兩種白刺屬植物寄生鎖陽營(yíng)養(yǎng)成分分析

王劼，王文舒，李明聰，周玉碧，李毅

（1. 中國(guó)科學(xué)院藏藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海省青藏高原特色生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3. 阿拉善盟林業(yè)草原研究所，內(nèi)蒙古 巴彥浩特 750306）

鎖陽（Cynomorium songaricumRupr.）為鎖陽科鎖陽屬多年生肉質(zhì)寄生草本植物，多寄生于白刺屬植物的根部［1］，為我國(guó)珍貴的傳統(tǒng)中藥材，素有“沙漠人參”之美譽(yù)［2］，具有補(bǔ)腎陽、益精血、潤(rùn)腸通便之功效［3］。鎖陽含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，包括蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸和礦物質(zhì)元素等［4-9］，在其分布區(qū)有悠久的食用歷史［10］。由于市場(chǎng)需求所致的過度采挖，2021年被收錄入《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》所收載，保護(hù)級(jí)別為國(guó)家二級(jí)保護(hù)植物。鎖陽資源的分布與其寄主分布密切相關(guān)，主要分布于青海、內(nèi)蒙古、甘肅、新疆和寧夏等荒漠地區(qū)［11］。

白刺屬植物是荒漠區(qū)的重要優(yōu)勢(shì)物種，同時(shí)也是鎖陽最主要的寄主［12］。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鎖陽多寄生于分布較為廣泛的大白刺、白刺和小果白刺。研究人員對(duì)不同白刺寄生鎖陽的種子質(zhì)量進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)種子大小和千粒質(zhì)量差異顯著［13］。本課題組前期研究表明，鎖陽的脂溶性成分因寄主不同而存在明顯差異［14］，通過對(duì)分別寄生于小果白刺和大白刺的鎖陽樣品進(jìn)行的差異基因表達(dá)分析，共挖掘出50個(gè)參與多糖轉(zhuǎn)錄調(diào)控的差異表達(dá)基因，發(fā)現(xiàn)鎖陽糖類的合成代謝及其轉(zhuǎn)運(yùn)具有一定的寄主依賴性［15］。藥材和可食用植物與人體健康息息相關(guān)，故其成分檢測(cè)顯得尤為重要［16］。在鎖陽采收季，小果白刺和大白刺植物形態(tài)特征易于區(qū)分，故而以此兩種白刺寄生的鎖陽為樣品，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定與對(duì)比分析，以期為鎖陽資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

QDN-Ⅱ全自動(dòng)凱氏定氮儀（杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司）；SZC-C 脂肪測(cè)定儀（鄭州宏朗儀器設(shè)備有限公司）；Cary300紫外掃描分光光度儀（美國(guó)Varin公司）；Biochrom 30+型氨基酸分析儀（大昌華嘉商業(yè)（中國(guó)）有限公司）；RF-5000 型熒光光譜儀（日本島津公司）；Waters-600E型高效液相色譜儀（美國(guó)Waters公司）；KQ-100E型超聲波清洗器（昆山科技有限公司）；Molement元素型超純水機(jī)（上海摩勒生物科技有限公司）；離心機(jī)（3K15，美國(guó)Sigma公司）；DKB-501A 型超級(jí)恒溫水槽（上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司）；Agilent Technologies 7800（美國(guó)安捷倫公司）；ICP 5000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（聚光科技（杭州）股份有限公司）。

葡萄糖對(duì)照品（中國(guó)藥品生物制品檢定所）；氮?dú)猓兌?9.9%）；濃硫酸、石油醚、硫酸鉀、硫酸銅、鹽酸（≥36%）、苯酚、茚三酮、檸檬酸、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、硝酸、高氯酸均為優(yōu)級(jí)純；無水乙醇（分析純）；乙腈、甲醇為色譜純（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。17 種氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)溶，濃度2.5 μmol/mL：天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、絲氨酸（Ser）、組氨酸（His）、甘氨酸（Gly）、蘇氨酸（Thr）、精氨酸（Arg）、丙氨酸（Ala）、酪氨酸（Tyr）、半胱氨酸（Cys）、纈氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、賴氨酸（Lys）、脯氨酸（Pro，大昌華嘉商業(yè)（中國(guó)）有限公司）；K、Na、Ca、Mg、S標(biāo)準(zhǔn)溶液（10 mg/mL），Pb、As、Cd、Cr、Hg、Se、Sn、Ag、Mo、Tl、Ti、Be、V、Co、Ni、Li、Sb、Ba、B、Sr、Al、Fe、Mn、Cu、Zn、P、I標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL），混標(biāo)18種稀土元素Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th、Pm （1 000 μg/mL），購自國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

