兩種種植模式下草豆蔻的營(yíng)養(yǎng)器官藥用成分比較

羅敦 吳桐 陸素君 余鳳強(qiáng) 黎婷演 楊梅 陳振生

摘要：以桉樹(shù)（Eucalyptus spp.）林套種的草豆蔻（Alpinia katsumadae Hayata）和自然生長(zhǎng)的草豆蔻為研究對(duì)象，測(cè)定草豆蔻營(yíng)養(yǎng)器官（根、莖、葉）中總黃酮、多糖、總酚、總皂苷含量和折干率。結(jié)果表明，自然生長(zhǎng)的草豆蔻整株折干率是桉樹(shù)林套種的1.11倍；草豆蔻的總黃酮含量為10.27～32.13 mg/g，其中桉樹(shù)林套種的草豆蔻葉總黃酮含量最高，達(dá)32.13 mg/g；草豆蔻多糖含量為21.50～37.28 mg/g，自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻整株多糖含量是桉樹(shù)林套種的1.15倍；桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻整株總酚含量是自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻總酚含量的2.10倍；桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻整株總皂苷含量是自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻整株總皂苷含量的1.25倍；由主成分分析可知，桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻的營(yíng)養(yǎng)器官綜合得分和排名均高于自然生長(zhǎng)。綜上，2種種植模式下草豆蔻營(yíng)養(yǎng)器官的藥用成分含量均處于較高水平，且桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻更有利于有效成分的累積。

關(guān)鍵詞：草豆蔻（Alpinia katsumadae Hayata）；桉樹(shù)（Eucalyptus spp.）林；藥用成分；營(yíng)養(yǎng)器官

中圖分類號(hào)：S759.82? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）04-0158-05

Comparison of nutritional organs medicinal components of Alpinia katsumadae Hayata under two planting models

Abstract： Using Alpinia katsumadae Hayata from Eucalyptus forest intercropping and Alpinia katsumadae Hayata from natural growth as research objects， the total flavonoid， polysaccharide， total phenolic， total saponin content and drying rate of Alpinia katsumadae Hayata nutritional organs （roots， stems， leaves） were determined. The results showed that the whole plant drying rate of Alpinia katsumadae Hayata with natural growth was 1.11 times that of Eucalyptus forest intercropping；the total flavonoid content of Alpinia katsumadae Hayata was 10.27～32.13 mg/g， among which Eucalyptus forest intercropping had the highest total flavonoid content in the leaves of Alpinia katsumadae Hayata， reaching 32.13 mg/g；the polysaccharide content of Alpinia katsumadae Hayata was 21.50～37.28 mg/g. Under natural growth conditions， the total polysaccharide content of Alpinia katsumadae Hayata was 1.15 times that of Eucalyptus forest intercropping；the total phenolic content of Alpinia katsumadae Hayata under the condition of Eucalyptus forest intercropping was 2.10 times that of Alpinia katsumadae Hayata under the condition of natural growth；the total saponin content of Alpinia katsumadae Hayata under the condition of Eucalyptus forest intercropping was 1.25 times that of Alpinia katsumadae Hayata under the condition of natural growth；according to principal component analysis， under the condition of Eucalyptus forest intercropping， the comprehensive score and ranking of the nutritional organs of Alpinia Katsumadae Hayata were higher than those of natural growth. In summary， the medicinal component content of the nutritional organs of Alpinia katsumadae Hayata was at a high level under both planting modes， and the Eucalyptus forest intercropping condition was more conducive to the accumulation of effective ingredients of Alpinia katsumadae Hayata.

