药食兼用型叶用紫苏种质鉴定

温赛群，刘灵娣，田伟，谢晓亮，贾东升，刘铭，温春秀，姜涛

（河北省农林科学院经济作物研究所，河北省药用植物技术创新中心，石家庄 050051）

紫苏（Perilla frutescensL.）为唇形科一年生草本植物，在我国已有2 000 多年的栽培历史，广泛分布于华北、华中、华南、西南和台湾等地，在欧美、俄罗斯、日本、韩国等亦有种植[1-2]。紫苏是我国卫计委首批公布的60 种药食两用植物之一。紫苏叶不仅含多种生物活性成分，如蛋白质、类胡萝卜素和维生素C 等，可作为鲜菜或辅料等食用，具有抗氧化、抗衰老等功效；还可在中成药上使用，叶中的紫苏醛、挥发油和迷迭香酸等成分具有解表、散寒、理气、安胎和治咳喘等疗效[3-6]。近年来，对于紫苏的研究多集中于对不同种质紫苏的形态分类和化学型分类，李慧琳等[7]运用气质联用技术对18 份贵州省香型紫苏种质叶片的挥发油成分进行分析，最终划分为F、PA、PK、PL、PT 和PP 共6 种化学型；李卫萍等[8]根据株高、叶片颜色和形态、果实颜色等形态特征，将50 份紫苏种质分为了6 种形态类型，每种形态类型包含不同的挥发油化学型。随着社会发展，人们逐渐注重养生，推崇食疗预防疾病，因此，药食同源产品具有较大的发展潜力，刘学云等[9]阐述了包括紫苏在内的11 种药食同源中药原料在控制和治疗高血脂上的作用机制，表明药食同源降血脂食品具有很大的开发前景。目前，针对紫苏不同种质药用价值和食用品质的综合研究及系统分类鲜见报道，对此，本研究收集了不同地区的30 份紫苏种质，通过检测多种活性成分含量，比较各种质间营养品质与药用品质的差异，分析不同紫苏种质叶片的适宜用途并进行归类，鉴选出药食兼用型的优质种质，为紫苏的遗传改良提供材料，推动紫苏药食同源产业发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

分别于四川、辽宁、云南、陕西、甘肃等地区收集30 份紫苏种质，详见表1。其中，冀紫1 号、冀紫2 号、多紫1 号、多紫2 号和多紫3 号为审定品种，由河北农林科学院经济作物研究所药用植物研究中心提供。将种质种植于河北省农林科学院综合实验园区（114°22′55″E，38°7′38″N，海拔82.72 m）。试验区含氧量20.82%，年均气温14.27 ℃，年均降雨量477.73 mm，年均日照时数2 284.03 h，无霜期197 d。采用田间试验小区种植模式，随机区组排列，每份材料3次重复，每重复小区面积6 m×5 m，株行距60 cm×80 cm。田间土壤基本理化性质：碱解氮100.80 mg·kg-1，速效磷123.50 mg·kg-1，速效钾200.40 mg·kg-1，有机质2.90%，pH 7.6。

表1 供试紫苏种质Table 1 Perilla germplasm for test

1.2 仪器与试剂

主要仪器：Agilent Technologies 1260 高效液相色谱仪（美国Agilent 公司）、数控超声波提取机THC-10B（济宁天华超声电子仪器有限公司）、Tecan infinite 200 PRO 酶联免疫分析仪（瑞士Tecan 公司）和Genesys 10S UV-VIS 分光光度计（Thermo Fisher公司）。

主要试剂：超纯水、分析纯乙醇、色谱纯甲醇、色谱纯乙腈均购于Thermo Fisher 公司；迷迭香酸对照品（批号wkq18042802，质量分数≥98%）购自四川维克奇生物科技有限公司；紫苏醛对照品（批号111806-201806，含量以95.7%计）购自北京中科质检生物技术有限公司。

1.3 测定项目及方法

各种质于现蕾期采收叶片进行营养品质和药用品质指标的测定。参考菜类食品营养品质评价指标[10-12]，将粗纤维（crude fibre，CF）、可溶性蛋白（soluble protein，SP）、花青素（anthocyanin，AN）、可溶性糖（soluble sugar，SS）、维生素C（vitamin C，Vc）、类胡萝卜素（carotenoid，CA）含量作为营养成分指标。参照《中国药典》等[13-15]，将紫苏醛（perillaldehyde，PH）、迷迭香酸（rosmarinic acid，RA）和挥发油（volatile oil，VO）含量作为紫苏叶药用品质的评价指标。

