不同地区野生及栽培息半夏的品质特性分析*

谢其亮，耿晓桐，汪港，周斌，杨伟明，陈琼

1.河南羚锐制药股份有限公司，河南 信阳465550；2.信阳农林学院，河南 信阳464000

半夏为天南星科植物半夏［Pinellia ternata（Thunb.）Breit.］的干燥块茎，据中国医学科学院统计，在558种中药处方中，半夏使用频率居第22位［1］，并且在抗疫“三药三方”中有二方均用到了半夏。半夏具有燥湿化痰［2］、降逆止呕［3］、清痞散结［4］、镇 咳［5－6］、镇 吐［7－9］、抗 肿 瘤［10－11］、抗 生育［12－13］、降血脂［14］、治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病［15］等多种药理作用。

息半夏是河南省信阳市息县产旱半夏，因其个大、粉性足、品质优良、疗效显著广受欢迎。多年来，息半夏以质量地道，信誉卓著而驰名中外，在同类药材中被视为珍品。近年来，随着市场经济的快速发展，息半夏远销日、韩及欧美市场，长期供不应求。但息半夏野生资源被过度采挖，加之农田生态环境改变，部分地区息半夏野生资源已濒临灭绝［16］，目前栽培息半夏已形成一定的规模，但尚缺乏整体质量评价。目前有关息半夏的质量评价多为生物碱［17］、水分［18］等有效成分的质量分析，但并未有文献利用总生物碱、总有机酸、总灰分、浸出物等综合指标对其进行整体分析。

息半夏化学成分复杂，含总生物碱［17］、总有机酸［2］、蛋白质［3］、核苷［2］等成分，其中张科卫等［19］发现半夏总有机酸成分具有镇咳、祛痰作用，张启龙等［20］发现半夏生物碱类成分对豚鼠回肠的收缩张力有明显的抑制作用，推测可能是其防治化疗性呕吐的作用机制之一。此外，总灰分、浸出物在中药材的质量评价中也占据着一定的地位。中药以多成分、多靶点、多层次发挥治疗作用［21］，因此，本研究基于息半夏的总灰分、浸出物、有机酸、生物碱为考察指标，采用多组分对息半夏进行整体质量评价，全面反映野生与栽培息半夏整体质量特征。研究证实，栽培息半夏与野生息半夏质量指标成分无明显差异，为栽培息半夏的推广应用提供理论支撑。

1 仪器与试药

1.1 仪器紫外可见分光光度计（TU－1810，北京普析通用仪器有限责任公司）；高速冷冻离心机（T GL－16M，常州金坛良友仪器有限公司）；全自动滴定仪（T906，济南海能仪器股份有限公司）；磨粉机（914B，中山市方天电器制造有限公司）；电热套（ZHW，杭州振和仪器厂）；超声波清洗器（KQ－500B，昆山市超声仪器有限公司）；循环水真空泵（SH2－Ⅲ型，上海亚荣生化仪器厂）；水浴振荡器（SH－B，金坛市神科仪器厂）。

1.2 试剂盐酸麻黄碱（中国药品生物制品检定所，批号：171241－201508，纯度：99.7%）；氨水（分析纯，德州金和化工经贸有限公司，批号：20180402）、三氯甲烷（分析纯，天津市致远化学试剂有限公司，批号：20170802）、枸橼酸（分析纯，苏州智翔精细化工有限公司，批号：180417）、枸橼酸钠（分析纯，上海麦克林生化科技有限公司，批号：851067）、溴麝香草酚蓝（分析纯，上海抚生生物科技有限公司，批号：20190210）、乙醇（分析纯，天津市致远化学试剂有限公司，批号：20160704）、氢氧化钠（分析纯，济南创世化工有限公司，批号：20181018）、盐酸（分析纯，天津市致远化学试剂有限公司，批号：20180201）、纯化水（自制）。

1.3 试样样品来自河南省信阳市息县不同村庄的野生息半夏和栽培息半夏，经信阳农林学院副教授梁利香鉴定为息半夏。于2019年7月至11月每月10－15日，到采集地采集的半夏鲜品，每次随机选取50～100株代表性半夏植株，去皮，干燥，备用。

2 方法与结果

2.1 水分的测定（烘干法）分别取粉碎过二号筛的样品粉末2.0 g，置于干燥至恒质量的称量瓶中，精密称定，于105℃条件下干燥5 h，移置干燥器中，放冷30 min，精密称定，再在105℃下继续干燥1 h，放冷，精密称定，至连续两次称质量的差异不超过5 mg为止。根据减失的质量，计算供试品中含水量（%）。计算出的含水量数值仅供供试品其他质量指标计算用。结果见表1，图1。

