香茅草叶绿素含量分析

周丽珠，谷 瑶,*，曾永明，梁忠云，李桂珍，秦荣秀，朱永杰

(1.广西壮族自治区林业科学研究院，广西南宁 530002；2.北京林业大学经济管理学院，北京 100083)

香茅草[Cymbopogoncitratus(DC.) Stapf]属禾本科香茅属，因有柠檬香气，故又被称为柠檬草，为多年生草本植物，最高可达2 m[1]，原产于亚洲，印度、斯里兰卡、印尼、非洲等热带地区都有这种药草植物[2]。香茅草中含有鞣质、蛋白质、蒽醌类、甾体、萜类、黄酮类、酚类和挥发油等成分。香茅草的用途十分广泛，目前对香茅草的研究主要集中在挥发油的提取和利用[3-10]，柠檬香茅草和泰国香茅草挥发油主要成分均为β-月桂烯、橙花醛、香叶醛；爪哇香茅草挥发油主要成分为香茅醛、香茅醇、香叶醇、榄香醇；澳洲香茅草挥发油主要成分为橙花醛、香叶醛[8]。

叶绿素(chlorophyll)为广泛存在于植物中，可用于食品添加剂和医药领域等[11]。叶绿素优越的生物活性，又无毒副作用，且可容易在蔬菜中获取，具药食两用特性，很受医疗领域青睐[11]。光合作用是植物生长的重要能量来源和物质基础。而叶绿素含量和叶绿素a/叶绿素b比值对光合速率有直接的影响，其中叶绿素a/叶绿素b比值减少时，叶片的光合活性能明显提高[12-15]，国际上通用的分光光度法测定叶绿色a含量分为乙醇法和丙酮法。采用不同的方法进行叶绿a测定，其数值差异较大。20世纪80 年代初张宪政[16]提出了丙酮乙醇混合液浸提法,证明利用混合液进行叶绿素浸提的可行性。进一步研究后发现,混合液法比传统Arnon 法提取叶绿素效率高、稳定性好[17-18]。笔者通过不同浸提液对香茅草叶绿素的提取进行比较，测定澳洲香茅草、爪哇香茅草、柠檬香茅草和泰国香茅草的叶绿素含量。

1　材料与方法

1.1试验地自然概况香茅草种植试验地位于广西林业科学研究院试验苗圃内(108°21′E、22°56′N) ，海拔90～100 m，该区域属亚热带季风气候，年平均气温约为21.6 ℃， 极端最高气温39.4 ℃，极端最低气温为12.8 ℃，雨量充沛，年降水量1 304.2 mm，平均相对湿度79%[19]。

1.2仪器与药品超声波水浴锅(CS-24，常州朗博仪器制造有限公司)；UV-2550型紫外-可见分光光度计；TP3200电子天平。丙酮、甲醇和乙醇均为AR级，蒸馏水自制。

1.3样品准备随机抽采2017年8月广西壮族自治区林业科学研究院试验苗圃内成龄香茅草鲜叶，去除黄叶和枯叶，洗净后切成0.5 cm每段，备用；按体积比配制浸提液1(80%丙酮溶液)、浸提液2(无水乙醇∶丙酮=1∶1)、浸提液3(无水乙醇∶丙酮∶水=2∶2∶1)和浸提液4(甲醇∶丙酮=1∶2)，备用。

1.4试验方法将一定量切碎处理后的香茅草样品，放入试管中，在试管中分别加入10 mL 1、2、3和4的混合浸提剂，密封试管口。然后将盛有样品的试管置于超声水浴锅中，在黑暗条件下超声一定时间后，当肉眼观察叶组织完全变白时，即说明浸提完全，收集浸提液。叶绿素a和叶绿素b的最大吸收波长分别为663和645 nm，在663 和645 nm波长下分别测定吸光度，以浸提液做空白对照，将所得数据按公式(1)、(2)和(3)分别计算不同品种的香茅草叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量(mg/g)。

叶绿素a=(12.70A663-2.69A645)×V/1 000×m

(1)

叶绿素b=(22.90A645-4.67A663)×V/1 000×m

(2)

总叶绿素=(8.02A663+20.21A645)×V/1 000×m

(3)

式中，A663和A645分别代表特定波长下叶绿素浸提液的吸光度；V表示浸提液的体积(mL)；m表示所用香茅草组织鲜重(g)。

2　结果与分析

2.1叶绿素浸提液的吸收光谱采用不同浸提液对澳洲香茅草叶绿素进行提取，在分光光度计上扫描叶绿素浸提液的吸收光谱。结果表明(图1)，所得到的吸收光谱基本相似，长波长段的吸收峰也基本相似。说明所用浸提液针对叶绿素溶解的化学性质基本相同，采用公式(1)、(2)、(3)计算叶绿素含量。

图1　澳洲香茅草叶绿素在不同浸提液中的吸收光谱Fig.1　Absorption spectrum of chlorophyll of Australian Cymbopogon citratus in different extracts

2.2不同浸提液对香茅草叶绿素浸提效果从表1可以看出，不同浸提液对同一品种香茅草的叶绿素提取效果呈显著差异，其中浸提液4对澳洲香茅草叶绿素的提取效果明显好于其他混合浸提液，而浸提液2对爪哇香茅草、柠檬香茅草和泰国香茅草叶绿素的提取效果最佳。

