全 文 ：薯莨块茎中氨基酸及矿质元素成分分析
李晓菲 1 ,秦培文1 ,胡世伟 2 ,纪丽丽 3 ,范润珍 4 ,宋文东4＊　(1.广东海洋大学农学院, 广东湛江 524088;2.广东海洋大学食
品科技学院 ,广东湛江 524088;3.东华大学环境工程学院 ,上海 200051;4.广东海洋大学理学院,广东湛江 524088)
摘要　[目的 ]分析测定薯莨(DioscoreacirrhosaeLour.)块茎中的氨基酸和矿质元素的种类及含量 ,评价薯莨的营养价值 ,为薯莨的开发
利用提供理论依据。 [方法]采用高效液相色谱法测定氨基酸含量;采用电感耦合等离子质谱法测定矿质元素含量。 [结果] 测得氨基
酸 16种 ,必需氨基酸占氨基酸总量的 37.98%,其中天冬氨酸、谷氨酸、亮氨酸含量较高 ,居于前 3位 ,蛋氨酸含量最低;薯莨块茎中富含
K、Ca、Na、P和Mg5种常量元素和B、Mn、Mo、Co、Ni、Cr、Cu、Se、Fe、Sr、Zn、Ba、Cd和Li14种微量元素。 [结论] 测得署莨块茎中富含多
种营养成分及药效成分 ,该研究为薯莨的开发利用提供了理论依据。
关键词　薯莨;氨基酸;矿质元素;HPLC;ICP-MS
中图分类号　Q946.1;Q946.91　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2011)06-03240-02
ComponentsAnalysisofAminoAcidsandMineralElementsinRhizomeofDioscoreaCirrhosaLour.
LIXiao-feietal　(ColegeofAgronomy, GuangdongOceanUniversity, Zhanjiang,Guangdong524088)
Abstract　[ Objective] ToanalyzeanddeterminethecompositionsofaminoacidsandmineralelementsinRhizomaDioscoreaCirrhosaetuber,
soastoprovidetheoreticalevidenceforthedevelopmentofrhizomeofDioscoreacirhosaLour.[ Method] Contentsofaminoacidsweredetermined
byhigh-performanceliquidchromatographyandthatofmineralelementsweredeterminedbyinductivelycoupledplasmamassspectrometry.[Re-
sult] Sixteenaminoacidswereobtainedandlowestinmethionine, thecontentofessentialaminoacidswas37.98%, ofwhichthecontentofaspar-
ticacid, glutamicacidandleucinerankedthefirst, secondandthirdrespectively.DioscoreacirrhosaLour.tuberwererichinfiveconstantelements
K, Ca, Na, PandMgaswelasfourteentraceelementsB, Mn, Mo, Co, Ni, Cr, Cu, Se, Fe, Sr, Zn, Ba, CdandLi.[ Conclusion] Dioscoreacirhosa
Lour.tuberarerichinplentyofnutrientcomponentsandpharmacodynamicelements, andthiscaseprovidestheoreticalevidenceforthedevelop-
mentofDioscoreacirhosaLour.tuber.
Keywords　DioscoreacirrhosaLour.;AminoAcid;Mineralelement;HPLC;ICP-MS
基金项目　广东省教育部产学研结合项目(No.2010B080703030)。
作者简介　李晓菲(1985-),女 ,甘肃武威人 ,硕士 ,研究方向:植物保
护及天然产物化学 , E-mail:lixiaofei198532@ 163.com。 ＊通
讯作者 ,教授 ,博士师导师 , E-mail:songwd60@163.com。
收稿日期　 2010-11-08
　　薯莨又名薯良 、鸡血莲 、血母 、红药子 、红孩儿 、山猪薯 、
染布薯 、金花果等 ,为薯蓣科薯蓣属植物薯莨(Dioscoreacir-
rhosaLour.)的块茎 ,盛产于我国浙江南部 、江西南部 、福建 、
台湾 、广东 、广西 、湖南 、四川南部和西部 、贵州 、云南和西藏
墨脱等地 [ 1] 。薯莨气微 ,味涩 ,可入药 ,具有止血和抑菌的功
能 [ 2-3] 。关于薯莨化学成分的提取主要有色素 、单宁 、鞣革
和栲胶等 [ 4] ,张淑云等 [ 5]得到从薯莨中提取色素的最佳提
取工艺;程志波等 [ 6]将薯莨作为天然染料进行了轧染研究;
