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多指标评价干燥温度对党参药材质量的影响

2022-07-29何文江赵志霞黄荣玮

中国野生植物资源 2022年7期
关键词:党参药材供试

何文江,韩 乐,赵志霞,黄荣玮,蔡 亚*

(1.无限极(中国)有限公司,广东 广州 510665;2.健士星生物技术研发(上海)有限公司,上海 200335)

党参为桔梗科党参属(Codonopsis)植物党参[Codonopsis pilosula(Franch.)Nannf.]、素花党参[C.pilosulaNannf.var.modesta(Nannf.)L.T.Shen]或川党参[C.tangshenOliv.]的干燥根[1],主产于山西、甘肃、四川和陕西等地,具有补中益气、健脾益肺的功效,是极具开发价值的中草药资源之一,也是应用较多的保健食品原料。党参在山西省、甘肃省等地有作为食品原料食用的历史,主要食用方式为煲汤、煮粥、蒸饭、入菜、火锅、传统方式泡酒及制作党参脯等。2019年11月,随着党参进入食药同源物质目录试点工作的展开[2],党参在食品、保健品以及中草药领域的应用也将会受到更多的关注。

目前,不管是作为中药材还是食品原料,对于党参的成分质量控制尚无统一正式的评价标准,在2020 年版中国药典(一部)中仅有外观性状和定性鉴别项,无含量测定指标。党参中所含化学成分较多,主要有糖类、多炔及其苷类、苯丙素类、生物碱类、萜类以及黄酮类、甾类、香豆素类和有机酸类等。其中,党参多糖是党参的有效活性成分之一,具有免疫调节[3]、抗氧化[4]、抗肿瘤[5]、保肝、造血、调节血糖[6]、抗衰老[7]、调节胃肠道功能[8]等多种生物药理活性,也是党参质量高低的重要评判指标之一;党参炔苷具有抗炎、抗菌、胃粘膜保护[9]等药理作用,在药典中党参药材鉴别项下,党参炔苷作为成分对照品用于党参药材及其炮制饮片的薄层色谱定性鉴别,是党参中另一重要的活性成分;党参苷类成分是党参属植物特有的苯丙素类成分,其中党参苷I 的含量最高[10],在很多文献中也将党参苷I作为党参的主要成分进行定量分析[11-12]。

中药材产地加工是中药饮片炮制的基础,除少数鲜用外,大多数药材都要在产地进行一定的加工处理,除去水分和杂质,以便于运输和储存[13]。产地加工的好坏对中药材质量有重要影响,其中干燥是中药材产地加工过程中一个重要的环节,也是影响党参药材品质不容忽视的环节[14]。不同的干燥方法对党参的药材品质有不同程度的影响,干燥方法(烘干、晒干、阴干)对党参的化学成分无显著影响,但烘干法省时,不受自然条件约束[15]。不同的干燥方法及其工艺参数都会对党参药材品质产生一定的影响,因此需要探索合适的干燥工艺及干燥参数,在保证药材品质、节能环保的情况下,进行规模化、标准化生产,形成党参干燥及加工工艺的产业化[16-18]。

本试验以水分、醇浸出物、党参多糖、党参苷I和党参炔苷等成分的含量作为党参质量的评判指标,并以新鲜采收的党参药材为研究对象,采用电热鼓风干燥的方法对其进行干燥处理,考察不同干燥温度对鲜党参成分含量的影响,为党参药材干燥加工工艺的优化,以及党参药材质量的控制提供理论依据。

1 仪器与试剂

1.1 试验材料与试剂

鲜党参原料,购自岷县顺兴和中药材有限责任公司,为2020 年10 月份采收于甘肃岷县的新鲜党参(如图1),所采样品经笔者鉴定为桔梗科党参属植物素花党参的根茎。

图1 新鲜党参Fig.1 Fresh root of C. pilosula

党参炔苷标准品(批号:ST00730120-4623,纯度≥98%),购自上海诗丹德标准技术服务有限公司;党参苷I 标准品(批号:wkp20072106,纯度≥98%),购自四川省维克奇生物科技有限公司;D-葡萄糖标准品(批号:008K0039,纯度≥99.5%),为Sigma 公司产品;无水乙醇为分析纯,乙腈、甲醇、甲酸为色谱纯,均购自国药集团化学试剂有限公司;实验用水为实验室自制超纯水。

1.2 仪器与设备

DHG-9123A电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司);AL204 分析天平(梅特勒-托利多);RUC-5200 型超声波清洗机(上海睿祺电子设备有限公司);HH-4 数显恒温水浴锅(常州智博瑞仪器制造有限公司);5804 R 冷冻离心机(Eppendorf);Lambda 35 紫外分光光度计(Perkin Elmer);Agilent 1290高效液相色谱仪配紫外检测器。

