分為F、PA、PK、PL、PT 和PP 共6 種化學型；李衛(wèi)萍等[8]根據(jù)株高、葉片顏色和形態(tài)、果實顏色等形態(tài)特征，將50 份紫蘇種質(zhì)分為了6 種形態(tài)類型，每種形態(tài)類型包含不同的揮發(fā)油化學型。隨著社會發(fā)展，人們逐漸注重養(yǎng)生，推崇食療預(yù)防疾病，因此，藥食同源產(chǎn)品具有較大的發(fā)展?jié)摿?，劉學云等[9]闡述了包括紫蘇在內(nèi)的11 種藥食同源中藥原料在控制和治療高血脂上的作用機制，表明藥食同源降血脂食品具有很大的開發(fā)前景。目前，針對紫蘇不同種質(zhì)藥用價值和食用品質(zhì)的綜合研究及系統(tǒng)分類鮮見報道，對此，本研究收集了不同地區(qū)的30 份紫蘇種質(zhì)，通過檢測多種活性成分含量，比較各種質(zhì)間營養(yǎng)品質(zhì)與藥用品質(zhì)的差異，分析不同紫蘇種質(zhì)葉片的適宜用途并進行歸類，鑒選出藥食兼用型的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)，為紫蘇的遺傳改良提供材料，推動紫蘇藥食同源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

分別于四川、遼寧、云南、陜西、甘肅等地區(qū)收集30 份紫蘇種質(zhì)，詳見表1。其中，冀紫1 號、冀紫2 號、多紫1 號、多紫2 號和多紫3 號為審定品種，由河北農(nóng)林科學院經(jīng)濟作物研究所藥用植物研究中心提供。將種質(zhì)種植于河北省農(nóng)林科學院綜合實驗園區(qū)（114°22′55″E，38°7′38″N，海拔82.72 m）。試驗區(qū)含氧量20.82%，年均氣溫14.27 ℃，年均降雨量477.73 mm，年均日照時數(shù)2 284.03 h，無霜期197 d。采用田間試驗小區(qū)種植模式，隨機區(qū)組排列，每份材料3次重復(fù)，每重復(fù)小區(qū)面積6 m×5 m，株行距60 cm×80 cm。田間土壤基本理化性質(zhì)：堿解氮100.80 mg·kg-1，速效磷123.50 mg·kg-1，速效鉀200.40 mg·kg-1，有機質(zhì)2.90%，pH 7.6。

表1 供試紫蘇種質(zhì)Table 1 Perilla germplasm for test

1.2 儀器與試劑

主要儀器：Agilent Technologies 1260 高效液相色譜儀（美國Agilent 公司）、數(shù)控超聲波提取機THC-10B（濟寧天華超聲電子儀器有限公司）、Tecan infinite 200 PRO 酶聯(lián)免疫分析儀（瑞士Tecan 公司）和Genesys 10S UV-VIS 分光光度計（Thermo Fisher公司）。

主要試劑：超純水、分析純乙醇、色譜純甲醇、色譜純乙腈均購于Thermo Fisher 公司；迷迭香酸對照品（批號wkq18042802，質(zhì)量分數(shù)≥98%）購自四川維克奇生物科技有限公司；紫蘇醛對照品（批號111806-201806，含量以95.7%計）購自北京中科質(zhì)檢生物技術(shù)有限公司。

1.3 測定項目及方法

各種質(zhì)于現(xiàn)蕾期采收葉片進行營養(yǎng)品質(zhì)和藥用品質(zhì)指標的測定。參考菜類食品營養(yǎng)品質(zhì)評價指標[10-12]，將粗纖維（crude fibre，CF）、可溶性蛋白（soluble protein，SP）、花青素（anthocyanin，AN）、可溶性糖（soluble sugar，SS）、維生素C（vitamin C，Vc）、類胡蘿卜素（carotenoid，CA）含量作為營養(yǎng)成分指標。參照《中國藥典》等[13-15]，將紫蘇醛（perillaldehyde，PH）、迷迭香酸（rosmarinic acid，RA）和揮發(fā)油（volatile oil，VO）含量作為紫蘇葉藥用品質(zhì)的評價指標。

