蒙藥材黃芪質(zhì)量的影響因素研究進展△

曹烏吉斯古楞

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)蒙醫(yī)藥學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110)

黃芪(Radix Astragali)是我國著名的傳統(tǒng)藥材，是豆科(Fabaceae)黃芪屬(Astragalus)多年生草本植物蒙古黃芪(A.mongholicus)或膜莢黃芪(A.membranaceus)的干燥根［1］?，F(xiàn)如今，隨著人們對黃芪保健作用的認識，對黃芪的需求量日益增多，野生資源被大量采挖，加之環(huán)境破壞以及保護不利等原因?qū)е缕湟吧Y源幾近枯竭。長期的濫采濫挖導(dǎo)致黃芪野生資源匱乏，同時也促進了人工栽培資源的發(fā)展。目前，栽培品成了商品黃芪的主流。為了滿足市場的需要，各地對蒙古黃芪和膜莢黃芪進行了大規(guī)模的引種栽培，但黃芪大規(guī)模種植僅60 余年，由于其基源、種植方式、產(chǎn)區(qū)和需求等的多樣性，栽培黃芪普遍存在質(zhì)量參差不齊的問題。我國研究者針對黃芪的質(zhì)量問題從不同角度進行了研究。

1 不同產(chǎn)地、生境對黃芪的質(zhì)量影響

1.1 野生種和栽培型的質(zhì)量比較：很多研究比較了同一產(chǎn)地膜莢黃芪和蒙古黃芪的野生和栽培型中的黃芪甲苷、異黃酮類、總黃酮及總多糖含量。張慶芝等研究表明黑龍江佳木斯的膜莢黃芪野生種中總黃酮和總多糖含量均高于栽培型，只有黃芪甲苷含量稍低于栽培型，說明野生種大體上優(yōu)于栽培型［2］。劉靖等采用UPCL -DAD -ELSD 比較測定了采自武川縣大青山地區(qū)的野生蒙古黃芪和栽培蒙古黃芪的毛蕊異黃酮苷、芒柄花苷、毛蕊異黃酮及芒柄花素等4種異黃酮類成分和黃芪皂苷I、黃芪皂苷II、黃芪皂苷III 及黃芪皂苷IV 等4 種皂苷類成分的含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，野生蒙古黃芪中的毛蕊異黃酮苷、芒柄花苷、毛蕊異黃酮及芒柄花素的含量要明顯高于栽培型的含量;黃芪皂苷I 及黃芪皂苷II 的含量稍高于栽培型;而野生種的黃芪皂苷III 及黃芪皂苷IV 的含量略低于栽培品中的含量。張艷賀等分析不同產(chǎn)地的不同生長背景的黃芪的多糖表明，栽培型中多糖含量最高，野生次之，半野生狀態(tài)的最低，這與它們的生長環(huán)境有明顯的關(guān)系?？傮w上看，野生蒙古黃芪中的異黃酮類成分及皂苷類成分的含量均要高于栽培型中的含量［3，4］。王雪潔等以黃芪藥材中總黃酮或毛蕊異黃酮為評價指標，認為山西渾源半野生品的種質(zhì)資源優(yōu)于原產(chǎn)地野生品和栽培品［5］。杜國軍等比較了傳統(tǒng)與2年生栽培蒙古黃芪藥材的化學(xué)成分，探討化學(xué)成分差異性。結(jié)果傳統(tǒng)黃芪的毛蕊異黃酮葡萄糖苷和總多糖量明顯高于2年生栽培黃芪，但二者的黃芪甲苷量和浸出物量沒有差別，引起二者明顯區(qū)別的主要差異性化學(xué)成分為毛蕊異黃酮葡萄糖苷、芒柄花苷、峰4 和5、黃芪皂苷Ⅱ、峰13、黃芪皂苷Ⅰ［6］。劉風波等比較分析了不同來源黃芪中黃芪總皂苷含量，結(jié)果為蒙古黃芪總皂苷平均含量為21.06 mg/g，膜莢黃芪總皂苷平均含量為19.37 mg/g;野生黃芪藥材總皂苷平均含量為21.33 mg/g，人工種植黃芪藥材總皂苷平均含量為19.06 mg/g，半野生栽培黃芪藥材總皂苷平均含量為18.97 mg/g。表明不同來源黃芪藥材總皂苷含量具有明顯差異［7］。本課題組通過運用LC -TOF/MS 的方法對采自15個居群的45 份黃芪樣品進行代謝輪廓分析，找出11 個差異化合物，而這11 個化合物均為黃耆主要有效成分，根據(jù)其信號強度比較它們的含量后發(fā)現(xiàn)這11 個差異化合物在不同種黃芪中的平均含量有一定趨勢，在這些黃芪樣品中的含量依次為蒙古黃芪＞北蒙古黃芪＞膜莢黃芪＞ Astragalus.sp.［8］。

