黄精研究现状及发展前景

朱柏雨,向卓亚,余鳗游,杨 星,邓俊琳,陈 建,朱永清,黄巧莲,夏 陈

(四川省农业科学院农产品加工研究所/四川省农业科学院食物与营养健康研究所,成都 610066)

黄精(PolygonatumsibiricumRed.)属百合科 (Liliaceae) 黄精属(Pilygonatum) 多年生草本植物[1],自古以来就是药食两用的佳品,具有补肾虚、填精髓之功效。黄精始载于《雷公炮灸论》,被列为“上品”,是古代养生学家眼中延年益寿之品,常用于脾胃气虚,精血不足,腰膝酸软,须发早白等症,有久服成仙的传说[2]。李时珍在《本草纲目》中也将黄精称为“服食安药”[3]。

1 黄精生物学特征

黄精属植物具有类似的生物学特征,均为具根状茎的多年生草本植物。根状茎呈圆柱形,结节膨大,粗端分枝,茎上无分枝,基部具有膜质的鞘,或直立,或弯拱,或作攀援状,叶互生、轮生或对生,花生叶腋间,2～4朵,呈伞形、伞房或总状花序,花被乳白色,长约 9～12mm。果实近球形浆果,直径7～10mm,种子4～7颗。花期5～6月,果期8～9月[4]。

黄精药用历史十分悠久,1963～2020年各个版本《中华人民共和国药典》均将黄精收录其中,并将滇黄精、黄精以及多花黄精作为中药黄精的基元[5]。三者除具有黄精属植物生物学特征外还存在明显的差异,如:滇黄精呈轮生叶序,叶片先端拳卷,伞状花序,花被为红色;黄精呈轮生叶序,叶片先端拳卷,伞状花序,黄精的花被为乳白色至淡黄色;多花黄精呈互生叶序,叶片先端渐尖至尖,花被为黄绿色(图1)[6]。

图1 黄精及其花序

2 种质资源及分布

黄精的分布范围极为广泛,据世界植物名称检索名录统计,目前全球共有黄精属植物327种,但主要分布于喜马拉雅山山系至日本的狭长区域内[7]。该区域内的黄精属植物主要分为8系,分别为独花系、点花系、苞叶系、互叶系、短筒系、对叶系、轮叶系以及滇黄精系。我国是黄精属植物的多样性中心,共有47种黄精属植物[8],几乎全国各地均有分布,其主要生长于灌丛、林下或山坡阴处等环境,其中北方多以黄精为主,我国中部多以多花黄精为主,西南片区则以滇黄精为主,其中云南、重庆、四川等地被称为我国黄精属植物的起源中心[9]。

3 功能成分及活性

3.1 黄精的有效成分

3.1.1 多糖 黄精多糖是黄精主要有效成分之一,目前多糖含量已经作为评价黄精品质高低的标准。2020版《中华人民共和国药典》认为黄精多糖含量以无水葡萄糖(C6H12O6)计,不得低于7.0%[5]。有研究表明,黄精多糖主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、鼠李糖、木糖以及葡萄糖组成,此外还有部分半乳聚糖和半乳糖醛酸,同时不同种类及不同生长环境下的黄精多糖含量及组成有明显差异[10]。

3.1.2 皂苷 有研究表明黄精皂苷类化合物已有70余种,多以甾体皂苷类为主,除此之外还有三萜和倍半萜化合物。甾体皂苷包括呋喃甾烷型、螺旋甾烷型;三萜皂苷包括乌苏酸型五环型、齐墩果烷型五环型、达玛烷型等多种类别[11]。皂苷类化合物合成途径也分为甾体生物合成、萜类化合物骨架生物合成以及倍半萜和三萜的生物合成。

3.1.3 黄酮 黄精中黄酮类化合物具有含量高、种类多的特点,目前已经从黄精中分离得到20余种黄酮类化合物,通过母核结构可将其分为六大类,其中高异黄酮类含量最高,为黄精重要特征成分[12]。

