川藏产手掌参主要成分含量及组分分析与评价

杨洋，徐立军，吴宗耀，黄明进

（1.贵州大学农学院/石斛研究院/贵州省药用植物繁育与种植重点实验室，贵州 贵阳 550025；2.西藏藏医药大学，西藏 拉萨 850000）

手掌参又名掌参、佛手参或太平参[1]，蒙古名为额日赫腾乃一嘎日，藏名为旺拉嘎[2]，是兰科植物手参[Gymnadenia conopsea（L.）R.Br]的干燥块茎，因其地下根茎形似手掌而得名[3]。手掌参作为藏药和蒙药，是复方“手掌参八味汤”[4]和“蒙药手掌参—37 味丸”[5]中的传统药方。本草文献《西藏常用中草药》记载其可治疗慢性肝炎[6]；《东北药植志》记载：“制成粘液，用于中毒和泻下，泡酒为强壮、强精剂”；《中国植物志》[3]中记载：“手掌参有补肾益精、理气止痛的功效。”《中药大辞典》记载：“补血益气、活血止痛及益肾健脾，主治肺虚咳喘，虚劳消瘦，腰腿酸软、阳痿、尿频、神经衰弱、乳少、久泻、慢性肝炎及跌打损伤等症[7]”。手掌参有抗过敏、抗矽肺纤维化作用、促进祖细胞增殖以及抑制乙型肝炎病毒表面抗原、免疫调节、神经保护和延缓衰老等作用[8-11]。手掌参在海拔265~4 700 m 的山坡林下、草地或砾石滩草丛中均能生长，分布在朝鲜、日本、俄罗斯西伯利亚至欧洲一些国家，我国主要在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、陕西、甘肃东南部、四川西部至北部、云南西北部和西藏东南部（察隅）等有一定野生资源存量[3]。因生长环境的多样性，手掌参初级代谢产物具有很大差异，研究报道西藏林芝手掌参营养成分主要为糖、粗纤维和蛋白质，总糖平均含量为39.27%、粗纤维为9.3 %、灰分为1.04%，必需氨基酸含量占氨基酸总量的34.19%[12]。因此，为分析评价不同产地手掌参主要成分的组成及其含量，对研究培育高品质药材及其种植技术、指导药材采收和评价药材质量提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

S-433D 氨基酸全自动分析仪（日本WAKO 株式会社）、HGK-55 全自动凯氏定氮仪（上海赫冠仪器有限公司）、HH-6 数显恒温水浴锅（常州市鸿科仪器厂）、PR224ZH 电子天平[奥豪斯仪器（常州）有限公司]、TANKPE030 纯水机、ZD-A 台式回转振荡器（太仓市华美生化仪器厂）、SX-5-12 型箱式电阻炉控制箱（天津市泰斯特仪器有限公司）。

1.2 材料与试剂

手掌参药材分别从西藏米林县、波密县、朗县和昌都市以及四川理塘县、阿坝县和巴塘县等各药材市场的药农手中购买，经西藏藏医药大学徐立军鉴定为兰科植物手参G. conopsea 的干燥块茎。每个产区随机购买3 份，取样混合粉碎后进行成分分析。

无水乙醇（重庆川东化工集团有限公司）、盐酸（重庆川东化工集团有限公司）、石油醚（天津市富与精细化工有限公司）、硼酸（天津市致远化学试剂有限公司）、无水碳酸钠（成都金山化学试剂有限公司）、氢氧化钠（成都金山化学试剂有限公司）、浓硫酸[重庆川东化工（集团）有限公司]均为分析纯，17 种氨基酸混合标品（日本WAKO 株式会社）。

1.3 试验方法

手掌参粗蛋白质、水分、灰分和多糖含量分析分别采用《中国药典》2020 版通则0731 中全自动凯式定氮仪法、0832 中烘干法、2302 中灰分测定法和黄精多糖含量测定法[13]；粗脂肪含量分析采用GB5009.6 2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的第二法——酸水解法；粗纤维含量的分析采用的酸性洗涤剂法（ADF)[14]；氨基酸采用GB5009.124 2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》。

手掌参粗蛋白质等物质组分含量采用最小显著差数法，5 种物质组分与13 种氨基酸进行Pearson 相关性分析，用组间连接法及平方欧式距离测量法分别对手掌参物质组分及水解氨基酸进行聚类分析，数据统计采用SPSS 26 软件。