1.2 不同產(chǎn)地對黃芪質(zhì)量的影響：從全國不同省的角度比較有，陳鑫等研究來自河北、山西、吉林、甘肅、內(nèi)蒙、陜西、青海等不同產(chǎn)地黃芪的總黃酮含量，結(jié)果表明不同產(chǎn)地黃芪的總黃酮成分大致相同，但含量存在明顯差異，含量由高至低依次為：河北(5.511mg/g)＞山西(5.391 mg/g)＞吉林(5.300 mg/g)＞甘肅(4.755 mg/g)＞內(nèi)蒙(4.737 mg/g)＞陜西(4.404 mg/g)＞青海(3.472 mg/g)［9］。張艷賀等研究表明山西所產(chǎn)的黃芪中的多糖含量高于產(chǎn)于黑龍江的黃芪［4］。Duan 等采用代謝組學(xué)方法比較研究產(chǎn)地和生長條件對黃芪品質(zhì)的影響，結(jié)果表明地理位置相對生長條件對蒙古黃芪代謝又更大的影響［10］。

張慶芝等比較了上海崇明、山西渾源、黑龍江佳木斯的3年生栽培膜莢黃芪的有效成分含量，結(jié)果表明，上海崇明栽培型的多糖含量比其他兩地高，山西渾源栽培型總黃酮含量高，而黑龍江佳木斯栽培型黃芪甲苷含量高。但是不同環(huán)境對根型有影響，山西渾源和黑龍江佳木斯栽培型已在中藥材市場上有大宗貨源，而上海崇明產(chǎn)黃芪，雖然有效成分含量不低于山西和黑龍江種，但由于外形欠佳，銷路不好，已不再種植［2］。此外，姜勇等對來自8 個省市的59 批，包括野生，栽培和半野生等樣品的黃芪甲苷定量分析，表明黃芪甲苷含量以幾個道地產(chǎn)區(qū)含量為高，并且質(zhì)量穩(wěn)定［11］。

對于一年生黃芪，北京試驗地的蒙古黃芪和膜莢黃芪質(zhì)量較低，總體上達到標準的數(shù)量不到一半。相同的種質(zhì)在兩塊試驗地種植后，山西試驗地蒙古黃芪中，高于0.040%的占44%，黃芪甲苷含量有不同的表現(xiàn)，比北京的要多，說明環(huán)境因素對黃芪有效成分含量具有影響。通過對山西、甘肅和內(nèi)蒙古主產(chǎn)區(qū)進行試驗地一年生和原產(chǎn)地多年生黃芪中黃芪甲苷平均含量的比較發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古的黃芪甲苷平均含量最高，說明內(nèi)蒙古產(chǎn)區(qū)的黃芪有比較穩(wěn)定的質(zhì)量特性［12］。

商品黃芪以綿性大，柴性小為優(yōu)質(zhì)黃芪。劉娟等通過觀察根的木質(zhì)部和韌皮部的解剖學(xué)特征發(fā)現(xiàn)，山西野生蒙古黃芪的綿性強，柴性小。而黑龍江省的栽培蒙古黃芪的柴性大，韌皮纖維束少，木纖維束多。這種黃芪形態(tài)上雖仍為鞭桿芪，但由于柴性大，綿性小，易折斷，在商品質(zhì)量上已明顯不如“綿黃芪”。膜莢黃芪野生狀態(tài)下韌皮纖維束多，但木纖維束也相對增多，因此綿性雖大，但與野生蒙古黃芪相比柴性也大。栽培的膜莢黃芪，韌皮纖維束明顯減少，木纖維雖也相對減少，所以其綿性也明顯降低，比野生膜莢黃芪易折斷［13］。

