中藥青蒿化學成分與種植研究現(xiàn)狀

張秋紅 ，朱子微 ，李 晉 ，常艷旭 ,2

1.教育部方劑學重點實驗室（天津市中藥化學與分析重點實驗室），天津 300193；2.江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司博士后工作站，江蘇連云港 222001

青蒿是菊科一年生草本植物黃花蒿（Artemisia annua L.）的干燥全草，具有清熱解毒、抗瘧等功效。青蒿作為一種傳統(tǒng)中藥，在中國已用于治療包括瘧疾在內(nèi)的多種疾病，臨床應(yīng)用已經(jīng)超過2000多年。20世紀70年代，中國科學家率先從青蒿中分離得到青蒿素并發(fā)現(xiàn)其抗瘧特性，是現(xiàn)代瘧疾防治歷程中最重要的進步之一。目前，青蒿抗瘧的物質(zhì)基礎(chǔ)已經(jīng)得到闡明，并已利用青蒿中的青蒿素（Artemisinin）及其衍生物治療瘧疾等多種疾病，效果非常顯著，由于青蒿素在結(jié)構(gòu)上的新穎性，以及藥理作用中高效低毒等特點，在國際上得到認可。

目前，有許多國家與地區(qū)大力支持和推廣青蒿的種植，用于工業(yè)上生產(chǎn)抗瘧新藥青蒿素及其衍生物，有關(guān)青蒿規(guī)范化種植研究主要以青蒿素為有效成分指標進行研究。許多學者已經(jīng)考察了不同播種期、產(chǎn)地、栽培方式、種源、土壤、生態(tài)環(huán)境對青蒿素產(chǎn)量的影響，并取得了豐碩的成果。本文對青蒿化學成分及種植研究進展進行綜述，為青蒿的規(guī)范化種植研究提供了一定的科學依據(jù)。

1 化學成分研究

隨著對青蒿需求量的不斷增加，青蒿中化學成分的研究也逐步深入，據(jù)文獻報道[1-7]，青蒿化學成分主要有黃酮類、香豆素、萜類、苯丙酸類和揮發(fā)油。

1.1 萜類

青蒿素在20世紀70年代初已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，作為高效的抗瘧藥使用，陸續(xù)從青蒿中分離出來的萜類還有青蒿甲素、青蒿乙素、青蒿丙素[1]、二氫去氧青蒿素B、去氧青蒿素B[2]，青蒿酸[3]等。

1.2 黃酮類

采用甲醇提取，LC-DAD-ESI-MSn鑒定出40個酚類化合物[4]，其中有16個黃酮類化合物，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；mearnsetindi-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；有學者用高速逆流色譜法從干燥的青蒿葉中提取分離出紫花牡荊素[5]，產(chǎn)率為16.5%。

1.3 苯丙酸類

目前，苯丙酸類主要是奎寧酸類衍生物，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 香豆素類

莨菪亭[6]、東莨菪內(nèi)酯[7]等。

1.5 揮發(fā)油

由于種植條件和地區(qū)不同，揮發(fā)油的含量和化學成分有很大差異。利用GC×GC-TOF-MS測定青蒿中的揮發(fā)油，鑒定出303個化合物，主要是萜烯類物質(zhì)，包括冰片（15.903%）、（Z）-β 金合歡烯（12.920%）、吉瑪烯 D（10.900%）、β-反石竹烯（5.984%）、檜烯（3.213%）、β-桉葉烯（1.254%）、β-百里香素（1.224%）、胡椒烯（1.139%）等33種成分[8]。何兵等采用水蒸氣蒸餾法提取，用GC-MS對酉陽青蒿中的揮發(fā)油進行分離鑒定，共分離得到46個成分，鑒定出41個，主要有蒿酮（43.04%）、右旋樟腦（12.12%）、桉油精（7.44%）、莰烯（5.64%）、β-月桂烯（3.32%）、大根香葉烯 D（4.43%）、β-石竹烯（3.52%）、石竹烯氧化物（2.01%）等，占揮發(fā)油總量的93.74%[9]。從甘肅河西走廊青蒿揮發(fā)油中鑒定出43個化合物，主要為甜沒藥萜醇（23.47%）、甜沒藥萜醇氧化物B（11.31%）、甜沒藥萜醇氧化物 A（6.27%）、反-橙花叔醇（10.04%)、2-乙烯基萘（8.72%）、反-羅勒烯（6.88%）、檸檬油精（4.91%）[10]等。