根据微量法试剂盒（苏州科铭生物技术有限公司）使用酶标仪测定维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白的含量；采用95%乙醇提取法[16]测定类胡萝卜素含量；参照齐敏等[10]的方法测定粗纤维含量。花青素含量检测参照李雪[17]的方法并改进：取紫苏鲜叶100 mg，液氮研磨成粉，装入10 mL离心管中，加入5 mL甲醇（含0.1%盐酸），震荡5次，每次20 s，混匀后静置1 min，涡旋1 min，4 ℃12 000 r·min-1离心10 min，取600 µL 上清液，加入400 µL 超纯水和1 mL 氯仿于10 mL 离心管中，涡旋1 min，4 ℃12 000 r·min-1离心2 min，取600 µL上清，加600 µL 甲醇（含0.1%盐酸）于2 mL 离心管中，上下颠倒混匀，紫外分光光度计测其在530 和657 nm 的值，根据△OD=OD530-0.25 ×OD657，计算花青素相对含量。参照《中国药典》2015版[13]检测迷迭香酸和挥发油含量；参照张琛武[15]的方法检测紫苏醛含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 进行数据整理和分析，利用Duncan 法进行差异显著性分析和多重比较。采用模糊数学隶属函数法分析数据，即根据公式X(u)=(X-Xmin)∕(Xmax-Xmin)计算各成分的隶属值，将各营养成分的隶属值求平均得到营养成分隶属均值；同理求得药用成分隶属均值，利用SPSS 19.0软件根据营养成分和药用成分的隶属均值进行聚类分析[18]。

2 结果与分析

2.1 紫苏种质叶中各成分含量比较

如表2 所示，紫苏叶的营养成分中，粗纤维含量较高，平均10.16%，类胡萝卜素含量较低，平均0.009%；药用成分中，迷迭香酸含量较高，平均1.272%，较紫苏醛和挥发油含量高7.84 和2.03倍。

营养成分中，花青素含量的变异系数较大，其中，bc 叶两面均呈深紫色，因此，叶中花青素含量较高，而ys 叶两面呈绿色，因此花青素含量较低，两者间差异显著；粗纤维含量的变异系数较小，其中，hy叶中粗纤维含量较高，cy粗纤维含量较低，两者间差异显著。药用成分中，紫苏醛含量的变异系数较大，其中，gh 叶中紫苏醛含量较高，为0.711%，ye 的紫苏醛含量较低，仅0.003%，两者间差异显著；迷迭香酸和挥发油含量的变异幅度较小，其中，挥发油含量在各紫苏种质间差异均不显著。

2.2 紫苏叶中各成分含量间相关性分析

对紫苏叶中各成分含量间进行相关性分析，结果（表3）表明，营养成分中，维生素C、花青素和可溶性蛋白含量三者间呈显著或极显著正相关关系；可溶性蛋白含量与可溶性糖含量呈极显著正相关，与类胡萝卜素含量呈显著正相关。药用成分中，紫苏醛含量与挥发油和花青素含量之间呈显著或极显著正相关关系。

表3 各成分含量间相关性分析Table 3 Correlation analysis of different component contents

2.3 紫苏种质营养与药用品质综合评价

为综合评价紫苏种质的营养品质和药用品质，根据模糊数学隶属函数法求得各成分含量的隶属值，并分别求得各紫苏种质的营养成分隶属均值、药用成分隶属均值和总成分隶属均值，如表4 所示。bc的营养成分隶属均值较大，表明其叶片具有较高的营养品质；ys 叶片的营养品质较低；gh 的药用成分隶属均值较大，表明其叶片药用价值较高；而wl4 叶片的药用品质较低；gh 的总成分隶属均值较高，表明该种质的综合品质较高；yt的总成分隶属均值远低于其他种质，表明其综合品质较低。

表4 各成分含量模糊数学隶属函数分析Table 4 Fuzzy mathematical membership function analysis of different components

2.4 紫苏种质营养与药用品质聚类分析

以营养成分隶属均值和药用成分隶属均值作为基础数据，进行系统聚类分析，结果（图1）表明，平方Euclidean 距离为5 时，可将30 份紫苏种质划分为4 类。对4 种类型的营养成分隶属均值和药用成分隶属均值进行分析，结果（表5）表明，第一类包括bl、gh、bz、dz2、bc 和jz2 共6 个紫苏种质，该类种质的总成分隶属均值在0.59以上，表明其综合品质较高，营养和药用成分隶属均值分别在0.47 和0.50 以上，表明其叶片营养和药用品质俱佳，既适宜作鲜菜等食用，又可作中药材使用；第二类包括dz3、ss、gl 等9 个种质，该类种质的总成分隶属均值在0.39～0.52 之间，综合品质中等；第三类包括dz1、hy、cy 等11 个种质，该类种质总成分隶属均值较低，综合品质较差；第四类包括gz、qq、gt 和sy 共4 个种质，该类种质的营养成分隶属均值较高，而药用成分隶属均值较低，表明其叶片中营养成分含量较高，但药用成分含量较低，相较于药用，更适合食用。