還有同一省的不同產(chǎn)地之間比較研究。林麗等從性狀、顯微、理化等方面比較了甘肅7 個不同產(chǎn)地隴西縣、岷縣、永登縣、莊浪縣、宕呂縣、渭源縣、榆中產(chǎn)的蒙古黃芪質(zhì)量比較研究，結(jié)果表明，甘肅7 個不同產(chǎn)地的蒙古黃芪在性狀上區(qū)別較大，顯微結(jié)構(gòu)及薄層色譜有差異，用紫外分光光度法及高效液相色譜法測定有效成分含量差異較小;黃芪甲苷含量莊浪產(chǎn)含量稍高，隴西、宕昌、渭源、榆中、岷縣含量次之;多糖含量差異較大，以宕呂含量最高，其他次之;而灰分、酸不溶物和重金屬的含量差異較大，主要以莊浪、隴西、宕昌所產(chǎn)蒙古黃芪質(zhì)量較佳［14］。王萍娟分析吉林省3個種植地差異時發(fā)現(xiàn)，在黃芪甲苷含量方面，臨江黃芪(0.135%)含量最高、長春黃芪(0.118%)次之，敦化黃芪(0.117%)最少［15］。對試驗地種植一年生黃芪、原產(chǎn)地黃芪和野生黃芪進行黃芪甲苷含量分析，其含量高低在種質(zhì)間差異明顯［12］。

Ken 等采用多維統(tǒng)計方法比較研究來自中國的黃芪和蒙古國的黃芪，發(fā)現(xiàn)兩組樣品均含有異黃酮成分和黃芪甲苷I-V，只是含量上的差別。中國產(chǎn)的黃芪的黃芪甲苷I，II，III 和V 含量高于蒙古產(chǎn)黃芪。只有在蒙古產(chǎn)的黃芪中檢測出smyrnovinine 成分，此外檢測到高含量的羥基十八碳二烯酸和methylnissolin-3 -葡糖苷［16］。

1.3 不同生境對黃芪質(zhì)量的影響：生長環(huán)境的多樣導(dǎo)致黃芪在植物學(xué)性狀和有效成分含量上都存在差異。由于生長環(huán)境的不同，黃芪根型發(fā)生了變化，目前主要形成了4 種生態(tài)型，即鞭桿芪、直根芪、二叉芪和雞爪芪。楊慶珍等測定了這4 種生態(tài)型黃芪中黃芪甲苷及黃酮類成分的量，分析生態(tài)型與質(zhì)量之間的相關(guān)性，結(jié)果表明4 種生態(tài)型黃芪的黃酮類成分及黃芪甲苷量高低順序為鞭桿芪＞直根芪＞二叉芪＞雞爪芪;PCA 分析結(jié)果表明4 種生態(tài)型黃芪彼此可以很好地區(qū)分，4 種生態(tài)型黃芪的質(zhì)量優(yōu)劣順序鞭桿芪＞直根芪＞二叉芪＞雞爪芪，表明黃芪的質(zhì)量與生態(tài)型緊密相關(guān)［17］。張慶芝等對栽培于內(nèi)蒙古坤兌灘鄉(xiāng)水、旱地兩種不同條件下的蒙古黃芪有效成分含量的比較發(fā)現(xiàn)，旱地栽培黃芪的有效成分含量高于水地黃芪，認為這可能由黃芪的遺傳屬性所決定［2］。通過相關(guān)性分析和逐步回歸分析方法分析海拔、經(jīng)度、緯度、坡向、坡度生態(tài)環(huán)境因素對恒山產(chǎn)野生蒙古黃芪黃酮類和皂苷類成分的影響，結(jié)果表明，隨著海拔和緯度的升高，黃芪中毛蕊異黃酮和黃酮總量升高;芒柄花素的量隨經(jīng)度的增加而增加;種植在陰坡的黃芪中黃芪皂苷I 和皂苷總量的量高，且隨坡度增大而升高;黃芪皂苷II 的量主要受坡度的影響。表明野生蒙古黃芪藥材黃酮成分量的主要因素是海拔和緯度，經(jīng)度也有一定的影響;坡向和坡度對黃芪的皂苷成分的量有顯著的影響，緯度、海拔也有一定的影響［18］。

