不同破壁工藝對鐵皮石斛性狀和功效成分結構的影響研究

張春艷+劉瑞駒+何偉彬

【摘要】本研究主要討論3種鐵皮石斛粉破壁工藝生產的粉之間及與原藥材鐵皮石斛鮮條在感官形態(tài)、破壁效果的差異，不同破壁工藝是否對反映產品質量的物理常數黏度產生影響。研究認為溫度、破壁方式對鐵皮石斛的物理性狀會產生很大的影響，經三聯(lián)破壁法工藝生產的的鐵皮石斛粉能最大限度的保持原藥材功效成分結構。

【關鍵詞】破壁；破壁中藥飲片；未破壁細胞數；黏度；三聯(lián)低溫破壁法；多糖；膠體結構

【中圖分類號】R283 【文獻標識碼】A 【文章編號】ISSN.2095-6681.2017.27..03

鐵皮石斛：又名黑節(jié)草，是多年、叢生性蘭科草本植物，常以莖條為藥用部分。其主要功效成分為鐵皮石斛多糖、甘露糖，另含有豐富的生物總黃酮、鈣、鎂、磷等礦物質和B族維生素。鐵皮石斛傳統(tǒng)生產工藝較為落后，多為其直接烘干切小節(jié)段、或卷曲成螺旋狀稱之為楓斗或鮮條榨汁服用。隨著中藥現(xiàn)代化發(fā)展和生產工藝的進步，特別是破壁中藥飲片的興起，使鐵皮石斛得到更好的的開發(fā)和利用。本文主要討論3種鐵皮石斛粉破壁工藝生產的粉之間及原藥材鐵皮石斛鮮條在感官形態(tài)、破壁效果（未破壁細胞數和內容物鑒別）上的差異，不同破壁工藝是否對功效成分的含量、粉體物理性狀產生影響。

1 定 義

1.1 多糖（Polysaccharide）

是許多單糖分子縮合而成的長鏈結構，分子量都很大，在水中不能成真溶液，形成膠體甚至不溶于水，均無甜味，也無還原性。作為動植物的主要結構支持物質和主要能量來源，還具有復雜的多方面生物活性與功能。多糖的糖鏈能控制細胞的分裂與分化，調節(jié)細胞的生長與衰老。特別是多糖作為廣譜免疫調節(jié)劑可用于免疫性疾病的治療[1]。

1.2 破壁飲片的定義

中藥破壁飲片是將符合《中國藥典》要求并具有細胞結構的植物類中藥飲片經現(xiàn)代超微粉碎技術加工至D90（45 ?m）

300目以上的粉體，加水或不同濃度的乙醇粘合成型，制成30～100目的原飲片全成分的均勻干燥顆粒狀飲片[3]。

2 實驗過程

2.1 樣品來源

鐵皮石斛鮮條（批號：GF20170401）由廣東國方醫(yī)藥科技有限公司提供。

2.2 樣品破壁

三聯(lián)低溫破壁法：由濕法粉碎破壁、超高靜壓破壁和超低溫冷凍破壁工藝路線組成，將鮮條用臭氧水清洗滅菌，利用高壓水射流設備對鐵皮石斛進行粉碎，將鐵皮石斛漿液轉移到高壓設備進行增壓至5*105～6*105 kPa，保持壓力時間為5～25 min，然后離心濃縮，將濃縮液進行真空低溫冷凍干燥（具體見發(fā)明專利：一種可直接口服中藥飲片鐵皮石斛粉的制備方法，申請?zhí)柣驅＠枺?01610990451.3）[2]得鐵皮石斛粉A（簡稱粉A）。

濕法粉碎破壁：取鐵皮石斛鮮條，用刀切成3～5 cm長度的段，清洗，按照1：20加入溫水（60～80℃），啟動打漿機，轉速10000～20000 r·min-1，持續(xù)一定時間后停止（具體根據不同型號的生產設備說明操作），反復多次至無顆粒、完整的段存在，過300目濾網，收集濾液；殘渣可反復打漿。將濾液離心濃縮成30%～40%左右的濃漿，干燥進風溫度保持180℃，噴霧干燥得鐵皮石斛粉B（簡稱粉B）。

干法粉碎破壁：取鐵皮石斛鮮條，用刀切成3～5 cm長度的段，清洗，80～100℃烘干至水分≤5%，用萬能粉碎機進行粉碎，過300目篩網，反復多次粉碎，收集粉末，得鐵皮石斛粉C（簡稱粉C）。

2.3 檢測

檢測根據以上方法進行破壁處理后得到的粉的感官形狀、未破壁細胞數、黏度和可溶性固形物以及對鮮條進行顯微鏡鑒別和部分內容物成分鑒別，從物理形狀指標和功效成分指標是否存在差異。檢驗項目和結果見表1。

