萬正輝，黃金文，吳范宏，黃清俊*

(1.上海應用技術(shù)大學 生態(tài)技術(shù)與工程學院，上海 201418； 2.上海應用技術(shù)大學 化學與環(huán)境工程學院，上海 201418)

石斛屬(Dendrobium)植物為蘭科(Orchidaceae)多年生草本植物，通常生長于海拔480至1 700 m的林中樹干上或巖石上，該屬全球約有1 000種，除個別種外都屬附生蘭類，我國有76種石斛分布，主要產(chǎn)于秦嶺以南諸省，尤其以云南南部為多[1].石斛具有很高的觀賞價值，與卡特蘭、文心蘭、蝴蝶蘭并列為四大洋蘭.石斛屬植物民間很多可入藥，2005年版《中國藥典》中收錄了5種石斛[2], 分別為鐵皮石斛(D.officinale)、粉花石斛(D.loddigesii)、金釵石斛(D.nobile)、流蘇石斛(D.fimbriatum)、束花石斛(D.chrysanthum).人們對于石斛屬植物的研究主要集中在其藥理作用、化學成分及快速繁殖三個方面，研究和利用對象主要為藥用石斛.石斛化學成分復雜，已確定的化合物類型主要有：糖類、生物堿類、聯(lián)芐類、菲類、香豆素類、茐酮類、甾體皂苷、署芋皂苷、其他苷類、二萜類等[3].由于石斛生境狹窄，受小環(huán)境影響明顯，其種子不含胚乳導致種子的生長發(fā)育完全依賴于共生菌提供的營養(yǎng)[4]，自然環(huán)境下繁殖能力較低，另外由于人類的過度開發(fā)等原因，導致野生石斛已經(jīng)成為瀕臨滅絕的物種.1998年8月頒布的《中國植物紅皮書》將70余種石斛屬植物列入保護植物，更受《中華人民共和國野生植物保護條例》保護[5].由于石斛獨特的藥用價值，市場對于石斛的需求量逐年增加，野生石斛資源在我國的幾近枯竭的現(xiàn)狀不僅嚴重制約了大量相關(guān)藥品的供應，而且對自然生態(tài)和生物安全都造成極大的危害[6].本文從目前國內(nèi)石斛屬植物的有效化學成分角度綜述其研究進展，為石斛屬植物的保護和可持續(xù)發(fā)展提供階段性參考依據(jù).

1 我國種質(zhì)資源現(xiàn)狀

《中國植物志》記載我國石斛屬植物共有74種2變種.根據(jù)外部及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)特征，我國將石斛分類為12個組，其中石斛組38種，頂葉組6種，黑毛組7種，禾葉組和基腫組各4種，草葉組5種，劍葉組和距囊組各3種，心葉組和叉唇組各1種，瘦軸組和圓柱葉組各2種，所有石斛中目前發(fā)現(xiàn)可以藥用的約為51種，有三十余種石斛有可食用記錄[1,7].我國石斛屬植物集中分布于云南、貴州、四川和華南的廣東、廣西和海南等省區(qū).云南最多，有62種，僅在西雙版納就有43種、1變種[8]，貴州分布28種[9].由于人類的過度開發(fā)和自然環(huán)境的惡化，且石斛本身對生長環(huán)境要求也比較苛刻，野生石斛生長發(fā)育緩慢，目前原生的種類及數(shù)量在逐漸減少[10].近年來，由于生長環(huán)境的改變以及市場需求量的增加，野生石斛數(shù)量急劇減少，快速有效地繁殖遺傳穩(wěn)定性高的石斛，是保存現(xiàn)有野生資源、滿足人類生活需求的有力保證，體細胞胚胎發(fā)生是一種更加快速有效、遺傳相對穩(wěn)定的植物擴繁方法，利用體細胞胚胎發(fā)生的方式獲得大量類原球莖，對石斛屬植物的快速繁殖、種質(zhì)保存及生物技術(shù)育種均具有重要意義[11].

