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中药青蒿化学成分与种植研究现状

  • 作者:张秋红 朱… 文章来源:本站原创 繁体中文 分享
  • 文章导读:青蒿主要化学成分有黄酮类、香豆素类、萜类、苯丙酸类和挥发油。研究表明不同的播种期、播种量、栽培方式、施肥水平、光照和采收期对青蒿的生长及化学成分会产生影响。本文对青蒿化学成分和青蒿生长过程中的各种影响因子进行综述,以期为青蒿的标准化种植提供全面可靠的参考。

    青蒿是菊科一年生草本植物黄花蒿(Artemisia annua L.)的干燥全草,具有清热解毒、抗疟等功效。青蒿作为一种传统中药,在中国已用于治疗包括疟疾在内的多种疾病,临床应用已经超过2000多年。20世纪70年代,中国科学家率先从青蒿中分离得到青蒿素并发现其抗疟特性,是现代疟疾防治历程中最重要的进步之一。目前,青蒿抗疟的物质基础已经得到阐明,并已利用青蒿中的青蒿素(Artemisinin)及其衍生物治疗疟疾等多种疾病,效果非常显著,由于青蒿素在结构上的新颖性,以及药理作用中高效低毒等特点,在国际上得到认可。

    目前,有许多国家与地区大力支持和推广青蒿的种植,用于工业上生产抗疟新药青蒿素及其衍生物,有关青蒿规范化种植研究主要以青蒿素为有效成分指标进行研究。许多学者已经考察了不同播种期、产地、栽培方式、种源、土壤、生态环境对青蒿素产量的影响,并取得了丰硕的成果。本文对青蒿化学成分及种植研究进展进行综述,为青蒿的规范化种植研究提供了一定的科学依据。

    1 化学成分研究

    随着对青蒿需求量的不断增加,青蒿中化学成分的研究也逐步深入,据文献报道[1-7],青蒿化学成分主要有黄酮类、香豆素、萜类、苯丙酸类和挥发油。

    1.1 萜类

    青蒿素在20世纪70年代初已经被发现,作为高效的抗疟药使用,陆续从青蒿中分离出来的萜类还有青蒿甲素、青蒿乙素、青蒿丙素[1]、二氢去氧青蒿素B、去氧青蒿素B[2],青蒿酸[3]等。

    1.2 黄酮类

    采用甲醇提取,LC-DAD-ESI-MSn鉴定出40个酚类化合物[4],其中有16个黄酮类化合物,包括apigenin-6;8-di-C-glu;apigenin-6-C-ara-8-C-glu;schaftoside;apigenin-6-C-pent-8-C-glu;mearnsetin-glu;apigenin-6-C-rha-8-C-glu;quercetin-rha-glu;apigenin-8-C-glu;3,5-dihydroxy-6,7,4-trimethoxyflavone;apigenin-6-C-glu-8-C-pent;mearnsetin-di-glu;3-hydroxy-6,7,4-trimethoxyflavone;apigenin-6-C-glu-8-C-rha;3,5-dihydroxy-6,7,3,4-tetramethoxyflavone; isorhamnetin-glu;quercetin-glu;有学者用高速逆流色谱法从干燥的青蒿叶中提取分离出紫花牡荆素[5],产率为16.5%。

    1.3 苯丙酸类

    目前,苯丙酸类主要是奎宁酸类衍生物,包括5-caffeoylquinic acid;3-caffeoylquinic acid;1-feruoyl-5-caffeoylquinic acid;4,5-dicaffeoylquinic acid;3,4-dicaffeoylquinic acid;1-caffeoyl-5-feruoylquinic acid;3,4,5-tricaffeoylquinic acid;5-feruoylquinic acid;3,4-diferuoylquinic acid;3,5-diferuoylquinic acid;4,5-diferuoylquinic acid[4]等。

    1.4 香豆素类

    莨菪亭[6]、东莨菪内酯[7]等。

    1.5 挥发油

    由于种植条件和地区不同,挥发油的含量和化学成分有很大差异。利用GC×GC-TOF-MS测定青蒿中的挥发油,鉴定出303个化合物,主要是萜烯类物质,包括冰片(15.903%)、(Z)-β金合欢烯(12.920%)、吉玛烯D(10.900%)、β-反石竹烯(5.984%)、桧烯(3.213%)、β-桉叶烯(1.254%)、β-百里香素(1.224%)、胡椒烯(1.139%)等33种成分[8]。何兵等采用水蒸气蒸馏法提取,用GC-MS对酉阳青蒿中的挥发油进行分离鉴定,共分离得到46个成分,鉴定出41个,主要有蒿酮(43.04%)、右旋樟脑(12.12%)、桉油精(7.44%)、莰烯(5.64%)、β-月桂烯(3.32%)、大根香叶烯D(4.43%)、β-石竹烯(3.52%)、石竹烯氧化物(2.01%)等,占挥发油总量的93.74%[9]。从甘肃河西走廊青蒿挥发油中鉴定出43个化合物,主要为甜没药萜醇(23.47%)、甜没药萜醇氧化物B(11.31%)、甜没药萜醇氧化物A(6.27%)、反-橙花叔醇(10.04%)、2-乙烯基萘(8.72%)、反-罗勒烯(6.88%)、柠檬油精(4.91%)[10]等。

