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Traditional experiences and modern cognition on primary processing of traditional Chinese medicinal materials

药材产地加工传统经验与现代科学认识



全 文 :·专论·
药材产地加工传统经验与现代科学认识
段金廒,宿树兰,吕洁丽,严辉,丁安伟
(南京中医药大学 药学院,江苏 南京 210046)
[摘要] 产地加工是药材生产与品质形成的重要环节。长期的生产实践和经验积累形成了独具特色、内容丰富、较为系
统的中药材产地加工方法和技术体系。经过产地加工,不仅起到去除其非药用部位以净制、终止其生理生活状态以利干燥等
目的,同时通过适宜的加工方法,可促使药用部位中药效物质的最大保留、毒性成分的有效降低、化学成分间的相互转化等物
理化学变化。因此,基于传统经验形成的药材产地加工方法赋予了中药材性状、规格、品质、药性等诸多内涵,蕴涵着丰富的
科学道理。本研究基于药效物质基础的角度探讨药材产地加工方法的科学性与合理性,为药材加工生产的规范化、标准化提
供借鉴和参考。
[关键词] 药材;产地加工;传统经验;科学性与合理性
[收稿日期] 20091002
[基金项目] 国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAI09B051,
2007BA137B02);2008年度中医药行业科研专项(200807020)
[通信作者] 段金廒,教授,博士生导师,中国自然资源学会天然药
物资源专业委员会主任委员,Tel:(025)85811116,Email:ldja@
njutcm.edu.cn
  药材加工系指药用部位收获至形成商品药材而进行的
药材初步处理和干燥等产地初加工(primaryprocessing)过
程。基于传统经验形成的药材产地加工方法蕴涵着丰富的
科学道理,赋予了中药材性状、规格、品质、药性等诸多内涵。
然而,由于中药材分布和生产区域广阔、采收加工方法受当
地生产条件与生活方式的影响,众多的中医流派和医家用药
习惯之不同,以及作为流通商品需要满足不同地域消费者的
习惯等因素,形成了独具特色、内容丰富、较为系统的中药材
产地加工方法和技术体系。
采收药用部位后产地加工过程,可分为干燥前的净制
干燥加工规格分级包装等[1]。通过上述加工过程形成药
材,其间发生着从非药用部位的去除、药效物质的最大保留、
毒性成分的降低、化学成分间的相互转化等物理化学变化,
最终目的是生产出优质药材,保障临床用药的有效性和安全
性[23]。本文基于药效物质基础的角度分析探讨药材产地加
工传统经验的科学性与合理性,为药材加工生产的规范化、
标准化提供借鉴和参考。
1 “发汗”的目的及其科学性
“发汗”是指药材在产地加工过程中采用堆置闷的方法
使其内部水分向外扩散以有利于干燥,或改变其外观性状
(质地、色泽、气味等),或改变其药性(增强/平抑某一偏性
等)。现代研究表明,药材“发汗”加工过程除了利于干燥之
目的外,也常常伴随着化学成分的改变,如同系物成分之间
的相互转化及其含量的消长变化等,物质基础的变化赋予了
药材独道的品质与功效。如厚朴、杜仲、玄参、丹参等。
根及根茎类药材产地加工一般经过:采挖净制分级趁
鲜切片(块)干燥修剪(不同规格)商品药材包装。对于肉
质性、含水量较高的药材,如天冬、百部等,常采用沸水稍烫
再切片晒干或烘干;含淀粉、浆汁足的药材,如天麻、地黄、玉
竹、黄精、何首乌等宜趁鲜蒸制后切片晒干;对于需要去皮的
药材,如山药、丹皮、桔梗、芍药、白首乌、北沙参、明党参等应