鎖陽樣品于2021 年5 月鎖陽采收季，采集于青海省海西州都蘭縣巴隆鄉(xiāng)科爾村巴隆灘（N 36°2′25″，E 97°40′26″，海拔2 827 m），經(jīng)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)孫學(xué)剛教授鑒定為鎖陽科鎖陽屬植物鎖陽（Cynomorium songaricumRupr.）。鎖陽采挖后于當(dāng)日帶回實(shí)驗(yàn)室，去除表面泥沙后，將樣品凍存于-40 °C冰柜備用。實(shí)驗(yàn)所用樣品為寄生于小果白刺的鎖陽莖（SS）和花序（SF），以及寄生于大白刺的鎖陽莖（RS）和花序（RF）。

1.2 方法

1.2.1 常規(guī)指標(biāo)測(cè)定 水分測(cè)定：《中國(guó)藥典》2020版通則0832第2法；灰分測(cè)定：《中國(guó)藥典》2020版通則2302；蛋白質(zhì)測(cè)定：GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；脂肪測(cè)定：GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測(cè)定》；多糖測(cè)定：Dubois 等［17］的硫酸-苯酚法；粗纖維測(cè)定：GB/T 6434-2006《飼料中粗纖維測(cè)定方法》；可溶性膳食纖維和總膳食纖維測(cè)定：GB 5009.88-2014《食品中膳食纖維的測(cè)定》。

1.2.2 氨基酸測(cè)定

1.2.2.1 樣品制備 準(zhǔn)確稱取0.5 g 粉碎后的樣品，置于水解管中，加入6 mol/L鹽酸溶液10 mL、苯酚2滴。在充氮狀態(tài)下密封水解管，置于103 ℃的電熱鼓風(fēng)恒溫箱內(nèi)，水解22 h后取出，冷卻至室溫。將水解液過濾至50 mL容量瓶?jī)?nèi)，以純水沖洗水解管，將水解液合并至50 mL容量瓶?jī)?nèi)，定容后振蕩混勻。準(zhǔn)確吸取1 mL 濾液移入試管內(nèi)，40 ℃加熱減壓干燥，取1 mL 純水溶解干燥后的殘留物，繼續(xù)減壓干燥。取1 mL檸檬酸鈉緩沖溶液（pH=2.2）溶解試管中的殘留物，振蕩混勻，過0.22 μm濾膜，即得樣品測(cè)定液，供儀器測(cè)定。

1.2.2.2 檢測(cè)條件 磺酸型陽離子交換樹脂色譜柱，測(cè)定波長(zhǎng)570、440 nm，檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液流速0.25 mL/min，分離柱長(zhǎng)15 cm，柱溫53 ℃，柱壓9.7～10.1 Pa；茚三酮溶液流速0.3 mL/min，泵壓0.5 bar，反應(yīng)槽溫度98 ℃，進(jìn)樣量20 μL，分析時(shí)間45 min。

1.2.3 礦質(zhì)元素測(cè)定

1.2.3.1 樣品制備 稱取1 g 粉碎后的樣品于100 mL 錐形瓶中，加入20 mL 硝酸+高氯酸（9+1）混合酸，浸泡過夜。于250 ℃下加熱消解，出現(xiàn)碳化現(xiàn)象時(shí)補(bǔ)加1 mL 硝酸，消解完全后，蒸發(fā)至無色或淡黃色，冷卻，用一級(jí)水將消解液轉(zhuǎn)入25 mL容量瓶中，定容、搖勻，待測(cè)。同時(shí)做試劑空白對(duì)照。

1.2.3.2 檢測(cè)條件 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀儀器條件（ICP-MS）：射頻功率：1 500 W；霧化器流量：1.01 L/min ；輔助器流量：0.9 L/min；掃描次數(shù)：3 次；穩(wěn)定時(shí)間：40 s；重復(fù)測(cè)量次數(shù)：3 次；樣品進(jìn)樣時(shí)間：30 s；霧化室溫度：2 ℃。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀儀器條件（ICP）：功率：1 150 w；氣流量：0.6 L/min；輔助氣流量：3 L/min；冷卻氣流量：2 L/min；沖洗泵速：100 r/min；分析泵速：50 r/min；沖洗時(shí)間：15 s；觀測(cè)方式：水平；重復(fù)測(cè)量次數(shù)：3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有測(cè)定均平行重復(fù)3 次，運(yùn)用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)V19.05高級(jí)版進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同寄主鎖陽常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分分析

