黄芩产量和质量的关键影响因素研究进展

文 晋，朱永红，李换丽，杨琴莉，秦 欣，马燕斌

（山西农业大学棉花研究所，山西运城 044000）

黄芩(Scutellaria baicalensisGeorgia)始载于《神农本草经》[1]，属于唇形科黄芩属多年生草本植物，其味苦色黄而气寒，具有清热燥湿、泻火解毒、止血凉血和安胎等作用[2]，是传统的大宗中药材，其药效成分主要包含黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素等黄酮类化合物[3]。其中，黄芩苷是评价黄芩药材质量优劣的主要指标，《中国药典》规定黄芩药材内的黄芩苷含量占比不能小于9.0%[1]。研究表明其药理功效具有抗炎抗菌、凝血、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤和抑制心脑血管疾病等作用[4-9]。

1 研究现状

我国黄芩的野生资源因过度采挖，目前已趋于枯竭，而黄芩作为黄芩复方颗粒、双黄连口服液等常用中成药的主要原材料[10]，市场需求量却不断增多，这推动黄芩栽培面积越来越大，栽培黄芩已成为主要的市场药源。然而，人工栽培的黄芩药材质量参差不齐，需要专业科学的指导与评价。近年来，关于黄芩产量和质量的影响因素研究报道越来越多，主要集中在产地、生长年限与采收期、栽培与野生、环境因子、栽培技术、炮制加工等方面。因此，笔者综述影响黄芩产量和质量的6 个因素的研究进展，为今后评价黄芩药材品质的优劣提供理论参考，从而保证黄芩中成药及药饮片的优质原料来源。

2 影响因素研究进展

2.1 产地

黄芩广泛种植于内蒙古、黑龙江、河北、山西、陕西、甘肃、河南和山东等地，不同种源、产区的地理环境和气候条件不同，会直接影响黄芩性状与黄酮类药效成分的含量，从而造成黄芩品质相差较大。现有研究也证实了不同种质黄芩内主要有效成分之间的比例差异很大[11]。李永杰等收集7个省区36县的57份材料种植于河北承德，发现不同种源的黄芩苷含量存在显著差异，黄芩素的含量则达到极显著水平，聚类分析显示黄芩药用成分存在显著的地理差异[12]。河北承德所产的“热河黄芩”一直被认定为道地药材，近年来黄芩野生资源日益匮乏，许多地区进行了引种栽培，目前主要集中在甘肃、山西、陕西、山东等4 个省份，其次是河北、内蒙古、东北、宁夏等，南方也有少部分种植。王丹阳等收集河北、山东、山西、陕西、甘肃、安徽、内蒙古和河南等8 个省份38 批黄芩种质种植在陕西渭北汉源地区，测定活性成分总量来评价黄芩质量，结果分成三个水平，山西、河北＞河南、陕西、安徽、甘肃＞山东、内蒙古，表明山西、河北的黄芩品质优于其他省份；又对各省份的黄芩根长、根冠直径、折干率、浸出物和主要活性成分含量进行主成分分析，得出河北省的黄芩种源综合指数最高，表明陕西渭北汉源地区适宜种植的是河北种源黄芩[13]。即便位于同一省份的不同区域，黄芩药材的质量也出现参差不齐，陆子芳等对山西23个产地野生黄芩的有效成分含量测定比较后，发现其含量差异明显[14]。杨洋等利用高效液相色谱法对7 个产区13 个产地的黄芩药材中主要药用成分（黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素）含量进行测定，并进行主成分分析，发现山东临沂的各药效成分累积量最为丰富，其次是山西运城、闻喜、夏县，说明山西作为黄芩优质产区十分合理[15]。郭玲玲等客观准确地测定陕西不同产区的黄芩9 种化学成分含量，其结果相差较大，且通过部分样品的黄芩苷含量高于2015 版《中国药典》规定6 个百分点之多，证明陕西作为黄芩主产地较为合理[16]。而李云静等比较分析不同产地的黄芩药材质量，发现其间的黄酮类成分含量差异较大，且发现道地产区的黄芩质量不一定最好，解释为栽培技术等的差异造成[17]。这些不同产区的黄芩药材质量存在明显差异，充分说明了黄芩药材种植一定要综合考虑选择最佳栽培地，这对于规范黄芩药材种植及提高其药材质量与产量至关重要。