2 结果与分析

2.1 粗蛋白质等物质组分含量分析

7 批手掌参药材物质组分测定结果，见表1，以干燥品计，每100g手掌参中，各物质组分平均质量分数分别为粗蛋白3.87g（3.08~4.44）、多糖5.88g（3.35~8.58）、粗脂肪0.37 g（0.25~0.53）、粗纤维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）和总氨基酸含量平均为3.13%（2.46%~3.49%），括号内分别为7 个（批）样本检测到的最小值和最大值。7个（批）手掌参药材样本的粗蛋白质、多糖、粗脂肪和粗纤维含量差异极显著（P ＜0.01），水分和灰分有显著差异（P ＜0.05）。

表1 7 批手掌参药材各物质组分含量（n=3，±s）Table 1 Determination of components content in 7 batches of G.conopsea 单位：%

表1 7 批手掌参药材各物质组分含量（n=3，±s）Table 1 Determination of components content in 7 batches of G.conopsea 单位：%

注：同列不同肩标小写字母表示差异显著（P ＜0.05）；同列不同肩标大写字母表示差异极显著（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粗纤维Crude fiber 1阿坝 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朗县 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产区Product area粗蛋白质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

水解氨基酸是通过酸解将待测植物体内的蛋白质、多肽等氨基酸链水解成单个氨基酸，因此水解氨基酸能够反映样品中单个氨基酸的种类和含量[15]。但酸水解法会使谷氨酰胺和天门冬酰胺分别转变为谷氨酸和天冬氨酸[16]。因此，本研究酸水解法仅能检测17 种氨基酸，7批手掌参样品各氨基酸含量测定结果，见表2。

表2 7 批手掌参水解氨基酸相对含量Table 2 Analysis of relative content of hydrolyzed amino acids in 7 batches of G.conopsea 单位：%

由表2 可知，米林县的手掌参水解氨基酸种类最为丰富，有17 种；其次是理塘县、阿坝县、巴塘县和昌都市4 个产地含有15 种，理塘县、阿坝县和昌都市未检测出胱氨酸和甲硫氨酸，巴塘县未检测出胱氨酸和组氨酸；朗县和波密县的手掌参水解氨基酸种类丰富度较低，有14 种水解氨基酸，未检测出胱氨酸、甲硫氨酸和组氨酸。总氨基酸含量平均为3.13%（2.46%~3.49%），括号内为7 批药材范围。水解氨基酸总质量最高是巴塘县（3.64%），最低是昌都市（2.5%）。手掌参含8 种药用氨基酸，分别是谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸和亮氨酸（因能维持机体氮平衡所需，故将其称为药用氨基酸[17]）。按照Zhao等[18]和Rotzoll 等[19]方法，将水解氨基酸分为鲜味、甜味、苦味和盐味氨基酸4 种呈味氨基酸（Delicious Amino Acids,DAA）。7 批手掌参样品中呈味氨基酸含有：（1）鲜味氨基酸（Umami、Glu 和Asp）2 种；（2）甜味氨基酸（Sweet、Ala、Gly、Pro、Ser 和Thr）5 种；（3）苦味氨基酸（Bitter、His、Lys、Val、Tyr、Phe、Ile、Leu 和Arg）8种；（4）盐味氨基酸（Salty、Cys 和Met）2 种。含必需氨基酸有6 种，以及10 种非必需氨基酸，EAA 百分总含量最高为朗县（1.30%），最低为昌都市（0.91%）。

2.3 相关性分析

将手掌参药材中5 种物质组分、13 种氨基酸含量进行相关性分析（Cys、Met、Tyr 和His 含量太低且不是7 批药材所共有，不纳入相关性分析统计）。部分水解氨基酸两两之间呈显著性正相关或极显著正相关，蛋白质与天冬氨酸呈极显著正相关，且与精氨酸呈显著正相关，见图1。

图1 手掌参主要成分相关性分析Fig.1 Correlation analysis of primary metabolites of G.conopsea

天冬氨酸与苏氨酸和赖氨酸均属于天冬氨酸族，合成前体都是草酰乙酸，呈正相关关系；丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸均属于丙氨酸族，都是以丙酮酸为起始物，呈正相关关系；丝氨酸与甘氨酸都是以3-磷酸甘油酸（来自糖酵解）为起始物，生成丝氨酸，再经转羟甲基酶（辅酶FH4）作用形成甘氨酸，因此两者之间成极显著正相关关系。