趁鲜刮栓皮或先放入沸水中略烫后再进行刮皮;有些药材需
先经沸水煮后再经反复“发汗”致干燥完全和保持药性。
丹参药材产地加工,系将挖出的鲜丹参晒至根上泥土松
脱(忌用水洗),剪去地上部分,置通风防雨阴凉处风干至五
成干变软时,理顺成束,揉搓至根条柔顺平直;继而堆码放置
于竹制晒垫上“发汗”5d,至颜色变紫色为度;再摊开晒晾至
顶端老根透心时用火燎等方法去除须根即可[1]。现代研究
表明,丹参经传统加工后其所含酚酸类和菲醌类成分含量均
有增加。“发汗”过程有利于丹参根中酪氨酸、苯丙氨酸等氨
基酸类成分在保持活性的相关酶作用下转化形成丹酚酸类
成分而使其含量积累增加(图1)。
分析检测结果表明,由于丹酚酸类成分具热不稳定性,
不同干燥方式对该类成分影响较大:晒干样品中丹酚酸B质
量分数为441%,50℃烘干样品中丹酚酸 B的质量分数为
312%,100℃烘干样品中未检出丹酚酸 B[4]。反映出该类
成分消长变化规律是随着温度的升高,以丹酚酸B为代表的
缩合酚酸含量不断下降,以丹参素、原儿茶醛为代表的小分
子含量不断上升,并有新的小分子生成,这些酚酸之间存在
相互转化此消彼长的关系。其内在机制是丹酚酸 B的酯水
解和苯并呋喃开环是丹酚酸B降解的主要途径(图2)。
传统加工过程中“发汗”至丹参药材变为紫红色是其性
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图1 丹酚酸类成分可能的转化途径
图2 丹酚酸B的可能降解途径
状优良的评判标准之一。丹参颜色变化与其中所含菲醌类
成分的组成及其含量密切相关。代表化合物丹参酮ⅡA的含
量增加,可能与所含共轭系统较小和颜色较浅的隐丹参酮等
成分在相关活性酶如脱氢酶等条件下转化为共轭系统较大
和颜色较深的丹参酮ⅡA有关
[5]。
研究尚表明,脂溶性的丹参酮ⅡA与水溶性的丹酚酸 B
的在丹参根中的分布有一定的规律,两者在丹参根中的横向
分布以皮层为高,纵向分布均以根的上端高于下端,须根含
量最高[6],须根中丹参酮ⅡA含量高出主根2倍以上,可考虑
加工时不必除去须根,或将须根用做标准提取物和制备药效
物质的原料,以充分利用资源[7]。
地黄、玄参其药用部位是多汁肥厚的块根,通过产地“发
汗”加工不仅有利于干燥贮藏,药材颜色、质地等性状也发生
了变化,其药性也有所不同。这是由于在堆置发汗过程中该
类药材富含的环烯醚萜类成分发生了一系列的氧化、开环、
水解、聚合、转化等化学反应。如地黄中梓醇在 β葡萄糖苷
酶的作用下发生酶解或在酸性环境下发生水解,使其分子结
构中具有的烯醚和缩醛活泼基团被打开失去糖基并进行重
排,或者继续与亲核性成分反应生产稳定的呈色物质[89]。
玄参中主要成分哈巴俄苷在“发汗”过程中可能使其肉桂酰
基水解,产生哈巴苷和肉桂酸(图3)。
图3 地黄/玄参加工过程中环烯醚萜苷类主成分转化途径
皮类药材一般采后趁鲜切成片或块,再晒干即成。但有
些树皮类药材采后应先用沸水略烫,堆置使其“发汗”,待内
皮层变紫褐色时,再蒸软刮去栓皮,然后切成丝、片或卷成
筒,再进行干燥,如肉桂、厚朴、杜仲等。
厚朴传统的产地加工以川朴产区的发汗方法为经典,通
常将剥取的鲜厚朴干皮蒸或置沸水中微煮,变软时取出,发
汗至内表面及断面变为紫褐色或棕褐色,并出现油润光泽时
取出晒干。研究表明,厚朴发汗后浸出物含量大幅度提
高[10];发汗可促进通过桂皮酸途径生物转化生成木脂素类
成分(图4),从而使厚朴酚与和厚朴酚含量大幅度提高。
2 蒸、煮、烫产地加工目的及其科学性
蒸、煮、烫是将新鲜药材在沸水或蒸气中进行加热处理,
在利于药材干燥和进一步加工的同时,使淀粉糊化而增强药
材的角质样透明,有利于贮藏中虫蛀和霉烂变质。同时,蒸
