刘广成1，罗勇1，董凤姣1，马献伟2*
（1.新疆汇通旱地龙腐植酸有限责任公司，新疆 哈密 839000；2.新疆昌源水务科学研究院（有限公司））
摘要：采用超声波法、氨基酸自动分析仪等对骆驼刺碱性精油萃取条件和理化成分进行分析，并研究其在抗旱节水方面的应用效果。研究结果表明，骆驼刺碱性精油最佳提取条件为：以5%KOH溶液作为提取剂，KOH溶液与骆驼刺粉质量比为8 ∶ 1，浸提搅拌时间 ＞ 72 h。在该条件下骆驼刺精油的萃取率可达25.2%。以骆驼刺碱性精油为主要原料研发的FZ - 多功能生物抗蒸腾剂对新疆不同地区、不同作物均有较好的抗旱节水作用，可提高水分利用效率11.0% ~ 17.0%。
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关键词 ：骆驼刺碱性精油；超声波提取；成分；抗旱
骆驼刺是豆科多年生草本或半灌木属植物，广泛分布于内陆干旱地区，是一类优良野生豆科牧草。在新疆境内约有160万hm2以上的广泛分布[1]，是新疆盐化低地草甸植被中具有代表性的植被类型之一。骆驼刺具有抗寒、抗旱、耐盐碱和抗风沙等特性，并具有适应性强、分布广、面积大的特点，在防风固沙、维护绿洲生态安全方面发挥着重要作用[2、3]。此外，它还是一种很重要的药食物资源。由于其枝叶含有较高蛋白质，具有较高营养价值，是重要的牧草资源；骆驼刺刺糖味酸、甘，性温无毒，民间用于治疗痢疾、腹泻、腹痛、消化不良等疾病；骆驼刺种子含油量高，尤其是不饱和脂肪酸的含量特别高[4]。通过化学成分分析，骆驼刺中含有黄酮类、生物碱类、甾醇类、脂肪族类、氨基酸类及多糖类等多种活性成分。目前，对骆驼刺提取物的研究和应用多集中于抗肿瘤、治疗心血管疾病、止泻和止痛等医药方面，而对这些物质在抗旱保水方面的研究较少。
抗蒸腾剂是一类喷施于植物叶面、能够降低植物的蒸腾速率、有效控制植物体内水分散失的化学物质，目前已成为化学节水技术领域的研究热点之一，研究对象涉及上百种物质。研究表明，水分胁迫可导致植物体内脯氨酸含量增加, 脯氨酸能引发植物渗透调节, 使植物能够保持较高的渗透势，从而适应缺水环境，因此，干旱条件下脯氨酸积累有利于植物应对干旱条件[5]。而曾凡江[6]等的研究发现，骆驼刺在面对水分胁迫，体内可溶性糖和脯氨酸积累能保持体内较高含水量以应对干旱条件。本试验将提取干骆驼刺碱性精油，测定其主要抗旱成分，并与液体黄腐植酸钾、脱落酸混合后，研制成新型FZ - 多功能生物抗蒸腾剂，研究其在降低农作物蒸腾方面的作用，该研究对提高干旱地区农作物的抗旱保水能力以及水资源的节约利用具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
试验材料：于2013年8月在哈密地区戈壁滩上采集骆驼刺，将其阴干后粉碎备用。
试验药剂：乙醚（分析纯）（上海马陆制药厂生产）、无水硫酸钠（分析纯）（成都化学试剂厂生产）、氢氧化钾（分析纯）（上海马陆制药厂生产）。
试验仪器：植物粉碎机、水蒸汽蒸馏装置、电热套 PTHW型（巩义市英峪予华仪器厂）、JY 92 -2D超声波细胞粉碎机（宁波新芝生物科技股份有限公司）、烧杯、玻璃棒、漏斗。
1.2 试验方法
1.2.1 精油提取方法
对骆驼刺碱性精油的提取方法参考刘玉花[7]等提取天山花楸挥发油的方法。将骆驼刺干燥，清理去杂质，粉碎过筛备用；取1 000 g处理好的骆驼刺干粉置于圆底烧瓶中，依据试验条件加入一定比例的KOH溶液，在室温条件下浸泡后，放入超声波反应器中反应40 min；提取完后进行蒸馏，浓缩得到的挥发油用乙醚萃取，乙醚挥发后再经无水硫酸钠干燥至恒重，得到的骆驼刺精油称取质量，计算精油得率。
1.2.2 提取试验
本研究选择浓度为1%、3%、5%、7%的KOH溶液，KOH溶液/粉状骆驼刺添加比为5 ∶ 1、8 ∶ 1、10 ∶ 1、浸泡时间为48 h、72 h、168 h，进行单因素试验，在室温条件下以确定挥发油的最佳提取条件。
1.2.3 骆驼刺碱性精油物理性质及化学成分分析
将通过精制后的骆驼刺精油进行物理性质的研究及化学成分的分离鉴定。该部分研究内容分别由中国科学院新疆理化研究所和农业部农产品质量监督检验测试中心（乌鲁木齐）分析完成。其中，氨基酸测定采用氨基酸自动分析仪，参照国标GB /T18246 - 2000对样品进行测定和分析。