2.2 生长年限与采收期

黄芩质量与其生长年限和采收季节有着明显的相关性。在黄芩生长发育时期，其所含的各种化学成分的积累会发生不同的动态变化，因此研究不同生长年限和采收季节对黄芩质量的影响尤为重要。河北承德的“热河黄芩”是有史记载的道地药材，而山西是目前黄芩种植面积最大的主产区。申洁等选取河北承德和山西两个产区作为研究区域，综合比较两个产区不同生长年限黄芩中的黄酮类化合物含量，发现3 年生＞7 年生＞1 年生和2 年生，表明3 年生黄芩药材的质量相对最优；对河北承德地区春秋两个采收季节黄芩根部中野黄芩苷、黄芩苷、汉黄芩苷和黄芩素的含量进行比较，显示春季＞秋季[18]。郭玲玲等测定陕西产不同生长年限野生与栽培黄芩药材中的9 种化学成分，发现黄芩苷、汉黄芩苷、野黄芩素与野黄芩苷的含量3 年生最高，2 年生次之，1 年生最低；而黄芩素和汉黄芩素的含量正好相反[16]。孙宾娟采收黄芩道地产区内蒙古赤峰春秋两季6个月份（3月、4月、5月、9 月、10 月、11 月）的黄芩，测定其黄芩苷含量，结果表明春季3 月份与秋季11 月份的黄芩苷含量最高[19]。管毓向等测定云南曲靖不同栽培年限黄芩中的黄芩苷含量，结果显示1 年生的黄芩苷含量未达药典规定，2年生的黄芩苷含量随栽培年限增加而升高，3年后趋于稳定；同时调查了最佳采收期，表明黄芩花前（6—7 月）为最佳时期[20]。盛琳等对陕西商洛黄芩中黄芩苷含量、黄芩苷总量积累及根干重的动态变化进行调查，得出最佳采收期是第3 年的11 月份[21]。李怀德等探究甘肃中部地区黄芩最佳采收年限，发现3年生的黄芩产量及药材商品性都得到显著提高[22]。李建军等探究宁夏六盘山冷凉地区的黄芩最佳采收期，HPLC 指纹图谱及含量显示在9 月20 日后采收的黄芩样品中黄芩苷和汉黄芩苷含量较高[23]。而赵胜男等研究赤峰产黄芩分别在1 年、2 年、3 年生春秋两季的整体成分构成变化，显示2 年生黄芩中的苷类物质含量最高、药材质量也更稳定；6种黄酮类成分测定显示2年生春季采收的黄芩整体含量高于同年秋季的，由此得出赤峰最佳采收期为2 年生春季[24]。对于黄芩最佳采收期的研究大多得出的结论都是2～3年生黄芩的药用成分含量最高，质量趋于稳定，而每个地区的采收月份的差异，主要是各地区的环境气候差异造成的。

2.3 栽培与野生

随着黄芩药材在临床上的应用范围不断扩大，其野生资源日渐匮乏，已不能满足市场需求，全国大多地区引种栽培，但栽培的种源优劣、地理环境、种植管理技术等的差异，导致市场上的黄芩药材品质参差不齐，这就需要各地区调查探究栽培与野生品种之间的药效成分差异，从而有目的地改善优化栽培品种，从源头上保证黄芩药源的优质性。赵胜男等采取山东、赤峰野生和栽培黄芩，测定发现均含有19种黄酮类成分，且野生与栽培之间的含量比例均有明显差异[25]。郭玲玲等HPLC 法测定陕西产不同生长年限栽培与野生黄芩中9种黄酮类成分（野黄芩苷、黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素、芹菜素、千层纸素A、白杨素和野黄芩素），发现2 年生和3 年生的栽培与野生黄芩中，除了白杨素和野黄芩素外，其他含量都是野生＞栽培[16]。这些研究报道表明栽培替代野生黄芩资源时，其药理药效作用还是有差异的，在临床用药时需要注意黄芩的用法用量。

2.4 环境因子

环境因子对药材的质量与产量起着至关重要的作用，适宜的生长环境可以促进中药材性状的优良选育与内部药用成分的合成积累。黄芩次生代谢产物的合成积累与其生存环境密切相关，研究报道中影响黄芩生长的环境因子主要涉及海拔、光照、气候、水分、土壤养分等。宫福雨等研究发现黄芩的主要药效成分含量积累与生态因子之间存在相关性，在一定范围内，与温度呈正相关，与土壤无机元素有效锰呈正相关，与有效铜呈负相关，与有效钾呈正相关[26]。张甜等研究表明适当的光照、土壤含水量、空气湿度、土壤温度均可以促进黄芩黄酮类化合物的积累[27]。海拔升高也有利于黄芩中黄酮类成分总量的积累[28]。

黄芩多种植于干旱丘陵一带，干旱及盐胁迫是影响其生长的关键生态因子。通过超高液相色谱-串联四级杆飞行时间质谱技术测定不同干旱和盐胁迫处理后黄芩根部位的化学成分，管仁伟等运用多元统计法综合分析代谢组数据，发现适度干旱与盐胁迫可促进黄芩内黄酮类成分合成与积累[29]。