2.4 未破壁細胞數

稱取供試品0.010 g，加入水合氯醛試液-水（1：1）

0.5 ml，超聲至完全溶散，吸取所有溶液裝片，每片以不溢出、無氣泡、顆粒分布均勻為度，在100倍顯微鏡下檢視，移動玻片，計算每一個視野內的大于100 um且完整的細胞結構的顆粒個數（如多個完整的細胞連成一片，且整片也超過100 um的，以整片為一個計算）[4]。

由上圖分析：粉A未破壁細胞少，且未破壁細胞主要呈條索狀、不完整細胞組成的大于100 um的團塊，顯微可見，具有完整細胞結構且大于100 um的單個細胞非常少，被粉碎的細胞壁纖維質殘渣粒度小，分散均勻。粉B里含有的不成細胞結構的碎片多，具有完整細胞結構且大于100 um的單個細胞清晰可見，水溶膠質狀的內容物形成黑色團塊、斑點多，團、塊內可能包裹了未破壁的細胞，也會影響實際的計數。粉C是楓斗粉碎，內容物形成的黑色斑點、團塊比粉B更多，顯微鏡下可見這些殘渣顆粒大小不一，且不能均勻分散，形成大片的包埋，實際未破壁細胞數可能更多。

采用同批次原料，在不同破壁-干燥工藝下，其顯微結構表現(xiàn)出非常明顯的差異，同時顯微結構圖從微觀上解釋了感官性狀差異產生的原因。采用專利技術生產的粉A形成的細胞壁纖維碎片非常細小，在溶液里均勻分散，分離性好，非完整破碎細胞組織少，超低溫冷凍干燥讓功效成分不受破壞，后續(xù)通過急劇的低溫-真空-升溫，水分急劇升華突破細胞壁，使內容物分散均勻，且無任何異味。因此粉A沖泡后即使有少量細胞壁纖維沉淀形成，也能很快沉淀到底部。粉B采用噴霧干燥，瞬時高溫熱風快速帶走水分，讓鐵皮石斛快速從液態(tài)—轉變成固態(tài)的過程，可實現(xiàn)破壁，但高溫讓鐵皮石斛多糖、甘露糖等分子物理構像產生變化，B族維生素受高溫破壞，整體產生焦糊感異味。細胞內部形成包埋團塊，因此粉體在水中的分散性和溶出性變差，這些反饋到感官性狀判斷就形成口感粗糙、砂礫感、且膠質感差的特質。粉C雖然未受太高溫度、功效成分破壞沒有粉B嚴重，但未破壁細胞和非完全破壁細胞太多，有效成分溶出少。endprint

2.5 內容物的鑒別

鐵皮石斛粉體應符合保留部分鐵皮石斛功效成分和細胞結構的要求。顯微鏡鑒別可見表皮細胞特性：外壁及側壁稍增厚、微木化，黏液細胞含草酸鈣針晶束[3]。

結果可見，3種粉在反應（1）中均無氣泡產生，粉A的針狀草酸鈣結晶析出量相對更多，說明黏液細胞破碎完全，內容物草酸鈣針晶束析出完全。在細胞壁性質鑒定中，粉A幾乎無色，說明木質化細胞壁含量少，考慮是同一批鐵皮石斛鮮條樣品，其本身的表皮細胞結構應該一致，因此很明顯是粉A粉碎更徹底，殘留的細胞壁纖維更少或者更細。

2.6 黏度的測定

黏度是反映藥物物理結構組成的物理常數，也可反映藥品的純度，是評價藥品質量的主要指標之一[4]。由鐵皮石斛多糖在水中分散形成水溶膠體，而目前還沒有研究可證明鐵皮石斛多糖分子量大小和結構組成，由于多糖的活性與相對分子質量、溶解度、黏度及結構有關，一般來說，中相對分子質量的多糖活性大于高分相對分子質量及低相對分子質量的多糖[5]。但是當部分鐵皮石斛多糖大分子結構被破壞成中小鏈分子時，多糖含量也可能不變。根據多次檢測結果可推斷，鐵皮石斛多糖含量與其黏度具有波動正相關性。因此不能單純以鐵皮石斛多糖含量來評判破壁鐵皮石斛的優(yōu)劣，應增加黏度指標，來測評被工藝處理過的鐵皮石斛，以確保鐵皮石斛多糖的結構穩(wěn)定和生理功效性。