煮烫加工过程可“杀酶保苷”,以防止糖苷类有效成分被酶解
而影响其功效。
人参目前的商品形式主要是生晒参和红参两大类。传
统加工方法是采挖鲜根后经挑选、分级,将体态饱满、完整美
观者干燥加工成生晒参;将品相稍次及缺头少尾者经蒸制、
干燥称为红参[11]。研究表明,人参不同的加工过程其化学
成分变化具有一定的规律性,形成了各自特有的成分,表现
出药性与功效存在一定的差异(图5)。
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图4 厚朴发汗过程中木脂素类成分转化积累途径
鲜人参含有较为丰富的丙二酸单酰基人参皂苷类成分,
因其性质不稳定,在干燥和受热过程中水解脱去丙二酸形成
相应的苷。
鲜人参在蒸制红参过程中可发生一系列的水解与转化
反应。天然原级苷被水解为次级苷:人参皂苷 Rd被水解为
人参皂苷Rh1,三醇型人参皂苷部分转化为人参皂苷Rg1;使
部分天然S构型的人参皂苷转变成 R构型:人参皂苷 Re转
变为20R人参皂苷Rh1;红参中含有甘油糖酯,而生晒参中
几无;红参中的甾醇苷脂肪酸酯的含量明显高于生晒参,这
是由于鲜参中的酯酶经蒸制被灭活,使甘油糖酯和甾醇苷脂
肪酸酯得以保留。
鲜人参中含有的麦芽糖与其共存的氨基酸类成分在蒸
制和干燥过程中产生梅拉德反应,首先生成amadori化合物,
然后形成4Oβ葡萄糖基l去氧2,3二酮基糖。由于该化
合物极不稳定,分子内2酮基与 G6位的羟基脱水缩合环化
生成2羟基甲基吡喃酮(3)4葡萄糖苷,进一步水解脱去葡
萄糖,再经分子重排生成麦芽酚。
芍药鲜根经修剪、擦白(刮皮)、煮芍、干燥等步骤形成白芍药
材。白芍中主要有效成分之一芍药苷为蒎烷衍生物,在一定
温度和湿度下能被水解释放出具挥发性的蒎烷类化合物,并
使药效降低。研究表明,水煮加工时间超过20min,芍药苷
含量明显降低,而所含没食子酸、儿茶素和五没食子酰基葡
萄糖含量则增加[12]。因此在加工过程中水煮时间、刮皮、干
燥温度等环节对白芍的化学成分、药材品质及功效均可产生
影响。
天麻的产地加工,关键环节是迅速杀死麻体细胞、抑制
细胞内酶活动使天麻素被酶解成苷元与糖,以及发生缩合反
应等,同时也可防止浆液外渗。传统方法是水煮或蒸制。研
究表明,水煮加工方法会造成有效成分天麻苷及其水溶性成
分的部分流失,药材色泽与质地均不及蒸制法[1314]。因此,
目前大多采用蒸制法,加工的药材色泽明亮、质实饱满,品质
较好。
有毒药材如附子、川乌、草乌、白附子、天南星、半夏等,
采用蒸煮等方法进行产地加工,在利于药材干燥的同时,更
重要的是降低其毒性以保证用药安全。附子产地加工是将
泥附子经胆巴溶液浸盐等过程制成盐附子,或进一步经浸
泡、煮沸、切制等工艺制成黑顺片或黄附片。现代研究证实,
乌头和附子中双酯类生物碱既是有效成分又是毒性成分,其
在热水中可脱去1分子醋酸,生成毒性较小的单酯类生物碱
苯甲酰乌头原碱;若进一步水解则可生成毒性更小的乌头原
碱[15]。
石斛传统加工方法有烘烤和水烫两种。研究表明,采用
水烫后边搓边烘的加工方法石斛中的多糖质量分数为
1639%,明显高于其他干燥方法[16]。
花类药材的加工,为了保持颜色鲜艳、香气浓郁、花朵完
整,采后常采用阴干,或在低温下迅速烘干,或通过杀青处理
再行干燥。如红花、菊花、金银花、芫花、玫瑰花、月季花等。
采用微波技术干燥加工的杭白菊挥发油收率为040%,
而蒸制干燥加工方法油的收率仅为019%,两者相差2倍
余。分析表明,微波加工的杭白菊保留了挥发油原始的化学
组成,与传统的蒸制加工方法相比菊花商品的等级和质量都
有提高[17]。
金银花鲜品采用杀青烘干、自然晒干、阴干等不同干燥
方法进行加工,测定其绿原酸、木犀草苷含量。结果表明,杀