3.1.4 氨基酸及微量元素 不同种类及不同生长条件下的黄精氨基酸含量及种类差异较大,目前已经从黄精中分离得到10种人体非必需氨基酸以及人体全部必需氨基酸,其中苏氨酸(Thr)、赖氨酸(Lys)、甘氨酸(Gly)、亮氨酸(Leu)、精氨酸(Arg)含量最为丰富[13]。微量元素方面目前已经从黄精中检出了钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、磷(P)等常量元素以及铁(Fe)、铜(Cu)锌(Zn)、锰(Mn)、锰(Mn)、镍(Ni)、钼(Mo)、硒(Se)等微量元素,除此之外还在部分黄精中检出了钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)等16种稀土元素以及钍(Th)元素[14]。

3.1.5 其他成分 黄精中除上述几类物质意外还含有有酚酸、生物碱、蒽醌类化合物、挥发性物质、植物甾醇、木脂素等多种物质[15]。

3.2 黄精的功能活性

黄精复杂的功能活性成分造就了其多种多样的功能活性,目前关于黄精的功能活性研究主要集中于延缓衰老、抗疲劳、降血糖以及抗肿瘤等方面。

3.2.1 延缓衰老 肖坤敏等[16]利用Box-Behnken响应面法对滇黄精多糖进行提取,采用DEAE纤维素离子交换树脂纯化多糖后考察了对ABTS自由基清除能力,结果表明滇黄精粗多糖、中性酸性多糖能够较好地清除ABTS自由基,并呈一定的量效关系。巫永华等[17]研究了黄精多酚的自由基清除能力,研究结果表明,黄精多酚的抗氧化能力与其浓度具有较强的量效关系。

3.2.2 抗疲劳 荣晓娟等[18]研究了多花黄精对成熟雄性动物抗疲劳能力的影响,研究结果显示,多花黄精鲜品可以明显延长老鼠的游动能力和动物爬杆能力,而且还可以明显降低动物体内血乳酸、血清尿素氮水平,并且增加了动物体内肝糖元和肌肝糖水平,表明黄精也有抗疲劳作用。

3.2.3 降血糖 马娟等[19]考察了安徽、云南、黑龙江、广西、湖南和辽宁6个地区的滇黄精、多花黄精和鸡头黄精提取物对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶抑制情况,分析比较了其体外降血糖功效差异。结果表明黄精水提取物对α-葡萄糖苷酶的抑制率均在60%以上,最高可98.36%,对α-淀粉酶抑制率均在80%以上,最高可达91.85%,对于 α-淀粉酶的抑制率由高到低排序为:安徽>云南>黑龙江>广西>湖南>辽宁,表明黄精具有较强的降血糖活性。

3.2.4 其它活性 除上述几种主要的活性外,黄精还具有抗肿瘤[20]、抗抑郁[21]、提高记忆力[22]和增强肝功能[23]等多种效果。

4 应用现状

黄精作为一种药食两用资源应用历史十分悠久,在药品、食品、保健品以及化妆品等方面均有开发应用。药用方面主要以药材应用于中成药的生产,目前已黄精为原料生产的中成药主要包括黄精丸、当归黄精膏、十一味黄精颗粒、益元黄精糖浆、黄精赞育胶囊等多个品种[24],其主要用于补气养血、身体虚弱、腰腿无力、补肾填精、清热利湿、倦怠少食等症。食品方面黄精已经被开发为茶饮、轻酒、蜜饯,以及与面食相结合开发出黄精薄脆、黄精素饼等多种产品。保健品方面以黄精为主要原料的保健品有306个,其中有223个具有增强免疫力、缓解体力疲劳功能,49个具有辅助降血糖、辅助降血脂效果,其他保健品主要集中于延缓衰老、改善睡眠、辅助改善记忆、增加骨密度、辅助保护肝损伤、改善营养性贫血、抗氧化等方面。

5 产业发展现状及问题

5.1 黄精品种选育及栽培措施研究不足

随着经济不断发展和人民保健意识不断上升,以黄精为原料的食品、保健品销量不断上升,从而导致市场对黄精的需求大大增加。但目前黄精的获取主要来源于黄精野生资源,已经导致黄精野生资源遭到严重破坏,因此只有大规模人工栽培才能解决当前窘境[25]。近年来虽然已经开展黄精良种选育研究,但效果依旧不理想,主要表现在对野生黄精资源驯化工作滞后,驯化效果差,良种严重不足等。同时,对黄精高产、高质栽培措施研究也有待提高,目前人工栽培虽然从一定程度上提高了黄精产量,但黄精种植基地建设不足、栽培规模较小、科技含量低,且较为分散,导致科学化管理难以实施,农户缺少专业知识、田间管理低下、多以经验种植黄精,农药化肥滥用导致病虫害频发,种植成本高,栽培黄精品质与野生黄精品质有较大差距,难以得到市场认可,从产量和品质上均无法满足市场的需求[26]。

