基于灰色關(guān)聯(lián)分析的芍藥產(chǎn)地初加工條件優(yōu)化

鄒萌，陳小紅，陸英，謝紅旗，謝玲

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的芍藥產(chǎn)地初加工條件優(yōu)化

鄒萌，陳小紅，陸英，謝紅旗，謝玲*

(湖南農(nóng)業(yè)大學園藝學院，湖南 長沙 410128)

以2020年版《中國藥典》(一部)關(guān)于白芍、赤芍的產(chǎn)地初加工描述為依據(jù)，采用色彩色差分析法、高效液相色譜法(HPLC)分析芍藥鮮根經(jīng)不同產(chǎn)地初加工處理后的外觀、斷面色度值和芍藥苷含量，并通過灰色關(guān)聯(lián)分析方法對產(chǎn)地初加工條件進行優(yōu)化。結(jié)果表明：去皮處理、冷(熱)水煮處理、水煮時間、干燥方式均對芍藥苷含量有較大影響，水煮處理對藥材斷面顏色和色度值亦有一定影響；灰色關(guān)聯(lián)分析進一步證明芍藥苷含量與干燥方式關(guān)聯(lián)度最高(關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.834)，其次是水煮時間；藥材斷面色度值與水煮時間的關(guān)聯(lián)度較高，關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.746。推薦芍藥鮮根產(chǎn)地初加工過程中以鮮根投入沸水中煮1～8 min、去皮、60 ℃烘干的方式獲得白芍飲片；鮮根去雜后以60 ℃烘干的方式獲得赤芍飲片。

芍藥；白芍；赤芍；產(chǎn)地初加工；色度值；芍藥苷；灰色關(guān)聯(lián)分析

毛茛科植物芍藥Pall.的根可作為白芍(PAEONIAE RADIX ALBA，PRA)和赤芍(PAEONIAE RADIX RUBRA，PRR) 2種中藥的來源。2020年版《中國藥典》(一部)對白芍、赤芍的產(chǎn)地初加工方法進行了簡單籠統(tǒng)的說明：“置沸水中煮后除去外皮或去皮后再煮，曬干”以獲得白芍[1]，除雜后曬干處理后得到赤芍。由于白芍、赤芍藥材斷面均為類白色或粉紅色，直徑差別也不大(白芍直徑1～2.5 cm，赤芍直徑0.5～3 cm)，且芍藥苷含量標準接近(白芍芍藥苷含量≥1.6 %，赤芍芍藥苷含量≥1.8 %)等，導致2種中藥材質(zhì)量界限模糊不清，影響了后續(xù)切制加工和飲片質(zhì)量。從田小權(quán)等[2]對12批市售白芍飲片的性狀、薄層、水分、含量的檢測結(jié)果來看，中藥飲片市場中相當部分白芍飲片質(zhì)量存在問題。石雷磊等[3]也提出市面上白芍、赤芍中藥飲片顏色各異，質(zhì)量參差不齊。

本研究中，以2020年版《中國藥典》(一部)關(guān)于白芍、赤芍的產(chǎn)地初加工的描述為依據(jù)，探索芍藥根的產(chǎn)地初加工具體工藝流程，并通過灰色關(guān)聯(lián)分析解析不同加工方式、藥材斷面顏色、芍藥苷含量之間的關(guān)聯(lián)，以揭示產(chǎn)地初加工對藥材質(zhì)量及品質(zhì)的影響，為優(yōu)選芍藥適宜產(chǎn)地初加工方法提供依據(jù)，并為完善白芍、赤芍藥材質(zhì)量標準和進一步提高飲片質(zhì)量標準提供借鑒。

1　材料與方法

1.1　材料

芍藥鮮藥材來自于浙江麗水，5～6年生，質(zhì)量約為2 kg左右，經(jīng)湖南農(nóng)業(yè)大學彭曉英鑒定為毛茛科植物芍藥(Pall.)的新鮮根。試驗材料均取自同一芍藥植株上直徑約3 cm的主根、側(cè)根。