樣品預處理（按照常規(guī)推薦服用方法，參考藥典和云南省標[6]的檢測方法）

（1）準確稱取3種粉各2.0 g，加150 ml60 ℃溫開水至九三道攪拌杯中，啟動攪拌杯讓水轉動起來形成旋渦狀，勻速將稱取得粉倒入攪拌杯中，保持攪動30 s（轉速約10000 r·min-1），形成均勻分散的液體，將溶液分成3份倒入燒杯中，用水浴保溫或冷卻至室溫，分別測80℃±2℃、60℃±2℃，40℃±2℃和室溫（25～30℃）待測。同樣方法制備3種樣品。

（2）準確稱取同批次鮮條15 g，切成3～5 cm的小段，洗凈，放入榨汁機，然后加300 ml 60℃溫開水至榨汁機中，啟動榨汁機1 min，暫停，反復多次，過濾，收集濾液，按上述步驟（1）保留3份在不同溫度的樣品，待測。

2.7 測試方法[4]

通過將某種類型的轉子浸入待測樣品中，并以恒定的角速度（ω）轉動，測定馬達轉動的產生地扭矩（M），根據下列公式計算出待測樣品的粘度。通常情況下，轉子型黏度計常數K是通過采用標準黏度液校準得到的，故測定結果為相對黏度。

計算公式：η=KM

注：轉子型旋轉粘度計配備的轉子

3 結 果

解析：由上圖可以看出：粉A的膠黏度最高，在室溫至80℃的過程中。溫度越高，粘度越小，當溫度超過80℃時，多糖大分子結構易被破壞；如溫度過低（≤40℃），其黏度過高，容易形成包埋結構，難以均勻分散，內容物也難以充分溶出，因此建議在80℃～40℃范圍內沖泡，25℃～40℃微溫熱的狀態(tài)下飲用。使用同批次鐵皮石斛鮮條15 g按照1：20榨汁，其液體黏度比相當量的2 g粉C的黏度稍低，粉B黏度最低，說明高溫讓其膠體結構破壞最嚴重。粉A的鐵皮石斛多糖的分子物理結構保持的最好。從黏度這個反映有效成分分子物理結構的指標來說，三聯(lián)破壁法的粉A能最大限度的保持原藥材功效成分。

3.1 本研究主要使用的設備、儀器

LP100噴霧干燥系統(tǒng)、TDL-4C離心機、九陽榨汁機、冷凍干燥罐、高壓水射流設備、臭氧發(fā)生器、真空濃縮罐、DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱、B203生物顯微鏡、萬能粉碎機、九三道?攪拌杯、CQ-200超聲儀、NDJ-1S型數字式粘度計、EL-3200S電子天平和溫度計。

3.2 本研究主要使用的試劑

水合氯醛試液-水（1：1）、稀醋酸、硫酸、間苯三酚、鹽酸、純化水。

4 討 論

本研究分別對比了3份樣品（粉A、粉B、粉C）和鮮條的感官形狀、未破壁細胞數、細胞內容物鑒別和黏度，從單項解析來看，粉A各方面指標都優(yōu)于其他兩個樣品，在黏度方面，粉A甚至優(yōu)于相當量（干燥品折算）的鮮條，綜合說明粉A的破壁工藝不但使鐵皮石斛細胞壁最大程度的破碎，內容物溶出量最多，而更重要的是其功效成分的大分子結構未受破壞，保護了功效成分能在體內發(fā)揮最大的作用。本研究同時也證明植物中藥材的破壁工藝方式很多，但要綜合全面考慮，破壁的目的不單是打破細胞壁、提高破壁率，也要考慮破壁后的內容物成分是否會被下一步工藝破壞，在功效成分含量指定的檢測方法不能發(fā)現(xiàn)的情況下，要考慮增加用黏度、內容物等指標來進行判斷。同時，高溫破壁、干燥等工藝會影響鐵皮石斛多糖的分子結構，降低其含量。因此不建議繼續(xù)采用類似生產工藝。

參考文獻

[1] 吳梧桐.生物化學.第四版[M].人民衛(wèi)生出版社，2001：8，9-211.

[2] 張春艷，盧續(xù)貞.一種可直接口服中藥飲片鐵皮石斛粉的制備方法[P].申請?zhí)柣驅＠枺?01610990451.3，2016

[3] 廣東省藥檢所.廣東省中藥破壁飲片質量標準研究規(guī)范試行[S].2010：4，7-8.

[4] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典[M].中國醫(yī)藥科技出版社，2015：282，283.

[5] 王光亞.保健食品功效成分檢測方法[M].中國輕工業(yè)出版社，2002：17.

[6] 云南省食品藥品監(jiān)督管理局.《鐵皮石斛粉》云YPBZ 0191-201[S].昆食藥監(jiān)安〔2013〕3號，2013

本文編輯：吳宏艷endprint