Key words： Alpinia katsumadae Hayata； Eucalyptus spp. forest； medicinal components； nutritional organs

草豆蔻（Alpinia katsumadae Hayata）為姜科（Zingiberaceae）山姜屬多年生植物，喜溫暖潮濕，多生長(zhǎng)于水分充足、土質(zhì)疏松的山地、溝谷，主要分布于中國(guó)海南省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)、福建省、云南省等南方地區(qū)［1］。草豆蔻為傳統(tǒng)的藥食同源常用中藥，收載于《中華人民共和國(guó)藥典》2015年版，其干燥近成熟種子內(nèi)含有黃酮、多糖、皂苷等藥用成分，具有燥濕行氣、溫中止嘔等功效［2］，有研究發(fā)現(xiàn)，草豆蔻根、莖、葉中也含有此類藥用成分［3，4］。隨著對(duì)草豆蔻藥用價(jià)值的深入研究，其市場(chǎng)需求逐步擴(kuò)大，人工種植草豆蔻的規(guī)模也迅速擴(kuò)大。桉樹(shù)（Eucalyptus spp.）是桃金娘科（Myrtaceae）桉屬植物，具有生長(zhǎng)速度快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等特點(diǎn)，廣泛栽植于廣東省、廣西壯族自治區(qū)等地［5，6］。桉樹(shù)樹(shù)冠稀疏，透光度大，利用其下層空間套種藥用植物不僅能提高桉樹(shù)林的空間利用率，還能在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)增加經(jīng)濟(jì)效益。已有學(xué)者開(kāi)展了桉樹(shù)與草珊瑚（Sarcandra glabra）、金銀花（Lonicera japonica）、扶芳藤（Euonymus fortunei）等套種模式的研究，但桉樹(shù)林套種草豆蔻的研究鮮有報(bào)道［7］。鑒于此，本研究以桉樹(shù)林套種的草豆蔻和自然生長(zhǎng)的草豆蔻為研究對(duì)象，發(fā)掘不同生長(zhǎng)條件下草豆蔻營(yíng)養(yǎng)器官根、莖、葉的藥用潛力，以期為草豆蔻的高效栽培及綜合利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)玉林市博白縣博白林場(chǎng)（109°38′—110°17′E，21°39′—22°30′N），屬亞熱帶季風(fēng)氣候。該地區(qū)光照充足，雨量充沛，年平均溫度為21.9 ℃，月平均最低溫度為13.4 ℃（1月），月平均最高溫度為28 ℃（7月），全年積溫為80 819 ℃·d，年平均降水量為1 756.2 mm，年平均日照為1 778.3 h，對(duì)培育桉樹(shù)等速生樹(shù)種十分有利。地形以丘陵為主，土壤類型是酸性壤土、沙壤土。

1.2 林分結(jié)構(gòu)與樣品采集

于2021年4月在桉樹(shù)純林中構(gòu)建桉樹(shù)-草豆蔻復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，株行距設(shè)置為1.6 m×2.0 m，種植密度為200株/667 m2，采用垂直等高線混交，一列種植桉樹(shù)，一列種植草豆蔻。桉樹(shù)樹(shù)齡為2年，樹(shù)高約11 m。造林后，每年施肥2次，基肥和追肥均施用復(fù)合肥，N∶P∶K=17∶17∶17（質(zhì)量比），采用人工挖坑施肥，每個(gè)坑施肥1 kg。定植后，每年安排2次割灌除草。自然生長(zhǎng)的野生草豆蔻生長(zhǎng)于距桉樹(shù)林約20 m的溝谷內(nèi)，后期未進(jìn)行任何撫育管理。于2022年3月在桉樹(shù)林套種草豆蔻的林分及自然生長(zhǎng)的林分中設(shè)置3個(gè)6 m×30 m樣帶，樣帶之間相隔20 m，于各樣帶的上、中、下坡分別采集5株樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，用于折干率及有效成分的測(cè)定。各樣帶的基本情況如表1所示。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 主要儀器、試劑與對(duì)照品 INFINITE M200 PRO型全自動(dòng)全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀（瑞士帝肯有限公司）；KS-120D型超聲波儀（寧波海曙科聲超聲設(shè)備有限公司）；XPN-100型超速冷凍離心機(jī)［貝克曼庫(kù)爾特商貿(mào)（中國(guó)）有限公司］。乙醇、硫酸、蒽酮、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、香草醛、冰醋酸、福林酚均為分析純；對(duì)照品葡聚糖（純度≥98%）、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%）、齊墩果酸（純度≥98%）、香草酸（純度≥98%）均購(gòu)自廣西南寧壹棵松生物科技有限公司。

