2017, Vol. 48
引用本文 | doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2017.02.025 |
2. 浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地, 浙江 杭州 311300;
3. 金华市农业科学研究院, 浙江 金华 321017;
4. 浙江省珍稀植物药工程技术研究中心, 浙江 武义 321200
2. Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Hangzhou 311300, China;;
3. Jinhua Academy of Agricultural Sciences, Jinhua 321017, China;
4. Rare Herbal Medicine and Engineering Institute of Zhejiang Province, Wuyi 321200, China
金线莲Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl. 又名花叶开唇兰、金线兰、金丝草，为兰科（Orchidaceae）开唇兰属Anoectochilus Bl. 多年生草本植物，主产于福建、浙江、台湾、江西、贵州等地。金线莲性平、味甘，常用于治疗急慢性肝炎、糖尿病等症，享有“药王”的美称[1-4]。近年来随着金线莲在医药、保健、美容及饮用品等诸多领域的广泛应用，国内外市场对金线莲需求量不断上升，市场缺口逐年加大，供需矛盾异常突出，因此金线莲人工种植的规模迅速扩大。目前关于金线莲的研究主要集中于种苗繁育、人工栽培、化学成分以及药理作用等方面，而关于不同种质金线莲氨基酸和矿物质元素的系统研究报道却不多见[5-10]。本研究采用氨基酸分析仪和原子吸收光谱仪，测定11个不同种质金线莲的氨基酸和矿物质元素量，并通过主成分分析法和聚类分析法对测定结果进行分析，为金线莲的种质资源利用开发与品种选育提供参考依据。
1 材料与方法 1.1 供试材料收集不同种源金线莲，经浙江农林大学胡润淮教授鉴定为兰科开唇兰属植物金线兰Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl.。种质经组培扩繁，于2014年3月选取长势良好、大小一致、无感染病虫害和无机械损伤的不同种源金线莲组培苗，用50%多菌灵可湿性粉剂500倍液消毒。种植于泥炭-河沙（2∶1）栽培基质上，表面加盖一层活苔藓，种植密度为3 cm×3 cm，栽种后大棚覆盖70%遮阳网，定期喷施1/4 MS营养液，并做好病虫草害防治工作，种植6个月后进行采收，材料来源和编号见表 1。
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表 1 金线莲供试材料 Table 1 Tested A. roxburghii |
1.2 仪器和试剂
日立L-8900全自动氨基酸分析仪，DGG-9070A恒温电热鼓风干燥箱，FA2104N分析天平，ICE3300型原子吸收光谱仪，EH-35A电热板。钾、钙、镁、铁、铅标准溶液（Merck公司），铬、铜、锌、镉、锰混合标准溶液（SPEX CertiPrep公司），高纯氮气（质量分数为99.99%），浓硝酸、高氯酸为优级纯，其他化学试剂均为分析纯。
1.3 氨基酸的测定 1.3.1 样品前处理参照GB/T5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》，精密称取金线莲样品0.10 g，分别置于水解管中，加6.00 mol/L盐酸10 mL，充氮，迅速密封水解管。置烘箱中于（110±1）℃水解22 h，冷却后滤过，用去离子水定容至50 mL。取1 mL，于真空干燥箱中40～50 ℃干燥，残留物用1～2 mL去离子水溶解，再干燥，反复进行2次，最后蒸干，用1 mL柠檬酸钠缓冲液（pH 2.2）溶解，以0.22 μm微孔滤膜滤过后备用。
1.3.2 氨基酸分析条件采用梯度洗脱，分离柱柱温57 ℃，反应柱柱温135 ℃，缓冲液体积流量0.35 mL/min，茚三酮体积流量0.35 mL/min，检测波长通道1为570 nm，通道2为440 nm，进样量20 μL。
1.4 矿物质元素的测定 1.4.1 样品前处理精密称取金线莲样品0.50 g于三角瓶中，加入10 mL消化液（浓硝酸-高氯酸4∶1）置于电热板上，在通风橱中进行消解24 h，温度保持在150～250 ℃，直至冒白烟，消化液呈透明或略带黄色，放冷并移至50 mL量瓶中，用0.5%硝酸稀释至刻度，作为供试品溶液。同法制备试剂空白溶液。
1.4.2 标准溶液制备与测定精密吸取各标准储备溶液，以0.5%硝酸稀释，配制成相应浓度的工作溶液，考察线性关系。矿物质元素采用原子吸收光谱测定其量，实验条件见表 2。
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表 2 原子吸收光谱法的工作条件 Table 2 Working conditions of atomic absorption spectrometry |
2 结果与分析 2.1 氨基酸量的分析
在不同种质金线莲样品中共检测出16种氨基酸，从表 3可以看出金线莲样品中含7种人体必需氨基酸，即苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸。16种氨基酸中天门冬氨酸的量最高，为3.93%～6.78%，其次是谷氨酸为1.20%～1.77%，第3是精氨酸为0.86%～1.27%。福建永安金线莲所含人体必需氨基酸量最高为4.47%，广东韶关量最低为2.81%，11个不同种质金线莲中人体必需氨基酸量，按其量由大到小排序为福建永安＞贵州印江＞贵州雷山＞浙江泰顺＞浙江庆元＞广西北流＞福建明溪＞福建南靖＞福建武平＞江西安远＞广东韶关。贵州雷山金线莲所含总氨基酸量最高为17.06%，江西安远量最低为11.38%，按质量分数由大到小排序为贵州雷山＞贵州印江＞福建永安＞浙江泰顺＞广西北流＞浙江庆元＞福建南靖＞福建明溪＞福建武平＞广东韶关＞江西安远。