2.4 聚类分析

以蛋白质、多糖、粗脂肪、粗纤维和灰分含量为变量参数，利用系统聚类法，对7 批不同产地手掌参药材进行聚类，构建谱系图，将样本划分为不同产地类群进行评价。由聚类图2 可看出，在平方欧氏距离20 处可将手掌参7 个产地聚为3 类：第一类为朗县、昌都市、理塘县和阿坝县；第二类为波密县和巴塘县；第三类为米林县。在距离为1 时所有样本完全分离，尽管7批药材样本采集自不同产区，但仍有较强的相似性。聚类分析表明，因产地生态气候环境的不同，引起或导致手掌参块茎物质组分含量发生了变化，其产地环境是影响手掌参药材质量不可缺失的重要因素，测试分析结果可为培育高品质及不同物质类型手掌参药材提供参考。

图2 7批手掌参蛋白质、多糖、粗脂肪、粗纤维和灰分含量聚类图Fig.2 Cluster diagram of protein,polysaccharide,crude fat,crude fiber and ash content of 7 batches of G.conopsea

以13 种共有水解氨基酸含量为变量参数，用组间连接法、平方欧式距离测量法，对7 批不同产地手掌参药材进行聚类，构建谱系图（图3）。当间距为10 时，其聚为3 类，其中理塘县、巴塘县及波密县聚为一类；昌都市、米林县及阿坝县聚为一类，朗县单独聚为一类。

图3 7 批手掌参氨基酸聚类图Fig.3 Amino acid cluster diagram of 7 batches of G.conopsea

2.5 不同根茎类药材初级代谢物含量比较

植物初级（生）代谢产物也是动物赖以生存的营养物质，为动物提供能量、满足营养生长及维持机体健康等方面有重要意义，世界卫生组织（WHO）推荐的膳食纤维摄入量为成人每天27.0~40.0 g[20]，氨基酸能为动植物补充能量，是动植物所需营养物质。通过文献统计分析（图4），紫山药[21,22]、丹参[23,24]、甘草[25-27]中多糖、纤维和氨基酸等物质组分含量及其分配情况不同，但与手掌参一样，都呈现高多糖、高蛋白、高纤维和低脂肪的特点。

图4 根茎类药材粗纤维、粗脂肪、蛋白质、多糖和总氨基酸百分含量比较Fig.4 Comparison of crude fiber,crude fat,protein,polysaccharide and total amino acid content of rhizome medicinal materials

3 结论与讨论

手掌参药材物质组成成分总体上呈现出低脂、富含多糖、蛋白质和粗纤维等特点，水解氨基酸测定结果显示，手掌参至少含有8 种药用氨基酸、2 种鲜味氨基酸、6 种必需氨基酸和10 种非必需氨基酸，其中必需氨基酸、药用氨基酸和鲜味氨基酸的含量较高；聚类分析，不同产地手掌参多糖、蛋白质、粗纤维和粗脂肪等物质组分可聚为3 类，分别具有富含多糖、纤维等特征；大多数物质组分之间呈正相关关系。

植物在生长过程中会产生数量庞大、结构迥异并影响植物有机体生命活动的初级（生）代谢产物，如糖、蛋白质、脂类、氨基酸、酶和核酸等物质组分。初级代谢产物是植物体的重要组成部分和维持生命活动的重要载体，在植物适应环境、调节生理功能等方面也发挥重要作用，还能产生多种次级（生）代谢产物[28]。植物生长的温度、光照、湿度和生长年限等都是影响初级代谢产物形成的重要因素，李影影等[29]研究了南方红豆杉在自然光照条件下初生代谢产物的含量比遮荫条年下得到有效提高。本研究中，7 批手掌参样品来自西藏朗县、米林县、波密县、昌都市，四川巴塘县、理塘县和阿坝县，分别从西向东分布，经纬度逐渐增加，在海拔高度、降雨量、温湿度和土壤类型等方面应存在较大不同。分析结果表明，手掌参初级代谢产物出现不同组分含量差异，并分别表现出以多糖、粗纤维和氨基酸等为特征的手掌参药材类型。多糖随经纬度增加呈现先降低、后升高的趋势，但因样本量较少，有待进一步分析判断。据研究表明，提取方法不同，氨基酸的含量也有差异，后续可进一步研究手掌参采用不同提取方法测定氨基酸的含量差异[30]。手掌参是川藏道地药材、民族药材（藏药和蒙药），从初级代谢产物多糖、蛋白质、灰分和氨基酸等含量可以反映不同产地来源手掌参药材的质量现状，分析结果可为手掌参药材的培育技术研究、质量评价和资源开发利用提供一定参考。