傳統(tǒng)中醫(yī)藥中常以鎖陽的干燥肉質(zhì)莖入藥［3］，而在鎖陽資源的分布區(qū)，農(nóng)牧民群眾則全草食用。前期研究表明鎖陽花序具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值［18］，因此，為探究分別寄生于小果白刺和大白刺的鎖陽及其莖和花序部位常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的差異，對(duì)其水分、灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、多糖、粗纖維、可溶性膳食纖維和總膳食纖維進(jìn)行了測(cè)定。

表1結(jié)果表明，所采鮮鎖陽樣品的平均水分含量為82.3%，灰分含量均值1.3%。鎖陽蛋白質(zhì)含量均值為2.47%，而寄生于小果白刺鎖陽的莖和花序蛋白質(zhì)含量均值為寄生于大白刺鎖陽的2.01倍。所采鎖陽樣品中脂肪含量較為接近，均值為0.21%。寄生于大白刺的鎖陽莖和花序中的多糖均值為寄生于小果白刺鎖陽的1.63 倍。植物纖維素具有促消化、緩解便秘的作用［3，19-20］。所測(cè)樣品含有豐富的纖維素，其粗纖維、可溶性膳食纖維和總膳食纖維含量均值分別為1.78%、1.56%和6.59%。

表1 鎖陽常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分含量Table 1 Routine Nutritional content of C.songaricum%

為探討不同寄主鎖陽的莖部位和花序部位中常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的差異性，用Friedman 檢驗(yàn)分析其差異顯著性，分析結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，F(xiàn)riedman 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量（卡方）=0.450 0，近似卡方分布的顯著性測(cè)驗(yàn)，P=0.929 7。采用Monte Carlo 隨機(jī)抽樣方法計(jì)算得到的概率P值為0.958 5。如進(jìn)行F檢驗(yàn)，其F統(tǒng)計(jì)量等于0.133 8，顯著性水平P=0.938 8?？烧J(rèn)為所測(cè)樣品在組間差異不顯著。多重比較結(jié)果顯示，其相互間均差異不顯著。

表2 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的Friedman 檢驗(yàn)Table 2 Friedman test of routine nutritional compoment content

2.2 氨基酸組成分析

氨基酸是植物體所含的重要營(yíng)養(yǎng)成分，其中的蛋氨酸、色氨酸、纈氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和蘇氨酸為人體必需氨基酸［21］（essential amino acids，EAA）。部分具有重要藥理作用的氨基酸被稱為藥效氨基酸［22］（drug-effective amino acids，DAA），包括天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸和精氨酸。本研究測(cè)定了4個(gè)鎖陽樣品中的17種氨基酸含量（表3），檢測(cè)出7種必需氨基酸，包括蛋氨酸、纈氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、蘇氨酸；以及10種非必需氨基酸，包括天冬氨酸、酪氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸。

表3 鎖陽中氨基酸含量Table 3 Amino acids content of C.songaricum from different host%

表3所測(cè)結(jié)果表明，含量最高的3種氨基酸依次是天冬氨酸、脯氨酸和精氨酸。氨基酸總量（total amino acids，TAA）、必需氨基酸和藥效氨基酸含量，寄生于小果白刺的鎖陽莖和花序部位均高于寄生于大白刺的鎖陽對(duì)應(yīng)部位。藥效氨基酸占氨基酸總含量的百分比，也以寄生于小果白刺的鎖陽為高。所測(cè)樣品中藥效氨基酸占氨基酸總含量的61.18%～72.50%，均值為68.84%。

為揭示不同樣品間的差異性，組間差異性分析結(jié)果顯示，F(xiàn)riedman 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量（卡方）=42.678 6，近似卡方分布的顯著性測(cè)驗(yàn)，P=0.000 0。采用Monte Carlo 隨機(jī)抽樣方法計(jì)算得到的概率P值為0.000 0。如進(jìn)行F檢驗(yàn)，其F統(tǒng)計(jì)量等于82.060 1，顯著性水平P=0.000 0?？烧J(rèn)為所測(cè)樣品在組間存在顯著差異。多重比較結(jié)果顯示（表4），樣品SS 與SF、SF與RS、RS與RF存在極顯著差異（P＜0.01）。從而證實(shí)同一寄主的鎖陽，氨基酸含量在不同部位間存在極顯著差異。

