甘肃省不同产地和品种金银花的综合质量评价

Comprehensive quality appraisal of flower buds of different Lonicera japonica varieties cultivated in different areas

摘要

目的 探明8个不同品种金银花在甘肃省5个不同主产区的综合质量差异。 方法 利用HPLC和分光光度计对金银花中主要活性物质含量以及抗氧化能力进行测定，采用模糊综合评价法对其进行综合质量评价。 结果 不同产地和品种间金银花中主要活性物质（绿原酸、木犀草苷、可溶性糖、总黄酮和酚类）含量和抗氧化能力（DPPH抑制率和FRAP值）存在较大差异，其中，永靖县7个不同品种中，北花一号绿原酸、可溶性糖和总酚类含量及FRAP值最高；5个主产区的8个金银花品种中，北花一号在通渭县和永靖县综合评价值较高，分别达到0.71和0.64。 结论 北花一号综合质量最佳，较适宜于甘肃省种植栽培。该研究结果将为甘肃省乃至西北地区金银花高效大规模种植栽培提供科学依据和有益参考。

Abstract

Objective The study was conducted to find out the difference in comprehensive quality among 8 different Lonicera japonica varieties from 5 different cultivation areas. Method The contents of main bioactive compounds and antioxidant capacity were determined by using HPLC and spectrophotometry，and the comprehensive quality was appraised by the method of fuzzy comprehensive appraisal method (FCAM). Result There were significant differences in the contents of main bioactive compounds (e.g.chlorogenic acid，luteoloside，soluble sugar，total flavonoids and phenolics) and antioxidant capacities (DPPH scavenging activity and FRAP value) among different varieties and cultivation areas.Of 7 varieties cultivated in Yongjing，the variety ‘Beihua Yihao’ had the highest contents of chlorogenic acid，soluble sugar and total phenolics as well as FRAP value.Among 8 varieties cultivated in 5 main areas，the variety ‘Beihua Yihao’ at Tongwei and Yongjing counties had a higher comprehensive appraisal value (D value)，which were 0.71 and 0.64，respectively. Conclusion The variety ‘Beihua Yihao’ had the highest value of comprehensive quality，which hence is suitable for cultivation in Gansu province.These findings could provide scientific and useful references for highly efficient large-scale cultivation of L.japonica in Gansu，as well as other regions of Northwest China.

Graphical abstract

关键词

金银花 / 综合质量评价 / 不同产区 / 不同品种 / 活性物质含量 / 抗氧化能力

Key words

Lonicera japonica Thunb. / comprehensive quality / different areas / differemt varieties / bioactive compound / antioxidant capacity

金银花为忍冬科植物忍冬Lonicera japonica Thunb.的干燥花蕾或带初开的花，性味甘寒，具有清热解毒、疏散风热的功能 ^［1-2］。化学研究发现，金银花富含多种类型的化合物，主要包括有机酸类（如绿原酸、异绿原酸和阿魏酸等）、挥发油类（如芳樟醇、棕榈酸和香树烯等）、黄酮类（如木犀草苷、忍冬苷和芦丁等）、环烯醚萜类（如有裂环马钱酸、银花螺苷和马钱苷酸等）、以及三萜和三萜皂苷类（如川续断皂苷乙、灰毡毛忍冬皂苷甲和木通皂苷D等）^［3-5］。药理学研究表明，以上化合物具有抗菌、降血糖和增强免疫等功效^［5-6］。

研究表明，金银花质量受环境和遗传因素的影响，比如，绿原酸、木犀草苷、多糖和总黄酮含量不同产地存在较大差异，同一产地不同品种对有机酸和苷类成分也具有显著影响^［7-9］。金银花具有较强的生长适应性，在我国北方地区广泛种植^［10-11］。近年来，基于国家扶贫开发和生态建设项目实施，甘肃省较多市县已开展规模化的金银花种植栽培和品种引进，种植规模逐渐扩大^［12-13］。为了提高质量，很多学者就不同产地主要活性物质含量进行了测定与分析，比如，甘肃省产区金银花中绿原酸和木犀草苷含量与山东和河南省无显著差异，而6个不同产地（兰州市、金昌市、陇西市、靖远县、皋兰县和徽县）存在较大差异。尽管甘肃省在金银花品种引进、种植技术以及活性物质测定等方面做了一定的研究^［12-14］，但对于不同产地和品种间的综合质量评价，还鲜见系统研究。

因此，本研究针对甘肃省5个金银花种植主产区的8个品种主要活性物质含量以及抗氧化能力进行测定与分析，根据《中华人民共和国药典（2015）》中金银花中绿原酸和木犀草苷含量标准^［1］，并采用模糊综合评价法（fuzzy comprehensive appraisal method，FCAM）进行综合质量评价，旨在为甘肃省乃至西北地区金银花高效大规模种植栽培提供科学依据和有益参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

