黃芩產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素研究進展

文 晉，朱永紅，李換麗，楊琴莉，秦 欣，馬燕斌

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，山西運城 044000）

黃芩(Scutellaria baicalensisGeorgia)始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》[1]，屬于唇形科黃芩屬多年生草本植物，其味苦色黃而氣寒，具有清熱燥濕、瀉火解毒、止血涼血和安胎等作用[2]，是傳統(tǒng)的大宗中藥材，其藥效成分主要包含黃芩苷、黃芩素、漢黃芩苷、漢黃芩素等黃酮類化合物[3]。其中，黃芩苷是評價黃芩藥材質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標(biāo)，《中國藥典》規(guī)定黃芩藥材內(nèi)的黃芩苷含量占比不能小于9.0%[1]。研究表明其藥理功效具有抗炎抗菌、凝血、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤和抑制心腦血管疾病等作用[4-9]。

1 研究現(xiàn)狀

我國黃芩的野生資源因過度采挖，目前已趨于枯竭，而黃芩作為黃芩復(fù)方顆粒、雙黃連口服液等常用中成藥的主要原材料[10]，市場需求量卻不斷增多，這推動黃芩栽培面積越來越大，栽培黃芩已成為主要的市場藥源。然而，人工栽培的黃芩藥材質(zhì)量參差不齊，需要專業(yè)科學(xué)的指導(dǎo)與評價。近年來，關(guān)于黃芩產(chǎn)量和質(zhì)量的影響因素研究報道越來越多，主要集中在產(chǎn)地、生長年限與采收期、栽培與野生、環(huán)境因子、栽培技術(shù)、炮制加工等方面。因此，筆者綜述影響黃芩產(chǎn)量和質(zhì)量的6 個因素的研究進展，為今后評價黃芩藥材品質(zhì)的優(yōu)劣提供理論參考，從而保證黃芩中成藥及藥飲片的優(yōu)質(zhì)原料來源。

2 影響因素研究進展

2.1 產(chǎn)地

黃芩廣泛種植于內(nèi)蒙古、黑龍江、河北、山西、陜西、甘肅、河南和山東等地，不同種源、產(chǎn)區(qū)的地理環(huán)境和氣候條件不同，會直接影響黃芩性狀與黃酮類藥效成分的含量，從而造成黃芩品質(zhì)相差較大。現(xiàn)有研究也證實了不同種質(zhì)黃芩內(nèi)主要有效成分之間的比例差異很大[11]。李永杰等收集7個省區(qū)36縣的57份材料種植于河北承德，發(fā)現(xiàn)不同種源的黃芩苷含量存在顯著差異，黃芩素的含量則達到極顯著水平，聚類分析顯示黃芩藥用成分存在顯著的地理差異[12]。河北承德所產(chǎn)的“熱河黃芩”一直被認定為道地藥材，近年來黃芩野生資源日益匱乏，許多地區(qū)進行了引種栽培，目前主要集中在甘肅、山西、陜西、山東等4 個省份，其次是河北、內(nèi)蒙古、東北、寧夏等，南方也有少部分種植。王丹陽等收集河北、山東、山西、陜西、甘肅、安徽、內(nèi)蒙古和河南等8 個省份38 批黃芩種質(zhì)種植在陜西渭北漢源地區(qū)，測定活性成分總量來評價黃芩質(zhì)量，結(jié)果分成三個水平，山西、河北＞河南、陜西、安徽、甘肅＞山東、內(nèi)蒙古，表明山西、河北的黃芩品質(zhì)優(yōu)于其他省份；又對各省份的黃芩根長、根冠直徑、折干率、浸出物和主要活性成分含量進行主成分分析，得出河北省的黃芩種源綜合指數(shù)最高，表明陜西渭北漢源地區(qū)適宜種植的是河北種源黃芩[13]。即便位于同一省份的不同區(qū)域，黃芩藥材的質(zhì)量也出現(xiàn)參差不齊，陸子芳等對山西23個產(chǎn)地野生黃芩的有效成分含量測定比較后，發(fā)現(xiàn)其含量差異明顯[14]。楊洋等利用高效液相色譜法對7 個產(chǎn)區(qū)13 個產(chǎn)地的黃芩藥材中主要藥用成分（黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素）含量進行測定，并進行主成分分析，發(fā)現(xiàn)山東臨沂的各藥效成分累積量最為豐富，其次是山西運城、聞喜、夏縣，說明山西作為黃芩優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)十分合理[15]。郭玲玲等客觀準(zhǔn)確地測定陜西不同產(chǎn)區(qū)的黃芩9 種化學(xué)成分含量，其結(jié)果相差較大，且通過部分樣品的黃芩苷含量高于2015 版《中國藥典》規(guī)定6 個百分點之多，證明陜西作為黃芩主產(chǎn)地較為合理[16]。而李云靜等比較分析不同產(chǎn)地的黃芩藥材質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)其間的黃酮類成分含量差異較大，且發(fā)現(xiàn)道地產(chǎn)區(qū)的黃芩質(zhì)量不一定最好，解釋為栽培技術(shù)等的差異造成[17]。這些不同產(chǎn)區(qū)的黃芩藥材質(zhì)量存在明顯差異，充分說明了黃芩藥材種植一定要綜合考慮選擇最佳栽培地，這對于規(guī)范黃芩藥材種植及提高其藥材質(zhì)量與產(chǎn)量至關(guān)重要。

