不同年生和不同部位人参样品有效成分的比较

陈丽雪，曲 迪，华 梅，高 坤，孙印石,,*

（1.吉林农业大学中药材学院，吉林 长春 130118；2.中国农业科学院特产研究所，吉林 长春 130112）

人参（Panax ginseng C.A. Mey.）是五加科植物人参的干燥根和根茎，具有大补元气，补脾益肺、生津养血、安神益智等功效[1]。人参作为一种传统药物已有数千年的食用和药用历史，现代研究表明，人参具有抗癌[2-3]、抗糖尿病[4]、抗衰老[5-6]、抗抑郁[7]、抗炎[8-9]、增强免疫力[10-11]等多种医疗保健功效，同时也是食品加工、临床及保健的重要原料[12-14]。人参的多个部位可以作为食用[15-16]和药用[17-18]，作为典型的多年生草本植物，产品质量起伏较大，一直是人们关注的焦点。

人参的主要活性成分包括皂苷、维生素、多糖、蛋白质、有机酸、氨基酸及多肽等[19-23]。近年来，有关人参的研究主要集中在有效成分的分析及药理作用上[24-25]，但综合对比分析人参不同生长年限及不同部位（包括入药部位和生物学部位）的化学成分差异报道较少。本实验对比分析不同年生及不同部位人参单体皂苷、总皂苷、总多糖、氨基酸、蛋白质含量，并进行详细分析，以期为它们的实际应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

3～6 a生人参，5 a生人参芦头、主根、侧根、须根，茎、叶、花须由吉林中森药业种植基地提供，并经吉林农业大学中药材学院李伟教授鉴定。将样品粗粉过筛（60 目），装袋，标记对应名称3～6 a生人参编号分别为A1、A2、A3、A4；5 a生人参芦头、主根、侧根、须根编号分别为B1、B2、B3、B4；5 a生人参根、茎、叶、花编号分别为C1、C2、C3、C4。

人参单体皂苷标准品Rg1、Re、Rf、Rh1、Rg2、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd、香兰素 上海源叶生物科技有限公司；氨基酸混合标准液（H型） 日本Woke公司；甲醇、乙腈（均为色谱纯） 美国Thermo Fisher公司；超纯水（Milli-Q Advantage A10超纯水器制备）；EDTA基准物质、硅藻土、锡箔纸 意大利VELP公司；葡萄糖 国药集团化学试剂有限公司；苯酚 天津市光复精细化工研究所；浓硫酸、正丁醇、盐酸（均为分析纯） 北京化工厂。

1.2 仪器与设备

752N紫外分光光度计 上海仪电分析仪器有限公司；NDA701杜马斯快速定氮仪 意大利VELP公司；L-8900全自动氨基酸分析仪 日本Hitachi公司；ACQUITY UPLC H-Class超高效液相色谱仪美国Waters公司；MS204S电子分析天平 瑞士Mettler Toledo公司；Milli-Q Advantage A10超纯水器 美国Millipore公司；低速台式大容器离心机 上海菲恰尔分析仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 人参单体皂苷的测定

对照品溶液的制备：精密称取适量人参皂苷对照品，用甲醇溶解配制成人参皂苷Rg1、Re、Rf、Rh1、Rg2、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd质量浓度分别为0.324、0.288、0.302、0.326、0.224、0.258、0.264、0.270、0.282、0.328 mg/mL的混合对照品溶液，取适量置于进样瓶，进行上机检测，得标准品色谱图（图1A）。

供试品溶液的制备：准确称取人参粉末加入25 mL甲醇混合，超声提取30 min两次，以8 000 r/min离心5 min，合并提取液至旋转蒸发瓶中进行干燥，将干燥物转移到5 mL容量瓶中，并用甲醇定容，用标准人参皂苷或提取样品的混合物溶解于5 mL甲醇中，过滤到（0.22 μm）样品瓶中进行分析。采用Acquity UPLC H-级C18柱（2.1 mm×50 mm，1.7 μm）。乙腈和超纯水为洗脱剂，采用梯度洗脱法分离人参皂苷，流速1.0 mL/min，进样量20 μL，检测波长203 nm。人参典型样品色谱图见图1B。

图 1 人参皂苷混合标准品（A）和人参样品（B）色谱图Fig. 1 Chromatograms of mixture of gensenoside standards (A) and ginseng sample (B)

1.3.2 人参总皂苷的测定

总皂苷标准曲线的绘制：精密称取人参皂苷Re对照品10 mg于5 mL容量瓶中，加甲醇适量溶解并定容至刻度，配制成1 mg/mL的人参皂苷Re的标准溶液。取7 支试管依次加入0、20、40、60、80、100、120 μL人参皂苷Re标准溶液，甲醇补充至200 μL，充分混匀后，在80 ℃干燥，加入8%香兰素和72% H2SO4溶液在60 ℃进行显色反应10 min，放到冷水中10 min，于544 nm波长处测定吸光度，以甲醇为空白对照。以人参皂苷Re标准品溶液质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。回归方程为Y=1.026X-0006 3，R2=0.998 2。