2 主要有效化學成分研究

2.1 石斛多糖

多糖是一種聚合糖高分子碳水化合物，目前已知的天然多糖大約有三百多種，廣泛存在于動植物和微生物組織中.現(xiàn)代藥理學表明石斛多糖類成分是石斛的一種活性成分，具有免疫增強作用和抗腫瘤作用，并且按照石斛藥材傳統(tǒng)的質(zhì)量標準“質(zhì)重、嚼之粘牙、味甘、無渣者為優(yōu)”，其多糖含量較高，所以石斛藥材質(zhì)量的好壞常以石斛多糖含量的高低來判斷.近年來關(guān)于石斛多糖的研究報道較多，其中尤以鐵皮石斛(D.candidum)多糖研究最多.石斛多糖的功能主要在于其降血糖、抗氧化衰老、抗腫瘤以及免疫調(diào)節(jié)作用四個方面.

湯志遠等[12]通過四氧嘧啶誘發(fā)小鼠糖尿病模型研究鐵皮石斛分離多糖對模型小鼠空腹血糖值、血清胰島素水平及糖化血清蛋白含量的影響，發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛多糖具有顯著的降血糖作用.TIAN 等[13]實驗證實較低相對分子質(zhì)量(僅6.70 kDa)的霍山石斛(D.huoshanense)多糖組分DHP1A具有抗氧化活性，而郝杰等[14]研究發(fā)現(xiàn)不同相對分子質(zhì)量的霍山石斛多糖均有抗氧化作用，且霍山石斛多糖的抗氧化能力與其相對分子質(zhì)量大小有關(guān)，相對分子質(zhì)量小，抗氧化作用強.金樂紅等[15]針對石斛水溶性多糖進行研究，結(jié)果證實了石斛水溶性多糖抗腫瘤作用明顯，其抑瘤機制可能與其促進免疫器官功能和提高抗氧化能力有關(guān).徐海軍等[16]觀察霍山石斛多糖對小鼠雙向免疫調(diào)節(jié)作用發(fā)現(xiàn)霍山石斛多糖具有較好的雙向免疫調(diào)節(jié)作用.李明智等[17]制備了鐵皮石斛多糖不同分級組分并對其免疫活性進行研究發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛多糖及其分級組分均有免疫調(diào)節(jié)活性,且相對分子質(zhì)量較小的免疫調(diào)節(jié)活性較強.TAO等[18]從鐵皮石斛中分離出兩種新的多糖DOPW-1和DOPW-2，發(fā)現(xiàn)DOPW-1和DOPW-2的免疫調(diào)節(jié)活性優(yōu)于主要的鐵皮石斛水溶性多糖組分(DOPW)，認為DOPW-1和DOPW-2不僅可以作為潛在的新型免疫調(diào)節(jié)劑，而且可以作為研究多糖功效的分子機制的直觀工具.

王曉媛等[19]測定了石斛屬石斛組中六種石斛多糖含量，發(fā)現(xiàn)不同種石斛中莖多糖含量差異明顯，6種石斛中多糖質(zhì)量分數(shù)介于6.92%～26.90%.曹雪原等[20]對鐵皮石斛各部位多糖含量進行測定發(fā)現(xiàn)莖段含量(34.61%)最高，葉(23.51%)次之，花(13.47%)的多糖含量最低.吳蓓麗等[21]研究表明鐵皮石斛多糖主要由甘露糖、葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等單糖以不同摩爾比通過特定的結(jié)構(gòu)組成.張又元[22]發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛莖部和葉部兩種多糖的單糖組成具有較大差異，莖部多糖主要由甘露糖和葡萄糖組成，葉部多糖主要由甘露糖、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖組成.高云霄等[23]從新鮮的鐵皮石斛中分離得到一種均一的鐵皮石斛多糖( SDOP)并對其初級結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)果表明，SDOP的重均相對分子質(zhì)量為 1. 66×106，含有甘露糖和葡萄糖(物質(zhì)的量的比4.9∶1.0).司華陽等[24]對霍山石斛多糖的分離鑒定進行綜述，總結(jié)了霍山石斛所含有的七種多糖及其具有的藥理活性.鄒榮燦等[25]總結(jié)了國內(nèi)外目前鐵皮石斛多糖的提取方法，主要有微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、熱水浸提法、閃式提取法、超高壓萃取法及酶提法.目前對于鐵皮石斛多糖含量測定的方法主要有苯酚-硫酸法和蒽酮-硫酸法，其原理是利用強硫酸將多糖水解成單糖，形成糠醛化合物與苯酚或蒽酮形成有色物質(zhì)，再利用其在可見光區(qū)的最大吸收波長作為檢測波長進行含量測定.同一種石斛的多糖含量受到多種因素的影響，包括品種[26]、種植年限[27]、產(chǎn)地[28]等都能影響石斛多糖的含量.譚青云等[29]用傳統(tǒng)熱水提取法、酶法提取、閃式提取法、超聲波提取法、凍融提取法5種提取方式在各自最佳參數(shù)上提取鐵皮石斛粗多糖，結(jié)果表明凍融提取法所得鐵皮石斛多糖得率和平均相對分子質(zhì)量最高,多糖得率高達37.1%.馬厚雨等[30]研究表明較低的干燥溫度有利于鐵皮石斛顆粒保持組織結(jié)構(gòu),減少材料收縮,減輕美拉德反應和焦糖化反應,同時產(chǎn)生一定的內(nèi)部空隙,從而促進其多糖的溶出.YUAN等[31]研究了外源水楊酸對鐵皮石斛多糖含量的影響，表明水楊酸可能是用于增強鐵皮石斛活性多糖生產(chǎn)的有效化合物.

