全 文 ：收稿日期:2010-01-27
基金项目:河北省科技攻关资助项目(05276416);唐山市重点实验室资助项目(04360701B-12).
联系人简介:刘冬莲(1971-),女 ,副教授 ,硕士 ,主要研究方向光谱分析.
E-mail:liudonglian212@126.com
[ 文章编号] 1000-9035(2010)03-0199-04
不同生长期中菘蓝多糖和氨基酸含量
变化规律研究
刘冬 莲＊
(唐山师范学院化学系 ,河北 唐山 063000)
[摘　要] 　分别采用苯酚-硫酸法 、茚三酮比色法测定菘蓝中总多糖和游离总氨基酸含量.分
析结果表明 ,在不同的生长季节 ,根中游离氨基酸 、总多糖含量逐月上升 ,均在 11月份含量最
高;叶中游离氨基酸含量先上升 ,后下降 ,以 8月份和 10月份含量较高 ,总多糖含量逐月上升 ,
在十一月份含量最高.菘蓝生长过程中 ,根和叶中的总多糖和游离总氨基酸含量随着发育进程
而发生变化.这一变化规律为中药的规范化种植(GAP)提供了实验依据.
[关键词] 　菘蓝;多糖;氨基酸
[中图分类号] 　O 641　　　[学科代码] 　150·20　　　[文献标识码] 　A
　　菘蓝(Isatis indigotica Fort)为十字花科(Cruciferae)菘蓝属两年生草本植物 ,是目前常用的大宗药材 ,
以根和叶入药.板蓝根(Radix Isatidis)和大青叶(Folium Isatidis)分别为菘蓝的根和叶[ 1] ,是同一植株的
不同部位.大青叶和板蓝根虽为菘蓝的不同部位 ,但都具有清热解毒 、凉血 、消斑的功效.菘蓝(板蓝根 、
大青叶)主产于河北 、江苏 、浙江 、河南 、湖北等地.目前对板蓝根 、大青叶的化学成分 、药理作用研究较
多[ 2-5] ,而对菘蓝植株中营养物质积累的动态变化研究报道甚少.
碳氮代谢是植物体内两大最主要的代谢过程 ,碳氮代谢强度及二者的协调程度不仅影响植物生长
发育进程 ,而且关系到作物产量的高低和品质的优劣[ 6-9] .本研究旨在通过对菘蓝不同生长期间多糖和
氨基酸含量动态的研究 ,了解菘蓝碳 、氮代谢在不同生长期 、不同植株器官中的转化及其发展过程 ,以便
为采取适宜的肥水和栽培管理措施 ,为菘蓝的高产优质种植提供实验依据.
1　材料
在2007年 7月至 12月间 ,逐月在河北省玉田县药用植物科技开发示范基地采集当年种植菘蓝(由
北京同仁堂河北玉田中药材科技开发有限公司刘庆海研究员鉴定),随机多点采样 ,每月 10号采集.
将菘蓝根 、叶分开 ,用自来水洗去泥 、砂等杂质 ,再用二次水冲洗干净 、自然阴干 ,于 65 ℃下烘干至
恒重 ,冷却 ,粉碎过 0.25 mm 筛子 ,贮存在聚乙烯塑料袋中 ,备用.
UV2500紫外可见分光光度计(日本岛津);KQ-250E型超声波清洗仪(江苏昆山市超声仪器有限公
司);高速 FW-80型粉碎机(北京中兴伟业仪器有限公司);超级恒温水浴(南京桑力电子设备厂);所用
试剂均为分析纯.
第 26卷第 3 期 分 子 科 学 学 报 Vol.26 No.3
2010年 6 月 JOURNAL　OF　MOLECULAR　SCIENCE June 2010
DOI :10.13563/j.cnki.jmo lsci.2010.03.015
2　方法
2.1　总氨基酸的提取与测定
2.1.1　提取工艺流程
菘蓝根/叶※洗净※晾干※烘干※粉碎※过筛(0.25 mm)※沸水浴超声提取※抽滤※定容※沸水
浴显色※测定吸光度※分析计算.
2.1.2　正交实验
影响氨基酸提取的主要因素有提取时间 、提取次数 、乙醇浓度 、料液比 ,每个因素选取 3 个水平设
计 ,将 4个因素(A:时间;B:提取次数;C:乙醇浓度;D:料液比)按 L9(34)正交表安排实验 ,结果如表 1所示.