供试品溶液的制备：准确称取人参粉末0.5 g，加15 mL水饱和正丁醇，在50 ℃超声提取30 min两次，以8 000 r/min离心5 min，提取两次的溶剂合并后与20 mL蒸馏水混合，静止30 min后，8 000 r/min离心5 min，将上清液转移至50 mL容量瓶中，用甲醇定容。取萃取液200 μL至试管中，在80 ℃干燥，加入8%香兰素和72% H2SO4溶液在60 ℃进行显色反应10 min，然后放到冷水中10 min。以人参皂苷Re作为人参总皂苷的标准品，用紫外分光光度计于544 nm波长处测定吸光度。

1.3.3 人参总多糖的测定

总多糖标准曲线得绘制：精密称取葡萄糖标准品10 mg于10 mL容量瓶中，蒸馏水定容至刻度，配制成1 mg/mL的葡萄糖标准溶液。取7 支试管依次加入0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL葡萄糖标准溶液，蒸馏水补充至2 mL，充分混匀后，依次取出0.5 mL不同质量浓度标准品至试管中加入6%苯酚0.5 mL，加入质量分数为98%浓硫酸2.5 mL，室温放置30 min冷却，于490 nm波长处测定吸光度，空白对照以蒸馏水代替糖溶液。以葡萄糖质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。回归方程为Y=0.010 6X-0.006 3，R2=0.998 9。

供试品溶液的制备：准确称取人参粉末0.5 g，加入10 mL蒸馏水在50 ℃超声提取30 min两次，将两次滤液合并获得上清液，上清液中加入无水乙醇，在4 ℃过夜沉淀，离心后加入50 mL蒸馏水在50 ℃超声溶解沉淀，取1 mL提取液稀释10 倍，用苯酚-硫酸比色法测定人参总多糖的含量。用紫外分光光度计于490 nm波长处测定吸光度。

1.3.4 人参氨基酸的测定

氨基酸标准图谱的绘制：氨基酸混合标准液组分：天冬氨酸（Asp）、苏氨酸（Thr）、丝氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、半光氨酸（Cys）、缬氨酸（Val）、甲硫氨酸（Met）、异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、赖氨酸（Lys）、组氨酸（His）、精氨酸（Arg），各组分浓度均为2.5 mmol/L。用0.1 mol/L HCl溶液将混合标准液稀释1 000 倍，取适量置于进样瓶，参考标准GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》对标准品进行上机测试，得标准氨基酸色谱图（图2A）。设定通道1（VIS 1）位570 nm波长通道，通道2（VIS 2）位440 nm波长通道，除Pro在VIS 2显示外，其余16 种氨基酸组分均在VIS 1显示，人参样品典型氨基酸色谱图见2B。

图 2 氨基酸混合标准品（A）和人参样品（B）色谱图Fig. 2 Chromatograms of mixture of amino acid standards (A) and ginseng sample (B)

水解氨基酸试样制备：准确称取人参粉末0.5 g，置于35 mL水解管中；加6 mol/L HCl溶液20 mL，拧紧螺旋塞密封；超声10 min；于恒温干燥箱中110 ℃水解22 h，水解结束冷却至室温，每管取800 μL至小试管，70 ℃真空干燥挥干溶剂；用0.22 μm水系针头过滤器过至样品瓶，上机备用。

1.3.5 人参粗蛋白的测定。

氮量标准曲线的绘制：准确称取乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic，EDTA）（基准物质）0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 mg，置于锡箔纸中，紧密包裹，用压样器排除内部空气，压实，依次放入仪器自动进样器样品槽中，盖上进样器盖子保持密闭空间，上机检测。以EDTA总氮量为横坐标（X）、峰面积为纵坐标（Y）绘制标准曲线，得回归方程Y=1.761 93×10-3+2.998 786×10-4X-1.497 155×10-9X2+1.614 818×10-14X3，R2=0.999 9。

