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四个葛品种种植年限的化学成分研究
摘要：以江西上饶地区横峰县4个具有代表性的葛品种“赣葛1号”“赣葛2号”“赣葛6号”“小花叶葛”为试材,研究了相同品种不同种植年限和不同品种相同种植年限对葛块根中主要化学成分含量的影响,以期探究不同种植年限和不同品种葛块根中主要化学成分积累的规律,为葛农科学合理选择葛品种及安排种植时间提供参考依据。结果表明:葛块根M2-2淀粉含量最高,达20.60%;M3-2其纤维素、葛根素、维生素C含量最高,分别达18.73%、34.71%、0.38mg·(100g)-1;M2-1总黄酮含量最高达0.67%;M3-1蛋白质含量最高,为14.63mg·g-1,M2-2还原糖含量最高为0.40%,M1-2可溶性糖含量最高为0.20%,且品种间差异显著(P<0.05)。其中淀粉、纤维素、还原性糖、维生素C随着种植年限的延长其含量增加,且种植年限之间无显著差异。
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葛(Puerarialobata)属豆科葛属多年生草质藤本植物,据《中国植物志》记载豆科葛属植物中国有8个种和3个变种[1],是我国特有的落叶藤本植物,主要生长于亚热带温暖湿润的山区地带。以自然生长为主,储量较丰富,而江西、广西、广东、浙江、云南、江苏等省均有较大面积的人工种植[2,3]。葛呈长圆柱形或纺锤形,质硬而重,富粉性,并含大量纤维,棕色外皮,肉白色或淡棕色,横断面可见由纤维形成的同心性环层,纵切片可见纤维性与粉质相间,形成纵纹。无臭,味甘[4]。作为一种药食两用植物,在我国很早就有应用和研究,据《神农本草经》中记载,葛的干燥根具有升阳退热、生津止渴、透疹等功效。早在唐朝时期,民间就已有将葛块根制作成葛粉的传统工艺[5]。江西上饶市横峰县葛资源十分丰富,品种优良,被称为“中国葛之乡”的葛源镇,有逾1800年栽培历史,当地人们利用葛块根加工成药品、食品的习惯一直延续到今天[6]。
而目前对江西上饶地区横峰县主要栽培的不同品种、不同种植年限葛块根中的主要化学成分鲜有报道。为了更好开发利用这一资源,课题组开展了上饶地区横峰县4个具有代表性的不同葛根品种、不同的种植年限其块根中淀粉、纤维、可溶性糖、还原性糖、蛋白质、维生素、总黄酮、葛根素等含量的测定,以期为进一步科学合理开发利用葛提供参考依据。
1、材料与方法
1.1试验材料
2019年1月15日采集江西上饶横峰县葛源镇(海拔1200m以上)种植基地种植的葛,供试品种为一年生和二年生的“赣葛1号”“赣葛2号”“赣葛6号”和“小花叶葛”,取样用液氮速冻,放置-80℃保存,使用鲜样进行葛化学成分测定,编号分别见表1。
表14个不同栽培品种葛种质资源
1.2试验方法
含水量在105℃常压干燥条件下采用质量法测定[7];还原性糖、可溶性糖、淀粉含量和纤维素含量均采用蒽酮比色法测定[8];蛋白质采用考马斯亮蓝-G250染色法测定[8];维生素C含量采用钼蓝比色法测定[8];总黄酮采用分光光度法测定[9];葛根素采用高效液相色谱法测定[10]。
1.3数据分析
使用Excel和SPSS20.0软件对试验数据进行统计和方差分析。所有数据均为3次重复的平均值。数据用邓肯多重比较分析。
2、结果与分析
2.1不同品种、不同种植年限葛块根中营养成分分析
2.1.1不同品种、不同种植年限葛块根中含水量、蛋白质、淀粉和纤维素含量