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表 3 不同种质金线莲氨基酸量的比较 Table 3 Determination of amino acids in A. roxburghii |
2.2 矿物质元素量的分析
经检测11个不同种质金线莲中均含有Ca、Zn、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Pb、Cd等10种矿物质元素，其量见表 4。根据WHO人类营养和健康中矿物质元素的分类[11]，可见金线莲的10种矿物质元素中属于人体必需常量元素为K、Ca、Mg，其中最高的K量为4 529.98～6 275.85 μg/g，最低的Mg量为940.47～1 476.3 μg/g，属于人体必需微量元素的为Fe、Zn、Cr、Cu，其中量最高的Fe为714.13～1 105.46 μg/g，最低的Cu量为0.28～2.02 μg/g。Pb量变化范围为0.20～0.55 μg/g，Cd量变化范围为0.06～0.40 μg/g。
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表 4 不同种质金线莲矿物质元素量的比较 Table 4 Determination of mineral elements in A. roxburghii |
2.3 主成分分析
对11个不同种质金线莲中的氨基酸、矿物质元素量进行主成分分析，计算主成分特征值、方差贡献率和累积方差贡献率，结果如表 5、6所示。
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表 5 主成分分析特征根和方差贡献率 Table 5 Analysis on characteristic root and variance contribution rate |
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表 6 主成分矩阵 Table 6 Principal component matrix |
氨基酸前2个主成分的累积方差贡献率达到了90.155%，且特征根λ1＝12.791、λ2＝1.634，均大于1，说明就氨基酸量而言，前2个因子在金线莲质量评价中起着主导作用。其中第1组分贡献率最大为79.944%，而由旋转后的主成分因子的载荷矩阵可知第1主成分中丙氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸的系数占较大的比重，故为金线莲的特征性氨基酸。矿物质元素前4个主成分的累积方差贡献率达到了84.572%，且特征根λ1＝3.194、λ2＝2.349、λ3＝1.719、λ4＝1.195，均大于1，说明就矿质元素量而言，前4个因子在金线莲质量评价中起主导作用，故选取前4个主要成分，其中第1主成分的方差贡献率最大为31.936%，且第1主成分中Fe、Zn、Mn的载荷系数较大，为第1主成分影响最大的特征向量，第2主成分的方差贡献率为23.494%，Ca、Cr、Mg元素成为第2组分中的重要决定因子。由于总方差的50%以上贡献率来自于第1、2主成分，故Fe、Zn、Mn、Ca、Cr、Mg为金线莲的特征性元素。
2.4 聚类分析对11个不同种质金线莲中的氨基酸、矿物质元素量进行聚类统计分析，结果见图 1。基于氨基酸量可将11个不同种质的金线莲分为2大类，贵州雷山和贵州印江聚为一类，其余剩下的9组聚为一类（图 1-a）。基于矿物质元素量可将11个不同种质的金线莲分为2大类，其中贵州雷山、贵州印江和广西北流聚为一类，其余剩下的8组聚为一类（图 1-b）。
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图 1 按氨基酸量 (a) 和矿物质元素 (b) 对不同种质金线莲的聚类分析树状图 Fig.1 Clustering dendrogram of different germplasms of A. roxburghii by amino acids (a) and mineral elements (b) |
3 讨论
11个不同种质金线莲中天门冬氨酸的量最高，其次是谷氨酸，第3是精氨酸。天门冬氨酸对高氨血症、肝功能障碍、贫血等疾病有良好的治疗效果；谷氨酸可增强大脑功能，缓解疲劳，同时具有改进和维护大脑机能的功效；精氨酸对提高机体免疫功能、改善氮平衡及促进胰岛素等多种激素分泌有重要作用[11]。主成分分析数据得出丙氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸为金线莲的特征性氨基酸。聚类分析结果得出浙江、福建、广西、广东、江西等地理位置相对较近的聚为一类，贵州单独聚为一类，表明金线莲氨基酸量存在一定的地域性差异。
金线莲中含有的矿物质元素以K、Ca、Fe、Mg为主。K可以调节细胞内正常的渗透压和体液的酸碱平衡，可以预防卒中，在摄入高钠而导致高血压时，其具有降血压的作用。Ca元素是人类骨、齿的主要无机成分，也是神经传递、肌肉收缩、血液凝结、激素释放和乳汁分泌等所必需的元素。Fe在人体中具有造血功能，参与血蛋白、细胞色素及各种酶的合成，促进生长。Mg参与人类生命过程中的300多余种酶促反应，具有维护骨骼生长和神经肌肉的兴奋性和胃肠道和激素的功能[12-14]。在《中国药典》2015年版附录中规定“除矿物、动物、海洋类以外的中药材中，铅元素量不得超过10 mg/kg；镉不得超过1 mg/kg；砷不得超过5 mg/kg；汞不得超过1 mg/kg；铜不得超过20 mg/kg”[15]，从表 3中可以看出Cd和Pb的量均在限度范围内。但根据中华人民共和国外经贸行业标准《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》（WM/T2-2004）规定的“Pb≤5.0 mg/kg，Hg≤0.2 mg/kg，Cu≤20.0 mg/kg，Cd≤0.3 mg/kg”，表 3中仅贵州2地的镉元素量稍微超过限度范围，由此可见，金线莲的重金属限量总体上是安全的。矿物质元素主成分分析结果表明，Fe、Zn、Mn、Ca、Cr、Mg为金线莲特征元素，聚类分析图中广西和贵州被分为一类，其余为一类，金线莲矿物质元素量存在一定的地域性差异。
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