徐孝梁 梁真崔波

（齐鲁工业大学食品与生物工程学院，山东济南 250353）

不同生长环境对牛蒡根中菊糖含量的影响

徐孝梁 梁真崔波*

（齐鲁工业大学食品与生物工程学院，山东济南 250353）

目的：探讨不同生长环境对牛蒡根中菊糖含量的影响并进行分析。方法：实验采用水提法提取菊糖；采用苯酚-硫酸法测定不同牛蒡根中总糖含量，采用3,5-二硝基水杨酸法测定不同牛蒡根中还原糖含量，总糖含量-还原糖含量=菊糖含量。结果：牛蒡根中菊糖含量与年日照量之间存在正相关性，与年降水量和年相对湿度之间存在负相关性。七个地区不同牛蒡根品种菊糖含量由多到少次序依次为柳川理想>新林1号>东京白肌>黄肌>地皇早生。结论：不同生长环境下牛蒡根中菊糖含量存在差异，但牛蒡根中菊糖含量与不同生长环境因素之间无绝对相关性，牛蒡根中菊糖含量与年均温和土壤有机质含量之间无明显相关性，与年日照量之间存在正相关性，与年降水量和年相对湿度之间存在负相关性。

地理环境；牛蒡根；菊糖

牛蒡（Arctium lappaL.），俗称东洋参、白肌人参，属菊科草本植物，在我国多地均有种植，其根、种子、叶子均可作为中药材使用。专家研究发现，牛蒡根中含有丰富的功能性成分，例如菊糖、多酚类及其衍生物、挥发油、硫乙炔化合物及聚乙炔化合物、牛蒡苦素等[1,2]，具有抗菌、抗突变和防癌、降血糖等生理活性作用[3,4]。2011年7月，我国卫生部正式将牛蒡粉（牛蒡根研磨所得）列入新食品原料目录，意味着牛蒡根可以作为食用商品被生产销售。目前，牛蒡在我国的江苏、山东、辽宁等地均有大规模人工栽培，市面上各种各样的牛蒡食品层出不穷。

牛蒡根中最主要的功能性成分为牛蒡菊糖，一般情况下牛蒡菊糖含量在35%～45%（干重）范围内。有研究发现，不同地区在光照时间、降雨量、相对湿度、土壤有机质含量等地理环境方面存在着差异[5,6]，在一定程度影响牛蒡根中菊糖的含量。本文针对不同生长环境牛蒡根中菊糖成份进行比较与探讨研究，为牛蒡的选育种植以及不同地区牛蒡菊糖的开发利用提供参考。

1 材料与仪器

1.1 材料

实验用牛蒡根原料采自江苏徐州、山东安丘、辽宁本溪、黑龙江佳木斯、陕西宝鸡、四川雅安、湖北神农架7个典型地区，编为7组。每个地方选取5种牛蒡根品种，分别为：新林1号、东京白肌、柳川理想、黄肌、地皇早生，共35种样品。新林1号为我国自行选育的牛蒡品种外，其它品种均来自日本。以上成品来自各个实验基地，生长期为2011～2013年。

1.2 试剂

葡萄糖、浓硫酸、乙醚、无水乙醇，济南化工厂生产，分析纯；

苯酚，汕头市西陇化工厂生产，分析纯；

3,5-二硝基水杨酸、三氯甲烷、正丁醇，上海化学试剂有限公司生产，分析纯；

纯净水选用娃哈哈集团有限公司生产。

1.3 仪器与设备

紫外可见分光光度计，SP-752/752PC型，上海光谱仪器有限公司；

可见分光光度计，722型，上海欣茂仪器有限公司；

超声波清洗器，KQ2200型，上海精密仪器有限公司；

台式离心机，TDL-40B型，上海安亭科学仪器厂；

电子天平，BSA323S-CW型，德国赛多利斯。

2 方法

2.1 材料预处理

分别将35种新鲜的牛蒡根洗净后切成5mm左右薄片，置于干燥箱中60℃干燥24h，粉碎后过80目筛制粉，保留备用。

2.2 牛蒡菊糖的提取

分别称取相同质量的35组牛蒡根干粉，以水作为溶剂，按照料液比1:10（g/mL）混合，于95℃水浴条件下提取，提取时间为90min，期间不断搅拌。之后将提取液过滤，重复提取2次，合并滤液。

将35组提取液分别用等体积的95%的乙醇沉淀，4000r/min离心15min，收集滤饼，冷冻干燥，得牛蒡根菊糖粗提物[6]，每组样品重复测定3次，计算平均值。

2.3 牛蒡根菊糖含量的测定

2.3.1 总糖含量的测定

采用苯酚-硫酸法分别测定35组牛蒡根提取液中的总糖含量。以葡萄糖为标准，以吸光度（A）为纵坐标，葡萄糖浓度（C，mg/mL）为横坐标，绘制标准曲线，得线性回归方程：