    1.6 其他成分

    盛晓甘等[11]用气相色谱法,采用FFAP 交联石英毛细管色谱柱对黄花蒿中的中脂肪酸进行研究,证实青蒿中含有丰富的亚油酸、二十二碳多烯酸、二十四碳多烯酸、棕榈酸、亚麻酸、十八碳三烯酸、花生二烯酸、油酸等。此外,青蒿还含有糖类[12]、氨基酸[13]等。

    2 种植研究

    青蒿中的青蒿素被认为是的主要抗疟成分,许多研究以青蒿素含量作为评价指标,考察不同种植条件及环境对青蒿品质的影响。

    2.1 栽培方式

    分别采用高畦盖膜、平畦盖膜、高畦不盖膜、平畦不盖膜栽培青蒿,在团棵期、旺长期、成熟期、采收期干燥后测其干重,由于高畦盖膜土壤中肥料流失少,透水保水高,因此高畦盖膜栽培青蒿在各时期生长均好;高畦盖膜栽培的植株青蒿素含量最高,且青蒿素含量与植株叶产量正相关,一方面高畦盖膜栽培有利于枝条发育,使株型增大,产量增加,另一方面地膜反光使青蒿下部照射增强,减轻了青蒿的早衰[14]。由于盖膜栽培可提高地温、保水,使根系营养物质和水分的吸收增强,在海拨1 900 m以上的云南曲靖地区盖膜栽培可使青蒿素产量提高0.11%[15]。

    2.2 播种期

    为探寻最佳播种期,蒋运生等[16]在广西桂北1~5月播种黄花蒿,8月采收,采用LSD和ANOVA法比较不同播种期植株的根生物量比、茎生物量比、根冠比、叶青蒿素产量、株高和地径,结果均为1月>2月>3月>4月>5月, 1月叶青蒿素产量可达0.963%,因此1~2月最适宜种植黄花蒿,播种越早黄花蒿产量和质量越高,播种期越晚植株越小,青蒿素含量越低。

    2.3 种植密度

    由于水分、养分和空间的竞争,种植密度严重影响苗效、生物量分配和产量。陈德素等[17]对青蒿不同播种量进行壮苗实验,选取每公顷150、300、600、900、1 200 和1 500 g 种子进行播种,采用样方调查统计法,考察植株性状和产量,实验表明,播种量越少,苗有效率越高,一级苗(苗茎基粗0.40 cm 以上)和二级苗(茎基粗0.30~0.39 cm)所占比例越高;播种量增大,三级苗(茎基粗0.22~0.29 cm)比例也随之增加,而叶片产量下降。在闽东北半山区种植青蒿,行距60 cm,株距40 cm的种植密度适宜种植,且青蒿素含量达到1.326 7%[18]。这说明不同地区种植密度存在差异。

    2.4 施肥水平

    氮、磷、钾及一些微量元素,在植物代谢和生长发育中起着重要作用,适宜的施肥量,是青蒿生长必不可缺的。Mensure等[19]用不同氮含量(0、40、80、120 kg/亩)的土地种植青蒿,不同含量的氮对植株高度、挥发油等没有影响,而青蒿素的含量却显著不同,其中120 kg/亩的青蒿素含量最高;土壤中氮、磷的含量对青蒿产量有较大影响,且氮、磷有互补作用,而青蒿素含量随土壤中钾含量增加而增加,当氮∶磷按1∶1施肥时,增加适量的钾,可使青蒿产量和青蒿素含量同时增加[20]。王满莲等[21]报道,供氮量在0~0.2 g/kg 之间青蒿素含量、地径和株高随供氮量的增大而增加,0.2~0.6 g/kg之间青蒿素含量随供氮量的增大而下降,地径和株高变化很小。微量元素锰、锌浓度0.1%~0.5%能提高青蒿素含量和黄花蒿干叶产量,硼对青蒿素含量和黄花蒿干叶产量无明显影响,而且1.0%的硼会产生负作用[22]。

     

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