影响人参药材品质的因素分析
2012-01-23马伟王振月张连学孟祥才孙海峰
马伟,王振月,张连学,孟祥才,孙海峰
(1.黑龙江中医药大学 药学院,黑龙江 哈尔滨 150040;2.吉林农业大学 中药材学院,吉林 长春 130118)
影响人参药材品质的因素分析
马伟1,王振月1,张连学2*,孟祥才1,孙海峰1
(1.黑龙江中医药大学 药学院,黑龙江 哈尔滨 150040;2.吉林农业大学 中药材学院,吉林 长春 130118)
综述了人参生长环境、保存条件与人参品质关系的相关文献资料,阐述了海拔高度﹑光环境﹑土壤和肥料﹑生长年限﹑产地﹑病虫害﹑农药残留以及人参的保存条件对人参品质的影响。为保证人参品质,改善人参生产和保存条件提供理论依据。
人参;外源因子;品质
人参是珍贵中药材,为五加科多年生草本植物人参PanaxginsengC.A.Mey.的干燥根,是“东北三宝”之一,在中国药用历史悠久。具有大补元气、补脾益肺、生津止渴、安神益智的功效,人参总皂苷是其主要的活性成分[1]。人参为第三纪孑遗植物,已列入国家珍稀濒危保护植物,野生资源已严禁采挖,东北三省已广泛栽培。近年来河北、山西、陕西等省也可以引种,为防止种植与生产过程造成人参品质下降,在查阅大量研究文献的基础上撰写此篇文章,为人参栽培与生产实践提供理论依据。
1 生长环境因子对人参品质的影响
长期以来,由于过度采挖,资源枯竭,人参赖以生存的森林生态环境遭到严重破坏,因此以山西五加科“上党参”为代表的中原产区即山西南部、河北南部、河南、山东西部等地的人参早已绝灭。目前东北参也处于濒临绝灭的边缘,由人工栽培人参来满足市场的需求。但人参有明显的道地性,不同的生长环境因子对人参品质影响较大,人参生长环境因子主要分为以下几个方面:
1.1 不同海拔高度对人参品质的影响
不同海拔高度种植的人参中粗蛋白,皂苷,挥发油的含量出现明显的不同并呈现一定的规律性[2-3]。比如,海拔在500~600 m处产出的人参,其总皂苷海量是海拔142.3 m出产出人参的1.47倍。可见,海拔高度对人参总皂苷的积累具有重要的影响,霍艺丹等[2]研究明确指出海拔400~952 m,适合人参中人参总皂苷的积累,是人参适宜生长条件。霍艺丹等[3]提出不同海拔高度对人参粗蛋白含量产生巨大影响,海拔高度在 127~305 m,人参粗蛋白的含量随海拔的升高而降低; 海拔高度在400~600 m,人参粗蛋白的含量随海拔的升高而增加;海拔高度 700~1 410 m,人参粗蛋白的含量随海拔的升高而降低;王健[4]等人对于海拔高度对于人参挥发油含量的影响的研究表明,随着海拔的升高,人参的挥发油的含量升高,但并不呈现相关性。
1.2 不同光照对于人参生长的影响
目前山参主要产地为长白山林区,适宜温带大陆季风气候,年均日照2 350 h;山参为长日照植物,喜斜射光,忌强光直射,郁闭度为0.5~0.8;山参点平均光照仅有林裸光的5.6%[5]。不同光照强度、光质、光斑对人参质量产生一定的影响[6]。赵丽丽等[7]在研究人参展叶期净光合速率与环境因子变化的关系中指出,3年生和5年生人参适宜的光合有效辐射范围为200~400 μmol·m-2·s-1之间,最适温度为15~30 ℃,空气相对湿度在30%~57%之间,最有利于人参的生长,物质的积累。在人参种植过程中,净光合速率由光照,叶面温度,湿度等多因素决定,为实际生产具有现实指导意义。
1.3 土壤及肥力对人参生长的影响
1.3.1 土壤 土壤的质地,pH值,微量元素的含量,菌群的分布土壤容重及含水量均对人参的生长产生一定的影响[8],砂质壤土比较适合于人参的生长,比如黄沙腐殖土、沙壤土、活黄土、黑沙腐殖土、黄油沙土都较适宜于人参的栽种[9]。刘哲等[10]在研究腐殖土和农田土的条件下栽种人参,两种条件中4~5年生人参中皂苷的含量比较,不同土壤种植的4~5年生人参的总皂苷量均在6%以上,8种腐殖土人参单体皂苷含量高于其对应的农田土人参单体皂苷含量。窦森等[11]土壤的pH值在5.5~7.0之间,人参的产量最高,随着人参生长时间的延长,土壤的pH值逐渐降低,老参地的土壤pH值平均会下降0.5。土壤酶参与土壤的发生、发育及土壤肥力的形成、演变的全过程。土壤酶主要包括磷酸酶,脲酶和过氧化氢酶,在栽参土壤中以上几种酶的活性顺序为:表层>根层>底层。随着人参生长年限的延长,根层全氮、全磷、全钾含量从第2年开始逐年下降[12]。
