川藏產手掌參主要成分含量及組分分析與評價

楊洋，徐立軍，吳宗耀，黃明進

（1.貴州大學農學院/石斛研究院/貴州省藥用植物繁育與種植重點實驗室，貴州 貴陽 550025；2.西藏藏醫藥大學，西藏 拉薩 850000）

手掌參又名掌參、佛手參或太平參[1]，蒙古名為額日赫騰乃一嘎日，藏名為旺拉嘎[2]，是蘭科植物手參[Gymnadenia conopsea（L.）R.Br]的干燥塊莖，因其地下根莖形似手掌而得名[3]。手掌參作為藏藥和蒙藥，是復方“手掌參八味湯”[4]和“蒙藥手掌參—37 味丸”[5]中的傳統藥方。本草文獻《西藏常用中草藥》記載其可治療慢性肝炎[6]；《東北藥植志》記載：“制成粘液，用于中毒和瀉下，泡酒為強壯、強精劑”；《中國植物志》[3]中記載：“手掌參有補腎益精、理氣止痛的功效。”《中藥大辭典》記載：“補血益氣、活血止痛及益腎健脾，主治肺虛咳喘，虛勞消瘦，腰腿酸軟、陽痿、尿頻、神經衰弱、乳少、久瀉、慢性肝炎及跌打損傷等癥[7]”。手掌參有抗過敏、抗矽肺纖維化作用、促進祖細胞增殖以及抑制乙型肝炎病毒表面抗原、免疫調節、神經保護和延緩衰老等作用[8-11]。手掌參在海拔265~4 700 m 的山坡林下、草地或礫石灘草叢中均能生長，分布在朝鮮、日本、俄羅斯西伯利亞至歐洲一些國家，我國主要在黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古、河北、山西、陜西、甘肅東南部、四川西部至北部、云南西北部和西藏東南部（察隅）等有一定野生資源存量[3]。因生長環境的多樣性，手掌參初級代謝產物具有很大差異，研究報道西藏林芝手掌參營養成分主要為糖、粗纖維和蛋白質，總糖平均含量為39.27%、粗纖維為9.3 %、灰分為1.04%，必需氨基酸含量占氨基酸總量的34.19%[12]。因此，為分析評價不同產地手掌參主要成分的組成及其含量，對研究培育高品質藥材及其種植技術、指導藥材采收和評價藥材質量提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

S-433D 氨基酸全自動分析儀（日本WAKO 株式會社）、HGK-55 全自動凱氏定氮儀（上海赫冠儀器有限公司）、HH-6 數顯恒溫水浴鍋（常州市鴻科儀器廠）、PR224ZH 電子天平[奧豪斯儀器（常州）有限公司]、TANKPE030 純水機、ZD-A 臺式回轉振蕩器（太倉市華美生化儀器廠）、SX-5-12 型箱式電阻爐控制箱（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2 材料與試劑

手掌參藥材分別從西藏米林縣、波密縣、朗縣和昌都市以及四川理塘縣、阿壩縣和巴塘縣等各藥材市場的藥農手中購買，經西藏藏醫藥大學徐立軍鑒定為蘭科植物手參G. conopsea 的干燥塊莖。每個產區隨機購買3 份，取樣混合粉碎后進行成分分析。

無水乙醇（重慶川東化工集團有限公司）、鹽酸（重慶川東化工集團有限公司）、石油醚（天津市富與精細化工有限公司）、硼酸（天津市致遠化學試劑有限公司）、無水碳酸鈉（成都金山化學試劑有限公司）、氫氧化鈉（成都金山化學試劑有限公司）、濃硫酸[重慶川東化工（集團）有限公司]均為分析純，17 種氨基酸混合標品（日本WAKO 株式會社）。