1.6 其他成分

盛曉甘等[11]用氣相色譜法，采用FFAP交聯(lián)石英毛細管色譜柱對黃花蒿中的中脂肪酸進行研究，證實青蒿中含有豐富的亞油酸、二十二碳多烯酸、二十四碳多烯酸、棕櫚酸、亞麻酸、十八碳三烯酸、花生二烯酸、油酸等。此外，青蒿還含有糖類[12]、氨基酸[13]等。

2 種植研究

青蒿中的青蒿素被認為是的主要抗瘧成分，許多研究以青蒿素含量作為評價指標，考察不同種植條件及環(huán)境對青蒿品質(zhì)的影響。

2.1 栽培方式

分別采用高畦蓋膜、平畦蓋膜、高畦不蓋膜、平畦不蓋膜栽培青蒿，在團棵期、旺長期、成熟期、采收期干燥后測其干重，由于高畦蓋膜土壤中肥料流失少，透水保水高，因此高畦蓋膜栽培青蒿在各時期生長均好；高畦蓋膜栽培的植株青蒿素含量最高，且青蒿素含量與植株葉產(chǎn)量正相關(guān)，一方面高畦蓋膜栽培有利于枝條發(fā)育，使株型增大，產(chǎn)量增加，另一方面地膜反光使青蒿下部照射增強，減輕了青蒿的早衰[14]。由于蓋膜栽培可提高地溫、保水，使根系營養(yǎng)物質(zhì)和水分的吸收增強，在海撥1 900 m以上的云南曲靖地區(qū)蓋膜栽培可使青蒿素產(chǎn)量提高0.11%[15]。

2.2 播種期

為探尋最佳播種期，蔣運生等[16]在廣西桂北1~5月播種黃花蒿，8月采收，采用LSD和ANOVA法比較不同播種期植株的根生物量比、莖生物量比、根冠比、葉青蒿素產(chǎn)量、株高和地徑，結(jié)果均為1月＞2月＞3月＞4月＞5月，1月葉青蒿素產(chǎn)量可達0.963%，因此1～2月最適宜種植黃花蒿，播種越早黃花蒿產(chǎn)量和質(zhì)量越高，播種期越晚植株越小，青蒿素含量越低。

2.3 種植密度

由于水分、養(yǎng)分和空間的競爭，種植密度嚴重影響苗效、生物量分配和產(chǎn)量。陳德素等[17]對青蒿不同播種量進行壯苗實驗，選取每公頃 150、300、600、900、1 200 和 1 500 g 種子進行播種，采用樣方調(diào)查統(tǒng)計法，考察植株性狀和產(chǎn)量，實驗表明，播種量越少，苗有效率越高，一級苗（苗莖基粗0.40 cm以上）和二級苗(莖基粗0.30～0.39 cm)所占比例越高；播種量增大，三級苗（莖基粗0.22～0.29 cm）比例也隨之增加，而葉片產(chǎn)量下降。在閩東北半山區(qū)種植青蒿，行距60 cm，株距40 cm的種植密度適宜種植，且青蒿素含量達到1.326 7%[18]。這說明不同地區(qū)種植密度存在差異。

2.4 施肥水平

氮、磷、鉀及一些微量元素，在植物代謝和生長發(fā)育中起著重要作用，適宜的施肥量，是青蒿生長必不可缺的。Mensure 等[19]用不同氮含量（0、40、80、120 kg/畝）的土地種植青蒿，不同含量的氮對植株高度、揮發(fā)油等沒有影響，而青蒿素的含量卻顯著不同，其中120 kg/畝的青蒿素含量最高；土壤中氮、磷的含量對青蒿產(chǎn)量有較大影響，且氮、磷有互補作用，而青蒿素含量隨土壤中鉀含量增加而增加，當?shù)昧装?∶1施肥時，增加適量的鉀，可使青蒿產(chǎn)量和青蒿素含量同時增加[20]。王滿蓮等[21]報道，供氮量在0～0.2 g/kg之間青蒿素含量、地徑和株高隨供氮量的增大而增加，0.2～0.6 g/kg之間青蒿素含量隨供氮量的增大而下降，地徑和株高變化很小。微量元素錳、鋅濃度0.1%～0.5%能提高青蒿素含量和黃花蒿干葉產(chǎn)量，硼對青蒿素含量和黃花蒿干葉產(chǎn)量無明顯影響，而且1.0%的硼會產(chǎn)生負作用[22]。