金银花（花蕾）于2021年7月至8月采自甘肃省5个不同主产区的8个栽培品种（5年生扦插植株，表1）。花蕾于阴凉通风处干燥，室温保存。

1.2 试验方法

1.2.1 提取液的制备

干燥金银花经研钵粉碎后，称取1.0 g，置于20 mL无水乙醇具塞三角瓶中，黑暗、25 ℃、120 r/min条件下摇床振荡提取72 h；悬浮液于4 ℃、6 000 r/min离心10 min；上清液用无水乙醇定容至25 mL，用于绿原酸、木犀草苷、可溶性糖、总黄酮和酚类化合物含量以及体外抗氧化能力的测定。

1.2.2 测定方法

绿原酸和木犀草苷含量测定采用HPLC法^［15］。可溶性糖含量测定采用硫酸-苯酚法^［16］。总黄酮类化合物含量测定采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠法^［17］。总酚类化合物含量测定采用福林酚试剂法^［18］。体外抗氧化能力测定采用DPPH和铁离子还原/氧化能力（ferric reducing/antioxidant power，FRAP）2种方法^［19-20］。5种活性物质绿原酸、木犀草苷、可溶性糖、总黄酮和酚类化合物标准曲线见表2。

1.3 数据处理

每个实验重复3次，数据差异显著性分析采用SPSS 26.0软件中ANOVA Duncan法；金银花综合质量评价采用模糊综合评价法^［21］。

2 结果与分析

2.1 绿原酸和木犀草苷含量的比较

不同主产区和品种金银花中绿原酸和木犀草苷含量如表3所示，代表性HPLC色谱图见图1。由表3可知，5个不同主产区8个品种之间绿原酸和木犀草苷含量存在较大差异，变化幅度分别为9.05（No.7）~20.59 mg/g （No.9） 和0.75 （No.3）~2.19 mg/g （No.5） 。同一品种不同主产区而言，如北花一号，绿原酸和木犀草苷含量变化幅度分别为11.76 （No.11）~19.19 mg/g （No.10） 和0.81 （No.10）~1.54 mg/g （No.1）。同一主产区不同品种而言，如永靖县，绿原酸和木犀草苷含量变化幅度分别为9.05 （No.7）~16.79 mg/g （No.1） 和0.75（No.3）~2.19 mg/g （No.5）。

2.2 可溶性糖、总黄酮和酚类化合物含量的比较

由表3可知，5个不同主产区8个品种之间可溶性糖、总黄酮和酚类化合物含量也存在较大差异，变化幅度分别为36.27（No.8）~83.16 mg/g（No.1）、5.20（No.7）~21.51 mg/g（No.11）和5.27（No.7）~15.53 mg/g（No.8）。同一品种不同主产区而言，如北花一号，可溶性糖、总黄酮和酚类化合物含量变化幅度分别为36.27（No.8）~83.16 mg/g（No.1）、11.69（No.1）~21.51 mg/g（No.11）和10.72（No.12）~15.53 mg/g（No.8）。同一主产区不同品种而言，如永靖县，可溶性糖、总黄酮和酚类化合物含量变化幅度分别为36.72（No.7）~83.16 mg/g（No.1）、5.20（No.7）~12.85 mg/g（No.5）和5.27（No.7）~12.81 mg/g（No.1）。

2.3 体外抗氧化能力的比较

由表3可知，由于不同主产区和品种之间5种主要活性物质绿原酸、木犀草苷、可溶性糖、总黄酮和酚类化合物含量存在较大差距，使得体外抗氧化能力差异较为显著，DPPH抑制率和FRAP值变化幅度分别为26.74%（No.7）~68.86%（No.11）和1 905.23（No.7）~5 274.51 μmol/L（No.8）。同一品种不同主产区而言，如北花一号，DPPH抑制率和FRAP值变化幅度分别为41.31%（No.1）~68.86% （No.11）和2 565.36（No.11）~5 274.51 μmol/L （No.8）。同一主产区不同品种而言，如永靖县，DPPH抑制率和FRAP值变化幅度分别为26.74% （No.7）~50.28%（No.4）和1 905.23（No.7）~4 127.45 μmol/L （No.1） 。

