黃芩藥材質(zhì)量的影響因素研究進(jìn)展

師若云，許靜遠(yuǎn)，謝國勇，朱 艷，秦民堅(jiān)*

(1. 中國藥科大學(xué) 中藥學(xué)院，江蘇 南京 211198；2. 常熟理工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500)

黃芩始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，為唇形科黃芩屬植物黃芩(ScutellariabaicalensisGeorgi)的干燥根，具有清熱燥濕、瀉火解毒、止血及安胎等功效[1]，臨床應(yīng)用范圍廣泛，為常用大宗中藥材，市場需求量大。目前，野生黃芩資源主要集中于我國北方地區(qū)，但蘊(yùn)藏量較少，市售黃芩以人工栽培品為主。現(xiàn)代藥學(xué)研究表明，黃芩具有抗炎、抗腫瘤、降血壓等藥理作用[2-4]，其主要活性成分為黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素等黃酮類化合物[5]。2020年版《中華人民共和國藥典》(一部)中也規(guī)定，黃芩藥材中黃芩苷的含量不得少于9.0%[1]。因此，黃芩中的黃酮類成分是評(píng)價(jià)其藥材質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。而目前市售黃芩藥材所含黃酮類成分的種類和含量差異較大，不利于黃芩的臨床使用和相關(guān)藥品的質(zhì)量控制。

近些年的研究指出，中藥材活性成分的積累與種質(zhì)差異、產(chǎn)地差異、栽培方法、采收年限與采收期等密切相關(guān)。因此，擬從種質(zhì)遺傳差異、產(chǎn)地差異、栽培方法、采收年限與采收期四個(gè)方面進(jìn)行綜述，探討上述因素對(duì)黃芩藥材質(zhì)量可能產(chǎn)生的影響，為進(jìn)一步研究黃芩質(zhì)量變化、控制黃芩藥材質(zhì)量提供參考。

1 種質(zhì)因素對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

1.1 外觀形態(tài)差異對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

黃芩植株的外觀形態(tài)存在著大量變異，外觀形態(tài)與化學(xué)成分的含量存在不同程度的相關(guān)性。彭芳等[6]對(duì)黃芩的形態(tài)性狀與化學(xué)成分含量之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明黃芩莖色和葉光澤與黃芩中黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素和千層紙素A這5種化學(xué)成分的含量顯著相關(guān)。植株較高及較粗壯、紫色莖、藍(lán)紫色花及白色花的黃芩中所含黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素的總量較高[7]。這些形態(tài)變異為得到優(yōu)良種質(zhì)、培育高質(zhì)量黃芩提供了選擇。

1.2 產(chǎn)地對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

黃芩在我國分布范圍較為廣泛，不同產(chǎn)地黃芩中活性成分的含量有著不同程度的差別。薛黎明等[8]研究發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地黃芩藥材指紋圖譜有很大相似性，但黃芩苷的含量差異較大。李云靜等[9]測定了16批不同產(chǎn)地的黃芩藥材中5種黃酮類成分的含量，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地黃芩中黃酮類成分的含量差異較大，云南省東川縣和河南省平頂山市的栽培黃芩中黃芩苷的含量較高，可達(dá)22%以上。

黃芩的道地性比較明顯，河北承德地區(qū)所產(chǎn)的“熱河黃芩”被多數(shù)研究者認(rèn)為是道地藥材。姜丹[10]對(duì)28個(gè)野生群居黃芩的研究結(jié)果支持河北承德及周邊地區(qū)為黃芩道地產(chǎn)區(qū)的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，并推測黃芩的道地產(chǎn)區(qū)可能是黃芩的起源中心和遺傳多樣化中心，還認(rèn)為黃芩道地性的形成應(yīng)該是遺傳與環(huán)境相互作用的結(jié)果。王丹等[11]發(fā)現(xiàn)道地黃芩藥材與非道地黃芩藥材的指紋譜輪廓特征具有明顯不同，可據(jù)此區(qū)分道地黃芩與非道地黃芩。河北承德的黃芩中黃芩苷的含量依次高于山西運(yùn)城、山東臨沂和甘肅定西[12]。有關(guān)道地產(chǎn)區(qū)與非道地產(chǎn)區(qū)黃芩的藥效研究發(fā)現(xiàn)，道地產(chǎn)區(qū)黃芩的解熱、抗炎和解毒作用均優(yōu)于非道地產(chǎn)區(qū)黃芩[13-14]。