1.3.2 折干率的測(cè)定 將草豆蔻分成根、莖、葉3部分，洗凈后測(cè)鮮重，105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒重，測(cè)干重，計(jì)算折干率，計(jì)算公式如下。

折干率=（干重/鮮重）×100% （1）

1.3.3 總黃酮含量的測(cè)定 采用乙醇提取法測(cè)定草豆蔻的總黃酮含量［8］。以蘆丁試劑為標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)確稱取1.0 g草豆蔻粉末，按照料液比1∶20的比例集中加入70%的乙醇溶液，在80 ℃下提取2 h，在酶標(biāo)儀中于波長(zhǎng)510 nm處測(cè)吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程y=7.476 4x+0.048 1，計(jì)算總黃酮含量。

1.3.4 多糖含量的測(cè)定 草豆蔻的多糖含量采用苯酚-硫酸法測(cè)定［9］。以葡聚糖溶液作為標(biāo)準(zhǔn)液，取2.0 g草豆蔻粉末，用苯酚-硫酸法在沸水浴條件下提取2 h，離心后棄去上清液，加入苯酚和硫酸并在485 nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度，得到回歸方程y=2.770 5x+0.081 3，計(jì)算多糖含量。

1.3.5 總酚含量的測(cè)定 總酚的測(cè)定使用福林酚法［10］，精密稱取香草酸對(duì)照品1 mg，加10 mL 20%甲醇制成質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL的溶液即得標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液，稱取2 g草豆蔻粉末與70 mL 20%甲醇混合后在索氏提取器中回流提取60 min，加福林酚試劑和10% Na2CO3后加去離子水定容，暗處放置1 h后在波長(zhǎng)735 nm處測(cè)吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程y=9.611 1x+0.167 9，計(jì)算總酚含量。

1.3.6 總皂苷含量的測(cè)定 采用香草醛-冰醋酸顯色法測(cè)定總皂苷含量［11］，以齊墩果酸為對(duì)照品溶液，向提取的草豆蔻樣品溶液中分別加入0.2 mL 5%香草醛-冰醋酸溶液、5 mL高氯酸，混勻密塞后水浴15 min后冰浴，再加入5 mL冰醋酸靜置1 h，在? ? 540 nm波長(zhǎng)處用酶標(biāo)儀測(cè)吸光度，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程y=0.026 3x+0.085 5，計(jì)算總皂苷含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總與初步處理；IBM SPSS Statistics 23軟件進(jìn)行方差分析、多重比較及主成分分析；Origin Pro 2021軟件制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長(zhǎng)條件、不同器官草豆蔻折干率比較

由圖1可知，不同生長(zhǎng)條件下草豆蔻不同器官的折干率存在差異。自然生長(zhǎng)的草豆蔻整株折干率是桉樹(shù)林套種的1.11倍。自然條件下草豆蔻各器官的折干率由大到小依次為葉（47%）、根（43%）、莖（35%）；桉樹(shù)林套種條件下，草豆蔻根折干率為58%，分別是莖、葉折干率的1.93、1.76倍。

2.2 不同生長(zhǎng)條件、不同器官草豆蔻總黃酮含量比較

由圖2可知，草豆蔻的總黃酮含量在10.27～32.13 mg/g，其中自然生長(zhǎng)條件下的草豆蔻不同器官總黃酮含量從高到低依次為葉（13.33 mg/g）、莖（12.09 mg/g）、根（11.06 mg/g）；桉樹(shù)林套種的草豆蔻葉總黃酮含量最高，達(dá)32.13 mg/g，分別是桉樹(shù)林套種下草豆蔻根、莖總黃酮含量的3.13、1.74倍，三者間存在顯著差異（P<0.05）。桉樹(shù)林套種的草豆蔻整株總黃酮含量是自然生長(zhǎng)條件下的1.87倍。