表1　不同浸提液对不同品种香茅草浸提效果比较

注：表中数据为平均值±标准误差。同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)；同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)

Note:The data in the table are mean ± standard error.Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05); different capital letters indicate extremely significant differences (P<0.01)

4个香茅草品种中，柠檬香茅草的叶绿素含量最高，其次是泰国香茅草，爪哇香茅草和澳洲香茅草的叶绿素含量差异不显著。澳洲香茅草的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均最低。澳洲香茅草、爪哇香茅草、柠檬香茅草和泰国香茅草叶绿素a/叶绿素b比值分别为3.89、4.35、4.55和4.09。

3　结论

浸提法是采用分光光度计测定叶绿素常用的方法之一，该研究利用不同浸提液提取不同品种香茅草叶绿素，结果表明，丙酮∶甲醇=2∶1混合浸提液对澳洲香茅草叶绿素的提取效果较佳，丙酮∶乙醇=1∶1混合浸提液对爪哇香茅草、柠檬香茅草和泰国香茅草叶绿素的提取效果最佳。香茅草不同品种的叶绿素含量之间整体存在显著差异。从该试验结果看，柠檬香茅草和泰国香茅草的叶绿素含量均明显高于爪哇香茅草和澳洲香茅草，另一方面澳洲香茅草和泰国香茅草的叶绿素a/叶绿素b比值均低于爪哇香茅草和柠檬香茅草，说明泰国香茅草具有较高的光合作用能力和光合活性，能转化较多的光合产物，因此生长较快。由此可初步得出，在该立地条件下，泰国香茅草在成林期比澳洲香茅草、爪哇香茅草和柠檬香茅草具有较高的光合性能和生长速率，至于幼、中成龄期的生长情况比较还有待于进一步研究。

[1] 李军集,周丽珠,梁忠云,等.香茅草种植加工与应用前景[J].安徽农业科学,2015,43(15): 254-255,271.

[2] 欧阳炜.广西产香茅草化学成分及抗炎镇痛作用的研究[D].南宁： 广西中医药大学,2013.

[3] 程必强,许勇,喻学俭,等.六种香茅属植物资源及精油成分[J].香料香精化妆品,1994(3):6-10.

[4] CHUKWUOCHA U M，FERNNDEZ-RIVERA O，LEGORRETA-HERREREA M.Exploring the antimalarial potential of wholeCymbopogoncitratusplant therapy [J].Journal of ethnopharmacology,2016,193:517-523.

[5] COSTA G,GRANGEIA H,FIGUEIRINHA A,et al.Influence of harvest date and material quality on polyphenolic content and antioxidant activity ofCymbopogoncitratusinfusion [J].Industrial crops and products,2016,83: 738-745.

[6] BONFERONI M C,SANDRI G,ROSSI S,et al.A novel ionic amphiphilic chitosan derivative as a stabilizer of nanoemulsions: Improvement of antimicrobial activity ofCymbopogoncitratusessential oil[J].Colloids and surfaces B: Biointerfaces,2017,152: 385-392.

[7] ADEGOKE G O,ODESOLA B A.Storage of maize and cowpea and inhibition of microbial agents of biodeterioration using the powder and essential oil of lemon grass (Cymbopogoncitratus)[J].International biodeterioration & biodegradation,1996,37(1/2):81-84.

[8] 李桂珍,梁忠云,周丽珠,等.不同产地的香茅油化学成分分析研究[J].香料香精化妆品,2015(6):12-16.

[9] 孟中磊,周丽珠,李军集,等.枯萎霉变对柠檬型香茅草精油得率和主成分含量的影响[J].生物质化学工程，2016，50(3):46-50．

[10] 谷瑶,周丽珠,梁忠云,等.广西北部湾经济区香茅系列产品的市场前景分析[J].北方园艺,2017(2):175-179.

[11] 贺庆梅,杨晓清,李世标,等.5种市场常见辣椒叶绿素含量的比较[J].大众科技,2015,17(4):48-49.

[12] 周竹青,张清良.小麦品种(系) 叶绿素含量变化及其与光合叶面积关系研究[J].孝感学院学报,2001,21(6):5-8.

[13] 洪法水,魏正贵,赵贵文.菠菜叶绿素的浸提和协同萃取反应[J].应用化工,2001,18(7):532-535.

[14] 高岐,赵旭光,谭煜媚.分光光度法测定-超声波提取植物韭菜中叶绿素含量的研究[J].食品工业科技,2007(8):166-167.

[15] 林惠鸿,韦娇媚,朱积余,等.水分胁迫下柚木叶绿素荧光动力学特性[J].广西林业科学,2015,44(3):239-243.

[16] 张宪政.植物叶绿素含量测定——丙酮乙醇混合液法[J].辽宁农业科学,1986(3):26-28.

[17] 明华,胡春胜,张玉铭,等.浸提法测定玉米叶绿素含量的改进[J].玉米科学,2007,15(4):93-95.

[18] 韦立秀,王凌晖,杨振德,等.几种相思树种叶绿素含量的比较研究[J].广西林业科学,2002,31(4):206-207.

[19] 陈金艳,王坤,廖健明,等.多穗柯扦插繁殖试验[J].广西林业科学,2015,45(1):115-118.