2.2 生長年限與采收期

黃芩質(zhì)量與其生長年限和采收季節(jié)有著明顯的相關(guān)性。在黃芩生長發(fā)育時期，其所含的各種化學(xué)成分的積累會發(fā)生不同的動態(tài)變化，因此研究不同生長年限和采收季節(jié)對黃芩質(zhì)量的影響尤為重要。河北承德的“熱河黃芩”是有史記載的道地藥材，而山西是目前黃芩種植面積最大的主產(chǎn)區(qū)。申潔等選取河北承德和山西兩個產(chǎn)區(qū)作為研究區(qū)域，綜合比較兩個產(chǎn)區(qū)不同生長年限黃芩中的黃酮類化合物含量，發(fā)現(xiàn)3 年生＞7 年生＞1 年生和2 年生，表明3 年生黃芩藥材的質(zhì)量相對最優(yōu)；對河北承德地區(qū)春秋兩個采收季節(jié)黃芩根部中野黃芩苷、黃芩苷、漢黃芩苷和黃芩素的含量進行比較，顯示春季＞秋季[18]。郭玲玲等測定陜西產(chǎn)不同生長年限野生與栽培黃芩藥材中的9 種化學(xué)成分，發(fā)現(xiàn)黃芩苷、漢黃芩苷、野黃芩素與野黃芩苷的含量3 年生最高，2 年生次之，1 年生最低；而黃芩素和漢黃芩素的含量正好相反[16]。孫賓娟采收黃芩道地產(chǎn)區(qū)內(nèi)蒙古赤峰春秋兩季6個月份（3月、4月、5月、9 月、10 月、11 月）的黃芩，測定其黃芩苷含量，結(jié)果表明春季3 月份與秋季11 月份的黃芩苷含量最高[19]。管毓向等測定云南曲靖不同栽培年限黃芩中的黃芩苷含量，結(jié)果顯示1 年生的黃芩苷含量未達藥典規(guī)定，2年生的黃芩苷含量隨栽培年限增加而升高，3年后趨于穩(wěn)定；同時調(diào)查了最佳采收期，表明黃芩花前（6—7 月）為最佳時期[20]。盛琳等對陜西商洛黃芩中黃芩苷含量、黃芩苷總量積累及根干重的動態(tài)變化進行調(diào)查，得出最佳采收期是第3 年的11 月份[21]。李懷德等探究甘肅中部地區(qū)黃芩最佳采收年限，發(fā)現(xiàn)3年生的黃芩產(chǎn)量及藥材商品性都得到顯著提高[22]。李建軍等探究寧夏六盤山冷涼地區(qū)的黃芩最佳采收期，HPLC 指紋圖譜及含量顯示在9 月20 日后采收的黃芩樣品中黃芩苷和漢黃芩苷含量較高[23]。而趙勝男等研究赤峰產(chǎn)黃芩分別在1 年、2 年、3 年生春秋兩季的整體成分構(gòu)成變化，顯示2 年生黃芩中的苷類物質(zhì)含量最高、藥材質(zhì)量也更穩(wěn)定；6種黃酮類成分測定顯示2年生春季采收的黃芩整體含量高于同年秋季的，由此得出赤峰最佳采收期為2 年生春季[24]。對于黃芩最佳采收期的研究大多得出的結(jié)論都是2～3年生黃芩的藥用成分含量最高，質(zhì)量趨于穩(wěn)定，而每個地區(qū)的采收月份的差異，主要是各地區(qū)的環(huán)境氣候差異造成的。