青烘干的金银花中绿原酸含量比自然晾晒干燥品高
128%,比阴干品高249%;杀青烘干品中木犀草苷含量比
晒干品高78%,比阴干品高543%。采用蒸制后干燥的产
地加工法优于直接干燥的加工方法[18]。
干燥红花时,根据现实的条件,采用晒干、阴干、烘干(60
℃)不同的干燥方法。现代研究表明,干燥过程中若温度、翻
晒频次,甚至接触方法均可能影响产品的颜色和品质。这是
由于红花中含有的查耳酮类化合物红花黄色素等在一定条
件下会发生结构转化,生成醌式衍生物而导致颜色各异[19]。
影响花类药材颜色变化的主要化合物类型有:花色素苷
类、类胡萝卜素、黄酮类和甜菜拉因类色素等。这些色素广
泛存在于植物的花、果等部位,是形成植物蓝、红、紫色的呈
色物质。花色素多以苷的形式存在,如飞燕草素、矢车菊素、
天竺葵素等[44]。花色素苷分子易发生羟基化、甲基化、糖基
化修饰和分子偶联等。因此,花类药材在产地加工过程中受
温度、空气氧化等影响易发生成分的转化而导致颜色的改
变[20](图6)。
果实种子类药材加工方法各有不同。大多以完整果实
或取其种子入药,如枸杞子、五味子、女贞子、栀子、补骨脂、
桃仁、杏仁、酸枣仁等,适时采收干燥即可;果大肉厚不易干
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图5 人参加工过程中发生的化学成分变化
图6 花类药材加工过程中可能发生的化学成分转化
透者,如佛手、木瓜、枳壳、香橼等,常采用切片块后干燥的方
法;以果肉或果皮入药者,如栝楼、陈皮、山茱萸、橘红等,则
先除去非药用部位后再行干燥;少数药材如乌梅等,还需经
烘烤、烟熏等方法加工。
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对南五味子不同干燥加工的样品测定其挥发油、总木脂
素、五味子酯甲的含量,结果表明:经蒸、火单、微波不同加工方
法样品,其挥发油的含量均受到一定程度的破坏或损失,而
总木脂素含量则较生品提高[21]。在蒸、烘过程中,五味子中
含有的花色苷类色素成分也会发生变化而引起颜色改
变[22]。
栀子采收后鲜果常采用晒干、烘干,或入水中煮沸3~5
min捞出晒干。研究表明,栀子果实含有的藏红花苷、藏红花
酸等类胡萝卜素物质,以及栀子苷、羟异栀子苷、山栀子苷等
环烯醚萜类成分,既是栀子的生物活性成分又是其色素提供
者。但此类成分理化性质不稳定,易受光照和高温作用下发
生氧化、还原、聚合、水解反应,破坏其复烯、内酯和糖苷结构
而变色,影响其品质[23]。
甜菜拉因类色素广泛地存在于仙人掌科、商陆科、藜科、
苋科等多种植物中。仙人掌科植物仙人掌、火龙果的果皮和
果肉,商陆科植物的成熟浆果,苋科植物鸡冠花的果序等均
含有丰富的该类色素。甜菜拉因类化合物在水环境条件下
可发生降解产生甜菜醛酸(BA)和环多巴5葡萄糖苷
(CDG);与酸、碱作用,以及加热条件下可加速其降解,产生
BA和CDG发生席夫碱缩合[24](图7)。
图7 含有甜菜拉因类色素药材可能发生的降解反应
3 熏、烤制产地加工方法及其现代认知
熏、烤制的目的除了实现干燥、改善色泽与质地、防止霉
烂外,尚会影响到商品规格和药材品质等。常采用的熏、烤
干燥方法是就地取材,利用农作物秸秆作燃料进行干燥加
工。如产于我国西部地区的当归、大黄等。
出产于甘肃定西地区的地道药材岷当归,产地加工流程
为净制堆闷软化扎把熏制干燥修剪商品规格。加工后
的药材色泽均匀、肥厚柔润、芳香气味浓厚。通过 GCMS,
HPLC法测定不同加工方法当归药材中挥发性成分藁本内
酯、正丁基

内酯的含量,均表明两者呈现负相关,相关系数
为 -0863,表明加工过程中化学成分间可发生相互转
化[25]。研究结果尚表明,通过熏制加工不仅有利于当归药