由于產(chǎn)地對(duì)黃芩質(zhì)量有較大影響，并且道地產(chǎn)區(qū)的黃芩與非道地產(chǎn)區(qū)的黃芩中黃芩苷含量與藥效均有差異，選擇合適的黃芩藥材種植地極為重要。周國富等[15]對(duì)黃芩的適宜生態(tài)區(qū)進(jìn)行了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)黃芩的適生區(qū)適宜度以大興安嶺南部山脈和燕山山脈為中心向兩側(cè)逐漸降低。另有研究認(rèn)為，河北省北部、遼寧省東部以及遼寧、吉林和內(nèi)蒙古的交界處非常適合種植黃芩[16]。陳士林等[17]根據(jù)黃芩最大生態(tài)相似度區(qū)域全國分布圖，結(jié)合黃芩生物學(xué)特性，并考慮自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、藥材主產(chǎn)地栽培和采收加工技術(shù)，建議選擇引種栽培研究區(qū)域主要以內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、河北、山西等省(區(qū))為宜。因此，選擇黃芩的最佳栽培地，對(duì)控制黃芩藥材質(zhì)量，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化種植具有重要意義。

1.3 生長方式對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

由于市場對(duì)黃芩的需求量較大，野生黃芩資源較少，栽培黃芩在市場上占據(jù)了優(yōu)勢(shì)。因此，關(guān)于野生黃芩與栽培黃芩的比較研究顯得極為重要。關(guān)于栽培黃芩藥材與對(duì)照藥材的色譜指紋圖譜與近紅外光譜相似度的研究表明，栽培黃芩藥材與對(duì)照藥材質(zhì)量的一致性較高[18]。在薛黎明等[8]的研究中，野生黃芩藥材中黃芩苷的含量高于栽培黃芩藥材。郭玲玲[19]對(duì)陜西省野生和栽培黃芩中9種化學(xué)成分的含量進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，從整體上看，野生黃芩質(zhì)量高于栽培黃芩。然而，李云靜等[9]對(duì)黃芩藥材中5種黃酮類成分含量進(jìn)行測定的結(jié)果表明，栽培黃芩的質(zhì)量普遍高于野生黃芩藥材。鑒于栽培黃芩與野生黃芩的質(zhì)量有差異，并且不同研究的結(jié)果不完全一致，臨床上用栽培黃芩代替野生黃芩時(shí)，應(yīng)注意黃芩的用量，以保證臨床用藥安全有效。

1.4 遺傳多樣性對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

遺傳多樣性是物種多樣性的基礎(chǔ)，有關(guān)黃芩遺傳多樣性的研究可以為黃芩的良種選育提供理論依據(jù)。黃芩具有較高的遺傳多樣性與遺傳異質(zhì)性，遺傳變異主要存在于黃芩居群內(nèi)部[20-21]。楊全等[22]利用擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(Amplified fragment length polymorphism, AFLP)方法對(duì)群體內(nèi)黃芩變異類型間的遺傳多樣性的研究結(jié)果表明，黃芩群體內(nèi)變異類型具有較豐富的遺傳多樣性，黃芩在分子水平上的遺傳變異與其外觀形態(tài)類型大體上相吻合。陸子芳[23]對(duì)山西省41個(gè)產(chǎn)地的野生黃芩進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，這些野生黃芩種質(zhì)間具有一定的遺傳差異，不同種質(zhì)的遺傳多樣性與產(chǎn)地的地理位置沒有明顯相關(guān)性。邵愛娟等[24]對(duì)34個(gè)黃芩不同種源進(jìn)行隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(Random amplified polymorphic DNA, RAPD)分析，結(jié)果顯示遺傳學(xué)上的分析結(jié)果與其外觀形態(tài)相關(guān)，但與地理分布沒有相關(guān)性。

2 栽培因素對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

2.1 栽培方法對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

2.1.1 繁殖方式

黃芩的繁殖方式主要有種子繁殖、扦插繁殖和分根繁殖。種子繁殖是最常用的繁殖方法，種子繁殖栽培技術(shù)包括直播法和育苗移栽法。直播法的使用更為普遍，不同播種期對(duì)黃芩根中黃芩苷的含量有顯著影響，建議在7或8月份雨季播種[25]。綜合考慮藥材產(chǎn)量、黃芩苷含量與繁殖系數(shù)這些因素，選擇育苗移栽法種植黃芩比種子直播、芽頭繁殖和扦插繁殖更合適[26]。王增理等[27]認(rèn)為，秋育春栽法既能提高黃芩產(chǎn)量，又能提高黃芩苷含量。因此栽培黃芩時(shí)，應(yīng)選擇最佳的繁殖方式、最佳播種期和播種量。

2.1.2 施肥

適量施肥有助于黃芩根系的生長發(fā)育。氮磷鉀配施可使黃芩的株高、根直徑、根干重和產(chǎn)量增加，黃芩在不同的生長年限對(duì)氮磷鉀的吸收量不同，栽種第一年施肥可促進(jìn)黃芩中黃芩苷的積累[28]。有機(jī)肥與化肥結(jié)合使用，可以增加黃芩產(chǎn)量[29]。