粗蛋白试样的制备：准确称取人参粉末50 mg，参照1.3.5节方法进行上机测试。取压实的空锡箔纸作为空白试样。

1.4 数据处理

所有数据采用IBM SPSS Statistics 19.0和Origin 8.0软件处理，应用单因素方差分析对数据进行显著性分析。所有数据以 ±s表示。

2 结果与分析

2.1 不同年生人参有效成分含量

不同年生人参单体皂苷含量如表1所示，人参总皂苷含量如图3所示，随着生长年限的增长，人参皂苷含量呈逐年增加趋势，人参10 种单体皂苷含量分别为9.26、23.72、25.93、30.94 mg/g，均具有显著性差异（P＜0.05），总皂苷含量分别为24.6、43.39、51.39、59.77 mg/g，且3～4 a生人参间皂苷含量增加最快，随着参龄的增加，皂苷含量呈逐年上升的趋势，但增加幅度随参龄的增加而减少。其中Rg1、Re、Rb1含量随参龄变化较大，其总量分别占3、4、5、6 a生的65%、64%、77%、76%。

表 1 不同年生及不同部位人参单体皂苷含量Table 1 Ginsenoside contents in ginseng samples from different ages and parts mg/g

人参总多糖含量如图4所示，3、4、5、6 a生人参的总多糖含量分别为12.48、18.86、22.80、19.84 mg/g，5 a生＞6 a生＞4 a生＞3 a生，且6 a生与4 a生人参没有显著差异（P＞0.05），表明3～5 a生人参总多糖随着参龄的增加呈逐年上升的趋势，但6 a生多糖含量有所降低；人参氨基酸含量如表2所示，3～6 a生人参的氨基酸含量分别为93.34、71.21、65.77、96.53 mg/g，6 a生＞3 a生＞4 a生＞5 a生，且具有显著性差异（P＜0.05），表明，3～5 a生人参氨基酸含量随着参龄的增加呈逐年递减趋势，但6 a生含量有所增加，且要高于3 a生人参含量。不同年生人参粗蛋白含量如图5所示，3～6 a生人参的粗蛋白含量为155.06、156.14、163.89、170.11 mg/g，6 a生＞5 a生＞4 a生＞3 a生，且3 a生与4 a生没有显著性差异（P＞0.05），5 a生与6 a生没有显著性差异（P＞0.05）。

图 3 不同年生及不同部位人参总皂苷含量Fig. 3 Total saponin contents in ginseng samples from different ages and parts

图 4 不同年生及不同部位人参总多糖含量Fig. 4 Total polysaccharide contents in ginseng samples from different ages and parts

图 5 不同年生及不同部位人参粗蛋白含量Fig. 5 Total crude protein contents in ginseng samples from different ages and parts

2.2 5 a生人参根的不同入药部位有效成分含量

人参单体皂苷含量如表1所示，芦头、主根、侧根、须根中人参10 种单体皂苷含量分别为30.06、24.23、28.11、67.94 mg/g，须根＞芦头＞侧根＞主根，但芦头与侧根间没有显著性差异（P＞0.05）；人参总皂苷含量如图3所示，芦头、主根、侧根、须根中总皂苷含量分别为55.11、45.23、47.14、75.01 mg/g，须根＞芦头＞侧根＞主根，但主根和侧根间没有显著性差异（P＞0.05），芦头和须根间有显著性差异（P＜0.05）。人参总多糖含量如图4所示，根的不同入药部位芦头、主根、侧根、须根中总多糖含量分别为25.94、22.39、21.13、24.93 mg/g，芦头＞须根＞主根＞侧根，但芦头、主根、须根间没有显著性差异（P＞0.05）；人参氨基酸含量如表2所示，芦头、主根、侧根、须根中氨基酸含量分别为121.76、90.33、95.60、100.26 mg/g，芦头＞须根＞侧根＞主根，但主根和侧根间没有显著性差异（P＞0.05）；人参粗蛋白含量如图5所示，芦头、主根、侧根、须根中粗蛋白含量分别为193.36、142.15、145.47、154.80 mg/g，芦头＞须根＞侧根＞主根，但主根和侧根间没有显著性差异（P＞0.05）。

表 2 不同年生及不同部位人参氨基酸含量Table 2 Amino acid contents in ginseng samples from different ages and parts mg/g

2.3 5 a生人参不同生物学部位有效成分含量测定

人参单体皂苷含量如表1所示，不同生物学部位根、茎、叶、花中人参单体皂苷含量为25.93、5.37、89.81、105.99 mg/g，花＞叶＞根＞茎，均具有显著性差异（P＜0.05），表明同一年生不同生物学部位中单体皂苷含量差异性很大，且花中单体皂苷含量是茎的19.7 倍；人参总皂苷含量如图3所示，根、茎、叶、花中总皂苷含量为51.39、23.69、100.65、113.78 mg/g，花＞叶＞根＞茎，均具有显著性差异（P＜0.05），且花中总皂苷含量是茎中的4 倍。

