第二章 前人研究
四、 影響紫錐菊活性成分之要素
(一) 栽培方式
紫錐菊在歐美地區風行已久，而現今紫錐菊幾乎生長在世界各地 (Bauer et al., 1988; Laasonen et al., 2002; Kreft, 2005)，不論是在溫帶、亞熱帶 和熱帶地區、低海拔和高海拔、陸地和海岸邊都可以發現其蹤跡 (El-Gengaihi et al., 1998; Stuart and Wills, 2000; Lin et al., 2011)。紫錐菊大部分生 長在原產地北美洲貧瘠、日照充足的石礫地，一般土壤栽培可選擇肥力中等 的砂質壤土、排水良好且 pH 值介於 6-7 的土壤。根據 Galambosi 等 (1993) 研究顯示，紫花紫錐菊行株距須至少 40 × 40 cm (6-7 plant m-2)，在第二年可 收穫 4.5 kg FW m-2之紫錐菊。種植於 80 cm3盆栽的紫錐菊於第一年可收穫 210 g FW plant-1，地上部可達 50 g DW plant-1。雖然種植密度增加會降低紫 花紫錐菊單株的生長及產量，但單位面積的產量會隨密度增加而提高 (Shalaby et al., 1997)。在雜草防除上，因紫錐菊對雜草競爭力低，在栽培過 程中可覆蓋塑膠布，不但可節省成本且可以增加植株乾重達 114%，但要注 意夏季土溫過高的問題，可能會導致紫錐菊生長遲緩，也可使用除草劑，如 莫多草淨 (metolachlor)、大克草 (DCPA)、樂滅草 (oxadiazon)、及施得圃 (pendimethalin) (邱，2001)。
由於傳統的栽種方式常常受限於作物栽種時間過長、遭受病蟲害攻擊和 天氣不穩定等因子的影響，植物萃取產量常常供不應求，因此，為了開發更 有效率的方法來滿足日益增長的需求，許多研究也轉向植物細胞培養的方式，
長因子來增加植物細胞的生長、產量以及其活性成分的含量。利用農桿菌
作用皆會提高紫錐菊的生長和有效成分，不論施用 146 kg N ha-1、114 kg K ha-1或是兩者之複合肥料可得最佳生長 (分別為 86.3、72.4 和 90.8 mg DW plant-1) 及活性成分 (El-Sayed et al., 2012)。但根據 Shalaby 等 (1997) 研究 顯示，當氮、鉀肥依不同比例混合施用時，紫錐菊產量並不一定會隨氮肥和 鉀肥的施用量增加而提高，適當的氮鉀比才可以得到最佳的紫錐菊生長及產 量。一般而言，缺氮會增加咖啡酸衍生物的含量，但沒有任何研究結果顯示 紫錐菊在缺氮的情況下咖啡酸衍生物有顯著地增加，但施用氮肥會顯著地增 加烷醯胺類的含量 (Thomsen, 2012)。
施用有機質肥料可以改善土壤的物化和生物性質，會影響植物的養分吸 收以及各種代謝反應等。有機質在土壤中由微生物及酵素作用而分解，在土 壤之碳水化合物會分解而成二氧化碳；水溶性蛋白質分解後成為胺基酸，是 胺態氮之來源，然後經過細菌作用而成為硝酸態氮，再被植物利用。除了氮 以外，有機質亦提供其他必要元素 (朱，1984)。紫花紫錐菊從移植後到採收 期對養分的吸收量呈現持續增加的趨勢，在採收期施用有機質肥料的紫花紫 錐菊養分吸收量大於施用化學肥料者，而施用有機質肥料的紫錐菊之氮：磷：
鉀：鈣：鎂等養分吸收量比例約為 6：1：12：4：2，且可以增加其營養要素 之絕對吸收速率，其中鉀的絕對吸收率最高 (11.6 mg d-1)，其餘依次為氮、
鈣、鎂、磷和微量元素等 (蔡等，2001)。
(三) 收穫調製
紫錐菊的活性成分會隨植物生育階段、採收部位、收穫季節、萃取條件、
乾燥方式和溫度，以及貯存容器和溫度等的不同而有差異。根據 Thomsen (2012) 的研究指出，在春天或夏天收穫紫錐菊根部，可以得到高含量的咖啡 酸衍生物和一半量的烷醯胺類，且春天收穫紫錐菊根部後，農地可以種植其 他經濟作物，夏天收穫則適合一起採收地上部，不建議在秋天收穫紫錐菊，
含量僅比花低 50%，並不需要分開收集。紫錐菊產量和咖啡酸衍生物含量會 胺類在刺激逆境相關之基因中扮演重要的角色 (Méndez-Bravo et al., 2011)，
由外部施用茉莉酸甲酯於白花紫錐菊的地上部，其根部之烷醯胺類會受到誘 導而增加 (Binns et al., 2001)。咖啡酸衍生的合成與其前驅物—肉桂酸 (cinnamic acid) 息息相關，而肉桂酸是由苯丙胺酸經過苯丙胺酸解氨酶反應 後的產物 (Dixon and Paiva, 1995; Winkel-Shirley, 2001)，故可活化苯丙胺酸 解氨酶的物質，皆具有作為增加咖啡酸衍生物含量之誘引劑的潛力 (如 H2O2、
(shikimate dehydrogenase, SKDH)、分支酸變位酶 (chorismate mutase, CM) 和 苯丙胺酸解氨酶與酚類、黃酮類和咖啡酸衍生物含量的改變並沒有直接關係 (Mobin et al., 2015)。在鹽逆境的誘導下，狹葉紫錐菊在 50 mM 氯化鈉處理 後，大部分烷醯胺類和酚類化合物相對增加；紫花紫錐菊在 50 和 75 mM 氯 化鈉處理後，根的乾重增加 (分別為 121 和 117%)，雖然烷醯胺類沒有明顯 差異，但總咖啡酸衍生物含量皆增加 (Sabra et al., 2012)。眾多研究都顯示，
不論是傳統栽培或是細胞培養，以逆境誘導紫錐菊增加二次代謝物含量結果 不盡相同，仍需要更進一步的研究才能有效地增加植物的有效成分。
(五) 二次代謝物之前驅物
許多二次代謝物是由莽草酸途徑產生，包括咖啡酸衍生物、酚類和黃酮 類化合物，此途徑會受到其所需的蛋白質或中間產物的調控，故添加前驅物 也可作為在細胞培養下，增加植物二次代謝產物的方法之一。在紫錐菊不定 根栽培中添加咖啡酸衍生物之前驅物—苯丙胺酸和色胺酸，會增加紫錐菊不 定根的生長和二次代謝物的累積 (Mobin et al., 2015)。