表5 各紫苏种质分类Table 5 Classification of Perilla germplasm

3 讨论

3.1 紫苏叶的营养价值和药用价值

紫苏叶在美国、日本、加拿大和俄罗斯等地被视为美食，多用作鲜菜、汤的配菜和包裹熟食等。紫苏叶具有多种营养成分，如维生素C、可溶性糖和蛋白以及粗纤维等。研究表明，菠菜粗纤维含量0.71%，可溶性糖含量0.65%，维生素C 含量0.048%[10]；番茄可溶性蛋白含量0.182%，可溶性糖含量3.76%，维生素C 含量0.062%，其不同成熟阶段的类胡卜素含量0.002%～0.108%[11-12]；本试验测得紫苏叶粗纤维含量10.16%，可溶性蛋白含量5.730%，可溶性糖含量1.471%，维生素C 含量0.126%，类胡卜素含量0.009%。相比较，紫苏叶的粗纤维、可溶性糖、维生素C含量均高于菠菜，可溶性蛋白含量高于番茄，类胡卜素含量高于番茄青果阶段，低于番茄红果阶段。由此表明，紫苏叶营养价值较高，但不同紫苏种质间营养成分含量差异较大，需进行鉴定评价以筛选出适宜食用的种质。

紫苏叶除富含多种营养物质外，还含有迷迭香酸、挥发油和紫苏醛等药用活性成分[19-20]。迷迭香酸广泛存在于唇形科植物中，具有较强的抗病毒、抗肿瘤的活性，徐锐等[21]研究显示，9种来源夏枯草果穗的迷迭香酸含量在1.0%～3.3%。本研究中紫苏叶的迷迭香酸含量为0.56%～2.11%，部分种质迷迭香酸含量高于个别产地的夏枯草。挥发油是紫苏发挥药理作用的主要成分之一，周勤梅等[14]研究认为紫苏叶挥发油在舒张血管上也具有显著作用，2015版《中国药典》将紫苏叶挥发油含量作为评价药用品质的指标，规定紫苏叶含挥发油不得少于0.40%[13]，本研究表明，有16 份紫苏种质达到此标准。紫苏醛是抑制细菌的主要物质之一，紫苏叶中包含紫苏醛的单萜类成分用于治疗哮喘效果显著；《日本药典》规定了紫苏叶含紫苏醛不少于0.08%，本研究中有9份紫苏种质达到此标准。由此表明，本研究中部分紫苏种质的药用成分含量较高，具有较大的药用价值。相关性分析表明，紫苏叶的花青素含量和紫苏醛含量间具有极显著的相关性；王玉萍等[22]研究认为，色紫、气香的紫苏叶中紫苏醛含量较高；传统中医上也有“紫苏叶以叶大，色紫，气味香浓者为佳”的说法[23]。综上，不同紫苏种质间叶片的药用或营养品质存在一定差异，需对各种质的药用品质和营养品质进行细致评价并比较，以确定不同紫苏种质的适宜用途。

3.2 紫苏种质资源鉴别

随着现代分析技术的发展，紫苏中多种生物活性成分被挖掘，许多学者以有效成分含量为评判指标鉴别种质资源。沈奇等[24]根据紫苏梗中主要营养和药用成分含量，确立了适宜饲用和药用开发的紫苏类型。于二汝等[25]基于紫苏籽的含油量、蛋白质含量及多种脂肪酸组分含量对188 份种质进行聚类分析，将其划分为高脂-高蛋白-高亚麻酸型、高脂-高蛋白-低亚麻酸型、低脂-低蛋白型、中等品质型和超高脂-超高亚麻酸型。本研究检测了30 份紫苏种质叶中维生素C、可溶性蛋白、挥发油、紫苏醛等多种成分含量，采用模糊数学隶属函数法综合评价各种质的营养品质和药用品质，经系统聚类分析，将其划分为综合品质优良、中等、较低和营养品质高药用品质低4 类种质，为紫苏种质资源的鉴别提供了参考，同时为紫苏新品种选育时的亲本选择提供了理论依据。