1.3 試驗方法

手掌參粗蛋白質、水分、灰分和多糖含量分析分別采用《中國藥典》2020 版通則0731 中全自動凱式定氮儀法、0832 中烘干法、2302 中灰分測定法和黃精多糖含量測定法[13]；粗脂肪含量分析采用GB5009.6 2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》中的第二法——酸水解法；粗纖維含量的分析采用的酸性洗滌劑法（ADF)[14]；氨基酸采用GB5009.124 2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》。

手掌參粗蛋白質等物質組分含量采用最小顯著差數法，5 種物質組分與13 種氨基酸進行Pearson 相關性分析，用組間連接法及平方歐式距離測量法分別對手掌參物質組分及水解氨基酸進行聚類分析，數據統計采用SPSS 26 軟件。

2 結果與分析

2.1 粗蛋白質等物質組分含量分析

7 批手掌參藥材物質組分測定結果，見表1，以干燥品計，每100g手掌參中，各物質組分平均質量分數分別為粗蛋白3.87g（3.08~4.44）、多糖5.88g（3.35~8.58）、粗脂肪0.37 g（0.25~0.53）、粗纖維5.54 g（4.25~8.20）、水分11.12 g（9.09~16.83）、灰分7.21 g（72.59~89.31）和總氨基酸含量平均為3.13%（2.46%~3.49%），括號內分別為7 個（批）樣本檢測到的最小值和最大值。7個（批）手掌參藥材樣本的粗蛋白質、多糖、粗脂肪和粗纖維含量差異極顯著（P ＜0.01），水分和灰分有顯著差異（P ＜0.05）。

表1 7 批手掌參藥材各物質組分含量（n=3，±s）Table 1 Determination of components content in 7 batches of G.conopsea 單位：%

表1 7 批手掌參藥材各物質組分含量（n=3，±s）Table 1 Determination of components content in 7 batches of G.conopsea 單位：%

注：同列不同肩標小寫字母表示差異顯著（P ＜0.05）；同列不同肩標大寫字母表示差異極顯著（P ＜0.01）。Note:Different shoulder markings in the same column have significant differences in lowercase letters (P ＜0.05);In the same column,there was a significant difference in the representation of different shoulder capitals(P ＜0.01).

批次Batch粗纖維Crude fiber 1阿壩 3.68±0.08C 8.29±0.18A 0.40±0.01AB 12.73±0.02a 87.95±0.00ab 5.29±0.26BC 2朗縣 3.93±0.02BC 6.97±0.54B 0.35±0.02AB 9.30±0.00a 89.12±0.00a 5.03±0.14BC 3波密 4.06±0.05B 3.57±0.12D 0.46±0.05A 10.81±0.00a 82.36±0.05b 6.06±0.25B 4巴塘 4.17±0.03AB 4.42±0.10D 0.37±0.04AB 11.27±0.00a 87.29±0.00ab 5.07±0.04BC 5米林 3.13±0.03D 5.75±0.19C 0.37±0.01AB 11.12±0.02a 89.24±0.00a 7.30±0.46A 6理塘 4.41±0.03A 5.92±0.17C 0.30±0.04B 11.66±0.00a 86.85±0.00ab 5.28±0.22BC 7昌都 3.68±0.10C 6.21±0.22BC 0.34±0.02AB 10.93±0.00a 87.63±0.00ab 4.74±0.25C平均值 3.87 5.88 0.37 11.12 87.21 5.54產區Product area粗蛋白質Crude protein多糖Polysaccharide粗脂肪Crude fat水分Moisture content灰分Ash

2.2 水解氨基酸含量分析

水解氨基酸是通過酸解將待測植物體內的蛋白質、多肽等氨基酸鏈水解成單個氨基酸，因此水解氨基酸能夠反映樣品中單個氨基酸的種類和含量[15]。但酸水解法會使谷氨酰胺和天門冬酰胺分別轉變為谷氨酸和天冬氨酸[16]。因此，本研究酸水解法僅能檢測17 種氨基酸，7批手掌參樣品各氨基酸含量測定結果，見表2。