根據(jù)微量法試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)有限公司）使用酶標儀測定維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白的含量；采用95%乙醇提取法[16]測定類胡蘿卜素含量；參照齊敏等[10]的方法測定粗纖維含量?；ㄇ嗨睾繖z測參照李雪[17]的方法并改進：取紫蘇鮮葉100 mg，液氮研磨成粉，裝入10 mL離心管中，加入5 mL甲醇（含0.1%鹽酸），震蕩5次，每次20 s，混勻后靜置1 min，渦旋1 min，4 ℃12 000 r·min-1離心10 min，取600 μL 上清液，加入400 μL 超純水和1 mL 氯仿于10 mL 離心管中，渦旋1 min，4 ℃12 000 r·min-1離心2 min，取600 μL上清，加600 μL 甲醇（含0.1%鹽酸）于2 mL 離心管中，上下顛倒混勻，紫外分光光度計測其在530 和657 nm 的值，根據(jù)△OD=OD530-0.25 ×OD657，計算花青素相對含量。參照《中國藥典》2015版[13]檢測迷迭香酸和揮發(fā)油含量；參照張琛武[15]的方法檢測紫蘇醛含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)整理和分析，利用Duncan 法進行差異顯著性分析和多重比較。采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法分析數(shù)據(jù)，即根據(jù)公式X(u)=(X-Xmin)∕(Xmax-Xmin)計算各成分的隸屬值，將各營養(yǎng)成分的隸屬值求平均得到營養(yǎng)成分隸屬均值；同理求得藥用成分隸屬均值，利用SPSS 19.0軟件根據(jù)營養(yǎng)成分和藥用成分的隸屬均值進行聚類分析[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫蘇種質(zhì)葉中各成分含量比較

如表2 所示，紫蘇葉的營養(yǎng)成分中，粗纖維含量較高，平均10.16%，類胡蘿卜素含量較低，平均0.009%；藥用成分中，迷迭香酸含量較高，平均1.272%，較紫蘇醛和揮發(fā)油含量高7.84 和2.03倍。

營養(yǎng)成分中，花青素含量的變異系數(shù)較大，其中，bc 葉兩面均呈深紫色，因此，葉中花青素含量較高，而ys 葉兩面呈綠色，因此花青素含量較低，兩者間差異顯著；粗纖維含量的變異系數(shù)較小，其中，hy葉中粗纖維含量較高，cy粗纖維含量較低，兩者間差異顯著。藥用成分中，紫蘇醛含量的變異系數(shù)較大，其中，gh 葉中紫蘇醛含量較高，為0.711%，ye 的紫蘇醛含量較低，僅0.003%，兩者間差異顯著；迷迭香酸和揮發(fā)油含量的變異幅度較小，其中，揮發(fā)油含量在各紫蘇種質(zhì)間差異均不顯著。

2.2 紫蘇葉中各成分含量間相關(guān)性分析

對紫蘇葉中各成分含量間進行相關(guān)性分析，結(jié)果（表3）表明，營養(yǎng)成分中，維生素C、花青素和可溶性蛋白含量三者間呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系；可溶性蛋白含量與可溶性糖含量呈極顯著正相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著正相關(guān)。藥用成分中，紫蘇醛含量與揮發(fā)油和花青素含量之間呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。

表3 各成分含量間相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of different component contents

2.3 紫蘇種質(zhì)營養(yǎng)與藥用品質(zhì)綜合評價

為綜合評價紫蘇種質(zhì)的營養(yǎng)品質(zhì)和藥用品質(zhì)，根據(jù)模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法求得各成分含量的隸屬值，并分別求得各紫蘇種質(zhì)的營養(yǎng)成分隸屬均值、藥用成分隸屬均值和總成分隸屬均值，如表4 所示。bc的營養(yǎng)成分隸屬均值較大，表明其葉片具有較高的營養(yǎng)品質(zhì)；ys 葉片的營養(yǎng)品質(zhì)較低；gh 的藥用成分隸屬均值較大，表明其葉片藥用價值較高；而wl4 葉片的藥用品質(zhì)較低；gh 的總成分隸屬均值較高，表明該種質(zhì)的綜合品質(zhì)較高；yt的總成分隸屬均值遠低于其他種質(zhì)，表明其綜合品質(zhì)較低。

表4 各成分含量模糊數(shù)學隸屬函數(shù)分析Table 4 Fuzzy mathematical membership function analysis of different components

2.4 紫蘇種質(zhì)營養(yǎng)與藥用品質(zhì)聚類分析

以營養(yǎng)成分隸屬均值和藥用成分隸屬均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果（圖1）表明，平方Euclidean 距離為5 時，可將30 份紫蘇種質(zhì)劃分為4 類。對4 種類型的營養(yǎng)成分隸屬均值和藥用成分隸屬均值進行分析，結(jié)果（表5）表明，第一類包括bl、gh、bz、dz2、bc 和jz2 共6 個紫蘇種質(zhì)，該類種質(zhì)的總成分隸屬均值在0.59以上，表明其綜合品質(zhì)較高，營養(yǎng)和藥用成分隸屬均值分別在0.47 和0.50 以上，表明其葉片營養(yǎng)和藥用品質(zhì)俱佳，既適宜作鮮菜等食用，又可作中藥材使用；第二類包括dz3、ss、gl 等9 個種質(zhì)，該類種質(zhì)的總成分隸屬均值在0.39～0.52 之間，綜合品質(zhì)中等；第三類包括dz1、hy、cy 等11 個種質(zhì)，該類種質(zhì)總成分隸屬均值較低，綜合品質(zhì)較差；第四類包括gz、qq、gt 和sy 共4 個種質(zhì)，該類種質(zhì)的營養(yǎng)成分隸屬均值較高，而藥用成分隸屬均值較低，表明其葉片中營養(yǎng)成分含量較高，但藥用成分含量較低，相較于藥用，更適合食用。