从图1和表2可以看出,种植一年生葛块根M3-1含水量最高,为66.36%,M4-1最低为58.31%,M3-1与其它品种间存在显著差异(P<0.05)。二年生含水量范围为61.80%～63.51%,且各品种之间无显著性差异。同一品种M3-1与M3-2和M4-1与M4-2不同种植年限之间差异显著(P<0.05),且含水量除M3-2低于M3-1之外,其它品种均表现出二年生含水量高于一年生。
由图1和表2可知,淀粉含量一年生葛块根M2-1最高为19.65%,M3-1最低为12.01%,二年生M2-2最高值为20.60%,M3-2最低值为12.69%,M3-1和M3-2与其它品种不同种植年限之间均呈显著差异(P<0.05);同一品种不同种植年限淀粉含量基本相同,且淀粉含量二年生略高于一年生,可以看出随着种植年限的延长淀粉含量有增高的趋势。纤维素含量一年生葛块根M1-1最高为13.61%,M2-1最低为8.53%,且品种间无显著差异。二年生葛块根M3-2最高为18.73%,M2-2最低为9.50%,且M1-2与M3-2、M4-2之间存在显著差异(P<0.05)。纤维素含量二年生葛块根均高于一年生,随着年限的增加纤维素含量有增加的趋势,差异不显著。
图1含水量、淀粉、纤维素、蛋白质含量
一年生葛块根蛋白质含量M3-1最高为14.63mg·g-1,M1-1最低为7.81mg·g-1,且蛋白质含量各品种间均无显著差异。二年生葛块根蛋白质含量M3-2最高为13.74mg·g-1,M1-2最低为9.17mg·g-1,且M2-2与其它品种之间均存在显著差异(P<0.05);同一品种M2-1与M2-2不同种植年限间存在显著差异(P<0.05),其它品种均无差异。
表2不同品种、不同种植年限主要化学成分方差分析结果
2.1.2不同品种、不同种植年限葛块根中维生素C、还原性糖和可溶性糖含量
从图2和表2可以看出,一年生葛块根维生素C含量范围为0.22～0.30mg·(100g)-1,且维生素C含量各品种间均无显著差异。二年生葛块根维生素C含量M3-2最高为0.38mg·(100g)-1,M1-2最低为0.25mg·(100g)-1,且M3-2与M2-2、M1-2之间差异不显著(P<0.05)。相同品种维生素C含量二年生葛块根均高于一年生,随着年份的增加维生素C含量有增加的趋势。
图2维生素C、还原性糖、可溶性糖含量
一年生葛块根不同品种之间还原性糖含量基本相同,品种M1-1、M4-1与M2-1、M3-1之间存在显著差异(P<0.05),二年生葛块根M2-2较高,为0.40%,其余品种基本相同,品种M3-2与M1-2、M4-2之间存在显著差异(P<0.05)。还原性糖含量二年生葛块根均高于一年生,随着年限的增加有上升的趋势,且种植年限间无显著差异。可溶性糖含量一年生葛块根M2-1较其它品种高,为0.17%,M4-1最低为0.11%,且只有M2-1与M3-1、M4-1之间存在显著差异(P<0.05);二年生葛块根M1-2最高为0.20%,M3-2最低为0.09%,且M3-2与M2-2、M4-2品种之间存在显著差异(P<0.05)。同一品种不同种植年限之间可溶性糖含量基本一致,且无显著差异。
图3总黄酮、葛根素含量
2.2不同品种、不同种植年限葛块根中药用成分分析
由图3和表2可知,总黄酮含量一年生葛块根中M2-1最高为0.67%,M4-1最低为0.33%,M2-1与M3-1、M4-1,M1-1与M4-1之间存在显著差异(P<0.05);二年生葛块根中M3-2含量最高为0.66%,M1-2含量最低为0.45%,只有M3-2与M1-2、M4-2之间存在显著差异(P<0.05)。总黄酮含量同一品种不同种植年限之间差异不显著,无明显规律。葛根素含量是一年生葛块根M3-1最高为25.19%,M4-1含量最低为12.94%,且只有M1-1与M4-1品种之间无差异;二年生M3-2最高为34.71%,M4-2最少为13.03%,品种之间均存在显著差异(P<0.05)。同一品种不同种植年限之间除了M4-1和M4-2,不同种植年限之间均存在显著差异(P<0.05)。
