环境因子及提取方法对颠茄有效成分影响研究综述

严员英，金明霞，周莉荫，谢谷艾，万 静，黄丽莉

（江西省林业科学院，江西 南昌330013）

颠茄（Atropa belladonnaL.），又称野山茄、美女草、别拉多娜草，是茄科颠茄属多年生或一年生草本植物，原产欧洲，20世纪30年代引入中国，在中国山东、浙江、江西等地均有栽培；喜温暖湿润气候，怕寒冷，忌高温。颠茄气微，味微苦、辛，体内含多种生物碱，全草可入药，主要用于解痉、镇痛、抑制胃酸过多等病症，具有重要的药用价值，但生物碱在高剂量时可能有毒[1-2]，且在与西药同时使用过程中有禁忌，不适合与含金属离子西药、碱性药物、有抗胆碱作用西药、强心甙西药、红霉素、青霉素类药物、胃复安、异烟肼等同时使用[3]。

颠茄草中主要含有莨菪类生物碱，包括莨菪碱、东莨菪碱、阿托品等，其成分不仅具有重要的药用价值，而且在逆境环境中起着化学防御作用[1-3]。王宇卿等[4]采用超高效液相色谱-电喷雾离子源-四级杆-飞行时间质谱技术（UPLC-ESI-Q-TOF-MSE）对颠茄有效成分进行分析，共鉴定出19个化学成分，其中，13个为莨菪烷类化合物。庄果等[5]建立反向高效液相色谱（RP-HPLC）法同时测定了颠茄5个部位（全草、根、茎、叶、果实）中硫酸阿托品、氢溴酸东莨菪碱的含有量，发现两者含有量均在根、叶中最高，在茎中最低。中药材有效药物成分的含量与其栽培的环境因子及提取工艺有很大关系[6-9]，本文就颠茄栽培的环境因子及提取工艺对其有效成分的影响进行总结，并对优化其栽培条件和提取方法进行展望。

1 环境因子

1.1 生物因子

病虫害一般采食颠茄的叶片，叶片的受损和破坏导致植物光合作用合成能力降低，最终将进一步影响颠茄有效成分的合成，使颠茄的质量降低[10]。在田间，颠茄的主要病害是疫病，在高温多雨的季节发生，田间积水会加重病害的发生，而主要虫害是枸杞负泥虫（Lema decempunctata）和茄二十八星瓢虫（Epilachna vigintioctopunctata），主要危害颠茄叶片[11]。2005年，在河南省信阳市新县陈店乡进行颠茄种植，尹健等[10]通过2个生长季节的调查，在种植示范基地发现颠茄害虫有20种，其中鞘翅目4种、鳞翅目3种、真螨目1种、直翅目1种和柄眼目1种，主要采食颠茄叶片；同翅目6种，主要采食颠茄叶片与茎干；半翅目4种，一般采食颠茄叶片、茎干和果实。

研究发现一定措施可以缓解病虫害的影响，如0.5%印楝素乳油对枸杞负泥虫的防治效果较理想[12]。对颠茄害虫进行防治时也可采用人工捕杀、摘除卵块、保护和利用天敌、开展植物源农药的研究与利用及合理利用化学药剂等措施[12-13]。

1.2 非生物因子

1.2.1海拔

颠茄产地的经纬度及海拔的不同，会对颠茄的生长和有效成分产生影响，从而影响颠茄的产量和品质。在不同海拔区域，颠茄的物候期、株高和干重均存在差异，因此其体内有效碱的含量也存在差异[14]。吴玉婷等[15]对13个产地的颠茄进行试验，测定颠茄中莨菪碱、总生物碱，分析发现这两者含有量与产地海拔、纬度呈负相关，而与产地经度相关性较低。但也有研究指出颠茄有效成分与海拔表现出正相关，如王峰伟等[14]发现随着海拔的升高，颠茄有效成分含量增加，可能是由于两者所用颠茄产地海拔不同，吴玉婷等所用颠茄产地海拔分布在不同省份的36～578 m，而王峰伟等所用颠茄产地海拔为700～1 300 m。这初步说明颠茄在低海拔时，颠茄生物碱含量随海拔的升高而降低，而高海拔时，颠茄生物碱含量随海拔的升高而升高。为了进一步确定颠茄生物碱含量与海拔的相关性，应增加颠茄产地的选择，并增大相同产地不同海拔的选取范围，以期找到颠茄生物碱含量最高所在的海拔，为颠茄的种植海拔选择提供科学的指导。