2.3 不同生長(zhǎng)條件、不同器官草豆蔻多糖含量比較

由圖3可知，草豆蔻多糖含量為21.50～37.28 mg/g，自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻整株多糖含量是桉樹(shù)林套種的1.15倍。自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻根多糖含量最高，達(dá)37.28 mg/g，其含量分別是自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻莖、葉多糖含量的1.45、1.20倍，分別是桉樹(shù)林套種下草豆蔻根、莖、葉多糖含量的1.05、1.43、1.73倍。

2.4 不同生長(zhǎng)條件、不同器官草豆蔻總酚含量比較

由圖4可知，不同生長(zhǎng)條件下草豆蔻葉總酚含量均顯著高于根和莖（P<0.05），其中桉樹(shù)林套種的草豆蔻葉總酚含量最大，為81.05 mg/g，分別是桉樹(shù)林套種下草豆蔻根、莖總酚含量的9.90、2.40倍。就生長(zhǎng)條件而言，桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻整株總酚含量是自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻總酚含量的2.10倍。

2.5 不同生長(zhǎng)條件、不同器官草豆蔻總皂苷含量比較

對(duì)不同生長(zhǎng)條件下草豆蔻的總皂苷含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖5所示。草豆蔻總皂苷含量為5.75～25.40 mg/g，其中桉樹(shù)林套種的草豆蔻葉總皂苷含量最高，為25.40 mg/g，分別是桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻根、莖的4.42、1.78倍；就生長(zhǎng)條件而言，桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻整株總皂苷含量是自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻整株總皂苷含量的1.25倍。

2.6 主成分分析

采用主成分分析比較2種生長(zhǎng)環(huán)境下草豆蔻不同器官藥用品質(zhì)的優(yōu)劣。由表2可知，當(dāng)主成分個(gè)數(shù)達(dá)到2時(shí)，主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為91.988%，其中主成分1（PC1）的貢獻(xiàn)率為68.607%；主成分2（PC2）的貢獻(xiàn)率為23.381%。用以上2個(gè)主成分對(duì)草豆蔻不同器官的藥用價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到綜合函數(shù)（F），計(jì)算公式如下。

F=0.686F1+0.234F2 （2）

式中，F(xiàn)1、F2分別為主成分1、主成分2的得分。

根據(jù)該函數(shù)可知，主成分1對(duì)綜合評(píng)分的影響較大，其中總酚、總皂苷、總黃酮在主成分1中均表現(xiàn)出較高的正載荷（表3），表明這3個(gè)指標(biāo)對(duì)草豆蔻的藥用品質(zhì)影響較大。計(jì)算2種生長(zhǎng)條件和各器官的綜合得分，結(jié)果如表4所示，在主成分1中，桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻不同器官的綜合得分均為正數(shù)，自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻不同器官的綜合得分均為負(fù)數(shù)；在主成分2中，綜合得分為正數(shù)的是套種根和自然葉，其余均為負(fù)數(shù)。所有處理的綜合得分由大到小依次為套種葉、套種根、套種莖、自然葉、自然根、自然莖。綜上，桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻的品質(zhì)優(yōu)于自然生長(zhǎng)，且套種葉的品質(zhì)最佳。

3 小結(jié)與討論

在不同種植模式下，草豆蔻的折干率、總黃酮、多糖、總酚、總皂苷含量均存在差異。研究表明，折干率是反映藥材最佳采收期和衡量藥材生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)，折干率越高，植物長(zhǎng)勢(shì)越好［12，13］。本研究發(fā)現(xiàn)，自然生長(zhǎng)條件下草豆蔻整株、莖、葉的折干率大于桉樹(shù)林套種的草豆蔻折干率；桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻整株的總黃酮、總酚、總皂苷含量均為大于自然生長(zhǎng)條件，導(dǎo)致該結(jié)果的原因可能是，桉樹(shù)林下的生境為草豆蔻生長(zhǎng)發(fā)育提供了相對(duì)陰涼的環(huán)境，同時(shí)，桉樹(shù)林通過(guò)施肥、松土、除草等撫育管理，改善了土壤理化性質(zhì)，提高了土壤肥力，改善了植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)草豆蔻的生長(zhǎng)。不僅如此，人為調(diào)控林分郁閉度及利用林下的凋落物，在適度遮陰的同時(shí)，削弱了光照強(qiáng)度，既滿足了草豆蔻所需要的光照要求，又減少了水分蒸發(fā)，有利于草豆蔻生長(zhǎng)［14，15］；而自然生長(zhǎng)條件下的草豆蔻受強(qiáng)光直接照射，會(huì)加快植株老化，從而影響有效成分的合成與累積。