表 1　氨基酸提取正交实验结果
实验号 A/min B C/ % D/(g·L-1) 吸光度
1 20 1 50 1∶50 0.564
2 20 2 75 1∶100 0.644
3 20 3 95 1∶150 0.421
4 40 1 75 1∶150 0.680
5 40 2 95 1∶50 0.197
6 40 3 50 1∶100 0.666
7 60 1 95 1∶100 0.217
8 60 2 50 1∶150 0.725
9 60 3 75 1∶50 0.488
K 1 1.629 1.461 1.955 1.249
K 2 1.543 1.566 1.812 1.527
K 3 1.430 1.575 0.835 1.826
K 1 0.543 0.487 0.652 0.416
K 2 0.514 0.522 0.604 0.509
K 3 0.477 0.525 0.278 0.609
R 0.066 0.038 0.374 0.193
　　用极差分析法可知 ,因素 A ,B ,C和 D对实验指标影响顺序的大小依次为 C>D>A>B ,比较各 K
值 ,最佳提取条件为A1B3C1D3 ,但由于提取次数越多 ,提取所用的试剂用量和提取时间会随之增多 ,且
K2 与 K3相差很小 ,选择的最佳条件为A1B2C1D3 ,即用 50%的乙醇 ,100 ℃下超声提取 20 min ,料液比为
1∶150 ,提取 2次.
2.1.3　总氨基酸含量测定
准确称取一定质量样品 ,置于具塞锥形瓶中 ,加50%乙醇150 mL ,超声提取 20 min ,冷却 ,抽滤 ,收集
滤液 ,将滤渣干燥后 ,同法提取 ,收集滤液 ,将两次提取液合并加入活性炭脱色.以精氨酸为对照品 ,用茚
三酮比色法[ 10]测定含量 ,线性方程 A=0.071 4C+0.134 7 ,相关系数 r=0.999 6.同一待测液进行显色 、
连续测定 10次 ,RSD为 0.15%,加标回收率为 90.0%～ 97.0%.
2.2　总多糖的提取与测定
2.2.1　提取流程
菘蓝根/叶※洗净※晾干※烘干※粉碎※过筛(0.25 mm)※超声提取※抽滤※离心※滤液※脱色※
抽滤※醇沉※抽滤※洗涤※干燥※多糖.
2.2.2　操作要点
称取一定质量的样品 ,加入50%乙醇溶液(液料体积比 1∶200)50 ℃超声提取 60 min ,抽滤 ,除去沉
淀得到粗提取液.向粗提取液中加入质量分数为 10%三氯乙酸10 mL混合均匀后于冰箱中冷藏静置 24
h ,以 5 000 r/min高速离心 10min ,除去沉淀.加入活性炭 ,在 70 ℃下恒温 30 min脱色 ,趁热过滤 ,滤液浓
缩后加 4倍体积的乙醇沉淀 ,静置后抽滤 ,沉淀后分别用无水乙醇 、丙酮 、乙醚洗涤 3次 , 50 ℃下低温干
燥 ,得到精制多糖 ,为白色无定型粉末.
2.2.3　正交实验
经预实验确定选取影响超声提取最明显的 4个因素(A:乙醇浓度;B:料液比;C:提取温度 D:提取
200 分 子 科 学 学 报 第 26卷
时间)进行正交试验设计.
用极差分析法对实验结果进行分析 ,四因素对多糖提取量影响的主次顺序为:C>A>D>B ,B 因素
即料液比的影响最小.比较各 K 值 ,得最优方案为乙醇浓度 50%,提取时间 60 min ,料液比 1∶200 ,提取
温度 50 ℃,多糖提取率最高.
2.2.4　含量测定
用苯酚-硫酸法测定多糖的含量 , 用分析纯葡萄糖作标准曲线(计算多糖含量时乘以换算因子
4.15).回归方程为 A=0.045C+0.062 5 ,相关系数 r=0.999 8.
3　结果与讨论
3.1　氨基酸含量动态分析
植物体内的游离氨基酸来源于氮素的同化及蛋白质等含氮化合物的分解 ,游离氨基酸不仅是氮素
代谢中心物质 ,也是根部与地上部之间氮素循环[ 11] 和植物体内氮素储存的主要形态[ 12] .已有研究发
现 ,在植株器官形成初期 ,该器官可溶性氨基酸含量较高 ,有利于器官的形成[ 13] .