1.2.2栽培条件

随着颠茄市场需求量的增加，颠茄人工种植技术也变得尤为重要。培育高品质的颠茄苗是提高颠茄产量的关键。颠茄的育苗基质为颠茄苗提供生长必需的养分和水分，对颠茄苗的质量具有重要影响。王峰伟等[16]以壮苗1号、蛭石、药渣（葛根药渣）、珍珠岩、腐叶糠、园土为基质材料，对颠茄进行育苗试验，结果显示，用珍珠岩、药渣、园土以1∶1∶1配比的混合基质与用壮苗1号基质均明显比其他材料混合的基质效果好。颠茄是喜肥植物，采用珍珠岩、药渣和园土混合作为基质，不仅能保证植物培育所需的养分，还能保证培养基的透水透气性，因此其育苗效果会优于其他方式。

采用组织培养的方式不仅可以实现植物的快速繁殖，促进植物的生长，提高产量，同时还有助于颠茄有效成分的提高，研究发现采用组织培养的方式，其生物碱含量高于田间自然生长[17]。组织培养的条件会影响颠茄的生长，如消毒方式、激素配比、培养基等[18]。聂振朋等[19]在含不同浓度吲哚乙酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、6-苄氨基嘌呤（6-BA）的MS培养基上用颠茄种子作为外植体进行增殖及生根的培养，试验结果显示，增殖培养周期为10 d时效果较佳，最适宜的培养基为：MS+6-BA 0.5 mg·L-1+NAA 0.2 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+琼脂6 g·L-1。生根培养处理时间以7～14 d较佳，最适宜培养基为：MS+IBA 0.2 mg·L-1+NAA 0.1 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+琼脂6 g·L-1。不同的培养种类也会影响颠茄的生物碱含量，研究发现MS培养基的浓度会影响颠茄的生物碱含量，在无植物激素的MS培养基浓度减半时，颠茄的生物碱含量显著升高，但是也有研究并未发现生物碱的显著升高，这可能与颠茄的品种有关[20]。

1.2.3生长环境

近年来，随着人们对颠茄的需求增加，颠茄主要来源于人工栽培。但是在颠茄的种植过程中，经常会受到环境的影响，使有效成分含量降低，影响药材的品质。研究指出，盐胁迫下颠茄植物中的莨菪类生物碱含量显著降低[21]，盐胁迫是颠茄生长过程中常见的影响因素，会影响植物的渗透调节功能，而通过外源茉莉酸甲酯和水杨酸的添加可以缓解这种作用[22-24]，这主要是因为在颠茄人工栽培过程中喷施低质量浓度茉莉酸甲酯和水杨酸能促进颠茄根系保护酶的活性[25]，有利于颠茄的生长和氮素代谢，可有效提高生物碱的含量[26]。

氮素是土壤肥力的重要指标，不仅对植物的生长发育过程具有重要影响，还参与合成植物体内多种有机物。在植物培养过程中，一般需要人为输入氮肥，不同比例的硝铵比会影响颠茄的的生长和氮素代谢[27]，并进一步影响其生物碱含量[28]。同时研究指出，通过外源氮输入，可以缓解盐胁迫对颠茄托品烷类生物碱（TAs）积累的抑制[29]。由于生长环境与气候条件的差异，生长时间的长短和生长时期也会影响颠茄的产量和质量。研究指出生长时间的长短会影响多种药用植物的产量和质量[30-32]。张文婷等[33]为了探索颠茄各成分在不同生长时期的动态变化及各成分在颠茄不同部位的分布特征，对湖南颠茄进行研究，发现颠茄植株质量随生长时间呈上升趋势，颠茄草中东莨菪碱主要分布于根部。

2 提取方法

颠茄的有效成分主要是莨菪碱，提取方法的不同会影响莨菪碱得率，影响药用价值，常采用的提取方法包括：酶渗漉法、醇渗漉法和超声波法等。研究发现提取时的溶剂、料液比、提取温度、时间及次数都会对东莨菪碱的提取率产生影响[34]。在对东莨菪碱进行提取时，胡宏军等[35]通过设计正交试验，对提取工艺进行了优化，选取最适宜的乙醇浓度与倍数、提取时间与次数，可提高洋金花中的东莨菪碱提取率。李丹娜等[36]用不同方法提取东莨菪碱，发现乙醇回流法的提取率高于酸水浸渍法。

在进行颠茄生物碱提取时，主要有渗漉法、超声波法和仿生酶法。经过科研人员的研究，发现仿生酶法的提取率显著高于其他两种方法[37-41]。洋金花的有效成分与颠茄相似，在提取洋金花生物碱时，主要有回流法、浸渍法及微波提取法。科研人员对洋金花生物碱提取方法进行优化，得到最适宜的提取条件[30-32]。在其他中草药（如玉竹等）的有效成分提取时，也有对提取方法进行优化[37]。所以，在颠茄生物碱提取时，可以借鉴洋金花生物碱提取的经验，对颠茄生物碱提取工艺进行优化，使颠茄生物碱提取率升高。