合理科学高效地施肥是确保中药材优质高产的关键措施之一，目前针对中药材施肥的研究较多，主要有有机肥、无机肥、配方施肥、药用植物专用肥等。刘华等采用“3414”完全试验方案，探讨了氮磷钾不同施肥量对黄芩的产量影响，计算出最优推荐施肥量，其中氮磷钾肥单因素对黄芩产量的影响顺序由大到小依次为钾肥、氮肥、磷肥[30]。而廉家敏对于钾肥的研究结果却正好相反，通过对比发现单施氮肥、磷肥均能提高黄芩根部黄酮和黄芩苷含量，且磷肥效果优于氮肥，但单施钾肥则效果不明显，同时三者单施均可以促进根直径、株高、产量的增加，得出结合施用效果最显著，按照N2P2K0配比处理，能使黄芩根部质量最优[31]。魏金月等比较不同试验田不同肥料（对照组、化肥组、专用有机肥组）处理的黄芩，结果表明黄芩专用有机肥既能促进黄芩根部的生长，又能提高黄芩中药用成分的含量[32]。施肥对于提升黄芩质量与产量都有极大的促进作用，但也要适度合理的使用，否则会引起一系列的负效应[33-34]。

2.5 栽培技术

近年来，黄芩市场的需求越来越大，野生资源逐年锐减，栽培黄芩也就成为市场的主要来源，但栽培技术的差异会导致黄芩品质参差不齐。因此，探究黄芩最佳栽培技术也就很有必要，而适宜的栽培密度是调控黄芩大小的重要措施。王丹阳等考察了黄芩直播种植过程中的种植深度和密度，通过对黄芩外观性状和活性含量的监测，得出渭北旱塬地区种植黄芩的最佳深度为20 cm（覆土厚度2 cm），最佳密度为10 cm×20 cm[35]。李怀德等通过种苗试验探究黄芩种植密度对黄芩生长发育和产量的影响，结果表明甘肃中部地区种植黄芩密度为75 万株·hm-2时，黄芩性状及产量最优[36]。适时播种也是作物栽培的关键条件，不同的地区环境不同种子的播期也不同。崔同霞等研究发现播期对黄芩产量和根部性状的影响大于播量，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]。定期割秧处理后，黄芩药材和茎叶的产量均增加，其所含的活性成分含量也明显提高[38]。太阳光是植物光合作用不可或缺的，红光有利于糖和碳水化合物的合成，蓝光有助于蛋白质合成，人工模拟植物作用的最佳光谱拥有肥效功能。华智锐等探究了红光和蓝光滤光膜处理对黄芩苷含量和黄芩外光性状的影响，发现红色滤光膜有助于黄芩苷含量的积累和黄芩根的生长，蓝色滤光膜则能促进黄芩叶的生长[39]。

2.6 炮制加工

目前黄芩的炮制方式主要有生黄芩、酒黄芩、黄芩炭、姜黄芩、蜜黄芩和炒黄芩6 种，前三者是研究应用最多的。黄酮类化合物是黄芩最主要的药效成分，其中黄芩苷是其药效最强的一种，也是目前评价黄芩品质至关重要的指标。在一定湿度温度下，生黄芩中的黄芩酶会水解黄芩苷为黄芩苷元和葡萄糖醛酸，使其药效降低，而经过炮制过程中的蒸、炒、炒炭、酒炒等，可以抑制黄芩酶的活性，从而保证中药材活性成分的含量。生黄芩经过酒炙[40-42]、炒炭后[44]，黄芩苷、汉黄芩苷等苷类成分的含量逐渐降低，而黄芩素、汉黄芩素等苷元成分的含量逐渐上升，黄芩炭的变化趋势更为明显[43],主要原因是高温炒制会使黄芩酶大量失活，但高温也会导致苷类化合物分解，增加苷元类化合物的含量。在炒制过程中化学成分的变化非常复杂，不仅苷键会断裂，也会出现其他反应，因此要严格控制好炒制温度与时间，从而保证药效最优。陈智等推荐黄芩炒炭炮制的最佳温度为230 ℃，炒制时间为10 min[44]，熊优等推荐黄酒闷润后的最佳炒制时间是18 min[45]。

3 小结

开展黄芩品质影响因素的研究对于培育高品质道地药材、保证药源安全稳定和扩大临床应用具有重大意义。从种源选择、生态环境、种植技术、管理措施，到最后的采收加工环节，总结了影响黄芩中药材质量与产量的产地、生长年限与采收期、栽培与野生、环境因子、栽培技术和炮制加工等因素的研究进展，为今后种植选取优良品种、适宜环境区、科学栽培技术及正确加工方式等提供参考，也为黄芩进一步的临床应用提供依据。