2.5 光照

光照是光合作用的前提，不同光照影響植物的開花、生長發(fā)育及營養(yǎng)的吸收利用，光和能力強能促進植物生長和同化物的累積。青蒿是一種光合作用能力很強的植物，喜光，對弱光適應(yīng)性也較強。分別在連續(xù)黑暗、連續(xù)光輻射和先光輻射后黑暗條件下，對青蒿根部進行處理，測定青蒿素含量，結(jié)果，連續(xù)光輻射大于連續(xù)黑暗中青蒿素含量，而用先光輻射后黑暗處理的大于連續(xù)光輻射中青蒿素含量，前者可能與光輻射增進營養(yǎng)吸收和碳水化合物累積有關(guān)，后者可能是由于連續(xù)光輻射導(dǎo)致關(guān)鍵酶缺失和次級代謝中的碳磚移[23]。

2.6 采收期

采收時間和采收次數(shù)的不明確，導(dǎo)致青蒿藥材質(zhì)量的不均一和不穩(wěn)定，因此，最佳采收期的確定對于青蒿質(zhì)量的保證是必要的。在勒克瑙地區(qū)，青蒿適宜2月種植7月采收或4月種植8月采收，青蒿素平均含量在40 kg/ha，而種植大于30周，采收4次，青蒿素含量平均在75 kg/ha[24]。有研究表明四川瀘州的青蒿，青蒿素含量在8月含量最高[25]，而山東產(chǎn)黃花蒿九月花蕾期青蒿素含量最高[26]，云南栽培黃花蒿在花芽分化期青蒿素含量最高[27]。

2.7 緯度

緯度對青蒿素的含量有影響，發(fā)現(xiàn)從南至北呈現(xiàn)出遞減趨勢。貴州施秉地區(qū)單株青蒿素含量在1.27%～1.34%，廣東清遠青蒿中青蒿素含量達1.08%，四川一帶單株含量在1.20%～1.23%[28]。華中地區(qū)武陵山地青蒿素含量平均在0.48%～0.88%，最高可達1.0%[29]。天津地區(qū)青蒿中青蒿素平均含量在0.5%左右[30]。

2.8 繁殖方式

傳統(tǒng)栽培方式由于地域的分布和植株部位的不同，青蒿素含量并不均一，現(xiàn)代生物技術(shù)的運用可以保持青蒿優(yōu)良性狀、提高質(zhì)量和產(chǎn)量。對黃花蒿愈傷組織誘導(dǎo)和根、芽分化組培得到黃花蒿組培苗，分別進行溫室移栽和露天栽培，組培苗生根率和成活率均在95%以上，生物性狀穩(wěn)定，與野生黃花蒿相比，各生長期青蒿素含量均比較高[31]。采用有性選擇和組織培養(yǎng)相結(jié)合，一方面選取優(yōu)良種源進行種子繁殖，另一方面通過組織培養(yǎng)可以繁殖其優(yōu)良特性，大面積擴繁，從而提高繁種效率[32]。

綜上所述，中藥青蒿化學和種植的研究已經(jīng)取得了很多進展，但仍有許多問題亟待解決和闡述，如青蒿清熱解毒物質(zhì)基礎(chǔ)、種質(zhì)資源不清,種植、加工技術(shù)不規(guī)范，質(zhì)量評價不全面，野生資源破壞嚴重等。因此，有必要加強中藥青蒿資源化學與規(guī)范化種植研究，考察各種生態(tài)因子及種植條件對青蒿中多種有效成分影響，確定有效成分變化規(guī)律，為更好地開發(fā)利用青蒿資源提供科學依據(jù)。

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