芍藥苷對照品(批號110736–201741，純度≥95.7%)購自中國藥品生物制品檢定所。甲醇、磷酸均為分析純；甲醇、乙腈均為色譜純；水為超純水，其余試劑均為化學純。

1.2　產(chǎn)地初加工方法

基于2020年版《中國藥典》(一部)白芍、赤芍的產(chǎn)地初加工描述[1]，將去皮處理(包括去皮先后次序、去皮與否)、冷(沸)水處理、水煮時間(0、1、8、15、22、29、36 min)、干燥方式(曬干、60 ℃烘干)等作為主要考察因素，設(shè)計13種產(chǎn)地初加工方法(表1)，S1至S10為白芍飲片初加工處理，S11至S13為赤芍飲片初加工處理。其中，“冷水”指蒸餾水(約15 ℃儲存)；“冷水煮”指將芍藥鮮根樣品投入蒸餾水后啟動熱源加熱；“沸水煮”意為將蒸餾水加熱煮沸后再投入芍藥鮮根樣品繼續(xù)加熱。

表1　白芍與赤芍產(chǎn)地初加工方法

1.3　測定方法

1.3.1芍藥苷含量的測定

1) 色譜條件：色譜柱Promosil C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動相A為乙腈，流動相B為0.1%磷酸溶液(磷酸與水的體積比為14∶86)。梯度洗脫程序為：0～5 min，10%～20%A；5～20 min，20%～30%A；20～25 min，30%～40%A；25～26 min，40%～10% A；26～35 min，10%A；檢測波長為230 nm；柱溫30 ℃；流速1.0 mL/min；進樣量10 μL。

2) 對照品溶液、供試品溶液的制備參照2020年版《中國藥典》(一部)[1]進行。

3) 芍藥苷的含量的測定：準確稱取適量芍藥苷對照品，加甲醇制成1. 278 mg/mL的芍藥苷溶液，并依次稀釋成含芍藥苷 0.640、0.320、0.160、0.080、0.040、0.020 mg/mL的溶液，進樣10 μL，采用HPLC法測定芍藥苷的含量。

1.3.2色度值測定

參照艾莉等[4]的方法測定色度值。色彩色差計的測定條件：光源D65，標準觀察角度2°，照明口徑50 mm。儀器誤差小于0.6，重復(fù)性標準偏差小于0.07，以色度值、、進行色澤量化，為亮度值，為紅綠色度坐標，為黃藍色度坐標，總色值的計算見公式(1)。

1.3.3灰色關(guān)聯(lián)度分析

參照陳舒妤等[5]、王黎等[6]的方法稍作改進。

1) 灰色系統(tǒng)的劃分。按照灰色關(guān)聯(lián)度分析要求，擬將芍藥苷含量與水煮時間、去皮處理、冷(沸)水煮處理、干燥方式視為一個灰色系統(tǒng)；藥材斷面色度值與水煮時間、去皮處理、冷(沸)水煮處理、干燥方式劃為另一個灰色系統(tǒng)。

2) 樣品數(shù)據(jù)集的建立。以芍藥苷含量、藥材斷面色度值作為指標性成分，建立芍藥藥材質(zhì)量灰色模式識別數(shù)據(jù)集，確定參考序列。

3) 原始數(shù)據(jù)規(guī)格化的處理。設(shè)有個樣品，每個樣品有項評價指標，即組成評價單元序列{X}，=1，2，3，…，；=1，2，3，…，。由于評價指標之間存在測試單位不統(tǒng)一的問題，因此，按照公式(2)對原始數(shù)據(jù)進行規(guī)格化處理，=13，=5。

Y=X/X(2)

