黄芩药材质量的影响因素研究进展

师若云，许静远，谢国勇，朱 艳，秦民坚*

(1. 中国药科大学 中药学院，江苏 南京 211198；2. 常熟理工学院 生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500)

黄芩始载于《神农本草经》，为唇形科黄芩属植物黄芩(ScutellariabaicalensisGeorgi)的干燥根，具有清热燥湿、泻火解毒、止血及安胎等功效[1]，临床应用范围广泛，为常用大宗中药材，市场需求量大。目前，野生黄芩资源主要集中于我国北方地区，但蕴藏量较少，市售黄芩以人工栽培品为主。现代药学研究表明，黄芩具有抗炎、抗肿瘤、降血压等药理作用[2-4]，其主要活性成分为黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素等黄酮类化合物[5]。2020年版《中华人民共和国药典》(一部)中也规定，黄芩药材中黄芩苷的含量不得少于9.0%[1]。因此，黄芩中的黄酮类成分是评价其药材质量的重要指标之一。而目前市售黄芩药材所含黄酮类成分的种类和含量差异较大，不利于黄芩的临床使用和相关药品的质量控制。

近些年的研究指出，中药材活性成分的积累与种质差异、产地差异、栽培方法、采收年限与采收期等密切相关。因此，拟从种质遗传差异、产地差异、栽培方法、采收年限与采收期四个方面进行综述，探讨上述因素对黄芩药材质量可能产生的影响，为进一步研究黄芩质量变化、控制黄芩药材质量提供参考。

1 种质因素对黄芩质量的影响

1.1 外观形态差异对黄芩质量的影响

黄芩植株的外观形态存在着大量变异，外观形态与化学成分的含量存在不同程度的相关性。彭芳等[6]对黄芩的形态性状与化学成分含量之间的关系进行了研究，结果表明黄芩茎色和叶光泽与黄芩中黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素和千层纸素A这5种化学成分的含量显著相关。植株较高及较粗壮、紫色茎、蓝紫色花及白色花的黄芩中所含黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素的总量较高[7]。这些形态变异为得到优良种质、培育高质量黄芩提供了选择。

1.2 产地对黄芩质量的影响

黄芩在我国分布范围较为广泛，不同产地黄芩中活性成分的含量有着不同程度的差别。薛黎明等[8]研究发现，不同产地黄芩药材指纹图谱有很大相似性，但黄芩苷的含量差异较大。李云静等[9]测定了16批不同产地的黄芩药材中5种黄酮类成分的含量，发现不同产地黄芩中黄酮类成分的含量差异较大，云南省东川县和河南省平顶山市的栽培黄芩中黄芩苷的含量较高，可达22%以上。

黄芩的道地性比较明显，河北承德地区所产的“热河黄芩”被多数研究者认为是道地药材。姜丹[10]对28个野生群居黄芩的研究结果支持河北承德及周边地区为黄芩道地产区的传统认识，并推测黄芩的道地产区可能是黄芩的起源中心和遗传多样化中心，还认为黄芩道地性的形成应该是遗传与环境相互作用的结果。王丹等[11]发现道地黄芩药材与非道地黄芩药材的指纹谱轮廓特征具有明显不同，可据此区分道地黄芩与非道地黄芩。河北承德的黄芩中黄芩苷的含量依次高于山西运城、山东临沂和甘肃定西[12]。有关道地产区与非道地产区黄芩的药效研究发现，道地产区黄芩的解热、抗炎和解毒作用均优于非道地产区黄芩[13-14]。

由于产地对黄芩质量有较大影响，并且道地产区的黄芩与非道地产区的黄芩中黄芩苷含量与药效均有差异，选择合适的黄芩药材种植地极为重要。周国富等[15]对黄芩的适宜生态区进行了预测，发现黄芩的适生区适宜度以大兴安岭南部山脉和燕山山脉为中心向两侧逐渐降低。另有研究认为，河北省北部、辽宁省东部以及辽宁、吉林和内蒙古的交界处非常适合种植黄芩[16]。陈士林等[17]根据黄芩最大生态相似度区域全国分布图，结合黄芩生物学特性，并考虑自然条件、社会经济条件、药材主产地栽培和采收加工技术，建议选择引种栽培研究区域主要以内蒙古、黑龙江、吉林、河北、山西等省(区)为宜。因此，选择黄芩的最佳栽培地，对控制黄芩药材质量，进行产业化种植具有重要意义。

1.3 生长方式对黄芩质量的影响

由于市场对黄芩的需求量较大，野生黄芩资源较少，栽培黄芩在市场上占据了优势。因此，关于野生黄芩与栽培黄芩的比较研究显得极为重要。关于栽培黄芩药材与对照药材的色谱指纹图谱与近红外光谱相似度的研究表明，栽培黄芩药材与对照药材质量的一致性较高[18]。在薛黎明等[8]的研究中，野生黄芩药材中黄芩苷的含量高于栽培黄芩药材。郭玲玲[19]对陕西省野生和栽培黄芩中9种化学成分的含量进行比较后发现，从整体上看，野生黄芩质量高于栽培黄芩。然而，李云静等[9]对黄芩药材中5种黄酮类成分含量进行测定的结果表明，栽培黄芩的质量普遍高于野生黄芩药材。鉴于栽培黄芩与野生黄芩的质量有差异，并且不同研究的结果不完全一致，临床上用栽培黄芩代替野生黄芩时，应注意黄芩的用量，以保证临床用药安全有效。

