黄丝郁金种姜分级标准研究

陈 洁， 瞿雅懿， 何金晓， 蔡晓洋， 万子玉， 陈华林， 李 敏

(成都中医药大学药学院/中药材标准化教育部重点实验室/中药资源系统研究与开发利用省部共建国家重点实验室培育基地， 四川 成都 611137)

种子种苗是中药材种植的源头，优良的种子种苗是优质中药材生产的基础[1-2]。中药材种子种苗标准化是中药材规范化生产的主要推动力和保障，但我国中药材种子种苗标准化研究尚处于初步阶段[3-4]。目前中药材种子种苗的国家标准有5项，仅有人参、三七种子种苗纳入国际标准。中药材种子种苗标准化研究方面有大量关于种子质量分级的研究[5-10]，而针对无性繁殖材料(如种茎、种根)的相关研究较少，但半夏、鱼腥草、附子等[11-13]中药材已有文献报道。

黄丝郁金为姜科姜黄属植物姜黄(CurcumalongaL.)的干燥块根[14]，主产于四川省金马河和羊马河流域及乐山犍为等地区[15]。黄丝郁金采用无性繁殖，繁殖器官为根茎，用于播种的根茎称为种姜。种姜是黄丝郁金药材生产的物质基础，其分级与药材产量、质量的稳定性密切相关。然而，针对黄丝郁金种姜分级方面的研究鲜有报道，亦无标准可依。前期产地调研发现，药农使用的黄丝郁金种姜多为侧根茎，大小不一，种姜质量参差不齐，植株生长差异大，导致药材产量与质量均不稳定，难以保障其临床疗效。因此，亟待开展黄丝郁金种姜分级标准研究，以期从源头上保障其药材产量与质量。

鉴于此，本研究通过测定并分析黄丝郁金种姜的净度、种姜粗、种姜重、种姜长、含水量、发芽率等质量指标，初步划分种姜等级，然后开展不同等级种姜田间验证试验，分析各级种姜的植株生长情况、药材产量和品质指标，最终建立黄丝郁金种姜分级标准，为黄丝郁金种姜及药材的规范化生产奠定基础，也为种姜分级标准的制定提供数据支撑。

1 材 料

1.1 试验样品

2017年在郁金道地产区与主产区收集黄丝郁金种姜17份，详情见表1。种姜样品经成都中医药大学中药鉴定教研室李敏教授鉴定为姜黄(CurcumalongaL.)的新鲜根茎。

表1 黄丝郁金种姜样品信息

1.2 仪器与试剂

Agilent 1200 HPLC高效液相色谱仪(美国安捷伦公司)；DUG-9070 B智能型电热恒温鼓风干燥箱(上海琅玕实验设备有限公司)；SQP万分之一天平(赛多利斯科学仪器有限公司)；DZKW-4型电子恒温水浴锅(北京中兴伟业仪器有限公司)；KQ-500 DE型超声波清洗器(江苏省昆山市超声仪器有限公司)；JJ 200型电子天平(常熟市双杰测试仪器厂)；姜黄素(四川省维科奇生物科技有限公司提供，批号：wkq16071501，纯度≥98.0%)；水为蒸馏水；甲醇、无水乙醇、冰醋酸均为分析纯；色谱乙腈、色谱甲醇。

2 方 法

2.1 种姜分级方法

根据前期研究结果[16]，黄丝郁金种姜以子姜(侧根茎)播种为宜，郁金产量最佳；而母姜(直根茎)作为种姜，郁金产量低，不适宜作为黄丝郁金种姜来源，因此本研究不纳入直根茎。对17份种姜样品的净度、种姜粗、种姜重、种姜长、含水量、发芽率指标进行测定，采用Excel 2016软件和SPSS 22.0统计软件对数据进行整理分析。运用描述统计、偏相关分析和方差分析筛选初步分级指标，根据K-中心聚类分析得到的聚类中心值划分种姜等级。再根据各级种姜含水量及发芽率测定结果，最终确定分级指标，同时结合生产实际，建立黄丝郁金种姜分级标准。