綜上所述，黃芪的有效成分含量與產(chǎn)地、生境有密切相關(guān)，越是與其原產(chǎn)地相近的地區(qū)，其所產(chǎn)的黃芪的有效成分含量越高，這與其道地主產(chǎn)區(qū)的劃分是一致的。

經(jīng)過專家學(xué)者開發(fā)的產(chǎn)地適宜性地理信息系統(tǒng)分析和近60 多年的引種栽培試驗，初步明確了黃芪的適宜產(chǎn)區(qū)，蒙古黃芪為旱中生植物，即蒙古黃芪的主要適宜產(chǎn)區(qū)在中國北部相對干旱地區(qū)，東北部有內(nèi)蒙古高原東部、大興安嶺南段向中部延伸至太行山北端，集中分布在山西北部和內(nèi)蒙古南部，西部的甘肅和寧夏，新疆阿爾泰山南側(cè)準噶爾西部山地延伸至天山山脈東部北坡區(qū)。膜莢黃芪為中生植物，抗旱性不如蒙古黃芪，但抗寒性較強，因此膜莢黃芪的適宜產(chǎn)區(qū)應(yīng)在中國北部高山林緣地帶，但目前引種到平地比蒙古黃芪的產(chǎn)區(qū)還要氣溫較高的地區(qū)，如河北、山東等地，雖然可以存活且生長很快，但只能栽培一年即采收上市，否則繼續(xù)生長其根會出現(xiàn)空心的現(xiàn)象。此外，有研究表明，從黃芪甲苷含量的角度對比，認為山西氣候和環(huán)境適合蒙古黃芪的種植［19-20］。因此，結(jié)合不同用途的原料需求，需要再評價并提出膜莢黃芪的不同類型的適生區(qū)［21］。

2 不同種質(zhì)來源對黃芪質(zhì)量的影響

王萍娟通過對同一生境下不同類型黃芪的藥材，即對黃芪種內(nèi)分化的不同類型藥材質(zhì)量進行了比較。結(jié)果表明，綠莖黃芪甲苷含量最高，紫莖黃芪的酸不溶灰分最低。紫莖黃芪黃芪甲苷含量相對較低［15］。王雪潔等測定引種至山西渾源黃芪道地產(chǎn)區(qū)的不同來源黃芪藥材中總黃酮和毛蕊異黃酮、芒柄花素的含量，并進行相關(guān)性分析。結(jié)果黃芪藥材中如果以總黃酮或毛蕊異黃酮為評價指標，則山西渾源半野生品的種質(zhì)資源優(yōu)于原產(chǎn)地野生品和栽培品;若以芒柄花素為指標，則原產(chǎn)地野生品和栽培品種質(zhì)資源優(yōu)于山西渾源半野生品，表明黃芪的黃酮類物質(zhì)含量不僅與產(chǎn)地和生長方式有關(guān)，還與黃芪種質(zhì)有關(guān)。山西、陜西地區(qū)黃芪種質(zhì)適宜在當?shù)卦耘嗪鸵吧N植，而甘肅、內(nèi)蒙古黃芪引種到山西渾源地區(qū)黃酮類物質(zhì)含量較原產(chǎn)地為高［5］。通過比較蒙古黃芪不同種質(zhì)黃芪甲苷含量，表明對蒙古黃芪來講，黃芪甲苷的積累與環(huán)境的關(guān)系可能大于種質(zhì)的關(guān)系［19］。而Ken 等通過多維統(tǒng)計分析來自蒙古國和中國的黃芪表明，遺傳特質(zhì)對黃芪藥材質(zhì)量的影響遠比其種植因素和生境因素要重要［16］。