以此方程计算提取液中总糖的含量。

2.3.2 还原糖含量

采用3,5-二硝基水杨酸法测牛蒡根提取液中的还原糖含量。以葡萄糖为标准，以吸光度（A）为纵坐标，葡萄糖浓度（C，mg/mL）为横坐标，绘制标准曲线，得线性回归方程：

以此方程计算提取液中还原糖的含量[7,8]。

2.3.3 菊糖含量的测定

菊糖含量=总糖含量-还原糖含量

3 结果与分析

3.1 采集地地理环境数据

根据全国不同地区的地理环境特点，选取7个具有代表性的地区进行数据采集。采集情况如表1（下页）。

牛蒡在采集地的生长环境包括年平均气温、年日照量、年降水量以及年空气相对湿度，数据均来自国家气象局数据资料中心（2011～2013年）。

土壤有机质含量采用GB9834-88的测定方法进行。

3.2 各采集地的牛蒡菊糖含量

表1 采集地的地理环境指标Table 1Geographical environment of gathering place

各采集地分别选取新林1号、东京白肌、柳川理想、黄肌、地皇早生5种牛蒡品种，按次序标为1～5号，共35组样品。分别称取样品50g，按照2.3中的方法对各组牛蒡根中菊糖的含量进行测定，测定结果见表2。

3.3 不同地理环境与牛蒡根菊糖含量关系分析

3.3.1 不同年均温与牛蒡根菊糖含量的关系

图1 不同年均温下各品种牛蒡根菊糖含量Fig.1The inulin content in each species burdock root under the condition of different average annual temperature

图1显示的是不同年均温下各品种牛蒡根中菊糖含量的变化情况，图中每条线代表一个品种，线上的七个采集点按照七个采集地年均温的大小顺序排列，从左到右依次是黑龙江佳木斯、辽宁本溪、陕西宝鸡、山东安丘、湖北神农架、江苏徐州、四川雅安。从图中可以看出，牛蒡根菊糖含量与年均温并无显著关系，这表明温度并不是影响牛蒡根菊糖生成的主要原因。

表2 各组牛蒡根样品中菊糖含量的测定结果Table 2The results of inulin content in each group burdock root samples

3.3.2 不同年日照量与牛蒡根菊糖含量的关系

图2（见下页）显示的是不同年日照量下各品种牛蒡根中菊糖含量的变化情况，图中每条线代表一个品种，线上的七个采集点按照七个采集地年日照量的大小顺序排列，从左到右依次是黑龙江佳木斯、四川雅安、湖北神农架、陕西宝鸡、江苏徐州、辽宁本溪、山东安丘。从图中可以看出，除去黑龙江佳木斯，其他6个地区的牛蒡根菊糖含量与年日照量呈正相关性，而黑龙江佳木斯的年日照量较少，但此地各品种的菊糖含量均高于四川雅安、湖北神农架、陕西宝鸡和江苏徐州。所以，图中所示年日照量和各品种牛蒡根中菊糖含量的关系并不确定，这表明年日照量也不是影响牛蒡根菊糖生成的主要原因。

图2 不同年日照量下各品种牛蒡根菊糖含量Fig.2The inulin content in each species burdock root under the condition of different amount of sunlight

3.3.3 不同降雨量与牛蒡根菊糖含量的关系

图3 不同年降水量下各品种牛蒡根菊糖含量Fig.3The inulin content in each species burdock root under the condition of different annual precipitation

图3显示的是不同年降水量下各品种牛蒡根中菊糖含量的变化情况，每条线上的点从左到右依次是黑龙江佳木斯、山东安丘、辽宁本溪、陕西宝鸡、江苏徐州、四川雅安、湖北神农架。从图中可以看出，各品种牛蒡根中菊糖含量会随年降水量的增加呈整体下降趋势，但不排除个别特列，例如黑龙江佳木斯的年降水量最低，而其牛蒡根菊糖含量却比山东安丘和辽宁本溪稍低。所以，图中所示年降水量和各品种牛蒡根中菊糖含量的关系并不明显。

3.3.4 不同年相对湿度与牛蒡根菊糖含量的关系

图4 不同年相对湿度下各品种牛蒡根菊糖含量Fig.4The inulin content in each species burdock root under the condition of different relative humidity