2.1.1净度分析

采用随机取样法，每份称取种姜2.00 kg，将样品中的完整种姜、残缺种姜(包括虫蛀、腐烂、霉变)、其他杂质物(包括植物的非药用部位、泥土或砂石)挑选出来，称重，重复3次，按以下公式计算净度。

净度(%)=[净种姜重量/(净种姜重量+残缺种姜+其他杂质物)]×100%。

2.1.2种姜粗、种姜重及种姜长测定

每份随机取净种姜1.00 kg，测定种姜粗、种姜长、种姜重。种姜粗为种姜的横直径(种姜中间最粗的部位)，精确到0.01 mm；种姜长为用游标卡尺测量种姜纵直径(种姜的长度)，精确到0.01 mm；种姜重用电子天平称量其重量，精确到0.01 g。

2.1.3含水量测定

每份随机取大小均匀的净种姜1.00 kg，切碎(姜块直径约1 cm)，精确称取试验样品约20.00 g，将其放入预先达到恒重的样品盒内，称重。然后将样品放入烘箱内，控制烘箱温度保持在(103±2)℃，烘4 h，取出放入干燥器内冷却至室温，称重，重复3次。根据烘干后减少的重量，计算种姜含水量。

含水量(%)=[(样品烘干前重量-样品烘干后重量)/样品烘干前重量]×100%。

2.1.4发芽率测定

每份随机取大小均匀的净种姜1.00 kg，将种姜切成长度为2～3 cm的姜块，取50个种姜姜块，重复3次。发芽床为砂床，将种姜姜块置于砂间，均匀间隔，放在保湿的发芽盆内，控制环境温度保持在(25±2)℃，相对湿度为60%。于第7天开始计数，统计50个种姜姜块的发芽数(发芽的判定标准为每个姜块的芽长大于3 cm)，记录各处理发芽情况，直至第25天种姜不再发芽。

发芽率(%)=(发芽姜块数/姜块总数)×100%。

2.2 田间验证试验方法

2.2.1试验设计

挑选无病虫害的各级种姜，包括等外级种姜(即种姜粗或种姜重不符合最低要求的种姜)，开展大田试验。试验小区采用随机区组设计，每个处理3次重复。小区面积为15 m2，各小区间设置1 m隔离行。田间管理措施同一般大田栽培。

2.2.2植株生长指标测定

待植株苗齐后，采用S型取样法随机在每个小区选定10株植株，分别在苗期、叶丛期、块根膨大期各测定一次。测定株高(即顶端叶片到植株根茎基部的距离)、叶长、叶宽；测定茎粗(即测量距根基处约2 cm的最大茎粗)，记录叶片数(枯萎面积达50%以上的叶片不纳入计数)。

2.2.3药材产量测定

采收时将各处理小区的黄丝郁金分别采挖，去掉须根和杂质，洗净泥土，蒸煮后烘干，称重，统计各小区药材产量。

2.2.4药材商品等级占比

采用四分法取各小区所产黄丝郁金药材1.00 kg，基于课题组前期研究制定的郁金药材商品规格等级标准将其分为一、二等，统计各等级药材的重量与粒数占比。

2.2.5浸出物测定

参照《中国药典》2015年版(以下简称药典)四部通则2201醇溶性浸出物测定法进行测定[14]。

2.2.6挥发油含量测定

参照药典四部通则2204挥发油测定法甲法进行测定[14]。

2.2.7姜黄素含量测定

参照药典一部姜黄药材含量测定项下方法进行测定[14]。

3 结果与分析

3.1 种姜分级

3.1.1种姜净度

17份黄丝郁金种姜的净度测定结果见表2，其净度为94.70%～98.35%，平均值为96.72%。其中有14份种姜净度≥96.00%，占比为82.35%。故建议黄丝郁金种姜净度≥96.00%。

表2 黄丝郁金种姜净度测定结果

3.1.2种姜粗、种姜重及种姜长

对17份黄丝郁金种姜的种姜粗、种姜重、种姜长3个指标进行测定及分析，结果见表3～表6。根据描述性统计分析结果可知(表3)，黄丝郁金种姜长的方差远大于种姜粗和种姜重，说明其种姜长的离散程度最大，变异大，可控性低。因此，将种姜粗和种姜重作为黄丝郁金种姜初步分级指标。运用偏相关分析方法，探究黄丝郁金种姜粗、种姜重、种姜长三者之间的相关性，其结果见表4，结果表明，当控制种姜长的影响后，种姜粗与种姜重呈显著性正相关(p<0.01)。并且在生产上，种姜重和种姜粗是反映种姜质量的重要指标，进一步说明将种姜粗、种姜重作为黄丝郁金种姜初步分级指标的合理性。