式中：Y為規(guī)格化處理后的數(shù)據(jù)；X為原始數(shù)據(jù)；X為個樣品第個指標的均值。

4) 關(guān)聯(lián)度的計算。用灰色關(guān)聯(lián)度進行評價時，先將數(shù)據(jù)量化。去皮處理量化：不去皮，0；先去皮后水煮，1；先水煮后去皮，2。冷(沸)水煮量化：不作處理，0；冷水煮，1；沸水煮，2。干燥方式量化：曬干，1；低溫烘干，2。按照公式(3)對原始數(shù)據(jù)進行規(guī)格化處理，計算差序列、最小差和最大差，并按照公式(4)和公式(5)分別計算關(guān)聯(lián)系數(shù)和各指標的相對關(guān)聯(lián)度，并按大小排序。

Y=X/X(3)

式中：Y為第個樣品規(guī)格化處理后的數(shù)據(jù)；X為第個樣品的原始數(shù)據(jù)；X為個樣品第個指標的均值。

式中：r(s)為第個樣品的關(guān)聯(lián)度。

1.3.4統(tǒng)計分析方法

采用PASW 18.0 for Windows和Origin 7.5進行數(shù)據(jù)分析與處理；各組均數(shù)比較采用單因素方差分析，選擇LSD進行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1　芍藥產(chǎn)地初加工方法對芍藥苷含量的影響

2.1.1去皮對芍藥苷含量的影響

從表2及圖1–A可知，S1組(冷水煮+去皮)白芍藥材中芍藥苷的質(zhì)量分數(shù)為1.90%，高于S3組(去皮+冷水煮)，且具有極顯著差異；S2組(沸水煮+去皮)芍藥苷含量高于S4組(去皮+沸水煮)。推測先水煮后去皮處理可有效保留芍藥苷含量。S13組(去皮+烘干)的芍藥苷質(zhì)量分數(shù)為4.57%，極顯著高于S12組(烘干)。由此可見，去皮與否、去皮與水煮先后均對芍藥苷含量有一定的影響。

表2　產(chǎn)地初加工不同處理的芍藥苷質(zhì)量分數(shù)

同列數(shù)據(jù)不同小寫字母、大寫字母分別示處理間的差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05、＜0.01)；=3。

圖1　不同去皮處理(A)和干燥方式處理(B)的芍藥苷含量的HPLC色譜圖

2.1.2冷(沸)水煮對芍藥苷含量的影響

從表2和圖1–A可知，S2(沸水煮15 min+去皮)中芍藥苷含量為2.24 %，較S1(冷水煮15 min+去皮)中芍藥苷含量(1.90%)高，2個處理之間具有極顯著差異；S4組(去皮+沸水煮15 min )中芍藥苷含量為2.08 %，較S3組(去皮+冷水煮15 min)的高，且差異極顯著?？梢姺兴筇幚砗蟀咨炙幉闹猩炙庈蘸看笥诶渌筇幚淼?。

2.1.3水煮時間對芍藥苷含量的影響

從表2和圖2可以看出：S5與S6、S7、S8、S9、S10之間均存在極顯著差異；S6與S7、S8、S9、S10之間也存在極顯著差異；S7與S8、S9、S10間無顯著性差異。由此可見，0～15 min，芍藥苷含量隨著沸水煮時間延長急劇降低，當沸水煮時間超過15 min后，芍藥苷含量降低的速度趨于平緩，白芍藥材中芍藥苷含量受長時間水煮影響較大，不建議長時間對白芍進行沸水煮處理，時間控制在8 min內(nèi)為宜。

圖2　不同水煮時間白芍中芍藥苷含量的HPLC色譜圖

2.1.4干燥方式對芍藥苷含量的影響

對比分析60 ℃低溫烘干、曬干處理芍藥根后芍藥苷的含量，結(jié)果(表2、圖1–B)表明，S12組(60 ℃烘干)赤芍藥材中芍藥苷的質(zhì)量分數(shù)為3.92%，高于S11組(曬干)56.17 %，具有極顯著差異；S7組(沸水煮15 min+去皮+60 ℃烘干)芍藥苷質(zhì)量分數(shù)為2.70%，極顯著高于S2組(沸水煮15 min+去皮+曬干)。說明赤芍藥材中芍藥苷含量受長時間強光或紫外線影響很大，不宜長時間對赤芍藥材進行曬干處理。