图 1　不同生长期板蓝根 、大青叶中氨基酸含量变化
不同生长期板蓝根 、大青叶中氨基酸含量变化见
图1.由图 1可知 ,大青叶中氨基酸合成累积有 2个高
峰逐月增加 ,合成积累的第 1个高峰期出现在 8 月中
旬 ,第 2个高峰期出现在 10月中旬至 11月中旬.从 7
月中到8月中旬氨基酸含量呈上升趋势 ,随后下降至
9月中旬的最低值 ,后又上升达最高值后再次下降到
12月中旬的最低值.板蓝根中氨基酸合成累积逐月上
升 ,至 11月中旬达到最高值.
3.2　多糖含量动态分析
不同生长期板蓝根中总多糖含量高于大青叶中的总多糖(见图 2).不同生长期板蓝根及大青叶中
总多糖逐月增加 ,均在十一月份总多糖含量最高.
图 2　不同生长期板蓝根 、大青叶中多糖含量变化
3.3　多糖和游离氨基酸含量的关系
多糖既是高等植物的主要光合产物 ,又是碳水化
合物代谢和暂时贮藏的主要形式 ,在植物碳代谢中占
有重要位置 ,大致反映了该植株的碳素营养代谢状
况.游离氨基酸是蛋白质等含氮化合物合成与分解过
程的中介物质 ,可反映植物体内的氮素代谢变化及植
物对氮素的吸收 、运转 、同化等状况 ,因此可用游离氨
基酸可反映植株体内氮代谢状况[ 13-14] .菘蓝根 、叶中
多糖含量和氨基酸含量的比值则大致可以反映碳氮趋势(见表 3).
表 2　菘蓝中多糖与游离氨基酸含量的比值(碳氮比值)
时间 7月 8月 9月 10月 11月 12月
叶 3.50 0.98 10.8 3.56 6.24 15.2
根 5.41 5.76 2.78 3.97 3.90 2.75
　　在菘蓝迅速生长阶段(8月以前),叶的碳氮比值相对较小 ,根碳氮比值相对较大些 ,这说明在叶的
氮代谢比在根中更趋于活跃 ,这一时间则有利于菘蓝叶片的生长 ,而根的生长则相对要缓慢些.9月份
氮的代谢趋于减弱 ,干物质的不断积累 ,碳水化合物代谢加强 ,叶的碳氮比值增加.
根的碳氮比值在迅速生长阶段相对较大 ,经初级代谢提供给植物合成有效成分的底物多 ,到 9月份
后碳氮比值显著下降 ,氮素代谢加强 ,则利于根的分化和形成.随着叶片的不断形成 ,光合作用加强 ,经
201第 3期 刘冬莲:不同生长期中菘蓝多糖和氨基酸含量变化规律研究
初级代谢提供给植物合成有效成分的底物较多 ,根的碳氮比值升高 ,碳代谢占主导地位 ,多糖含量逐月
增加.
4　结论
GAP(Good Agriculturai Practice)是国际上正积极探索和实施的中药材生产管理规范 , 发展中药材
GAP 生产的科学前提有三:一要保证种质优良;二要确定适宜的生产环境;三是要有系统而标准化的田
间管理和采收加工规程(SOP 规程).近年来由于菘蓝长期只种不选 ,自由发展 ,品质严重退化 ,加之病毒
的侵染 ,大大降低了菘蓝的产量和质量.在菘蓝的生长过程中 ,根和叶中的多糖和氨基酸随着发育进程
而发生变化.因此 ,可根据菘蓝在不同时期碳 、氮代谢在其各器官中的发展变化 ,采取合理的栽培技术和
适宜的肥水措施 ,更好的统筹控制好菘蓝的生长发育 ,以促进菘蓝的高产 、丰产 、优质.
[参　考　文　献]
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Studies on seasonal varitation of amino acid and total polysaccharides
in Isatis Indigotica Fort
LIU Dong-lian＊
(Department of Chemist ry , Tangshan Teacher s College , Tangshan 063000 ,China)
Abstract:Saccharide content was determined by phenol-sulfuric acid method , amino acid content was determined by
indene tri-ketone colorimetric method.The results showed that in different seasons , total polysaccharides and amino
acid in Radix Istatidis are gradually increased and reach the highest in November.The amino acid in Folium Isatidis
are increased in the beginning months , declined gradually ,being the highest in August and October.Total polysac-
charides in Folium Isatidis are gradually increased and growed up to the highest in November.In different growing
seasons the contents of total polysaccharides and amino acids were different , the changing rules provide scientific
bases for the GAP(good agriculture practice)of Chinese herbs.
Keywords:Isatis indigotica Fort ;polysaccharides;amino acids
202 分 子 科 学 学 报 第 26卷