表3 黄丝郁金种姜指标的描述

表4 黄丝郁金种姜指标偏相关分析(n=1645)

以种姜粗、种姜重这2个指标进行方差分析，由表5可知，种姜粗、种姜重在各类别间有显著性差异(p<0.01)。由各聚类中心值来看，黄丝郁金种姜聚为3类，每类种姜粒数占比为13.92%、34.35%、51.73%，见表6。通过对各聚类中心值取整，得到各级种姜的临界值，并结合生产实际进行调整，将黄丝郁金种姜初步分为三个等级：一级种姜种姜的粗≥16 mm，种姜重≥10 g；二级种姜的种姜粗≥12 mm，种姜重≥6 g；三级种姜的种姜粗≥8 mm，种姜重≥3 g。

表5 黄丝郁金种姜初步分级指标的方差分析结果

表6 黄丝郁金种姜初步分级指标的最终聚类中心

3.1.3种姜含水量

根据上述初步分级指标将黄丝郁金种姜分为三个等级，测定黄丝郁金各级种姜含水量，结果见表7。结果表明，黄丝郁金一、二、三级种姜含水量范围分别为59.61%～79.65%、74.41%～84.54%、70.17%～82.62%，含水量平均值分别为73.28%、79.44%、77.79%。其中15份一级种姜含水量≥70.00%，占比88.24%；14份二级种姜含水量≥75%，占比82.35%；15份三级种姜含水量≥75.00%，占比88.24%。因此，将黄丝郁金种姜含水量拟定为一级种姜≥70.00%<75.00%，二级和三级种姜≥75.00%。

表7 黄丝郁金各级种姜含水量结果

3.1.4种姜发芽率

黄丝郁金各级种姜发芽率测定结果见表8。黄丝郁金一、二、三级种姜发芽率范围分别为98.00%～100.00%、96.00%～98.67%、93.33%～96.67%，平均值分别为99.67%、97.00%、94.67%。其中13份一级种姜发芽率≥99.00%，占比76.47%；11份二级种姜发芽率≥97.00%，占比64.70%；15份三级种姜发芽率≥94.00%，占比88.24%。因此，将黄丝郁金种姜发芽率拟定为一级种姜≥99.00%，二级种姜≥97.00%，三级种姜≥94.00%。

表8 黄丝郁金各级种姜发芽率结果

3.1.5种姜分级标准的建立

根据以上结果选择种姜粗、种姜重、发芽率为主要分级指标，含水量、净度作为次要分级指标，结合生产实际，初步建立黄丝郁金种姜分级标准，见表9。分级方法采用最低定级原则，即任何一项指标不符合规定都不能作为相应等级的种姜。

表9 黄丝郁金种姜分级标准

3.2 种姜分级标准的田间验证结果

3.2.1黄丝郁金各级种姜植株生长情况

黄丝郁金植株在不同生长期的株高、叶片数、叶长、叶宽及茎粗的测定结果见表10。随着黄丝郁金植株的生长，不同生长期的各级种姜植株生长指标之间的关系不一致。苗期时，仅有一级种姜的株高、叶长与其他各级种姜有显著性差异(p<0.05)，叶片数、茎粗均无显著性差异(p>0.05)；叶丛期时，一、二级种姜植株的株高、叶片数、叶长、叶宽无显著性差异(p>0.05)，但与其他各级种姜之间有显著性差异(p<0.05)，而茎粗在一、二、三级之间均有显著性差异(p<0.05)，等外级与三级种姜之间无显著性差异(p>0.05)；块根膨大期时，各级种姜植株的株高、叶长均呈一级种姜>二级种姜>三级种姜>等外级种姜；一、二级种姜的叶宽显著(p<0.05)高于三级和等外级种姜，而一级种姜的叶片数、二级种姜的茎粗显著(p<0.05)高于其他各级种姜。