人参总多糖含量如图4所示，不同生物学部位根、茎、叶、花中人参总多糖含量分别为22.80、13.46、35.09、31.44 mg/g，叶＞花＞根＞茎，但叶和花间没有显著性差异，且花中总多糖含量是茎中的2.3 倍。人参氨基酸含量如表2所示，根、茎、叶、花中人参氨基酸含量分别为65.77、50.23、97.74、137.53 mg/g，花＞叶＞根＞茎，且均具有显著性差异（P＜0.05），且花中氨基酸含量是茎的2.7 倍。人参粗蛋白含量如图5所示，5 a生不同生物学部位中粗蛋白含量分别为164.60、84.96、145.41、255.05 mg/g，花＞根＞叶＞茎，均具有显著性差异（P＜0.05），且花中粗蛋白含量是茎中的3 倍。

3 讨 论

3.1 不同年生有效成分的比较

人参的生长年限被认为是影响人参品质的重要因素之一。人参的次级代谢产物皂苷是一种固醇类化合物，三萜皂苷，有重要的生物活性，多糖、氨基酸、蛋白质等初级代谢产物在人参的生长发育过程中必不可少，其也在很大程度上体现人参的营养价值。本实验从不同年生人参有效成分测定结果发现，3～6 a生人参10 种单体皂苷含量和总皂苷含量呈逐年上升趋势，3～4 a生人参中人参皂苷含量增长最快，4～6 a间增加缓慢，且人参皂苷Rg1、Re、Rb1的含量随着参龄变化较大，人参皂苷的总量随着参龄的增加而增加，但增加幅度随着参龄的增长呈减少的趋势，与石威等[26]的研究结果一致，说明，人参的生长年限是皂苷含量增加的主要因素之一；人参多糖含量在3～5 a内呈递增趋势，但6 a生人参总糖含量有所降低，与4 a生含量无明显差别，与白雪媛等[27]的研究结果相似，说明人参多糖的积累与参龄非正相关；人参氨基酸含量在3～5 a内成递减趋势，但6 a生含量有所增加，且要高于3 a生含量，这与岳彬[28]研究的不同年生人参根中氨基酸含量有增有减结果一致；人参蛋白含量随着参龄的增长稍有增加，但增加幅度不明显，说明生长年限对粗蛋白含量的影响不大。

3.2 5 a生人参不同部位有效成分的比较

根据卫生部[29]规定，强调“5 a及5 a以下人工种植参”可以作为新资源食品。通过对5 a生人参根的不同入药部位和不同生物学部位的营养成分进行分析，结果表明人参各部位的营养成分较为全面。5 a生人参根的不同入药部位中须根的单体皂苷和总皂苷含量最高，分别为67.94、75.01 mg/g，且5 a生人参根的不同入药部位中10 种单体皂苷和总皂苷含量比值分别为芦头∶主根∶侧根∶须根=1.2∶1.0∶1.2∶2.8和1.2∶1.0∶1.0∶1.3，表明同一年生人参的不同入药部位皂苷含量有所差异，且都以主根含量为最低；总多糖、氨基酸、粗蛋白含量均为芦头最高，分别为25.94、121.76、193.36 mg/g，且总多糖、氨基酸、粗蛋白的比值分别为芦头∶主根∶侧根∶须根=1.2∶1.1∶1.0∶1.2、1.3∶1.0∶1.0∶1.1和1.9∶1.0∶1.7∶3.0，总多糖含量为侧根最低，氨基酸、粗蛋白含量为主根最低，其不同部位的有效成分的含量差异显著。

5 a生人参不同生物学部位中花的单体皂苷、总皂苷、氨基酸和粗蛋白含量最高，分别为105.99、113.78、137.53、255.06 mg/g，且单体皂苷、总皂苷、氨基酸和粗蛋白比值分别为根∶茎∶叶∶花=4.8∶1.0∶16.7∶19.7、2.2∶1.0∶3.6∶4.0、1.3∶1.0∶1.9∶2.7和1.9∶1.0∶1.7∶3.0，表明同一年生人参的不同入药部位有效成分含量均有所差异，且都以茎中的含量最低；总多糖含量为叶中最高，为35.09 mg/g，且不同部位的比值为根∶茎∶叶∶花=1.7∶1.0∶2.6∶2.3。

人参皂苷具有重要的生物活性，本研究表明，不同年生及不同部位中皂苷含量为6 a生人参和5 a生人参花中最高，从营养成分更全面的角度分析，亦是6 a生人参和5 a生人参花中营养成分含量更高。人参茎、叶、花等部位研究起步较晚，广度及深度都远不及人参根，其相关质量标准，药理活性评价等内容仍待完善。在科研和临床中人参叶常与人参茎混用，扩大了人参药材的药用部位，实现了对珍贵的人参资源的充分利用[30]，且人参须的价格远低于人参主根的价格，从原料成本角度分析，更适合投料[31]。