石斛多糖一直是國內(nèi)學者的研究重點，石斛多糖含量受到多方面因素的影響，不同品種、不同產(chǎn)地、不同種植年限甚至不同提取方式對石斛多糖含量或結(jié)構(gòu)具有明顯的影響，不同結(jié)構(gòu)的石斛多糖功能活性也具有一定的差異.目前對于石斛多糖的研究主要集中于多糖的提取純化，藥理活性以及其結(jié)構(gòu)的鑒定，且主要的研究對象集中于鐵皮石斛、霍山石斛、金釵石斛、球花石斛(D.thyrsiflorum)等少數(shù)在市場上獲得廣泛認同的藥用石斛，對于其他眾多石斛屬植物的研究比較少.另外對于石斛多糖的藥理活性，應該進行更多的毒理學實驗及臨床實驗.

2.2 菲類和聯(lián)芐類

菲類和聯(lián)芐類也是石斛屬植物重要的有效化學成分.其具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等功效.毛蘭素(2-methoxy-5-[2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)ethyl]phenol)是一種聯(lián)芐類的天然產(chǎn)物,為聯(lián)芐類的衍生物，相對分子質(zhì)量為318，主要分離來自鼓槌石斛等.毛蘭素具有許多與癌癥預防和治療有關(guān)的藥理活性[32].我國學者馬國祥等[33]最早從鼓槌石斛中分離出β-谷甾醇、鼓槌菲、毛蘭素、毛蘭菲和鼓槌聯(lián)芐5種化合物，其中毛蘭素含量最高為0.251%.崔名揚等[34]研究鼓槌石斛毛蘭素對人結(jié)腸癌Caco-2細胞增殖的抑制作用及其誘導細胞凋亡的分子機制發(fā)現(xiàn)毛蘭素對腫瘤細胞的增殖具有一定抑制作用且通過線粒體途徑誘導Caco-2細胞凋亡.ZHU等[35]研究表明毛蘭素通過JNK信號通路誘導膀胱癌細胞周期G2 / M期并誘導其凋亡，表明毛蘭素在治療膀胱癌方面具有潛在的用途.LI等[36]研究表明毛蘭素能抑制宮頸癌細胞增殖并促進凋亡.毛蘭素除在鼓槌石斛中含量較高以外，在其他品種的石斛中也有一定含量.羅陽等[37]測定了21種石斛中毛蘭素含量，結(jié)果表明其中11種石斛含有毛蘭素，其中鼓槌石斛中毛蘭素含量顯著高于其他品種.張聰[38]對產(chǎn)自云南的鼓槌石斛等12種石斛中的毛蘭素進行定性和定量檢測，結(jié)果表明只有流蘇石斛、金釵石斛和鼓槌石斛中檢測到了毛蘭素，含量分別為0.039 2%、0.056 4%、0.159%.龔慶芳等[39]研究了不同光照強度下的鼓槌石斛毛蘭素含量差異，結(jié)果表明在7月,透光率僅為10%的條件下,鼓槌石斛中毛蘭素含量最高，為0.945%.楊虹等[40]對不同采收時期的鼓槌石斛中毛蘭素的含量進行測定發(fā)現(xiàn)，不同采收時間的毛蘭素含量差異明顯，其中11月份采收的毛蘭素含量最高，說明傳統(tǒng)上石斛藥材的采收時間定于秋冬季是有依據(jù)的.