表4 氨基酸的Friedman 檢驗(yàn)Table 4 Friedman test of amino acids

2.3 礦質(zhì)元素分析

可食用植物的元素含量，往往與人體健康息息相關(guān)，尤其藥用植物的元素含量水平，是決定藥材性味的主要因素之一，也是判定其功效的重要物質(zhì)基礎(chǔ)［23-24］。本研究分析了鎖陽樣品中的常量、微量元素和稀土元素。結(jié)果表明（表5），所測(cè)50種元素，僅檢出23 種，未檢出Pb、As、Hg、Sn、Ag、Tl、Be、Sb、I和18種稀土元素。所檢出元素中，以含量均值進(jìn)行比較，含量前3 位的依次是S、Ca 和Mg。Cd 僅在鎖陽莖部位樣品SS 和RS 中微量檢測(cè)到，而V 僅在鎖陽花序部位樣品SF 和RF 中檢測(cè)到，故而可作為區(qū)分不同部位的特征元素。

表5 鎖陽中元素含量Table 5 Elements content of C.songaricum（mg·kg-1）

本研究采用系統(tǒng)聚類法對(duì)樣品間的相互關(guān)系進(jìn)行了探討，結(jié)果表明（圖1），當(dāng)歐式距離為6時(shí)，樣品被分為兩類，鎖陽樣品RF和SF首先聚為一類，另一類為RS和SS。說明寄生于小果白刺的鎖陽花序樣品和寄生于大白刺的鎖陽花序樣品更為相似，莖部位鎖陽樣品亦如此，而非同一寄主間，不同部位樣品更為相似。

圖1 基于鎖陽元素含量的樣品聚類圖Figure 1 Dendrogram obtained by cluster analysis of the elements content of C.songaricum，based on Euclidean distance and the use of the UPGMA

3 討論

品質(zhì)的優(yōu)劣是藥用植物資源開發(fā)利用的關(guān)鍵，品質(zhì)的形成與種源、產(chǎn)地、氣候等因素緊密相關(guān)。鎖陽是全寄生植物，需要依賴寄主的物質(zhì)補(bǔ)給來完成自身的生命活動(dòng)，寄主的來源可能是影響鎖陽品質(zhì)形成的重要因素，故本研究對(duì)比分析了兩種寄主鎖陽的莖部位和花序部位營(yíng)養(yǎng)成分。常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分分析結(jié)果表明，不同寄主和不同部位間均不具有顯著性差異，而傳統(tǒng)用藥中未對(duì)不同寄主鎖陽加以區(qū)分，且常用去除花序的肉質(zhì)莖，但本研究結(jié)果說明鎖陽花序亦有較大的利用價(jià)值。

氨基酸含量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，同一寄主、不同部位的鎖陽在氨基酸含量上存在著顯著差異，其中花序部位的單一氨基酸含量、總必須氨基酸含量和總氨基酸含量均高于莖部位，由此可見不同部位是影響鎖陽氨基酸含量差異的重要因素，說明鎖陽的不同部位對(duì)氨基酸含量的影響可能強(qiáng)于寄主。此外，不同部位間氨基酸含量的顯著性差異可能與植物的繁殖策略有關(guān)。氨基酸是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中不可缺少的有機(jī)成分，它在細(xì)胞和組織分化、提高花粉活力、促進(jìn)種子發(fā)育、增強(qiáng)抗逆性方面發(fā)揮重要作用［25-26］。花序是鎖陽的繁殖器官，基于植物繁殖分配的原理，氨基酸可以實(shí)現(xiàn)從莖部位向花序部位的動(dòng)態(tài)分配，以此來保證繁殖過程中氨基酸或氮源的正常供給。

鎖陽元素含量的系統(tǒng)聚類表明，不同部位間的相似性大于不同寄主。5種不同寄主廣寄生中微量元素含量的研究表明，所測(cè)的K、Ca 和Mg 等8 種元素含量因寄主不同而具有較大差異［27］。本研究中鎖陽元素含量測(cè)定結(jié)果顯示，Cd僅在鎖陽莖部位微量檢測(cè)到，而V僅在鎖陽花序部位中檢出，使其分別成為鎖陽莖部位和花序部位的特征元素。丁澤賢等［28］對(duì)茯苓不同部位元素分布規(guī)律研究表明，茯苓不同部位對(duì)不同元素的吸收亦具有一定的選擇性，Cu、Cd、Zn、Ba元素是茯苓3個(gè)部位的特征性元素。

4 結(jié)論

本研究對(duì)兩種白刺寄生鎖陽的莖部位和花序部位進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)成分分析，常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分和氨基酸含量的組間差異性分析顯示，其在常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分中無差異顯著性，而同一寄主鎖陽莖和花序部位的氨基酸含量差異性顯著。基于元素含量的聚類分析，可有效區(qū)分不同部位的鎖陽。上述結(jié)果為探討鎖陽的品質(zhì)研究提供了參考依據(jù)，也為鎖陽資源開發(fā)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。