表10 黄丝郁金植株主要生长指标测定结果

3.2.2黄丝郁金各级种姜所产药材产量

黄丝郁金不同等级种姜所产药材产量测定结果，见表11。由表可知，一、二、三级种姜所产药材产量与等外级种姜有显著性差异(p<0.05)。黄丝郁金各级种姜所产药材产量大小为一级种姜>二级种姜>三级种姜>等外级种姜，其中一、二、三级种姜分别高出等外级种姜71.01%、43.69%、39.22%，呈种姜等级越高所产药材产量越高的趋势。

表11 黄丝郁金各级种姜所产药材产量结果

3.2.3黄丝郁金各级种姜所产药材商品等级占比

根据前期研究结果，将黄丝郁金药材分为一、二等，其商品等级的重量和粒数占比结果见表12。分析可知，各级种姜所产一等药材的重量占比大小为一级种姜>二级种姜>三级种姜>等外级种姜，其中一级种姜所产一等药材的重量占比显著高于三级和等外级种姜(p<0.05)；各级种姜所产一等药材的粒数占比大小为一级种姜>三级种姜>二级种姜>等外级种姜，其中一级种姜所产一等药材的粒数占比显著高于等外级种姜(p<0.05)。说明种姜分级种植可提高一等药材的比例，有利于提高经济效益。

表12 黄丝郁金各级种姜所产药材商品等级的重量与粒数占比结果

3.2.4黄丝郁金各级种姜所产药材质量

黄丝郁金各级种姜所产药材质量结果见表13。据表可知，一、二、三级种姜所产药材浸出物显著高于等外级种姜对应药材(p<0.05)；而各级种姜所产药材的挥发油、姜黄素含量均无显著性差异(p>0.05)，但总体趋势表现为一、二、三级种姜高于等外级种姜。

表13 黄丝郁金各级种姜所产药材质量结果

4 结论与讨论

本研究分析了17份黄丝郁金种姜的净度、种姜粗、种姜重、种姜长、含水量、发芽率指标，运用K-中心聚类分析等方法，结合生产实际，将黄丝郁金种姜分为三个等级，初步建立黄丝郁金种姜分级标准。然后进行田间验证试验，于苗期、叶丛期、块根膨大期分别测定黄丝郁金各级种姜的植株生长指标，结果显示，随着植株的生长发育，株高、叶长之间差异越显著。于采收期测定黄丝郁金各级种姜所产药材产量、质量指标，结果表明，一、二、三级种姜所产药材产量与等外级种姜存在显著性差异(p<0.05)，且一级种姜产出药材产量较等外级种姜高71.01%；一、二、三级种姜所产药材浸出物显著高于等外级种姜(p<0.05)。此外，一级种姜所产一等药材的重量与粒数占比均最高。综上所述，不同等级种姜在植株生长、药材产量与质量方面均存在差异，可见本研究建立的黄丝郁金种姜分级标准科学可行。并且，种姜分级种植有利于提高药材产量和质量，还能提高一等药材的比例以增加经济效益，为实现黄丝郁金种姜及药材的规范化生产提供支撑。

种姜粗和种姜重是反映黄丝郁金种姜质量的重要指标。本研究结果表明，种姜长的离散程度较大，变异大，而控制种姜长后，种姜粗与种姜重呈显著性正相关，故选择将种姜粗、种姜重作为黄丝郁金种姜分级指标。黄丝郁金种姜发芽率对种姜的产量有直接影响，含水量反映了种姜的生活力，净度反映了种姜样品的洁净程度，故将发芽率、含水量和净度也作为黄丝郁金种姜的分级指标。因此，结合实际生产、操作简便等因素综合考虑，本标准未采纳“种姜长”，并增加了“发芽率、含水量、净度”3个指标，更全面保障种姜质量。此外，等外级的种姜粗小于8 mm、种姜重小于3 g，因其所含营养物质少，故未纳入黄丝郁金种姜分级标准。通过各级种姜田间验证试验的结果发现，等外级种姜的药材产量、质量总体来看低于其他各级种姜，进一步说明不将其纳入黄丝郁金种姜分级标准是合理的。