材及时干燥,还使其挥发油组成及相对含量发生了有利功效
的转化,苯酞类、有机酸类活性成分含量得以提高,说明了传
统产地加工方法的科学性与合理性[2628]。
白芷药材的产地加工除采用晒干或烘干等干燥方法外,
传统加工过程中尚有硫磺熏制以利干燥及防虫杀虫的工艺
环节。研究表明,白芷活性物质挥发性及香豆素类成分含量
经硫磺熏制后含量大幅度降低[2931],其可能变化途径(图
8)。因此,富含挥发性成分、香豆素类成分的药材不适宜采
用硫磺熏制的加工方法。
图8 硫磺熏制过程香豆素类成分可能的变化途径
大黄产地加工是切去大黄根茎顶端的生长点、修剪除去
粗皮及水根以达净制,并依据个体形状切成片或块状晾晒,
至切面处收缩并现油状颗粒时,再行阴干、烘干或熏烤至干。
阴干、烘干者无“槟榔茬”或特征不显著,熏烤至干者“槟榔
茬”显著,色度较好[1]。现代研究表明,大黄中主含的游离
型、结合型蒽醌类成分,以及鞣质、二苯乙烯苷等苷类成分在
干燥过程中伴随着一系列的化学成分转化:鲜大黄中蒽酚类
化合物缓慢被氧化为蒽醌衍生物、结合型蒽醌转化为游离蒽
醌,以及鞣质的氧化聚合等[32](图9)。
图9 大黄产地加工过程中的化学成分变化途径
葛根的有效部位之一是异黄酮类成分,鲜葛根中的酶以
及外界微生物作用下可促使其发生水解和成分转化而影响
药性与品质。产地加工过程中十分注意及时除去芦头、截
段、纵切成厚片,并快速烘干;或将切片放入2%的石灰水中
浸过后晒干。以使葛根中大量的葛根素、大豆苷得以保留。
富含各类黄酮类物质的药材,诸如黄芩、甘草、灯盏细辛、金
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莲花、菊花、红花等,均存在不及时有效干燥和受潮后发生水
解、氧化、聚合等一系列成分的转化(图10),影响药材的品
质和疗效[33]。应引起产地加工、商品流通、仓储过程中的高
度重视。
图10 富含黄酮类成分药材可能发生的转化及其产物
4 刮皮产地加工与其现代科学认知
刮皮加工的目的,有利干燥者、有图美观者、有为商品规
格者、有为
#
加疗效者,等等。刮皮加工的方法各式各样,有
趁鲜刮去外皮后晾干者、有蒸煮及时脱皮干燥者等。诸如山
药、白首乌、白芍、黄柏、桔梗等。
关于北沙参刮皮加工对药材品质影响的研究结果表明,
沸水浸烫2~3min后去皮晒干者淀粉含量最高,因此该工艺
可有效改善外观性状[34]。另有分析报道,北沙参活性成分欧
前胡素和异欧前胡素主要集中分布在根皮中[35]。刮皮、浸煮
加工尽管实现了“色白、质坚实者为佳”的传统习惯要求,但是
否也因此造成资源浪费、增加了生产成本、影响了应有的临床
功效是值得研究的。桔梗药材、去须根也存在类似问题。
明党参产地加工是将鲜根置沸水中煮烫3~5min,再入
冷水浸泡后刮去外皮、晒干。研究表明,明党参含有的挥发
油类物质具有致敏作用。煮烫、刮去外皮后药材中的挥发油
含量由鲜品中的00497%降至00134%,减少了73%。为
揭示明党参产地加工机制提供了依据[36]。
5 建议
51 遵从传统经验进行产地加工 药材产地加工是中药材
生产的重要环节,是实施中药材生产质量管理规范(GAP)的
重要环节,直接影响着药材的品质形成。目前采用的产地加
工方法是中医药工作者长期生产实践的经验集成,蕴涵着丰
富的科学内涵,大量的现代研究证明是科学合理的。因此,
希望药材生产者能进一步规范产地加工过程,尤其是在没有
大量有效的研究结论支撑和尚未得到法定机构认可改变现
行加工方法的前提下,遵从传统经验进行产地加工是十分必
要和重要的。
52 积极开展药材产地加工方法与其品质、功效的一致性
研究 目前产地加工过程仍较粗放,存在诸多问题:同一品