1.3.2 肥料 人参为喜肥植物,根部吸收能力较强,适当施肥有利于人参的生长发育,提高人参质量[13]。培植高档参必须通过因地施肥的方法提高土壤肥力。用腐熟的猪粪、饼肥、炒苏子、过石等作底肥、种肥、追肥增产效果显著[14]。在赵英等[15]研究中,实验表明施用秸秆堆肥时可明显的促进地上部分的生长,在5 ~15 kg·m-2范围内叶绿素含量与净光合速率呈现正相关,提高总皂苷和氨基酸含量,并能显著提高人参抗病能力。在赵英等[16]采用田间随机试验设计,研究了秸秆堆肥对人参根系生长及产量的影响。结果表明:秸秆堆肥用量秸秆堆肥用量为5、10、15 kg·m-2时,主根长较对照分别增加8.6%、14.1%和15.6%;主根粗分别增加8.4%、16.7%和18.7%;参根疫病、菌核病和锈腐病的发生率分别降低42.9%、56.0%和60.4%;保苗率分别为87.2%、91.2%、92.6%,特等+一等参比率分别为66.1%、78.7%和78.2%, 较对照均有显著提高;参根皂苷含量较对照分别增加9.1%、12.6%、15.0%,茎皂苷含量分别增加6.3%、13.1%、14.1%,叶片皂苷含量分别增加4.1%、12.4%、11.3%;氨基酸含量较对照分别增加10.34%、12.75%、13.86%;人参产量较对照分别提高12.7%、20.1%、23.4%。
1.4 不同生长年限对人参品质的影响
不同生长年限的人参中同工酶的活力以及SOD含量在4年生,5年生人参中没有太大的差别,说明4年,5年生人参进入生长的稳定期,同时也说明4、5年限生人参质量相仿[17,18]。4 年生人参淀粉酶、酯酶、酸性磷酸酯酶活力分别为109.2,918.1,2 870 U·mg-1;5 年生人参淀粉酶、酯酶、酸性磷酸酯酶活力分别为105.6,960.1,3 252 U·mg-1。从以上数据可以看出,4年与5年生人参的淀粉酶、酯酶、酸性磷酸酯酶酶活力均无明显差异[19]。在张鸿雁等[20]关于不同年限人参地土壤生态研究中表明,种植年限对拮抗放线菌及土壤中抗靶标病原菌之间无明显相关性。随着人参种植年限的增加土壤中放线菌数量,链霉菌数量等均有所增加。不同生长年限人参不同部位同一元素含量存在明显差异,因为叶子是生物合成最活跃的部位,而根须中表面积较大具有较强的富集能力,所以叶和须中含有丰富的微量元素铜锰锌等[21]。
1.5 不同产地人参品质的影响
同一种酶在不同产地人参中含量明显不同,活力存在很大的差异[17-19]。表示不同产地的人参品质存在一定的差别。不同产地的人参SOD活力存在很大差异,POD﹑CAT﹑MDH在物质转运和能量传输中起到重要作用,其在植物体内的活性,是植物生理状态最好的反映。在对通化市,白长县,靖宇县,临安市,安图县,郭化市,抚松县,黄泥镇等8个不同地区所产人参进行实验时发现,其中POD活力最高为72.20 U·mg-1,最低为12.16 U·mg-1。由此可见,不同产地的人参在生长状况和物质代谢上存在很大的差距。因此,人参品质也必然有所差异。
1.6 病虫害对人参品质的影响
在人参的种植过程中,经常会遇到各种病虫害的影响,其中比较常见的病害有:人参锈腐病、人参菌核病、人参细菌性软腐病、人参镰刀菌软腐病、人参丝核菌立枯病、参疫病、人参黑腐病、人参蜜环菌根腐病、人参线虫病等;还有一部分属生理性根病,例如:害根病、水分失调性主根开裂根病、有害物质造成的烧须和红皮病等[22]。这些疾病的发生发展严重影响人参的品质,甚至死亡。在对红皮病的研究中发现,在相对在相对平缓滞水微地貌环境中,可溶性盐增高是人参红皮病的重要地球化学环境因素。因此在高硅﹑钾﹑低钙﹑镁﹑铁﹑铝适中,土壤质地较轻﹑透水通气性好的环境中不易得病[23]。
1.7 农药残留对人参品质的影响
人参生长周期相对较长,一般为5~6年,为保证人参的正常生长,常常需要各种农药的协助,人参中农药残留的现象较为常见。为保证用药的安全,人参中农药残留的检测十分必要[24]。
主要的农药残留有:有机氯﹑腐酶利以及乙撑硫脲等。目前应用于农药残留检测的主要方法是毛细管色谱柱双柱定性分离,气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)测定,液相色谱法[25-28]。面对严重的农药残留,“战氏生物农残降解剂”应运而生,人参喷施“战氏生物农残降解剂”后有效的促进人参茎叶生长,增加植株的光合面积,提高出货率和一级品产率,提高抗病能力,降低39.4%~45.0%的农药残留,有效的提高产品质量[29],是新型农药的新的发展方向及开拓者。