2.1.3 生長年限

黃芩作為多年生植物，隨著生長年限的增加，根部積累的化學(xué)成分會(huì)發(fā)生變化。唐波等[30]對(duì)二年生、三年生和四年生栽培黃芩根中的黃芩苷含量測定結(jié)果表明，三年生黃芩中黃芩苷含量最高。同樣，張齊家等[31]對(duì)一年生、二年生和三年生栽培黃芩中的黃芩苷含量測定后發(fā)現(xiàn)，三年生黃芩中黃芩苷含量略高于二年生，遠(yuǎn)高于一年生，再考慮到三年生黃芩的產(chǎn)量比二年生高僅一倍，因此認(rèn)為三年生黃芩更好。郭玲玲等[32]同時(shí)測定了不同生長年限黃芩根中9種黃酮成分的含量，結(jié)果表明黃芩苷、野黃芩苷、野黃芩素和漢黃芩苷的含量隨生長年限的延長呈上升趨勢(shì)；芹菜素、白楊素、千層紙素A的含量在第二年達(dá)到最高值；而黃芩素和漢黃芩素的含量則隨生長年限的延長呈下降趨勢(shì)。劉素麗[33]對(duì)不同生長年限黃芩的研究結(jié)果顯示，二年生黃芩中含有較多酯類物質(zhì)，而三年生黃芩中含有較多黃酮類物質(zhì)。

此外，隨著生長年限的增加，黃芩木質(zhì)部異常的導(dǎo)管中出現(xiàn)侵填體。這些異常導(dǎo)管周圍的薄壁細(xì)胞中出現(xiàn)顆粒狀物質(zhì)，木間木栓層將健康組織與異常導(dǎo)管及其周圍的薄壁細(xì)胞隔離。異常導(dǎo)管和周圍的薄壁細(xì)胞逐漸形成死亡組織，木間木栓層和死亡組織脫落，出現(xiàn)空洞，木間木栓逐漸擴(kuò)大，形成枯心，即為枯芩[34]，枯芩與子芩出現(xiàn)了較大差異。關(guān)于枯芩與子芩的研究發(fā)現(xiàn)，枯芩黃芩苷和漢黃芩苷的含量低于子芩，而黃芩素、漢黃芩素和千層紙素A的含量高于子芩[35-36]。

2.2 栽培環(huán)境對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

生態(tài)環(huán)境可對(duì)中藥材質(zhì)量的形成產(chǎn)生重要影響，這些生態(tài)環(huán)境因素主要包括氣候、土壤、地質(zhì)等。研究表明，多數(shù)次生代謝產(chǎn)物與緯度成負(fù)相關(guān)，而與溫度成正相關(guān)；不同次生代謝產(chǎn)物受到無機(jī)元素的影響不同；海拔、緯度、經(jīng)度、年降水量、年日照時(shí)長、年均溫、土壤及藥材中的多種無機(jī)元素都與黃芩苷的積累有顯著相關(guān)性[37]。宮福雨[38]的研究同樣表明，在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)靥岣吖庹?、溫度、土壤水分含量有利于黃芩苷的合成與積累，土壤中的無機(jī)元素也會(huì)對(duì)黃芩藥材中所含的活性成分產(chǎn)生影響。土壤含水量、相對(duì)溫度和大氣CO2濃度與黃芩中黃芩苷的含量關(guān)系密切，而光合有效輻射、大氣壓力和大氣溫度則與黃芩中黃芩素的含量關(guān)系密切[39]。土壤含水量、最高空氣溫度、空氣濕度、光合有效輻射對(duì)黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素含量的影響較大[40]。海拔對(duì)黃芩中黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素、野黃芩苷、芹菜素和千層紙素A這7種黃酮成分的含量有顯著影響[41]。