种药材在不同产地其加工方法缺乏统一标准,使得药材质量
差异较大,应提倡和规范统一的加工方法。传统产地加工的
科学性合理性有待进一步揭示,重点开展加工方法对药材活
性成分的影响,以及成分的变化对药性、功效的影响等,为建
立规范、统一、标准的药材加工方法及其SOP提供依据。
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Traditionalexperiencesandmoderncognitiononprimaryprocessing
oftraditionalChinesemedicinalmaterials
DUANJin′ao,SUShulan,LVJieli,YANHui,DINGAnwei
(NanjingUniversityofChineseMedicine,SchoolofPharmacy,Nanjing,210046,China)
[Abstract] PrimaryprocessingisimportantlinksandcloselyrelatedtothequalityoftraditionalChinesemedicinalmaterials.
Themethodsandtechnologiessystemoftraditionalprimaryprocessingwerederivedfromthelongtermpracticesandexperiences,which
isdistinctive,colorfulanddiverse,andscientific.itisnotonlytocleaningofremovethenonoficinalparts,dryingforterminationthe
physiologicalstatusoforganisms,butalsotoretainthemostactivesubstances,decreasethetoxiccomponents,andpromotethetrans
formationamongchemicalingredientsthroughprimaryprocessing.Sothetraditionalprimaryprocessingendowedwithcharacters,quali
ty,specificationsandpropertiesoftraditionalChinesemedicine,andembodiedsomeimportantsciencetruth.Thispaperanalyzedthe
traditionalexperiencesandmoderncognitiononprimaryprocessingofTCMmaterialsbasedonthechangesofchemicalcompositions
andexploredthescientifictruth.Thesedatamaybeprovidingfoundationandsupportforprocessofnormalizationandstandardizationof
primaryprocessingofTCMmaterials.
[Keywords] traditionalChinesemedicinalmaterials;primaryprocessing;traditionalexperiences;moderncognition;scienti
ficityandrationality
[责任编辑 周驰]
·7513·
第34卷第24期
2009年12月
                           
Vol.34,Issue 24
 December,2009