2 方法

2.1 鲜党参的干燥处理

将鲜党参药材用清水洗净,控干水分,分别置于不同温度(40℃、50℃、60℃和105℃)条件下的鼓风干燥箱中烘干至水分含量≤16%(按2020 年版中国药典一部对党参药材的水分要求),记录烘干所需时间以及药材外观变化情况。烘干后的党参药材,剪3~5 cm 小段,粉碎,过筛,取30~60 目粉,-20 ℃冰箱冷冻保存,备用。

2.2 水分含量的测定

参照2020 年版中国药典四部通则0832 项下第二法(烘干法)进行测定。

2.3 醇浸出物的测定

参照2020 年版中国药典四部通则2201 项下的热浸法进行测定,用45%乙醇作溶剂。

2.4 党参多糖的含量测定

2.4.1 葡萄糖标准品溶液的制备

精确称取干燥至恒重的葡萄糖标准品30 mg 于100 mL 容量瓶中,加水溶解并定容,摇匀,即得0.30 mg/mL的葡萄糖标准品储备液。

2.4.2 供试品溶液的制备

精密称取党参药材粗粉(30~60 目)0.5 g(精确到0.001),加入50 mL 80%乙醇超声提取2 h,取出,过滤,滤渣挥干溶剂后,加水50 mL 煮沸2 h,过滤,滤液转移至50 mL 容量瓶中,用蒸馏水定容至50 mL,摇匀,即得供试品溶液。

2.4.3 标准曲线的绘制

分别精密吸取葡萄糖标准溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 和0.6 mL 于具塞试管,补水至2.0 mL,分别加入5%苯酚溶液1.0 mL,再垂直快速加入5.0 mL浓硫酸,摇匀,放置5 min,沸水加热15 min,取出冷却至室温,在490 nm 波长处测定吸光度。根据标准品溶液浓度和吸光度值绘制标准曲线,得到标准曲线方程:y=0.008 4x+0.009 5,r2=0.999 7。

2.4.4 样品中多糖含量的测定

精密吸取各供试品溶液1.0 mL 于具塞试管中,以蒸馏水1.0 mL 做空白,加水至2.0 mL,按照2.4.3项方法进行显色处理,在490 nm 波长处测定吸光度。根据公式计算出党参多糖含量:

式中,C为供试品溶液中的总多糖浓度,mg/mL;V1为样品取样体积,mL;V2为提取多糖溶液定容体积,mL;m为称取党参原料质量,mg。

2.5 党参炔苷和党参苷I的含量测定

2.5.1 标准品溶液的制备

取党参苷Ⅰ、党参炔苷标准品适量,分别精密称定,加甲醇溶解制成1 000 μg/mL 的标准品储备液,备用。

2.5.2 供试品溶液的制备

精确称取干燥的党参药材粗粉0.5 g(精确到0.001 g)于50 mL 离心管,加12.5 mL 甲醇超声提取30 min,4000 r/min 离心5 min,取离心上清,药渣加入12.5 mL 甲醇再超声提取1 次,离心,合并两次离心上清液,滤纸过滤于25 mL 容量瓶,甲醇定容,摇匀,即得供试品溶液。

2.5.3 色谱条件

色谱柱:Agilent ZORBAX RRHD Eclipse Plus 95Å C18(3mm × 100 mm × 1.8 μm);柱温:30℃;流速:0.3 mL/min;检测波长:267 nm;进样量:1 μL;流动相:乙腈(A)-0.1%甲酸水溶液(B),梯度洗脱(0~1 min,10% A;1~10 min,10%~50% A;10.01~15 min,100%A;15.01~20 min,10%A)。

标准品及样品的HPLC色谱图见图2。

图2 党参炔苷和党参苷I混标(a)和党参样品(b)的HPLC色谱图Fig.2 HPLC chromatogram of lobetyolin and tangshenoside I mixed standard(a)and C. pilosula sample(b)

2.5.4 标准曲线方程

将对照品储备液分别按比例稀释,按2.5.3 项下色谱条件进行检测,以标准品浓度为横坐标,峰面积为纵坐标绘制标准曲线,分别得到党参苷Ⅰ的线性回归方程为y=3.142 5 x+0.225 6(r2=0.999 8)和党参炔苷的线性回归方程为y= 2.751 3 x+ 2.132 5(r2=0.999 5),两种化合物在0.010~0.060 mg/mL浓度范围内线性关系良好。

2.5.5 精密度试验

对照品混合标准品溶液,连续进样6次,记录各成分的峰面积。结果表明,党参苷Ⅰ和党参炔苷的峰面积RSD 值分别为0.528%和0.405%(n=6),表明仪器的精密度良好。