熊晓燕等 [ 7]研究了从薯莨中提取单宁的最佳工艺条件 。目
前 ,关于薯莨的研究主要为生药学 、药物功效 、化学成分等方
面的研究;而关于薯莨氨基酸及矿物元素成分方面的研究尚
未见报道。鉴于此 ,笔者对薯莨块茎氨基酸及矿物元素组成
进行测定 ,并对其作用进行分析阐述 ,以期为扩大薯莨在药
用研究 、化学成分分析 、天然染料研究及酿酒原料开发等方
面的利用提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　材料
1.1.1　研究对象。薯莨块茎 ,由广东省顺德复兴晒莨场提
供 ,清洗 ,去皮 , 30 ℃烘干 ,粉碎 ,备用。
1.1.2　主要试剂。浓盐酸 ,分析纯 ,由北京北化精细化学品
有限责任公司生产;硝酸 ,分析纯 ,由国药集团化学试剂有限
公司生产;高氯酸 ,分析纯 ,由天津市东方化工厂生产;试验
用水均为 2次蒸馏水。
1.1.3　主要仪器 。GZX-9070型数显鼓风干燥箱 ,由上海博
迅实业有限公司医疗设备厂生产;美国惠普 HP1050型高效
液相色谱仪 ,由惠普公司生产;Varian810/820-MS电感耦合
等离子体质谱仪 ,由美国 Agilent公司生产。
1.2　方法
1.2.1　HPLC条件。检测器为荧光检测器;波长为 EX=340
nm, EM=450 nm;流动相 A相为磷酸二氢钠水溶液 , B相为
35%甲醇 、15%乙睛;流速为 1 ml/min;梯度洗脱为 0 ～ 10
min, B相 0 ～ 40%, 10.1 ～ 17.0min, B相为 100%, 7.0 min;色
谱柱为 C18柱;柱温为 40 ℃。
1.2.2　ICP-MS条件。高频发生器功率为 750 ～ 1350 W;载
气为氩气(99.999%),总压为 2.07 ×105 Pa;载气流量为
1.85 L/min;辅助气 流量为 0.5 L/min;进样泵速 为
1.85 ml/min;雾化器压力为 172kPa。
1.2.3　氨基酸组成的测定。采用 HPLC法对薯莨块茎中氨
基酸含量进行测定。精密称取称取试样 5.754 4g,置于水解
管中 ,加入 100ml6 mol/L的盐酸溶液 ,在 100 ℃条件下消化
24 h, 22 ℃冷却 ,将水解液过滤 ,用去离子水冲洗滤渣 ,定容
至 100 ml,待测。将样品溶液按照 GB/T5009.124-2003中规
定方法进行测定 。
1.2.4　微量元素的测定。采用电感耦合等离子质谱仪
(ICP-MS)测定样品中其微量元素。精密称取 1.623 0 g粉碎
过筛的薯莨块茎样品 ,置于三角瓶中 ,加入 20 ml混合酸 (硝
酸∶高氯酸 =4∶1),摇匀后加盖弯颈小漏斗 ,置于通风橱内低
温加热消解 ,直至冒高氯酸白烟且溶液无色透亮为止。待冷
却后 ,用 10%的硝酸定容至 50 ml容量瓶中 ,即得。
2　结果与分析
2.1　薯莨块茎中氨基酸组成及含量　共测出 16种氨基酸 ,
采用内标法进行定量 ,测得各氨基酸的含量见表 1。
责任编辑　刘群燕　责任校对　傅真治安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2011, 39(6):3240-3241, 3243
表 1　薯莨块茎中氨基酸组分名称及其含量
Table1　ThecompositionsofaminoacidsandtheircontentsinDioscoreacirhosaLour.tuber
氨基酸名称
Aminoacids
保留时间∥min
Retentiontime
含量∥mg/ml
Content
比率∥%
Ratio
氨基酸名称
Aminoacids
保留时间∥min
Retentiontime
含量∥mg/ml
Content
比率∥%
Ratio
天冬氨酸Asp# 1.2 0.202 16.3 脯氨酸Pro 22.5 0.059 4.8
谷氨酸 Glu# 1.6 0.196 15.8 赖氨酸Lys＊# 16.9+19.0 0.053 4.3
亮氨酸 Leu＊# 15.8 0.128 10.3 酪氨酸Tyr 9.7 0.026 2.1
缬氨酸 Val＊# 12.1 0.083 6.7 组氨酸His# 6.4 0.022 1.8
苯丙氨酸Phe＊# 14.3 0.076 6.1 蛋氨酸Met＊# 12.5 0.009 0.7
丝氨酸 Ser 4.2 0.073 5.9 T 2.25 1.240
甘氨酸 Gly# 5.6 0.066 5.3 E 0.471
丙氨酸 Ala 7.5 0.066 5.3 V 1.018
苏氨酸 Thr＊# 5.9 0.062 5.0 E/T 38
精氨酸 Arg# 9.0 0.061 5.0 V/T 82
异亮氨酸Ile＊# 14.8 0.060 4.8
　注:＊为人体必需氨基酸;#为药效氨基酸;T为氨基酸总量;E为必须氨基酸总量;V为药效氨基酸总量。
　Note:＊isessentialamioacids;#ismedicinalaminoacids;istotalaminoacids;Eistotalessentialaminoacidsvitotalmedicinalaminoacids.