表5 各紫蘇種質(zhì)分類Table 5 Classification of Perilla germplasm

3 討論

3.1 紫蘇葉的營養(yǎng)價值和藥用價值

紫蘇葉在美國、日本、加拿大和俄羅斯等地被視為美食，多用作鮮菜、湯的配菜和包裹熟食等。紫蘇葉具有多種營養(yǎng)成分，如維生素C、可溶性糖和蛋白以及粗纖維等。研究表明，菠菜粗纖維含量0.71%，可溶性糖含量0.65%，維生素C 含量0.048%[10]；番茄可溶性蛋白含量0.182%，可溶性糖含量3.76%，維生素C 含量0.062%，其不同成熟階段的類胡卜素含量0.002%～0.108%[11-12]；本試驗測得紫蘇葉粗纖維含量10.16%，可溶性蛋白含量5.730%，可溶性糖含量1.471%，維生素C 含量0.126%，類胡卜素含量0.009%。相比較，紫蘇葉的粗纖維、可溶性糖、維生素C含量均高于菠菜，可溶性蛋白含量高于番茄，類胡卜素含量高于番茄青果階段，低于番茄紅果階段。由此表明，紫蘇葉營養(yǎng)價值較高，但不同紫蘇種質(zhì)間營養(yǎng)成分含量差異較大，需進行鑒定評價以篩選出適宜食用的種質(zhì)。

紫蘇葉除富含多種營養(yǎng)物質(zhì)外，還含有迷迭香酸、揮發(fā)油和紫蘇醛等藥用活性成分[19-20]。迷迭香酸廣泛存在于唇形科植物中，具有較強的抗病毒、抗腫瘤的活性，徐銳等[21]研究顯示，9種來源夏枯草果穗的迷迭香酸含量在1.0%～3.3%。本研究中紫蘇葉的迷迭香酸含量為0.56%～2.11%，部分種質(zhì)迷迭香酸含量高于個別產(chǎn)地的夏枯草。揮發(fā)油是紫蘇發(fā)揮藥理作用的主要成分之一，周勤梅等[14]研究認為紫蘇葉揮發(fā)油在舒張血管上也具有顯著作用，2015版《中國藥典》將紫蘇葉揮發(fā)油含量作為評價藥用品質(zhì)的指標，規(guī)定紫蘇葉含揮發(fā)油不得少于0.40%[13]，本研究表明，有16 份紫蘇種質(zhì)達到此標準。紫蘇醛是抑制細菌的主要物質(zhì)之一，紫蘇葉中包含紫蘇醛的單萜類成分用于治療哮喘效果顯著；《日本藥典》規(guī)定了紫蘇葉含紫蘇醛不少于0.08%，本研究中有9份紫蘇種質(zhì)達到此標準。由此表明，本研究中部分紫蘇種質(zhì)的藥用成分含量較高，具有較大的藥用價值。相關(guān)性分析表明，紫蘇葉的花青素含量和紫蘇醛含量間具有極顯著的相關(guān)性；王玉萍等[22]研究認為，色紫、氣香的紫蘇葉中紫蘇醛含量較高；傳統(tǒng)中醫(yī)上也有“紫蘇葉以葉大，色紫，氣味香濃者為佳”的說法[23]。綜上，不同紫蘇種質(zhì)間葉片的藥用或營養(yǎng)品質(zhì)存在一定差異，需對各種質(zhì)的藥用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)進行細致評價并比較，以確定不同紫蘇種質(zhì)的適宜用途。

3.2 紫蘇種質(zhì)資源鑒別

隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展，紫蘇中多種生物活性成分被挖掘，許多學者以有效成分含量為評判指標鑒別種質(zhì)資源。沈奇等[24]根據(jù)紫蘇梗中主要營養(yǎng)和藥用成分含量，確立了適宜飼用和藥用開發(fā)的紫蘇類型。于二汝等[25]基于紫蘇籽的含油量、蛋白質(zhì)含量及多種脂肪酸組分含量對188 份種質(zhì)進行聚類分析，將其劃分為高脂-高蛋白-高亞麻酸型、高脂-高蛋白-低亞麻酸型、低脂-低蛋白型、中等品質(zhì)型和超高脂-超高亞麻酸型。本研究檢測了30 份紫蘇種質(zhì)葉中維生素C、可溶性蛋白、揮發(fā)油、紫蘇醛等多種成分含量，采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法綜合評價各種質(zhì)的營養(yǎng)品質(zhì)和藥用品質(zhì)，經(jīng)系統(tǒng)聚類分析，將其劃分為綜合品質(zhì)優(yōu)良、中等、較低和營養(yǎng)品質(zhì)高藥用品質(zhì)低4 類種質(zhì)，為紫蘇種質(zhì)資源的鑒別提供了參考，同時為紫蘇新品種選育時的親本選擇提供了理論依據(jù)。