3、讨论与结论
葛属于多年生植物,葛块根中化学成分会随着种植年限的变化而有所改变,而目前对不同种植年限葛块根中化学成分的研究比较少,因此研究种植年限与化学成分含量的关系,对科学合理安排葛的种植年限有着十分重要的意义。王德立等[11]对山东鼎力中药材种植公司栽培的一至五年生及以上的野葛块根中葛根素含量进行测定,发现葛块根中葛根素含量逐年增加,第5年达到最高值。纪宝玉等[12]研究了河南西峡地区不同种植年限葛块根中多糖的动态变化,表明多糖含量随着年限的增加而增高。熊惠江等[13]对同种源、不同生长年限葛块根中葛根素含量进行测定,发现同一种源、不同生长年限的葛块根之间葛根素含量有显著的差异。该试验对上饶横峰县4个不同品种一二年生葛块根中主要化学成分进行测定,发现淀粉、纤维素、还原性糖、维生素C、葛根素含量随着年限的增加有上升的趋势,这与王德立等[11]研究的结果基本一致。因此,葛块根中主要化学成分含量会随着种植年限的增加有一个不断累积的过程。
在土壤酸碱度、气候等生长环境一致的种植地种植不同品种的葛,葛块根中营养和药用成分含量会因种植品种的不同而有差异,因此研究同一种植地不同品种葛块根中化学成分的含量,对葛农科学选择葛块根品种具有十分重要的意义。郑霞等[14]对种植在湖南地区9个葛藤品种藤蔓中营养成分进行测定,表明品种间粗蛋白、粗纤维等营养成分变化较大。田国政[15]研究表明,同一块地栽培不同品种,葛块根中淀粉、可溶性糖、蛋白质及氨基酸含量无明显差异。该试验结果表明,同一种植年限,除了“赣葛6号”,其余品种间的淀粉含量均无显著差异,可溶性糖和蛋白质含量品种间无明显差异,与其研究结果基本一致。冯瑞芝等[16]对6个品种葛块根中总黄酮、葛根素、异黄酮等药用成分进行测定,表明不同品种药用成分各不相同且野葛含量最高。丁晓雯等[17]对4个品种鲜葛块根中蛋白质、纤维素等进行测定,表明人工栽培的葛块根中含有较高的淀粉和粗纤维,少量的维生素C和蛋白质等,野葛中含有较高的总异黄酮等药用成分。张如超等[18]、范淑英等[19]对3种野葛营养和药用成分进行测定,表明不同品种野葛中营养和药用成分各不相同。该试验对上饶横峰县4个不同品种一二年生葛块根中主要营养和药用成分进行测定,其结果与田国政等[15,18,19,20,21,22,23]试验结果相似。
该研究结果表明,不同品种不同种植年限,葛块根中化学成分不同,淀粉含量M2-2高达20.60%,纤维素含量M3-2最高为18.73%,总黄酮含量M2-1最高为0.67%,葛根素含量M3-2高达34.71%,除此之外葛块根中还有其它重要营养成分,含水量M3-1最高为66.36%,还原性糖含量M2-2最高为0.40%,可溶性糖含量M1-2最高为0.20%,维生素C含量M3-2最高为0.38mg·(100g)-1,蛋白质含量M3-1最高为14.63mg·g-1。在同一种植年限不同品种之间除了蛋白质含量之外,其它化学成分品种之间均存在显著差异(P<0.05),在同一品种中淀粉、纤维素、还原性糖和维生素C的含量不同种植年限之间无显著差异,而含水量、可溶性糖、蛋白质、葛根素、总黄酮的含量种植年限间存在显著性差异(P<0.05),其中淀粉、纤维素、还原性糖、维生素C随着种植年限的延长其含量有增加的趋势。
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基金:江西省现代农业产业技术体系-葛栽培岗资助项目(050014-9021107274)
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