2.3 生物堿

生物堿是藥用石斛重要的生理活性成分，是金釵石斛的特征藥效成分[41].生物堿類化合物在石斛屬植物中廣泛存在，這些生物堿類成分具有抗炎、抗腫瘤、降血糖、調(diào)血脂及細胞毒性等生物活性[42].石斛屬植物中生物堿含量以金釵石斛為最多，國內(nèi)對于石斛堿的研究也主要集中于對金釵石斛的研究.生長期[43]、栽培環(huán)境[44]、產(chǎn)地[45]等對金釵石斛生物堿含量都有一定的影響.目前已有研究報道的生物堿共有5類, 分別為吲哚里西啶、倍半萜類、苯酞類、咪唑類以及吡咯烷[46].WANG等[47]對金釵石斛莖的提取物中的倍半萜類生物堿進行結(jié)構(gòu)鑒定, 分別鑒定出了9種化合物.目前已經(jīng)鑒定的金釵石斛生物堿類主要有石斛堿、金石斛堿、石斛副堿、石斛星、石斛酮堿、6-羥基石斛堿、石斛醚堿、石斛次堿、N-甲基石斛季銨堿、N-異戊烯基石斛季銨堿等24種, 其中5種是季銨生物堿，10種是運用催化等方式合成的[48].

2.4 其他有效化學成分

石斛中還包含氨基酸、微量元素、香豆素、黃酮等其他有效化學成分.陳玉芹等[49]測定了22種主要石斛栽培品種的氨基酸組成和含量，結(jié)果表明不同品種石斛的氨基酸含量和組成比例存在一定差異,其中10種石斛含有17種氨基酸和7種必需氨基酸,11種石斛未檢出蛋氨酸或胱氨酸.蔣雪嫣等[50]測定了三個品種鐵皮石斛中礦質(zhì)元素的含量，結(jié)果表明三個鐵皮石斛優(yōu)良品系間礦質(zhì)元素差異不顯著,生長時期對鐵皮石斛礦質(zhì)元素含量存在顯著的影響，鈣的含量與多糖含量呈極顯著負相關(guān),鎂、硼、錳的含量與醇溶性浸出物含量呈顯著正相關(guān).師亦潔等[51]采用高效液相色譜法測定了八種石斛中香豆素的含量，結(jié)果這八種石斛均含有香豆素，其中鼓槌石斛香豆素含量最高，疊鞘石斛含量最低，分別為108.6和5.683 μg/g.孫恒等[52]通過傅立葉變換紅外光譜 (FTIR) 結(jié)合化學計量學建立了快速預測不同采收期鐵皮石斛中總黃酮含量的方法，結(jié)果表明鐵皮石斛總黃酮含量隨時間變化趨勢為先升高后降低, 6～8月樣品含量較高, 平均含量大于64.10 mg·g-1.