不同器官的藥用成分在植物中的分布與積累具有差異性。本研究發(fā)現(xiàn)，2種種植模式下草豆蔻的總黃酮含量均表現(xiàn)為葉>莖>根，推測(cè)草豆蔻中的黃酮類化合物可能是在葉片中合成或累積。有學(xué)者在研究植物體內(nèi)的黃酮類化合物合成路徑時(shí)發(fā)現(xiàn)，黃酮類化合物生物合成途徑中的3種關(guān)鍵酶都在葉中活性最高［16］，揭示黃酮類化合物的主要累積器官為植物葉片，該結(jié)論為本研究提供理論依據(jù)，但相關(guān)機(jī)制還需要進(jìn)一步探討。草豆蔻葉的總黃酮含量為13.33～32.13 mg/g，與幾種以總黃酮為主要藥用成分入藥的樹(shù)種相比，其含量比無(wú)患子（Sapindus mukorossi）和喜樹(shù)（Camptotheca acuminata）高，說(shuō)明草豆蔻葉中的黃酮類化合物具有一定的利用價(jià)值［17，18］。

多糖類化合物是一類重要的生物活性物質(zhì)［19-21］。本研究中多糖類化合物在草豆蔻根、莖、葉中的表達(dá)存在差異，根的多糖含量較高，有研究通過(guò)對(duì)植物多糖的合成關(guān)鍵酶進(jìn)行表達(dá)量聚類分析，發(fā)現(xiàn)其在根、莖中的表達(dá)量高于葉，再對(duì)其特定基因進(jìn)行定量分析，結(jié)果也顯示這些基因在根、莖中含量較高［22］，可以推斷多糖主要貯藏器官為植物的根。此外，本研究測(cè)定的草豆蔻多糖含量較其他藥用植物少［23-25］，若要在生產(chǎn)實(shí)踐中利用其多糖成分，可通過(guò)施肥、撫育間伐等措施來(lái)加強(qiáng)多糖在草豆蔻根中的累積［26］。

皂苷和酚類化合物也是廣泛存在于植物體內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物［27，28］。本研究中，桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻葉的總酚含量高于鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）［29］、總皂苷含量與黃芪（Astragalus licentianus）相差不大［30］，說(shuō)明草豆蔻葉的總酚、總皂苷也具有一定的利用價(jià)值。草豆蔻葉的總酚、總皂苷含量高于根、莖，其原因除受遺傳基因控制外，還有可能與其執(zhí)行功能有關(guān)［17］，植物葉片中含有較高含量的總皂苷、總酚可以有效防御病蟲(chóng)害、抵抗各種逆境脅迫［31-33］。因此，在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中可以選擇性地摘取部分葉片進(jìn)行利用，而保留地下部分繼續(xù)生長(zhǎng)至最佳的采收期再加以利用。

通過(guò)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)套種葉、套種根、套種莖的主成分綜合得分較高，表明桉樹(shù)林套種條件下草豆蔻的品質(zhì)優(yōu)于自然生長(zhǎng)，且套種葉的品質(zhì)最佳，在后續(xù)的研究中，可將草豆蔻的葉視為潛在藥用資源，進(jìn)行進(jìn)一步的成分分離及結(jié)構(gòu)鑒定。綜上所述，2種種植模式下草豆蔻的根、莖、葉中均含有總黃酮、多糖、總酚、總皂苷，并且桉樹(shù)林套種的草豆蔻品質(zhì)最佳。桉樹(shù)-草豆蔻的林藥復(fù)合模式不僅能提高草豆蔻的品質(zhì)，還能充分利用林地資源獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，值得進(jìn)一步推廣。

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