2.2　芍藥產(chǎn)地初加工對藥材斷面顏色和色度值的影響

從圖3和表3可以看出，S1至S10白芍樣品均經(jīng)過了水煮處理，顏色多偏淺棕黃或淺棕紅，內(nèi)層有明顯筋脈紋，色度值均大于85；S11、S12、S13赤芍樣品均未作水煮處理，內(nèi)層多無明顯筋脈紋，顏色偏白，色度值小于85。推測水煮處理可能使芍藥根中的某些成分發(fā)生改變，從而導致顏色變化，但無法確定產(chǎn)生變化的根本原因是水還是高溫。進一步對水煮處理組S1至S10和未水煮處理組S11、S12、S13色度值進行分析，發(fā)現(xiàn)S2、S3、S4與S11間存在顯著差異?？梢?，水煮處理會影響藥材斷面顏色和色度值，也可以將其作為區(qū)別白芍和赤芍藥材的依據(jù)之一。干燥方式對芍藥外觀也有一定的影響，曬干處理組(S1、S2、S3、S4、S11)切制后多有邊緣卷曲現(xiàn)象，而60 ℃低溫烘干處理組(S5、S6、S7、S8、S9、S10、S12、S13)并無此種情況，邊緣較為平整。此外，水煮前對芍藥鮮根進行去皮處理和水煮處理時水溫高低對藥材斷面顏色以及外觀并無直接影響。

圖3　產(chǎn)地初加工不同處理的芍藥斷面顏色

表3　產(chǎn)地初加工不同處理的芍藥斷面外觀和色度值

同列數(shù)據(jù)不同小寫字母、大寫字母分別示處理間的差異有統(tǒng)計學意義(＜0.05、＜0.01)；=3。

2.3　灰色關(guān)聯(lián)分析

收集各類原始數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行規(guī)格化處理和關(guān)聯(lián)度分析，結(jié)果見表4。由表4可知，芍藥苷含量與干燥方式關(guān)聯(lián)度最高，關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.834，其次為水煮時間，冷(沸)水煮處理、去皮處理與芍藥苷含量的關(guān)聯(lián)度系數(shù)較為接近。表明芍藥苷含量受產(chǎn)地初加工中干燥方式、水煮時間影響較大。

藥材斷面色度值與水煮時間的關(guān)聯(lián)度最高，關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.746，其后依次為去皮處理、冷(沸)水煮處理、干燥方式。說明了水煮處理對白芍、赤芍藥材斷面顏色有一定的影響。

綜上，白芍藥材產(chǎn)地初加工較優(yōu)方案為芍藥鮮根投入沸水中煮1～8 min，去皮，60 ℃烘干。赤芍產(chǎn)地初加工較優(yōu)方案為芍藥鮮根去除雜質(zhì)后60 ℃烘干。

表4　產(chǎn)地初加工條件與芍藥苷含量和斷面色度值的相對關(guān)聯(lián)度

3　結(jié)論與討論

目前市面上白芍、赤芍藥材質(zhì)量參差不齊，原因之一是缺乏標準化產(chǎn)地初加工工藝作為參考；因此，中藥材的產(chǎn)地初加工日益引起了人們的關(guān)注和重視[7–8]。關(guān)于芍藥的產(chǎn)地初加工處理，不同研究者持有不同的觀點，有學者認為加工后芍藥苷含量增加[9–10]，部分學者認為降低[11]，個別學者則認為影響不大[12]。金傳山等[13]認為造成不同結(jié)論的原因與加工程度不同有關(guān)。王秋玲等[14]認為不同來源的飲片中化學成分組成比例不同。

本研究中，挑選了生長年限較長、根系發(fā)達、質(zhì)量為2 kg左右的芍藥根作為試驗對象，從同一芍藥植株上選取直徑約3 cm的主根、側(cè)根分別進行多種加工處理，基本上避免了鮮藥材本身的質(zhì)量差異引起的誤差。