2.3 栽培與野生

隨著黃芩藥材在臨床上的應(yīng)用范圍不斷擴大，其野生資源日漸匱乏，已不能滿足市場需求，全國大多地區(qū)引種栽培，但栽培的種源優(yōu)劣、地理環(huán)境、種植管理技術(shù)等的差異，導(dǎo)致市場上的黃芩藥材品質(zhì)參差不齊，這就需要各地區(qū)調(diào)查探究栽培與野生品種之間的藥效成分差異，從而有目的地改善優(yōu)化栽培品種，從源頭上保證黃芩藥源的優(yōu)質(zhì)性。趙勝男等采取山東、赤峰野生和栽培黃芩，測定發(fā)現(xiàn)均含有19種黃酮類成分，且野生與栽培之間的含量比例均有明顯差異[25]。郭玲玲等HPLC 法測定陜西產(chǎn)不同生長年限栽培與野生黃芩中9種黃酮類成分（野黃芩苷、黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素、芹菜素、千層紙素A、白楊素和野黃芩素），發(fā)現(xiàn)2 年生和3 年生的栽培與野生黃芩中，除了白楊素和野黃芩素外，其他含量都是野生＞栽培[16]。這些研究報道表明栽培替代野生黃芩資源時，其藥理藥效作用還是有差異的，在臨床用藥時需要注意黃芩的用法用量。

2.4 環(huán)境因子

環(huán)境因子對藥材的質(zhì)量與產(chǎn)量起著至關(guān)重要的作用，適宜的生長環(huán)境可以促進中藥材性狀的優(yōu)良選育與內(nèi)部藥用成分的合成積累。黃芩次生代謝產(chǎn)物的合成積累與其生存環(huán)境密切相關(guān)，研究報道中影響黃芩生長的環(huán)境因子主要涉及海拔、光照、氣候、水分、土壤養(yǎng)分等。宮福雨等研究發(fā)現(xiàn)黃芩的主要藥效成分含量積累與生態(tài)因子之間存在相關(guān)性，在一定范圍內(nèi)，與溫度呈正相關(guān)，與土壤無機元素有效錳呈正相關(guān)，與有效銅呈負相關(guān)，與有效鉀呈正相關(guān)[26]。張?zhí)鸬妊芯勘砻鬟m當(dāng)?shù)墓庹?、土壤含水量、空氣濕度、土壤溫度均可以促進黃芩黃酮類化合物的積累[27]。海拔升高也有利于黃芩中黃酮類成分總量的積累[28]。

黃芩多種植于干旱丘陵一帶，干旱及鹽脅迫是影響其生長的關(guān)鍵生態(tài)因子。通過超高液相色譜-串聯(lián)四級桿飛行時間質(zhì)譜技術(shù)測定不同干旱和鹽脅迫處理后黃芩根部位的化學(xué)成分，管仁偉等運用多元統(tǒng)計法綜合分析代謝組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)適度干旱與鹽脅迫可促進黃芩內(nèi)黃酮類成分合成與積累[29]。

合理科學(xué)高效地施肥是確保中藥材優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵措施之一，目前針對中藥材施肥的研究較多，主要有有機肥、無機肥、配方施肥、藥用植物專用肥等。劉華等采用“3414”完全試驗方案，探討了氮磷鉀不同施肥量對黃芩的產(chǎn)量影響，計算出最優(yōu)推薦施肥量，其中氮磷鉀肥單因素對黃芩產(chǎn)量的影響順序由大到小依次為鉀肥、氮肥、磷肥[30]。而廉家敏對于鉀肥的研究結(jié)果卻正好相反，通過對比發(fā)現(xiàn)單施氮肥、磷肥均能提高黃芩根部黃酮和黃芩苷含量，且磷肥效果優(yōu)于氮肥，但單施鉀肥則效果不明顯，同時三者單施均可以促進根直徑、株高、產(chǎn)量的增加，得出結(jié)合施用效果最顯著，按照N2P2K0配比處理，能使黃芩根部質(zhì)量最優(yōu)[31]。魏金月等比較不同試驗田不同肥料（對照組、化肥組、專用有機肥組）處理的黃芩，結(jié)果表明黃芩專用有機肥既能促進黃芩根部的生長，又能提高黃芩中藥用成分的含量[32]。施肥對于提升黃芩質(zhì)量與產(chǎn)量都有極大的促進作用，但也要適度合理的使用，否則會引起一系列的負效應(yīng)[33-34]。