1.4 遗传多样性对黄芩质量的影响

遗传多样性是物种多样性的基础，有关黄芩遗传多样性的研究可以为黄芩的良种选育提供理论依据。黄芩具有较高的遗传多样性与遗传异质性，遗传变异主要存在于黄芩居群内部[20-21]。杨全等[22]利用扩增片段长度多态性(Amplified fragment length polymorphism, AFLP)方法对群体内黄芩变异类型间的遗传多样性的研究结果表明，黄芩群体内变异类型具有较丰富的遗传多样性，黄芩在分子水平上的遗传变异与其外观形态类型大体上相吻合。陆子芳[23]对山西省41个产地的野生黄芩进行研究后发现，这些野生黄芩种质间具有一定的遗传差异，不同种质的遗传多样性与产地的地理位置没有明显相关性。邵爱娟等[24]对34个黄芩不同种源进行随机扩增多态性DNA(Random amplified polymorphic DNA, RAPD)分析，结果显示遗传学上的分析结果与其外观形态相关，但与地理分布没有相关性。

2 栽培因素对黄芩质量的影响

2.1 栽培方法对黄芩质量的影响

2.1.1 繁殖方式

黄芩的繁殖方式主要有种子繁殖、扦插繁殖和分根繁殖。种子繁殖是最常用的繁殖方法，种子繁殖栽培技术包括直播法和育苗移栽法。直播法的使用更为普遍，不同播种期对黄芩根中黄芩苷的含量有显著影响，建议在7或8月份雨季播种[25]。综合考虑药材产量、黄芩苷含量与繁殖系数这些因素，选择育苗移栽法种植黄芩比种子直播、芽头繁殖和扦插繁殖更合适[26]。王增理等[27]认为，秋育春栽法既能提高黄芩产量，又能提高黄芩苷含量。因此栽培黄芩时，应选择最佳的繁殖方式、最佳播种期和播种量。

2.1.2 施肥

适量施肥有助于黄芩根系的生长发育。氮磷钾配施可使黄芩的株高、根直径、根干重和产量增加，黄芩在不同的生长年限对氮磷钾的吸收量不同，栽种第一年施肥可促进黄芩中黄芩苷的积累[28]。有机肥与化肥结合使用，可以增加黄芩产量[29]。

2.1.3 生长年限

黄芩作为多年生植物，随着生长年限的增加，根部积累的化学成分会发生变化。唐波等[30]对二年生、三年生和四年生栽培黄芩根中的黄芩苷含量测定结果表明，三年生黄芩中黄芩苷含量最高。同样，张齐家等[31]对一年生、二年生和三年生栽培黄芩中的黄芩苷含量测定后发现，三年生黄芩中黄芩苷含量略高于二年生，远高于一年生，再考虑到三年生黄芩的产量比二年生高仅一倍，因此认为三年生黄芩更好。郭玲玲等[32]同时测定了不同生长年限黄芩根中9种黄酮成分的含量，结果表明黄芩苷、野黄芩苷、野黄芩素和汉黄芩苷的含量随生长年限的延长呈上升趋势；芹菜素、白杨素、千层纸素A的含量在第二年达到最高值；而黄芩素和汉黄芩素的含量则随生长年限的延长呈下降趋势。刘素丽[33]对不同生长年限黄芩的研究结果显示，二年生黄芩中含有较多酯类物质，而三年生黄芩中含有较多黄酮类物质。

此外，随着生长年限的增加，黄芩木质部异常的导管中出现侵填体。这些异常导管周围的薄壁细胞中出现颗粒状物质，木间木栓层将健康组织与异常导管及其周围的薄壁细胞隔离。异常导管和周围的薄壁细胞逐渐形成死亡组织，木间木栓层和死亡组织脱落，出现空洞，木间木栓逐渐扩大，形成枯心，即为枯芩[34]，枯芩与子芩出现了较大差异。关于枯芩与子芩的研究发现，枯芩黄芩苷和汉黄芩苷的含量低于子芩，而黄芩素、汉黄芩素和千层纸素A的含量高于子芩[35-36]。

2.2 栽培环境对黄芩质量的影响

生态环境可对中药材质量的形成产生重要影响，这些生态环境因素主要包括气候、土壤、地质等。研究表明，多数次生代谢产物与纬度成负相关，而与温度成正相关；不同次生代谢产物受到无机元素的影响不同；海拔、纬度、经度、年降水量、年日照时长、年均温、土壤及药材中的多种无机元素都与黄芩苷的积累有显著相关性[37]。宫福雨[38]的研究同样表明，在一定范围内，适当地提高光照、温度、土壤水分含量有利于黄芩苷的合成与积累，土壤中的无机元素也会对黄芩药材中所含的活性成分产生影响。土壤含水量、相对温度和大气CO2浓度与黄芩中黄芩苷的含量关系密切，而光合有效辐射、大气压力和大气温度则与黄芩中黄芩素的含量关系密切[39]。土壤含水量、最高空气温度、空气湿度、光合有效辐射对黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素含量的影响较大[40]。海拔对黄芩中黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素、野黄芩苷、芹菜素和千层纸素A这7种黄酮成分的含量有显著影响[41]。