不同的方法对颠茄有效成分的提取存在影响，陈芳等[37]分别用酶渗漉法和醇渗漉法提取颠茄中的莨菪碱，用高效液相色谱法测定提取液中的莨菪碱含量，比较提取率，发现酶渗漉法的提取率显著高于醇渗漉法，可以降低提取成本，具有良好的经济价值。潘涛等[38]用酸性胃蛋白酶溶液和乙醇做介质，使用渗漉法提取颠茄中的莨菪碱，同样发现酶渗漉法优于醇渗漉法。黄东亮等[39]利用超声波技术及渗漉法对莨菪碱进行提取，两种方法的莨菪碱得率相差不大，但超声波法的提取时间远低于渗漉法，可见超声波法优于渗漉法。何秀丽等[40]发现仿生胃液超声提取颠茄阿托品溶出率显著高于渗漉法和超声提取法。综上所述，从颠茄有效成分的提取率来看，发现超声波法优于酶渗漉法，优于醇渗漉法。

3 问题与展望

研究发现颠茄害虫种类较多，并且采食植物的部位也存在差异，而针对以采食叶片为主的颠茄害虫，对颠茄有效成分的影响可能存在差异[10]，但很少研究关注不同类型的害虫对其有效成分的影响，后期的研究中应关注不同类型的害虫对颠茄采食部位及其有效成分的影响。

颠茄的培育和生长环境均会影响植物的产量和品质，在培育颠茄时，可以选择适宜海拔进行培育，并选用可以促进颠茄生长的基质配方，适量添加生长调节物质，如IBA、NAA、6-BA、茉莉酸甲酯等，可以加快颠茄的增殖及生根，促进颠茄的量产[16,26]，然而培养基条件和组织培养方式不仅可能会影响颠茄的生长，还可能会影响颠茄的次生代谢物，即颠茄品质，在以后的研究中应增加对颠茄品质影响的关注。另外，在颠茄的种植过程中，氮素也对颠茄的生长发育有重要的影响，加入适量氮素，可增加颠茄生物碱的积累，提高颠茄的品质[27-29]。植物生长时间也会影响其产量和品质[30-33]，要选择正确的采摘时间，使颠茄在采收时品质能够达到最高。所以各地在种植颠茄时，不仅要关注种植过程中土壤环境状况，还要密切关注颠茄品质与种植时间的关系，以期找到最适宜本地颠茄采摘的时间。

从颠茄的种植及颠茄生物碱的提取过程中，有各种因素影响颠茄的品质及药效，因此为了使颠茄的有效成分得到保证，在植物整个生命过程中，不合理的措施都可能影响植物的品质。一般在颠茄种植前，要做好准备工作，选择适合的圃地、准备好苗床、对种子进行处理、做好育苗工作；在种植过程中，要注意颠茄病虫害的防治，做好田间管理，及时进行除草、浇水和追肥；在采收时，在颠茄果实饱满并由青绿转为深紫色，全株1/3左右的果实成熟时选择连续的晴天整株拔取，或先采收地上部分，后用机械翻地取根；同时为了保证鲜药材的品质，包装和储运时也要按规范标准进行操作。

而在颠茄的有效成分进行提取时，需掌握所要提取物质的有效成分，根据该物质的特性选择合适的溶剂，选择不同的方法提取中草药有效成分，要匹配相适宜的药材粉碎度。如在使用渗透法提取时，通常以粗粉或最粗粉最适宜；用浸渍法提取时，药材切成薄片或小段就可以。在提取中草药有效成分时，还需注意浸提温度、时间、压力及溶剂的pH值，选择各个中草药最适宜的条件，使有效成分的提取率及品质达到最高。前人关于颠茄不同有效成分的提取进行了一系列研究，总结出了针对不同成分提取的最优方法，但研究发现，颠茄植物不同成分在不同器官（如根、茎和叶）的分布存在差异[42]，因此针对颠茄有效成分的提取，不仅要考虑成分的不同，还要考虑植物提取部位的不同，采用不同的方法或工艺流程。对于植物不同器官而言，相同的提取方法可能达不到最优。在前人关于颠茄提取方法的研究中，通常采用药店提供的颠茄粉末，但颠茄粉末的粗细也会影响有效成分的提取[37-40]，因此在后续的研究中应关注不同器官以及颠茄粉末的粗细，为颠茄药用代谢物质的提取提供依据。

综上所述，从颠茄的种植、生长到采收的过程中，生物和非生物环境因素的变化不仅会影响颠茄的生长，还会影响颠茄的品质。颠茄作为一种中草药，其有效成分的提取是生产的最终目的。因此，做好规范化的育苗与种植能提高颠茄的品质，获得更好的经济效益。在颠茄的种植及有效成分的提取过程中，需选择最适宜的条件，以提高颠茄的品质。