2.5 栽培技術(shù)

近年來，黃芩市場的需求越來越大，野生資源逐年銳減，栽培黃芩也就成為市場的主要來源，但栽培技術(shù)的差異會導(dǎo)致黃芩品質(zhì)參差不齊。因此，探究黃芩最佳栽培技術(shù)也就很有必要，而適宜的栽培密度是調(diào)控黃芩大小的重要措施。王丹陽等考察了黃芩直播種植過程中的種植深度和密度，通過對黃芩外觀性狀和活性含量的監(jiān)測，得出渭北旱塬地區(qū)種植黃芩的最佳深度為20 cm（覆土厚度2 cm），最佳密度為10 cm×20 cm[35]。李懷德等通過種苗試驗探究黃芩種植密度對黃芩生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明甘肅中部地區(qū)種植黃芩密度為75 萬株·hm-2時，黃芩性狀及產(chǎn)量最優(yōu)[36]。適時播種也是作物栽培的關(guān)鍵條件，不同的地區(qū)環(huán)境不同種子的播期也不同。崔同霞等研究發(fā)現(xiàn)播期對黃芩產(chǎn)量和根部性狀的影響大于播量，且最佳播期是4月中下旬至5 月初，最佳播量在9.72～11.18 g·m-2[37]。定期割秧處理后，黃芩藥材和莖葉的產(chǎn)量均增加，其所含的活性成分含量也明顯提高[38]。太陽光是植物光合作用不可或缺的，紅光有利于糖和碳水化合物的合成，藍光有助于蛋白質(zhì)合成，人工模擬植物作用的最佳光譜擁有肥效功能。華智銳等探究了紅光和藍光濾光膜處理對黃芩苷含量和黃芩外光性狀的影響，發(fā)現(xiàn)紅色濾光膜有助于黃芩苷含量的積累和黃芩根的生長，藍色濾光膜則能促進黃芩葉的生長[39]。

2.6 炮制加工

目前黃芩的炮制方式主要有生黃芩、酒黃芩、黃芩炭、姜黃芩、蜜黃芩和炒黃芩6 種，前三者是研究應(yīng)用最多的。黃酮類化合物是黃芩最主要的藥效成分，其中黃芩苷是其藥效最強的一種，也是目前評價黃芩品質(zhì)至關(guān)重要的指標(biāo)。在一定濕度溫度下，生黃芩中的黃芩酶會水解黃芩苷為黃芩苷元和葡萄糖醛酸，使其藥效降低，而經(jīng)過炮制過程中的蒸、炒、炒炭、酒炒等，可以抑制黃芩酶的活性，從而保證中藥材活性成分的含量。生黃芩經(jīng)過酒炙[40-42]、炒炭后[44]，黃芩苷、漢黃芩苷等苷類成分的含量逐漸降低，而黃芩素、漢黃芩素等苷元成分的含量逐漸上升，黃芩炭的變化趨勢更為明顯[43],主要原因是高溫炒制會使黃芩酶大量失活，但高溫也會導(dǎo)致苷類化合物分解，增加苷元類化合物的含量。在炒制過程中化學(xué)成分的變化非常復(fù)雜，不僅苷鍵會斷裂，也會出現(xiàn)其他反應(yīng)，因此要嚴(yán)格控制好炒制溫度與時間，從而保證藥效最優(yōu)。陳智等推薦黃芩炒炭炮制的最佳溫度為230 ℃，炒制時間為10 min[44]，熊優(yōu)等推薦黃酒悶潤后的最佳炒制時間是18 min[45]。

3 小結(jié)

開展黃芩品質(zhì)影響因素的研究對于培育高品質(zhì)道地藥材、保證藥源安全穩(wěn)定和擴大臨床應(yīng)用具有重大意義。從種源選擇、生態(tài)環(huán)境、種植技術(shù)、管理措施，到最后的采收加工環(huán)節(jié)，總結(jié)了影響黃芩中藥材質(zhì)量與產(chǎn)量的產(chǎn)地、生長年限與采收期、栽培與野生、環(huán)境因子、栽培技術(shù)和炮制加工等因素的研究進展，為今后種植選取優(yōu)良品種、適宜環(huán)境區(qū)、科學(xué)栽培技術(shù)及正確加工方式等提供參考，也為黃芩進一步的臨床應(yīng)用提供依據(jù)。