3 采收加工对黄芩质量的影响

3.1 采收期对黄芩质量的影响

采收期对黄芩药材的质量具有较大影响，不同生长期的黄芩中化学成分含量有一定的变化规律。徐纪文和王秀敏等[42-43]对黄芩根中黄芩苷的含量进行测定后发现，9月份黄芩苷的含量最高。刘金花[44]的研究结果显示，黄芩根中黄芩苷的含量在10月底最多，并且此时产量也较高。张小伟[45]对7月至12月黄芩根中6种黄酮成分的含量测定结果表明，黄芩苷、汉黄芩苷和野黄芩苷的含量均以9月中旬最高，这6种黄酮的总含量也以9月17日最高。李化等[46]发现，从休眠期至枯黄期黄芩中的黄芩苷、汉黄芩苷、野黄芩苷、去甲汉黄芩素-7-O-葡萄糖醛酸苷和黄芩新素的含量呈“M”型变化，而黄芩素、汉黄芩素、千层纸素和白杨黄素的含量呈“W”型变化。张琳等[47]的研究显示，从展叶期至采收期黄芩中野黄芩苷、黄芩苷、汉黄芩苷的含量呈“M”型变化，而黄芩素和汉黄芩素的含量呈倒“N”型变化。郑艳红[48]利用超高效液相-质谱(Ultra performance liquid chromatography-mass spectrum/mass spectrum, UPLC-MS/MS)代谢组学方法对不同采收期黄芩中9种化学成分进行的研究发现，黄酮苷类成分与黄酮苷元类成分的含量变化规律不同，黄芩苷和汉黄芩苷、千层纸素A-7-O-β-D-葡萄糖醛酸苷、千层纸素A-5-O-葡萄糖苷、5,6,7-三羟基-8-甲氧基黄酮-7-葡萄糖醛酸苷这5种黄酮苷类成分的含量呈“W”型变化，8月和10月含量较高；黄芩素、汉黄芩素、千层纸素A、黄芩黄酮II这4种黄酮苷元类成分呈“M”型变化，5月和7月含量较高。庞溢媛等[49]认为，若以黄芩苷等黄酮苷类成分为目标成分，采收时间为7 ～ 8月，若以黄芩素等黄酮苷元类成分为目标成分，则采收时间为5月。因此，可以根据需要从单成分含量或多成分含量不同的角度考虑，选择黄芩合适的采收时间。

3.2 加工方法对黄芩质量的影响

新鲜的黄芩药材不仅含水量高，而且含有各种酶类。水解黄芩苷的酶能将黄芩苷水解成黄芩素，黄芩素被氧化成醌类物质，导致药材变绿、质量降低。进行产地初加工可以使黄芩药材的含水量降低，而且晒干药材能够杀酶保苷，因此可以保证药材质量。研究发现，在自然晒干过程中，由于干旱胁迫，黄芩药材中黄芩苷的含量和黄酮总含量均呈现先升高后下降的趋势[50]。此外，产地加工还可以纯化药材的药用部位，便于药材的运输和贮藏。宋国虎等[51]发明了一种撞栓皮的产地加工方法，这种方法可以明显提高黄芩药材中黄芩苷、汉黄芩苷和黄芩素的含量。黄芩的产地加工方法通常为：黄芩采挖后，去掉泥土与黄芩地上的茎叶部分，晒至半干，然后去粗皮，再继续晒干或者烘干，去净须根。

4 贮藏方式黄芩质量的影响

中药贮藏环境的温度、湿度与光照等多种因素会对药材的质量产生影响。如果贮藏不当，容易出现发霉、生虫、变色、腐烂等问题，导致药效降低、质量下降。徐杨璐等[52]的研究发现，随着贮藏时间延长，黄芩中的黄芩苷、汉黄芩苷含量明显降低，而黄芩素和汉黄芩素的含量先增加后减少。因此，应控制黄芩药材的贮藏期，防止药材变质，影响临床药效。黄芩药材应储藏在通风良好、避光干燥的地方，保持环境干净整洁，注意防鼠、防虫、防潮，并定期进行检查。

5 结 论

中药材质量与其自身生长以及采收处理方式有密切关系，大量研究也已表明黄芩质量的变化也与其种质变化、栽培方式以及采收加工贮藏等因素相关，而如何通过调节上述因素控制提高黄芩药材质量还不清楚。因此，在后续研究中，应着力加强优质黄芩品种的选育，规划道地药材生产区域，并建立科学地的田间管理、采收加工及贮藏方法，以保证栽培黄芩的质量稳定可控、临床用药安全有效，从而满足市场需求，获得较高的经济效益。