图4显示的是不同相对湿度下各品种牛蒡根中菊糖含量的变化情况，图中每条线上的七个采集点从左到右依次是山东安丘、辽宁本溪、黑龙江佳木斯、江苏徐州、陕西宝鸡、湖北神农架、四川雅安。从图中可以看出，各品种牛蒡根菊糖含量会随相对湿度增大呈明显下降趋势，表明年相对湿度与各品种牛蒡根菊糖含量之间呈明显负相关性。所以，年相对湿度是影响牛蒡根菊糖生成的主要原因之一。

3.3.5 不同土壤有机质含量与牛蒡根菊糖含量的关系

图5（见下页）显示的是不同不同土壤有机质含量下各品种牛蒡根中菊糖含量的变化情况，图中每条线是一个品种，线上的七个采集点按照七个采集地年日照量的大小顺序排列，从左到右依次是江苏徐州、陕西宝鸡、山东安丘、四川雅安、黑龙江佳木斯、湖北神农架、辽宁本溪。从图中可以看出，各品种牛蒡根菊糖含量随土壤有机质含量的增加呈现不同的变化，并无统一规律，表明不同土壤有机质含量与各品种牛蒡根菊糖含量之间无显著相关性。

图5 不同土壤有机质含量下各品种牛蒡根菊糖含量Fig.5The inulin content in each species burdock root under the condition of different soil organic matter content

通过上述数据图线比较得知，牛蒡根中总糖及菊糖含量会随着不同产地的地理环境的不同而发生改变。但是数据中表现出的相关性并不显著，不同地理环境中的年均温和土壤有机质含量与牛蒡根中菊糖的含量之间无明显的关系，而年日照量因素与牛蒡根中菊糖含量之间表现出较为明显的正相关性，例如山东安丘的年日照量为2536h/a，所产5种牛蒡品种根中的菊糖含量均高于其他产地。牛蒡根中菊糖含量与年降水量的关系呈略微下降趋势，与年空气相对湿度之间则表现出较明显的负相关性。

针对不同品种的牛蒡根，在七个产地所表现出来的菊糖含量状况由高到低依次为：柳川理想>新林1号>东京白肌>黄肌>地皇早生。

4 讨论

通过实验数据对比得知，不同地理环境中牛蒡根菊糖含量是存在差异的。在年均温、年日照量、年空气相对湿度、年降水量和土壤有机质含量5组环境因素中，牛蒡根中菊糖含量与年均温和土壤有机质含量并无绝对相关性，与年日照量之间存在正相关性，而与年降水量和年空气相对湿度之间呈负相关性。针对不同品种牛蒡根而言，在七个产地所测定的结果具有相似性，即菊糖含量由多到少顺序均为：柳川理想>新林1号>东京白肌>黄肌>地皇早生，我国自行选育的新林1号表现良好。总体而言，山东安丘、江苏徐州和黑龙江佳木斯地区牛蒡品种菊糖含量较其他地区丰富，但对于牛蒡根中其它功效成分的比较还有待进一步研究，本文可为不同地区牛蒡品种选育提供参考，并为牛蒡深加工产业的发展提供一定的理论依据。

[1]时新刚,张红侠,李赛钰,等.牛蒡营养成分分析与评价[J].食品与药品,2007,9(12A):39-40.

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The Effects of Different Growing Environment on Inulin in the Burdock Root

XU Xiao-liang LIANG Zhen CUI Bo*
(School of Food and Bioengineering,Qilu University Technology,Jinan 250353,China)

Objective:To investigate and analyze the effects of different growing environment on inulin in the burdock root. Methods:Take the water extraction to extract carbohydrate in accordance with a certain ratio of material and temperature. Phenol-sulfuric methods were used for the detection of the content of carbohydrate in different burdock root.3,5-2 nitro salicylic acid method is used to determinate the content of total reducing sugar in different burdock root.Results:It was found that a positive correlation between the sunshine and the content of carbohydrate in different burdock root,a negative correlation between the annual precipitation and the content of carbohydrate in different burdock root.In the 7 different regions,the content of carbohydrate in root from more to less order as follows:Liuchuanglixiang>Xinlin 1st>Dongjingbaiji>Huangji> Dihuangzaosheng.Conclusion:There are differences content of inulin in burdock roots in different growing environment,but no absolute correlation between different growing environment factors and the content of inulin in burdock roots,the content of inulin in burdock root has no obvious correlation with annual average temperature and organic matter content in soil,but a positive correlation was found that between the sunshine and the content of carbohydrate in different burdock root,a negative correlation between the annual precipitation and the content of carbohydrate in different burdock root.

Growing environment;burdock root;inulin

R282

A

1008-1038(2015)04-0028-05

2014-08-23

“牛蒡速溶茶”保健食品开发项目

徐孝梁（1989—），男，硕士研究生，研究方向为食品资源开发*