3 不同生長年限和采集時間對黃芪的質(zhì)量研究

目前我國商品黃芪的生長年限主要存在4 種情況，第一種為山西產(chǎn)的半野生黃芪，其生長年限最接近傳統(tǒng)野生資源，藥材形狀幾乎與野生黃芪很相似。第二種為河北與山東產(chǎn)的1年生黃芪，藥材形狀與傳統(tǒng)黃芪相差甚遠，柴性過大。第三種為甘肅產(chǎn)的2年生黃芪，其藥材外觀形狀與傳統(tǒng)黃芪有一定差異，綿性較好;第四種為內(nèi)蒙古產(chǎn)的3年生黃芪。

黃芪為多年生草本植物，不同的生長年限對黃芪的有效成分含量的積累是有影響的。張善玉等比較不同生長年限黃芪中總皂苷、黃芪甲苷、總黃酮及多糖的含量。1、2、3年生黃芪中總皂苷的含量依次為3 ﹥2 ﹥1，分別為0.793 mg/g、0.803 mg/g、0.991 mg/g，黃芪甲苷含量依次為3 ﹥2﹥1，分別為0.163 mg/g、0.170 mg/g、0.203 mg/g，總黃酮含量依次為3 ﹥2 ﹥1，分別為0.303 mg/g、0.353 mg/g、0.527 mg/g，而多糖含量依次為1 ﹥2 ﹥3，分別為32.12 mg/g、23.42 mg/g、16.68 mg/g［22］。從生長年限分析，年限越短毛蕊異黃酮葡萄糖苷和芒柄花素的含量越高［23］。Ma 等研究發(fā)現(xiàn)3年生黃芪含有最高量的異黃酮1、黃芪甲苷I、總多糖和GABA，而一年生黃芪中含有的總氨基酸是最高的。對山西渾源縣仿野生栽培1 ～6年生黃芪中8 種成分含量發(fā)現(xiàn)，黃酮類成分隨生長年限的增長不斷升高，而皂苷類成分則逐漸降低［24］。

中國藥典(2010年版)中規(guī)定黃芪宜春、秋二季采挖。而黃芪的主要有效成分含量由于其采集時間的不同也會有所不同。秋季正是所有植物開花結(jié)果營養(yǎng)物質(zhì)和代謝物積累的時間，而9 ～10月也是采集黃芪的最好的時間。有研究表明，其中9月份為最佳時期，這個時間段采集的黃芪含有最高的主要有效成分，其中異黃酮1、黃芪甲苷I 和GABA 的含量最高［24］。因此，結(jié)合實際需求來選擇或培育不同年限的黃芪才是最合理的。

4 討 論

黃芪作為重要藥材，在中國已經(jīng)有2000 多年的藥用歷史。隨著黃芪野生資源日趨減少，栽培資源逐漸形成藥材主要來源。與此同時，黃芪的基源、種植方式、產(chǎn)區(qū)和需求等的多樣性，栽培黃芪普遍存在質(zhì)量參差不齊的問題。不同產(chǎn)地、生境、種質(zhì)來源、生長年限和采集時間等因素對黃芪藥材質(zhì)量具有明顯的影響。因此，選擇使用藥材時應(yīng)結(jié)合其采集時間與主要活性成分的積累的對應(yīng)，生長環(huán)境與有效成分積累的關(guān)系，不同產(chǎn)地和種質(zhì)來源的選擇。結(jié)合實際需求來選擇或培育不同年限的、不同種質(zhì)的黃芪才是最合理的。而在培育優(yōu)質(zhì)黃芪方面，應(yīng)充分考慮不同產(chǎn)地及環(huán)境因素對黃芪質(zhì)量的影響。下一步應(yīng)從有效成分及含量出發(fā)，在對現(xiàn)有野生群落或人工栽培群體資源作全面系統(tǒng)地評價和歸納影響黃芪質(zhì)量因素的規(guī)律。

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