2.4 主要活性物质含量和体外抗氧化能力的综合评价

通过利用FCAM法对5个不同主产区和8个品种中主要活性物质含量（绿原酸、木犀草苷、可溶性糖、总黄酮和酚类化合物）和体外抗氧化能力（DPPH抑制率和FRAP值）进行综合评价，结果见表4。12个样品的综合评价值（D值）范围为0.08~0.71，其中，北花一号品种在定西市通渭县位点（No.8）的D值最高（0.71），北花一号在永靖县位点（No.1）次之（D=0.64），而红色花和中科一号2个品种在永靖县位点（No.3和No.7）较低，D值分别为0.22和0.08。

2.5 活性物质含量和抗氧化能力的相关性分析

通过对5个主产区和8个品种金银花主要活性物质含量和抗氧化能力进行相关性分析，结果见表5。5种活性物质绿原酸、木犀草苷、可溶性糖、总黄酮和酚类化合物含量与FRAP值均呈正相关性，其中绿原酸和总酚类化合物达到显著水平（P<0.05）；绿原酸、总黄酮和酚类化合物含量与DPPH抑制率呈正相关性，其中总黄酮和酚类达到极显著水平（P<0.01），而木犀草苷和可溶性糖含量与DPPH抑制率呈负相关性，但未达到显著水平，另外，DPPH抑制率和FRAP值呈正相关性。

3 讨论

研究证实，药用植物代谢产物（包括初级和次级代谢）的生物合成和积累不仅受环境因子（如光照、温度、水分、土壤养分及其微生物等）的调控，而且受自身遗传因素的影响^［22-23］。前人在对金银花的研究中也发现，我国不同产区和品种间主要活性物质含量也存在较大差异^{［9-11，14］}。本研究通过对甘肃省5个不同主产区8个不同栽培品种金银花主要活性物质（绿原酸、木犀草苷、可溶性糖、总黄酮和酚类）含量和抗氧化能力进行测定与综合质量评价，发现同一主产区不同品种、以及同一品种不同主产区之间均存在较大差异，也即金银花综合质量形成是生长环境和遗传因素的作用的结果。

在环境因素影响金银花质量形成方面。研究发现，合理施肥可显著提高绿原酸和木犀草苷的含量^［24］；微量元素Cu²⁺、Zn²⁺和Fe可促进绿原酸、木犀草苷和可溶性糖等活性物质的积累^［25-26］；过度干旱和高浓度盐胁迫不利于植物生长和绿原酸的生物合成^［27-28］；充足的光照和适宜的UV-B辐射有利于绿原酸、木犀草苷和环烯醚萜类等活性物质的积累^［29-30］；以及高温可显著促进绿原酸生物合成^［31］。本研究发现，北花一号在甘肃省5个不同主产区（永靖县、通渭县、华池县、宁县和景泰县），5种主要活性物质（绿原酸、木犀草苷、可溶性糖、总黄酮和酚类）含量以及抗氧化能力存在较大差异，表明金银花质量的形成是多环境因素共同影响的结果。

在遗传因素影响金银花质量形成方面，研究发现，不同品种在同一产区质量也存在较大差异^［32］。本研究发现，临夏回族自治州永靖县7个金银花品种中，5种主要活性物质含量以及抗氧化能力也存在较大差异，其中，绿原酸、可溶性糖、总酚类含量及FRAP值在北花一号中最高，而木犀草苷和总黄酮类含量在九丰二号中最高。以上结果显示，金银花具体活性物质含量因品种而异。分子生物学研究表明，不同金银花品种中功能基因的变异（如羟基肉桂酰辅酶A奎尼羟基肉桂酰转移酶 hydroxycinnamoyl CoA quinate hydroxycinnamoyl transferase，HQT）可能导致活性成分（如绿原酸）的积累差异^［33-34］。

抗氧化能力是评价药用植物综合质量的重要指标^［35］。很多研究发现，植物代谢产物（如总黄酮类、总酚类和可溶性糖等）与抗氧化能力具有显著的正相关性^［36-37］。本研究结果也发现，绿原酸、总黄酮和酚类化合物含量与DPPH抑制率呈正相关性，其中总黄酮和酚类达到极显著水平。既然金银花的药理学功效因其具体活性物质而异^［3-6］，因此，有必要对金银花质量进行综合评价^［1，10］。本研究通过采用FCAM法对甘肃省5个主产区的8个品种进行综合质量评价，发现北花一号品种在通渭县和永靖县综合评价值较高。

4 结论

甘肃省5个主产区的8个品种金银花主要活性成分和抗氧化能力存在较大差异，其中，北花一号综合质量较高，较适宜于甘肃省种植栽培。尽管本研究针对甘肃省不同主产区和不同品种金银花进行了综合质量评价，为种植区域和品种选择提供了一定的科学依据，但对于环境因子如何调控质量形成等还需要深入地研究。

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基金资助

甘肃省重点人才项目“甘肃省大宗中药材生态适应性区域选择与规划”(2020RCXM03)