1.8 重金属超标对人参品质的影响
人参行业标准中重金属及砷盐、谱尼限量指标:重金属总量≤20.0 mg·kg-1;铅(Pb)≤5.0 mg·kg-1;镉(Cd)≤0.3 mg·kg-1;汞(Hg)≤0.2 mg·kg-1;铜(Cu)≤20.0 mg·kg-1;砷(As)≤2.0 mg·kg-1。如果检测超过这个标准的人参,都是不合格商品,无法进入市场。
2 储存方式对人参品质的影响
中药材贮藏过程中主要应注意以下方面的问题:潮解、风化、失油、发霉泛油、变色与气味散失、虫蛀等[30]。一般药材也有它的保质期草本植物一般不应超过两年[31]。人参传统保存方法主要是:(1)人参采收后应先用竹刀修治表面杂质,切片使用铜刀切治;根据采收的时节,采用阴干或曝干进行脱水。(2)贮藏的方法分为:①防虫防蛀法,与人参一起贮存的为细辛、茶叶、樟脑;②干燥防潮法,与人参一起贮存的为炒米、灶灰。(3)贮藏用的器皿:历代医家叙说的品名虽然繁多,但是大致可以分为瓷器类、玻璃类,并忌铁器;域外文献有记载用锡罐者,并不多见。(4)在封存时,器皿一定要密封严紧。古人的这些贮存方法及注意事项具有一定的科学性,可给我们当今的人参贮存提供一定借鉴[32]。
在人参中的水分、皂苷、有机酸、淀粉、糖类、蛋白质、生物碱和挥发油等成分,均不够稳定,容易受自然因素的影响而起各种变化。人参中的安全含水量为13%[33]。入库药材要根据其特性分类保管,合理存放。库房应保持干燥、清洁、阴凉、通风,注意库内外温度、湿度的变化,并加以调节。必要时要密闭贮存[34]。
3 存在问题及展望
连作障碍目前是制约人参产业发展的重要因素,严重影响人参的产量及质量。但至今为止人参连作障碍的机制尚不明确,利用新兴生物修复技术降低导致人参连作障碍的病毒和病原菌是亟待解决的问题。是消除连作障碍的根本。人参中农药残留及重金属超标的问题一直未找到有效的解决方法,这些问题不仅影响人参的质量,更影响到使用者的安全,增加了中药的不稳定、不安全因素。要尽快的研制新型生物类农药,以减少有机农药残留,保证用药者安全。
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EffectsofDifferentExogenousFactorsontheQualityofPanaxginseng
MA Wei1,WANG Zhen-Yue1,ZHANG Lian-Xue2,MENG Xiang-Cai1,Sun Hai-Feng1
(1.CollegeofPharmaceuticalSciences,HeilongjiangUniversityofChineseMedicine,150040;2.CollegeofChineseHerbalMedicines,JilinAgriculturalUniversity,130118)
This paper reviewed the literatures of growing environment,preservation and quality ofPanaxginseng,and expounded the relationship of the altitude,the light environment,soil and fertilizers,growing years,place of origin,pests and diseases,pesticides,preservation environment and the quality ofP.ginseng.This provided theoretical basis for improving production and the storage conditions to ensure the quality ofP.ginseng.
Panaxginseng;Exogenous factors;Quality
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张连学,E-mail:zlxbooksea@163.com
2012-05-25)