1.2.4 骆驼刺碱性精油在节水抗旱中的作用
以提取的骆驼刺碱性精油为主要原料，并添加液体黄腐植酸钾、脱落酸等植物抗旱营养物质与敏感元素，研制成复合型纯生物抗蒸腾剂，并于2013年在10个示范点研究其在作物抗旱方面的作用。该抗蒸腾剂中有机质含量为38 g/L，脯氨酸0.5 mg/mL，甜菜碱9.2 mg/mL，脱落酸2.25 μg/mL，水不溶物为40 g/L，钾及微量元素（抗旱敏感元素）为10%，pH 值为7。
2 结果与分析
2.1 不同提取方法对骆驼刺碱性精油得率及pH值的影响
研究结果表明（表1），随着KOH浓度的增高，精油得率呈现先增加后降低趋势，5% KOH溶液的浸提效果最好。在不同KOH溶液/粉状骆驼刺添加比条件下，精油得率也呈现先增加后降低的趋势，添加比为8 ∶ 1的浸提效果最好。而浸泡时间以 ＞ 72 h为宜。
2.2 骆驼刺碱性精油物理性质及化学成分分析
采用超声波提取法提取的骆驼刺碱性精油呈色油状液体，具有刺激性气味；在空气中久置或光线照射会逐渐氧化变质，使其比重增加，颜色变深；易溶于水和其它有机溶剂中，比水略重。
经氨基酸自动分析仪分析得出的骆驼刺碱性精油中氨基酸含量见表2。经检测，精油中含氨基酸17种，占精油总含量的5.49%。含量较高的为天门冬氨酸、谷氨酸、亮氨酸和脯氨酸，其中，在作物抗旱中起决定性作用的脯氨酸的含量为0.46%。
2.3 骆驼刺碱性精油在节水抗旱中的作用
从示范试验结果表3可以看出，以骆驼刺为主要成分研制的FZ - 多功能生物抗蒸腾剂对不同地区、不同作物均有一定程度的抗旱节水作用，喷施后其增产幅度为10.6% ~ 21.3%，节水增幅为13.0% ~ 17.0%，提高水分利用效率11.0% ~ 17.0%。
3 讨论与结论
研究表明，外源提供脯氨酸、甜菜碱、脱落酸和黄腐植酸钾等物质，可调节植物叶片气孔开张度，减少植物水分蒸腾量，减少植物不必要的水分消耗（在干旱或干热风等极端气候条件下，效果非常明显），显著增加叶绿素含量，提高光合作用，增强植物酶系生理活性，刺激植物根系生长，因此，在抗旱节水方面发挥着重要作用[8]。
通过对骆驼刺碱性精油超声波萃取条件的摸索，确定其最佳提取条件为：以5%KOH溶液作为提取剂，KOH溶液与骆驼刺粉质量比为8 ∶ 1，浸提搅拌时间 ＞ 72 h。在该条件下骆驼刺精油的得率可达到25.2%。对骆驼刺碱性精油化学成分分析表明，其富含十几种氨基酸（主要是脯氨酸）、生物碱等抗旱、抗逆天然物质。
由新疆汇通旱地龙腐植酸有限责任公司利用生物技术从抗旱植物骆驼刺中提取、研发生产的FZ - 多功能生物抗蒸腾剂，以精油为主要原料，并添加植物抗旱营养（黄腐植酸钾、脱落酸等）与酶感元素（钾及微量元素）研制的复合型纯生物抗蒸腾剂，其具有保持和提高植物细胞亲和力和保水能力的作用，能够防止细胞脱水，使得植物细胞具有显著的抗旱能力，经示范试验表明，对新疆不同地区、不同作物均有较好的抗旱节水作用。
总之，骆驼刺在新疆分布较广，是一种质地优良的可开发植物，利用干骆驼刺碱性精油开发的FZ - 多功能生物抗蒸腾剂将为开发利用骆驼刺资源提供广阔的应用前景。
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参考文献
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[3]再乃提古丽·阿木提. 面临沙化的野生骆驼刺的保护强化及人工补种的重要性[J]. 新疆畜牧业，2014（6）： 60-61.
[4]袁祯燕，黄培佑，何兴金. 豆科植物骆驼刺研究现状及进展[J]. 安徽农业科学，2012, 40（18）： 9674-9677.
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[6]曾凡江，李向义，张希明.极端干旱条件下多年生植物水分关系参数变化特性[J].生态学杂志，2010，29（2）：207-214．
[7]刘玉花，常军民，王岩，等. 天山花楸果实的提取工艺研究[J].时珍国医国药，2012（11）： 2805-2806.
[8]梁太波，张景玲，田雷，等.干旱胁迫下外源甜菜碱和脯氨酸对烤烟抗氧化代谢的影响[J]. 烟草科技，2013，307（2）： 68-71.