5.2 精深加工能力不足,产品档次低

虽然黄精具有良好的风味和适口性,已在食品、药品、保健品等方面广泛应用,但黄精在食品及保健品方面的应用占到其产量的75%以上,药用占比仅仅20%左右,能够发挥黄精产业价值的仍然是在食品方面。由于缺少精深加工综合利用的企业带动以及资金投入导致黄精精深加工及综合利用研发不够。以黄精为原料开发的食品主要包括黄精茶、黄精酒、黄精黑芝麻丸、黄精蜜饯、薄脆、素饼等,这些产品虽然在一定程度上促进了黄精在食品行业的应用的发展,但由于缺少精深加工手段介入,导致这些产品档次低、规模小,无法有效地提升黄精产品附加值[27],无法有效带动整个黄精产业健康蓬勃发展,从对黄精品种选育、栽培措施研究等方面的发展起到消极作用,造成恶性循环。

5.3 重视程度不够、投入不足

近几年黄精产业虽然有所发展,但总体来说仍旧处于较低水平,主要原因是政府相关部门给予的的重视程度不足,对于黄精野生资源驯化、品种选育种植栽培、精深加工以及产品销售等方面的政策和资金投入较少,高校和科研院所对黄精的研究深度不够,范围不足,导致黄精产业发展无法形成体系。此外政府部门对于黄精产业发展的支持、引导不足,缺少龙头企业的介入,导致其规模化、高档化发展受阻。最后有关黄精产业发展的监管力度不足,政策制度不完善,市场规范化欠缺同样严重制约黄精产业发展。

6 发展策略与展望

6.1 加大资金及科技投入,加速技术体系完善

随着黄精市场需求量不断升上,野生资源不断枯竭的情况下,应加大资金及科研投入,引导高校及科研院所积极开展黄精野生资源驯化、良种选育以及配套高效栽培措施研究,加强黄精病虫害防治研究,同时吸引中药栽培企业积极推广优良黄精品种的示范推广在提升黄精产能的同时,推动黄精野生资源的保护,促进黄精产业绿色健康可持续发展。同时推进黄精功能成分解析、研究黄精做种功能活性并探索作用机理,对黄精功能性农产品开发,丰富黄精高端食品、保健品具有重要的指导意义。

6.2 促进精深加工产业发展,推动产品多元化发展

黄精在食品、保健品应用方面有着巨大的开发潜力,但已有产品种类较少,技术水平较低,导致产品附加值不高。随着经济发展和生活水平不断提高,国民慢性病正呈爆发式增长,目前我国已经将人群亚健康以及慢性疾病的防控已上升至国家战略,健康产业成为国民经济支柱性产业,功能性食品产业在我国也受到空前的重视,近年来国民对中药产品治未病的。基于此,推动黄精精深加工,引入精深加工龙头企业开发黄精功能性农产品,推动产品多元化发展,提升黄精附加值对黄精产业发展具有重大意义。

6.3 加强宏观调控,发挥政府指导作用

政府部门除在资金方面对黄精产业予以投入之外,还应该发挥政府宏观调控职能,积极引入黄精栽培、精深加工龙头企业,给予中小型企业足够的政策扶植,积极引导企业开展精深加工及产品开发,提高黄精附加值,积极推进科技成果转化,扩大黄精高端产品生产规模,增强企业市场竞争力。

6.4 建立营销新策略,打造品牌效应

在竞争激烈的商业环境中,品牌营销策略的重要性日益凸显。作为企业与消费者之间的纽带,品牌不仅仅是一个名称或标志,更是消费者心目中的形象与价值所在。因此,为了在市场中脱颖而出,可由政府、科研院所、企业牵头,联合举办黄精产业大会,举办黄精产业学术会谈等,利用会议的形式将黄精的功效价值进行推广,扩大黄精知名度。此外还可利用数字化时代的互联网、社交媒体等多种渠道推广高品质黄精产品,促进黄精产业高品质发展。