3 栽培方式與有效成分

由于近些年對石斛有較高的市場需求，使得石斛人工種植的產(chǎn)業(yè)化程度更加成熟,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大.石斛的栽培方式因此也有較多的研究報道.但是，栽培方式的不同對于石斛品質(zhì)的影響非常明顯，不同的栽培方式對石斛多糖、生物堿、氨基酸和微量元素均具有一定的影響，找到栽培出最佳品質(zhì)石斛的栽培方式同樣顯得至關(guān)重要.目前主要的栽培方式為仿生栽培和盆栽，仿生栽培應用較多，從露地石頭仿野生、巖壁仿野生、林下仿野生、活樹仿野生、死樹仿野生，最終到溫室大棚仿野生等栽培方式.斯金平等[53]系統(tǒng)闡述了鐵皮石斛設(shè)施仿生栽培、林下原生態(tài)栽培、活樹附生原生態(tài)栽培、盆栽等系列栽培模式的技術(shù)要點和相關(guān)注意事項.袁穎丹等[54]以樟樹、楓香、杉木、馬尾松作為附生樹種栽培鐵皮石斛，研究表明這四種樹均可適合鐵皮石斛作為附生樹種，其中杉木和楓香上的鐵皮石斛長勢較好.不同的栽培方式下鐵皮石斛的品質(zhì)有明顯差別.肖強等[55]在板栗、杉木、馬尾松、五倍子等針闊葉林及林下附有豐富苔蘚的石灰?guī)r基質(zhì)上栽培鐵皮石斛，測量多糖含量后結(jié)果表明栽培在杉木上的鐵皮石斛多糖含量(33%)相比其余樹種(約18%)明顯要高.徐麗紅等[56]對活樹仿野生、死樹仿野生、大棚仿野生、石頭仿野生、巖壁仿野生、林下仿野生、純野生栽培方式下鐵皮石斛的多糖、甘露糖、黃酮等含量進行測定,結(jié)果表明多糖和甘露糖含量最高的為石頭仿野生和林下仿野生，黃酮含量最高的為純野生鐵皮石斛.斯金平等[57]采用立體栽培方式栽培的鐵皮石斛，經(jīng)測量浸出物含量、多糖與浸出物總量明顯高于地栽.胡小京等[58]采用菌渣、松樹皮、草炭、木屑、椰糠和水苔為栽培基質(zhì)研究不同配比的栽培基質(zhì)對金釵石斛和蜂腰石斛生長和生理的影響，菌渣∶松樹皮∶水苔=1∶2∶1的基質(zhì)配方最有利于金釵石斛幼苗的生長,而草炭∶松樹皮∶椰糠=1∶2∶1的基質(zhì)最有利于蜂腰石斛幼苗的生長.且這兩種混合栽培基質(zhì)能有效增加金釵石斛和蜂腰石斛幼苗的葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量.藍桃菊等[59]從紅樹植物內(nèi)生真菌中篩選出了能促進鐵皮石斛生長的內(nèi)生真菌菌株HS40，接種該菌株后的鐵皮石斛莖干多糖含量顯著提高.

4 總結(jié)與展望

石斛作為我國傳統(tǒng)的中藥材，具有很高的應用前景.我國石斛資源種類大約占全世界石斛種類的8%，具有藥用價值的至少有51種，其中國家藥典收入5種；石斛植物其有效化學成分的研究熱點主要集中在石斛多糖、菲類和聯(lián)芐類、生物堿等，這些有效成分對人體抗腫瘤、保健等具有重要價值；不同石斛種類及品種，以及不同器官部位，有效成分都存在差異；不同石斛栽培方式影響有效成分的含量.石斛的研究成果極大地促進了石斛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.

目前由于人為因素致使野生資源稀缺，而市場對于石斛的需求量逐年遞增，不同品種及不同栽培方式，導致市場上的石斛品質(zhì)良莠不齊，石斛制品生產(chǎn)行業(yè)受到?jīng)_擊.在石斛藥效成分的作用機理尚需要進一步明確的前提下，盲目的消費石斛產(chǎn)品會導致石斛的藥用效果和市場價值受到質(zhì)疑.

為了滿足市場對不同石斛的需求，促進石斛產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，在未來應該對石斛活性成分進行更深入的研究，進一步明確石斛的有效成分和作用機理，對石斛的研究不應只局限于部分傳統(tǒng)的藥用石斛，應對其他更多種類石斛及其品種進行更多方面的研究；在保護野生石斛資源的同時，應加強優(yōu)良石斛及其品種的選育，加強分子育種方面的研究；對種質(zhì)資源的開發(fā)、利用或者保護，都需要對石斛進行遺傳多樣性研究與比較，尤其是對瀕危的植物資源，采用DNA分子標記等生物技術(shù)揭示石斛屬植物之間遺傳多樣性及親緣關(guān)系, 為珍貴資源的開發(fā)利用以及合理保護提供理論依據(jù).隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，未來可以利用新一代的測序技術(shù)與生物信息學相結(jié)合, 對石斛的功能基因進行更深的研究，從石斛生長、發(fā)育以及共生真菌機制的相互作用的分子基礎(chǔ)進行發(fā)掘，以促進石斛的合理利用和野生資源的保護.