表2 7 批手掌參水解氨基酸相對含量Table 2 Analysis of relative content of hydrolyzed amino acids in 7 batches of G.conopsea 單位：%

由表2 可知，米林縣的手掌參水解氨基酸種類最為豐富，有17 種；其次是理塘縣、阿壩縣、巴塘縣和昌都市4 個產地含有15 種，理塘縣、阿壩縣和昌都市未檢測出胱氨酸和甲硫氨酸，巴塘縣未檢測出胱氨酸和組氨酸；朗縣和波密縣的手掌參水解氨基酸種類豐富度較低，有14 種水解氨基酸，未檢測出胱氨酸、甲硫氨酸和組氨酸。總氨基酸含量平均為3.13%（2.46%~3.49%），括號內為7 批藥材范圍。水解氨基酸總質量最高是巴塘縣（3.64%），最低是昌都市（2.5%）。手掌參含8 種藥用氨基酸，分別是谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、賴氨酸和亮氨酸（因能維持機體氮平衡所需，故將其稱為藥用氨基酸[17]）。按照Zhao等[18]和Rotzoll 等[19]方法，將水解氨基酸分為鮮味、甜味、苦味和鹽味氨基酸4 種呈味氨基酸（Delicious Amino Acids,DAA）。7 批手掌參樣品中呈味氨基酸含有：（1）鮮味氨基酸（Umami、Glu 和Asp）2 種；（2）甜味氨基酸（Sweet、Ala、Gly、Pro、Ser 和Thr）5 種；（3）苦味氨基酸（Bitter、His、Lys、Val、Tyr、Phe、Ile、Leu 和Arg）8種；（4）鹽味氨基酸（Salty、Cys 和Met）2 種。含必需氨基酸有6 種，以及10 種非必需氨基酸，EAA 百分總含量最高為朗縣（1.30%），最低為昌都市（0.91%）。

2.3 相關性分析

將手掌參藥材中5 種物質組分、13 種氨基酸含量進行相關性分析（Cys、Met、Tyr 和His 含量太低且不是7 批藥材所共有，不納入相關性分析統計）。部分水解氨基酸兩兩之間呈顯著性正相關或極顯著正相關，蛋白質與天冬氨酸呈極顯著正相關，且與精氨酸呈顯著正相關，見圖1。

圖1 手掌參主要成分相關性分析Fig.1 Correlation analysis of primary metabolites of G.conopsea

天冬氨酸與蘇氨酸和賴氨酸均屬于天冬氨酸族，合成前體都是草酰乙酸，呈正相關關系；丙氨酸、纈氨酸和亮氨酸均屬于丙氨酸族，都是以丙酮酸為起始物，呈正相關關系；絲氨酸與甘氨酸都是以3-磷酸甘油酸（來自糖酵解）為起始物，生成絲氨酸，再經轉羥甲基酶（輔酶FH4）作用形成甘氨酸，因此兩者之間成極顯著正相關關系。

2.4 聚類分析

以蛋白質、多糖、粗脂肪、粗纖維和灰分含量為變量參數，利用系統聚類法，對7 批不同產地手掌參藥材進行聚類，構建譜系圖，將樣本劃分為不同產地類群進行評價。由聚類圖2 可看出，在平方歐氏距離20 處可將手掌參7 個產地聚為3 類：第一類為朗縣、昌都市、理塘縣和阿壩縣；第二類為波密縣和巴塘縣；第三類為米林縣。在距離為1 時所有樣本完全分離，盡管7批藥材樣本采集自不同產區，但仍有較強的相似性。聚類分析表明，因產地生態氣候環境的不同，引起或導致手掌參塊莖物質組分含量發生了變化，其產地環境是影響手掌參藥材質量不可缺失的重要因素，測試分析結果可為培育高品質及不同物質類型手掌參藥材提供參考。