本研究中，采用 HPLC 測定了芍藥中芍藥苷的含量。結(jié)果表明：水煮處理一定程度上導致了芍藥苷含量的降低，但如果水煮時間控制在8 min以內(nèi)，芍藥苷含量并不會有較大的變化。同時，沸水煮處理后白芍藥材中芍藥苷含量大于冷水煮處理，此結(jié)果與李越峰等[15]的研究結(jié)果一致。此外，由于赤芍藥材中芍藥苷含量受長時間強光或紫外線影響較大，建議農(nóng)戶為了保證赤芍藥材質(zhì)量，不宜對其進行長時間曬干處理。

在相對關(guān)聯(lián)度分析中，水煮時間與芍藥苷含量的關(guān)聯(lián)度排在第二位，與藥材斷面色度值關(guān)聯(lián)度排在第一位，說明芍藥產(chǎn)地初加工步驟中水煮處理對藥材品質(zhì)影響較大，建議芍藥產(chǎn)地初加工規(guī)范化流程中添加水煮時間。值得關(guān)注的是，與芍藥苷含量關(guān)聯(lián)度最高的是干燥方式，其次為水煮時間，進一步說明芍藥苷成分容易受到高溫或光線的影響。

綜合分析所得，白芍飲片以鮮根投入沸水中煮1～8 min、去皮、60 ℃烘干效果最佳；赤芍飲片以鮮根去雜后60 ℃烘干最佳。所測得芍藥苷含量遠高于 2020 版《中國藥典》規(guī)定采用的 500 倍稀乙醇提取的測定結(jié)果，能真實反映芍藥中芍藥苷的含量。

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Condition optimization of original processing methods ofPall. using grey correlation analysis

ZOU Meng，CHEN Xiaohong，LU Ying，XIE Hongqi，XIE Ling*

(College of Horticulture, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China)

This study was set to learn about the original processing methods of PAEONIAE RADIX ALBAPRA) and PAEONIAE RADIX RUBRA(PRR) in the Part I of Chinese Pharmacopoeia(2020 version). We used color difference meters and high performance liquid chromatography(HPLC) methods to charaterize the appearance, chromatic value of section and content of paeoniflorin after processing the fresh roots. Then grey correlation analysis(GCA) was applied to optimize different original processing conditions. The results showed that the content of paeoniflorin was significantly affected by peeling, cold or hot water boiling, boiling time and drying method, and boiling treatment also had partly influence the sectional color and chromatic value. The GCA analysis further showed that the correlation degree between the content of paeoniflorin and the drying method was the highest(correlation coefficient was 0.834), followed by the boiling time, and the value of correlation coefficient between the section chromatic value and boiling time was 0.746. Thus, our study found that the optimal processing method should prepare boiling 1-8 min for the fresh root, peeling and then drying at 60 ℃ for PRA, and drying at 60 ℃ for PRR.

Pall.; PAEONIAE RADIX ALBA; PAEONIAE RADIX RUBRA; original processing; chromatic value; paeoniflorin; grey correlation analysis

R282.4

A

1007-1032(2022)06-0749-06

鄒萌，陳小紅，陸英，謝紅旗，謝玲．基于灰色關(guān)聯(lián)分析的芍藥產(chǎn)地初加工條件優(yōu)化[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2022，48(6)：749–754．

ZOU M，CHEN X H，LU Y，XIE H Q，XIE L．Condition optimization of original processing methods ofPall. using grey correlation analysis[J]．Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences)，2022，48(6)：749–754．

http://xb.hunau.edu.cn

2022–03–15

2022–11–23

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS–21)

鄒萌(1999—)，女，湖南長沙人，碩士研究生，主要從事中藥(包括藥用菌)栽培與評價研究，1157587332@qq.com；*通信作者，謝玲，博士，副教授，主要從事中藥(包括藥用菌)栽培與評價研究，shirring2003@163.com

10.13331/j.cnki.jhau.2022.06.019

責任編輯：毛友純

英文編輯：柳正