3 采收加工對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

3.1 采收期對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

采收期對(duì)黃芩藥材的質(zhì)量具有較大影響，不同生長期的黃芩中化學(xué)成分含量有一定的變化規(guī)律。徐紀(jì)文和王秀敏等[42-43]對(duì)黃芩根中黃芩苷的含量進(jìn)行測定后發(fā)現(xiàn)，9月份黃芩苷的含量最高。劉金花[44]的研究結(jié)果顯示，黃芩根中黃芩苷的含量在10月底最多，并且此時(shí)產(chǎn)量也較高。張小偉[45]對(duì)7月至12月黃芩根中6種黃酮成分的含量測定結(jié)果表明，黃芩苷、漢黃芩苷和野黃芩苷的含量均以9月中旬最高，這6種黃酮的總含量也以9月17日最高。李化等[46]發(fā)現(xiàn)，從休眠期至枯黃期黃芩中的黃芩苷、漢黃芩苷、野黃芩苷、去甲漢黃芩素-7-O-葡萄糖醛酸苷和黃芩新素的含量呈“M”型變化，而黃芩素、漢黃芩素、千層紙素和白楊黃素的含量呈“W”型變化。張琳等[47]的研究顯示，從展葉期至采收期黃芩中野黃芩苷、黃芩苷、漢黃芩苷的含量呈“M”型變化，而黃芩素和漢黃芩素的含量呈倒“N”型變化。鄭艷紅[48]利用超高效液相-質(zhì)譜(Ultra performance liquid chromatography-mass spectrum/mass spectrum, UPLC-MS/MS)代謝組學(xué)方法對(duì)不同采收期黃芩中9種化學(xué)成分進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，黃酮苷類成分與黃酮苷元類成分的含量變化規(guī)律不同，黃芩苷和漢黃芩苷、千層紙素A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸苷、千層紙素A-5-O-葡萄糖苷、5,6,7-三羥基-8-甲氧基黃酮-7-葡萄糖醛酸苷這5種黃酮苷類成分的含量呈“W”型變化，8月和10月含量較高；黃芩素、漢黃芩素、千層紙素A、黃芩黃酮II這4種黃酮苷元類成分呈“M”型變化，5月和7月含量較高。龐溢媛等[49]認(rèn)為，若以黃芩苷等黃酮苷類成分為目標(biāo)成分，采收時(shí)間為7 ～ 8月，若以黃芩素等黃酮苷元類成分為目標(biāo)成分，則采收時(shí)間為5月。因此，可以根據(jù)需要從單成分含量或多成分含量不同的角度考慮，選擇黃芩合適的采收時(shí)間。

3.2 加工方法對(duì)黃芩質(zhì)量的影響

新鮮的黃芩藥材不僅含水量高，而且含有各種酶類。水解黃芩苷的酶能將黃芩苷水解成黃芩素，黃芩素被氧化成醌類物質(zhì)，導(dǎo)致藥材變綠、質(zhì)量降低。進(jìn)行產(chǎn)地初加工可以使黃芩藥材的含水量降低，而且曬干藥材能夠殺酶保苷，因此可以保證藥材質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，在自然曬干過程中，由于干旱脅迫，黃芩藥材中黃芩苷的含量和黃酮總含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)[50]。此外，產(chǎn)地加工還可以純化藥材的藥用部位，便于藥材的運(yùn)輸和貯藏。宋國虎等[51]發(fā)明了一種撞栓皮的產(chǎn)地加工方法，這種方法可以明顯提高黃芩藥材中黃芩苷、漢黃芩苷和黃芩素的含量。黃芩的產(chǎn)地加工方法通常為：黃芩采挖后，去掉泥土與黃芩地上的莖葉部分，曬至半干，然后去粗皮，再繼續(xù)曬干或者烘干，去凈須根。

4 貯藏方式黃芩質(zhì)量的影響

中藥貯藏環(huán)境的溫度、濕度與光照等多種因素會(huì)對(duì)藥材的質(zhì)量產(chǎn)生影響。如果貯藏不當(dāng)，容易出現(xiàn)發(fā)霉、生蟲、變色、腐爛等問題，導(dǎo)致藥效降低、質(zhì)量下降。徐楊璐等[52]的研究發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏時(shí)間延長，黃芩中的黃芩苷、漢黃芩苷含量明顯降低，而黃芩素和漢黃芩素的含量先增加后減少。因此，應(yīng)控制黃芩藥材的貯藏期，防止藥材變質(zhì)，影響臨床藥效。黃芩藥材應(yīng)儲(chǔ)藏在通風(fēng)良好、避光干燥的地方，保持環(huán)境干凈整潔，注意防鼠、防蟲、防潮，并定期進(jìn)行檢查。

5 結(jié) 論

中藥材質(zhì)量與其自身生長以及采收處理方式有密切關(guān)系，大量研究也已表明黃芩質(zhì)量的變化也與其種質(zhì)變化、栽培方式以及采收加工貯藏等因素相關(guān)，而如何通過調(diào)節(jié)上述因素控制提高黃芩藥材質(zhì)量還不清楚。因此，在后續(xù)研究中，應(yīng)著力加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)黃芩品種的選育，規(guī)劃道地藥材生產(chǎn)區(qū)域，并建立科學(xué)地的田間管理、采收加工及貯藏方法，以保證栽培黃芩的質(zhì)量穩(wěn)定可控、臨床用藥安全有效，從而滿足市場需求，獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。