圖2 7批手掌參蛋白質、多糖、粗脂肪、粗纖維和灰分含量聚類圖Fig.2 Cluster diagram of protein,polysaccharide,crude fat,crude fiber and ash content of 7 batches of G.conopsea

以13 種共有水解氨基酸含量為變量參數，用組間連接法、平方歐式距離測量法，對7 批不同產地手掌參藥材進行聚類，構建譜系圖（圖3）。當間距為10 時，其聚為3 類，其中理塘縣、巴塘縣及波密縣聚為一類；昌都市、米林縣及阿壩縣聚為一類，朗縣單獨聚為一類。

圖3 7 批手掌參氨基酸聚類圖Fig.3 Amino acid cluster diagram of 7 batches of G.conopsea

2.5 不同根莖類藥材初級代謝物含量比較

植物初級（生）代謝產物也是動物賴以生存的營養物質，為動物提供能量、滿足營養生長及維持機體健康等方面有重要意義，世界衛生組織（WHO）推薦的膳食纖維攝入量為成人每天27.0~40.0 g[20]，氨基酸能為動植物補充能量，是動植物所需營養物質。通過文獻統計分析（圖4），紫山藥[21,22]、丹參[23,24]、甘草[25-27]中多糖、纖維和氨基酸等物質組分含量及其分配情況不同，但與手掌參一樣，都呈現高多糖、高蛋白、高纖維和低脂肪的特點。

圖4 根莖類藥材粗纖維、粗脂肪、蛋白質、多糖和總氨基酸百分含量比較Fig.4 Comparison of crude fiber,crude fat,protein,polysaccharide and total amino acid content of rhizome medicinal materials

3 結論與討論

手掌參藥材物質組成成分總體上呈現出低脂、富含多糖、蛋白質和粗纖維等特點，水解氨基酸測定結果顯示，手掌參至少含有8 種藥用氨基酸、2 種鮮味氨基酸、6 種必需氨基酸和10 種非必需氨基酸，其中必需氨基酸、藥用氨基酸和鮮味氨基酸的含量較高；聚類分析，不同產地手掌參多糖、蛋白質、粗纖維和粗脂肪等物質組分可聚為3 類，分別具有富含多糖、纖維等特征；大多數物質組分之間呈正相關關系。

植物在生長過程中會產生數量龐大、結構迥異并影響植物有機體生命活動的初級（生）代謝產物，如糖、蛋白質、脂類、氨基酸、酶和核酸等物質組分。初級代謝產物是植物體的重要組成部分和維持生命活動的重要載體，在植物適應環境、調節生理功能等方面也發揮重要作用，還能產生多種次級（生）代謝產物[28]。植物生長的溫度、光照、濕度和生長年限等都是影響初級代謝產物形成的重要因素，李影影等[29]研究了南方紅豆杉在自然光照條件下初生代謝產物的含量比遮蔭條年下得到有效提高。本研究中，7 批手掌參樣品來自西藏朗縣、米林縣、波密縣、昌都市，四川巴塘縣、理塘縣和阿壩縣，分別從西向東分布，經緯度逐漸增加，在海拔高度、降雨量、溫濕度和土壤類型等方面應存在較大不同。分析結果表明，手掌參初級代謝產物出現不同組分含量差異，并分別表現出以多糖、粗纖維和氨基酸等為特征的手掌參藥材類型。多糖隨經緯度增加呈現先降低、后升高的趨勢，但因樣本量較少，有待進一步分析判斷。據研究表明，提取方法不同，氨基酸的含量也有差異，后續可進一步研究手掌參采用不同提取方法測定氨基酸的含量差異[30]。手掌參是川藏道地藥材、民族藥材（藏藥和蒙藥），從初級代謝產物多糖、蛋白質、灰分和氨基酸等含量可以反映不同產地來源手掌參藥材的質量現狀，分析結果可為手掌參藥材的培育技術研究、質量評價和資源開發利用提供一定參考。