2.5.6 重复性试验

取同一党参样品6 份,分别按2.5.2 项下方法制备成供试品溶液,分别进样测定党参苷Ⅰ和党参炔苷的含量。结果表明,党参苷Ⅰ和党参炔苷相应的RSD 值分别为2.11%和1.91%(n=6),表明该方法重复性良好。

2.5.7 稳定性试验

取同一供试品溶液,分别在制备后的第0、2、4、8、24 h进样,记录各成分的峰面积。结果表明,党参苷Ⅰ和党参炔苷的峰面积RSD 值分别为0.704%、0.381%(n=5),表明样品溶液在24 h内稳定性良好。

2.5.8 加标回收试验

取同一批次党参样品供试品溶液,分别加入一定量的对照品,计算回收率。结果表明,党参苷Ⅰ和党参炔苷的加样回收率均值分别为104.3%和96.5%。

表1 加标回收率试验结果(n=6)Tab.1 Sample recovery rate test results(n=6)

2.5.9 样品含量的计算

取供试品溶液,按2.5.3 项下色谱条件检测,记录峰面积,按照公式(2)进行含量计算。

式中:C为供试品溶液中成分浓度,μg/mL;V为供试品定容后体积,mL;m为称取的供试品质量,mg。

2.6 统计学方法

用SPSS19.0 软件Duncan 法进行显著性和方差分析,P<0.05为差异具有统计学意义。

3 结果与分析

3.1 鲜党参在不同干燥温度下的干燥速率

将新鲜的党参药材分别置于不同温度(105℃、60℃、50℃、40℃)条件的鼓风干燥箱中烘干至水分含量低于16.0%,不同烘干温度条件下鲜党参药材的失水情况如图3。由图3结果可知,随着干燥温度的升高,鲜党参的失水速率加快,在高温105℃和60℃条件下,鲜党参药材能够快速失水,干燥用时较短,分别为6 h(105℃)和12 h(60℃);而较低温度40℃和50℃条件下,鲜党参整体的失水速率较慢,在干燥的最初阶段,两种温度条件下鲜党参的失水速率差异性不大,干燥时间超过5 h 后开始出现明显差异,干燥用时分别为27 h(50℃)、37.5 h(40℃)。

图3 不同干燥温度下鲜党参药材的失水情况Fig.3 Dehydrating rate of fresh C. pilosula dried at different temperature

3.2 干燥温度对党参外观性状的影响

根据图4 显示,40℃和50℃干燥后的党参药材在外观性状上无显著性的差异,但40℃条件下干燥时,鲜党参容易出现软化且持续时间较长,在通风不好的情况下容易出现部分发霉的情况;60℃干燥的党参药材与50℃相比,外表颜色略深;而105℃高温干燥的党参药材外观颜色明显加深,质地硬脆,并带有烤焦味道,可能是因为高温条件下,鲜党参药材在快速脱水的同时,含有的成分发生了美拉德反应,以致造成颜色加深以及外形变化。因此,在鲜党参的烘干过程中需要控制好温度和热风的流通速率,同时考虑到药材外观性状的情况,应取中间适宜的温度条件进行干燥。

图4 不同干燥温度条件下的党参药材Fig.4 Root of C. pilosula dried at different temperature

3.3 干燥温度对党参药材中各成分含量的影响

由表2 结果可知,不同干燥温度对于党参药材的醇浸出物没有显著影响,基本在70%左右,均符合2020 年版中国药典一部中对党参药材的浸出物要求(≥50%)。不同温度干燥的党参中多糖含量有所不同,干燥温度40℃和50℃条件下的党参药材中党参多糖含量没有显著差异,60℃与50℃相比,党参多糖含量有所降低,差异显著;而高温105℃干燥的党参药材中多糖含量略高,与其他干燥温度条件下的党参多糖差异显著,这可能是因为党参药材在高温下快速失水,高温和低水分环境降低了鲜党参药材内相关分解酶的活性。对于小分子功效成分党参苷Ⅰ和党参炔苷来说,在40℃和50℃条件下干燥的党参药材中的两种功效成分含量没有显著差异;随着温度的进一步升高,在60℃和高温105℃条件下干燥的党参药材中,党参苷Ⅰ、党参炔苷的含量则显著降低,差异显著。这与鲜党参干燥失水速率结果一致,说明高温对党参苷Ⅰ、党参炔苷的含量有较大的影响。综合考虑能耗、干燥时间、功效成分含量等,鲜党参的干燥温度选择50℃较为适宜。

表2 不同干燥温度处理的党参药材中各成分的含量(n=3)Tab.2 The content of ingredients in C. pilosula dried at different temperature