　　由表 1可知 ,薯莨地下块茎中氨基酸总含量为 1.240
mg/ml,占薯莨样品的 1.08%,其中天冬氨酸含量最高 ,为
0.202mg/ml,占氨基酸总量的 16.3%;其次是谷氨酸和亮氨
酸 ,分别占氨基酸总量的 15.8%、10.3%;蛋氨酸含量最少 ,
仅占氨基酸总量的 0.7%。在薯莨块茎中所检测出的 16种
氨基酸中 ,有 7种人体必需氨基酸(EAA), 9种其他药效氨基
酸;人体必需氨基酸含量为 0.471 mg/ml,占氨基酸总含量
(T)的 38%,药效氨基酸占氨基酸总量的 82%,占氨基酸总
量的比例较高 。
图 1　人体必需氨基酸比例与模式谱的比较
Fig.1　Comparisonoftheratioofessentialaminoacidand
FAO/WHOaminoacidstandardmode
2.2　人体必需氨基酸比例与模式谱的比较　根据 FAO/
WHO1973年提出的理想蛋白质中人体必需氨基酸组成比例
标准 , E/T为 40%左右 [ 8] ,依据此项标准 ,对薯莨块茎中必需
氨基酸进行了比较 ,结果如图 1所示。由图 1可知 ,人体必
需氨基酸总量占氨基酸总量的 38%,基本符合 FAO/WHO标
准;薯莨块茎 7种必需氨基酸中蛋氨酸含量相差较大 ,赖氨
酸含量偏低 ,其他必需氨基酸含量均符合 FAO/WHO标准模
式 ,可见 ,薯莨块茎蛋白有较高的利用价值。
2.3　矿质元素的测定结果　采用电感耦合等离子质谱法测
得薯莨块茎中矿质元素共 19种 ,其中常量元素 5种 ,微量元
素 14种 ,其含量见表 2。
　　由表 2可知 , 5种常量元素分别为 K、Ca、Na、Mg、P,其中
K含量最高 ,为 4.990、0μg/g,占矿物元素的 71%;人体必须
微量元素 11种 ,分别为 B、Cd、Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Se、Sr、
Zn、Mn,其中 Mn、Fe含量较高 ,含量分别为 107.0、85.7μg/g,
分别占人体必须微量元素的 49%、39%。
表 2　薯莨块茎矿质元素分析结果
Table2　AnalysisresultsofmineralelementsinDioscoreacirrhosa
Lour.tuber
名称
Name
含量
Content
名称
Name
含量
Content μg/g
硼 B＊ 2.5 镁Mg 627.0
钡 Ba 14.8 锰Mn＊ 107.0
钙 Ca 756.0 钼Mo＊ <1.0
镉 Cd＊ <0.3 钠Na 124.0
钴 Co＊ <1.0 镍Ni＊ 2.8
铬 Cr 0.5 磷P 308.0
铜 Cu＊ 7.3 硒Se＊ <3.0
铁 Fe＊ 85.7 锶Sr＊ 6.5
钾 K 4.990.0 锌Zn＊ 8.0
锂 Li 0.5
　注:＊为人体必须微量元素。
　Note:＊referstotheessentialtraceelements.