4 讨论

4.1 党参质量评价指标的筛选

党参作为传统中药,其含有的活性成分对党参的功效和质量控制研究具有重要意义。目前,对党参活性成分的定量分析研究主要集中在党参多糖、聚乙炔类(党参炔苷)、苯丙素类(党参苷Ⅰ、党参苷Ⅳ、紫丁香苷、丁香苷)、倍半萜类(苍术内酯Ⅱ/Ⅲ)、生物碱(Codonopyrrolidium B)以及有机酸(阿魏酸)、5-羟甲基糠醛等几种活性成分上[19-21]。其中,党参多糖和党参炔苷是党参发挥增强免疫和调节胃肠道功能的主要功效成分,且二者作为不同基源党参的共有功效成分,对党参的质量控制和评价具有不可缺少的作用;苍术内酯Ⅲ同样具有免疫增强、调节胃肠道以及抗炎等功效,但多项研究表明,其只存在于素花党参和党参中,因此可用于不同基源党参的区分和鉴别,但不适合党参整体质量的定量评价;党参苷、丁香苷和紫丁香苷均为党参中重要的苯丙素苷类成分,但后两者在党参中含量相对较低,尤其是紫丁香苷的含量受到党参基源和产地因素的影响变动较大,而党参苷类成分是党参属植物专属性成分,具有一定的代表性,其中党参苷I 的含量远高于其他党参苷类成分,可作为党参质量评价指标之一。因为不同活性成分在不同基源、产地、炮制工艺的党参中含量分布差异较大,采用单一成分对党参质量进行评价,容易出现偏差,效果不佳。因此,采用多指标对党参质量进行评价对党参质量控制具有更全面的指导意义。同时,考虑到不同党参基源及其成分含量的分布,采用以浸提物、党参多糖、党参炔苷和党参苷Ⅰ多个成分含量指标建立党参质量的评价方法,可用于党参药材质量的综合评价。

4.2 HPLC分析方法的优化

经DAD 分析检测,党参炔苷在241 nm、253 nm、267 nm 和283 nm 波长处有最大吸收,而党参苷I 在220 nm 和267 nm 波长附近有最大吸收,故优选267 nm作为党参炔苷和党参苷I两种成分的检测波长。

以乙腈-0.1%甲酸水为流动相,采用Agilent Poroshell 120 EC-C18(4.6 mm × 150 mm × 2.7 μm)和Agilent ZORBAX RRHD Eclipse Plus 95Å C18(3mm×100 mm×1.8 μm)两种色谱柱系统进行分析检测,并对应分别优化流动相洗脱梯度。根据色谱结果,在前者的色谱条件下,分析检测耗时较久,且党参苷I 和党参炔苷两种化合物与相邻峰的分离效果均较差,而选用后者色谱条件下,可以节约检测时间和检测试剂的用量,党参苷I 和党参炔苷出锋快,且与相邻化合物峰分离效果好,分离度均能达到1.5以上。

4.3 干燥工艺及温度的选择

党参药材传统的干燥加工方法是晒干或阴干的形式,晒干容易受到天气、地理条件等自然因素的诸多影响,而阴干方式的加工用时较久,且容易造成鲜党参的霉变,引发药材的质量安全问题。近十年来,随着党参种植加工产业规模的扩大,出现了包括远红外干燥、微波干燥、真空干燥以及热风干燥等多种形式的现代化干燥方法[22],大大提高了党参药材的产能;但远红外、微波以及真空干燥的方式,对于设备和场地要求较高,且加工成本也随之增高,不适合党参大批量的加工生产;相比之下,热风干燥法对于党参药材的加工来说,既可以节约成本又能提高产率。

不同的热风干燥温度对鲜党参药材的干燥效率有所影响,温度过低,干燥时间长,容易造成药材软化,且实验中低于40℃的药材在干燥第二天就开始出现部分药材腐烂和发霉变质的情况;温度过高,药材硬脆,还可能会发生褐变,加深外观颜色。从功效成分含量变化来说,根据统计学分析,干燥温度为40℃和50℃时,两种条件下党参中的功效成分醇浸出物、党参多糖、党参苷I 和党参炔苷几种指标含量没有显著性差异;而加热温度超过60℃时,党参药材中的功效成分开始出现较大程度的损失。综合考虑各项指标,鲜党参干燥温度选择50℃较为适宜,这对于党参药材的快速干燥以及党参药材质量的控制具有重要意义。

5 结论

本实验采用紫外分光光度法测定党参多糖的含量,同时建立了HPLC 法对党参炔苷和党参苷I的含量进行同时测定,结合2020年版中国药典一部对党参的水分和浸出物要求,以党参药材的外观状态、水分、干燥时间、浸出物、3 种功效成分含量等多项评价指标,对干燥的党参质量进行评价。通过对不同热风干燥温度的考察和比较,综合考虑确定50℃为鲜党参热风干燥的最佳温度,以期为新鲜党参产业化的干燥加工处理,以及党参药材的质量控制提供一定的理论依据。

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