3　结论与讨论
矿物元素是中草药的有效成分之一 ,参与人体多种代谢
过程 ,以达到协同治疗的药效 [ 9] 。K离子是维持人体电解质
平衡的重要物质 ,人体缺钾时 ,会出现恶心 、呕吐 、腹胀 、心悸
和心律失常等症 [ 10] 。 Mn是多种酶的激活剂 ,还具有趋脂作
用 ,能改善动脉粥样硬化病人脂质代谢 ,以防止动脉粥样硬
化的发生 [ 11-12] 。
天冬氨酸可用于治疗心脏病 、肝脏病 、高血压症等 ,具有
防止和恢复疲劳的作用;谷氨酸可用做营养药物以达到治疗
皮肤皱纹的效果;亮氨酸具有刺激胰岛素的分泌功能 ,能够
促进皮肤 、伤口及骨头的愈合 ,另外还具有增强机体免疫防
护的作用 [ 13] ;苏氨酸对人体皮肤具有持水作用。
薯莨块茎中氨基酸 、矿质元素种类较齐全 ,含量丰富。
测定结果表明 ,薯莨块茎中至少含有 16种氨基酸 ,总含量为
1.240 mg/ml,其中有 7种人体必需氨基酸 ,占氨基酸总量的
38%,基本符合 FAO/WHO标准;此外 ,还含有 12种药效氨
基酸 ,总含量占氨基酸总量的 82%。共测得矿物元素 19种 ,
(下转第 3243页)
324139卷 6期　　　　　　　　　　　　　　　　李晓菲等　薯莨块茎中氨基酸及矿质元素成分分析
对药材的品质也有影响。已有研究结果表明 ,施肥提高了栽
培药材产量和质量 ,但也有不少由于施肥不当降低栽培药材
的产量和质量的报道 [ 1] 。该研究结果表明 ,不同施肥处理可
以大幅提高姜三七产量 ,最低由处理 A1B1的 6 235.5kg/hm2
递增至最高 A2B2处理的 11 740.5 kg/hm2 ,明显比野生生长
的产量增加 ,但是并不是施肥量越多越有优势。因为施肥量
过少 ,植株有缺肥现象 ,不利于植株生长 、分蘖及地下块茎的
形成 ,产量不高;施肥量过高 ,植株生长过旺 ,叶片增多 ,地上
部分生长过旺 ,产量也不高。在该试验条件下 ,适宜的肥料
施用量为有机肥 11 250 kg/hm2 ,复合肥 225 kg/hm2 ,此时产
量最高可达 11 740.5kg/hm2。
表 1　不同施肥量与种植密度对姜三七经济性状的影响
Table1　EffectsofdiferentfertilizationamountandplantingdensityontheeconomictraitsofRADIXCAMPTANDRAEYUNNANENSIS
处理组合Treatmentcombination
株高∥cmPlantheight
单株分枝数∥个Numberofbranchesperplant
单株块茎数∥个Numberoftubersperplant
单株球茎数∥个Numberofcormsperplant
产量∥kg/hm2Yield
A1B1 61 50 111 2 6 235.5gG
A1B2 58 48 112 4 6 934.5fF
A1B3 64 61 99 5 7 105.5fF
A2B1 64 40 126 3 9 955.5dD
A2B2 67 55 140 6 11 740.5aA
A2B3 66 45 122 4 10 995.0bB
A3B1 71 36 120 3 10 180.5dD
A3B2 70 41 116 5 10 605.0cC
A3B3 77 39 119 5 9 259.5eE
　注:表中数据后同列不同小写字母表示在 0.05水平上有差异(P<0.05),不同大写字母表示在 0.01水平上有差异(P<0.01)。
　Note:Valuesfolowedbydifferentsmalleterswithinthesamecolumnindicatediferencesatthelevelof0.05(P<0.05), diferentcapitalletersindicate
diferencesatthelevelof0.01(P<0.01).
3.2　不同种植密度对姜三七产量的影响　合理的种植密度
可以提高植物的产量。如果要使中草药姜三七从野生驯化
到适合人工栽培 ,提高药材的加工与利用资源 ,那么进行相
关的种植密度试验 ,找出其合理的人工种植密度 ,以提高种
植产量是很有必要的。该研究结果表明 ,种植密度为 12.6
万株 /hm2时 ,可相对提高人工种植姜三七的产量 ,但是否为
最理想的种植密度 ,应进一步进行相关的试验研究。
中药材栽培不同于大田作物 ,其有效成分受环境因素影
响较大 ,其中土壤对中药材产量和质量影响较大;另外 ,人工
栽培过程中使用不同肥料类型 、喷施不同的农药 、不同施肥
量及各项田间管理 ,都会影响到中药材有效成分的含
量 [ 1-2] 。因此 ,还需进行有效成分检测并进行更多相关栽培
技术试验 ,以明确该研究中姜三七的有效成分是否有所改
变 ,最后形成姜三七人工高效高产栽培技术。
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(上接第 3241页)
常量元素 K、Ca、Mg含量较高 ,含量分别为 4 990.0、756.0、
627.0 μg/g;微量元素中 Mn、Fe含量较高 ,含量分别为
107.0、85.7μg/g。由此可知 ,薯莨块茎中富含多种营养成分
及药效成分。该研究为薯莨在药用活性成分分析 、莨绸及化
妆品的加工制造等方面的开发利用提供了理论依据。
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