表1 野生息半夏和栽培息半夏水分测定结果（%）

图1 野生和栽培息半夏水分结果图

由于水分是衡量息半夏的干燥程度，目的是为保证息半夏贮存期间的质量，本研究水分不作为判定息半夏品质的指标，仅参与后期半夏其他质量指标的计算。

2.2 总灰分的测定分别取粉碎过二号筛混合均匀的供试品2.0 g，置于炽灼至恒质量的坩埚中，称定质量（准确至0.01 g），通过设置缓缓升高温度的方法缓慢炽热，避免样品燃烧，待样品粉末完全炭化时，逐渐升高温度至550℃，使样品完全灰化并至恒质量。根据剩余的残渣质量，计算不同月份的息半夏样品的总灰分含量（%）。结果见表2，图2。

表2 野生息半夏和栽培息半夏总灰分测定结果 （%）

图2 野生和栽培息半夏总灰分结果图

野生和栽培息半夏总灰分检测结果呈现“N”型变化趋势，且栽培息半夏总灰分略高于野生息半夏。部分样品的总灰分含量高于《中华人民共和国药典》规定的4.0%，课题组前期研究发现，半夏的灰分与其生长周期有直接关系，而本文考查的是7－11月份生长时期的半夏样品，半夏的最佳采收期是6月底至7月初，这时半夏的灰分极少不合格，有机酸、浸出物等有效成分含量也最高，半夏处于倒苗期，此时适合半夏的采收；7月底至8月份半夏的灰分达到峰值，到11月后半夏的灰分会达到第2个峰值，特别是有些多年生的半夏灰分就会超标，如果是重新种植对半夏的灰分影响不大。为了进一步分析野生和栽培息半夏总灰分的差异，利用Simca软件对野生和栽培息半夏总灰分归一化后的数据进行降维分析，利用Outlier剔除异常样本，建立无监督的主成分分析模型（PCA模型，PCA－X）（见图3）。PCA得分图中每个点代表一个息半夏样品，椭圆为95%置信区间。由结果可知所有样品均位于可信区间内，不同地区的野生和栽培息半夏样品特征接近，并无明显分类。

图3 野生和栽培息半夏总灰分成分PCA图

2.3 浸出物的测定（冷浸法）分别取粉碎过二号筛混合均匀的供试品约4.0 g，精密称定，置250 mL的锥形瓶，精密加纯化水100 mL，密塞，冷浸，前6 h内时时振摇，再静置18 h，用干燥滤器迅速滤过，精密量取滤液20 mL，置已干燥至恒质量的蒸发皿中，在水浴上蒸干后，于105℃干燥3 h，置干燥器中冷却30 min，迅速精密称定质量。除另有规定外，以干燥品计算供试品中水溶性浸出物的含量（%）。结果见表3，图4。

表3 野生和栽培息半夏浸出物检测结果 （%）

图4 野生和栽培息半夏浸出物检测结果图

野生和栽培息半夏浸出物含量随生长周期逐渐增加，其变化趋势基本保持一致，其中，栽培息半夏浸出物含量略微高于野生息半夏。为了进一步分析野生和栽培息半夏浸出物含量的差异，通过Simca软件对野生和栽培息半夏浸出物含量归一化后的数据进行降维分析，利用Outlier剔除异常样本，建立无监督的PCA模型（PCA－X）（见图5）。PCA得分图中每个点代表一个息半夏样品，椭圆为95%置信区间。由结果可知所有样品均位于可信区间内，每个地区野生息半夏和栽培息半夏样品各自聚为一类。

图5 野生和栽培息半夏浸出物成分PCA图

2.4 有机酸的测定分别取粉碎过四号筛混合均匀的供试品粉末5.0 g，精密称定后置于锥形瓶中，加入体积分数95%乙醇（分析纯）50 mL，加热回流提取1 h，再重复提取2次，共提取3次。放冷之后进行过滤，将滤液合并后蒸干，残渣精密加入氢氧化钠滴定液（0.106 4 mol·L－1）10 mL，超声处理（功率500 W，频率40 kHz）30 min后转移到50 mL容量瓶中，加新沸过的冷水定容并摇匀［2］。精密量取25 mL，用盐酸滴定液（0.101 8 mol·L－1）按照电位滴定法滴定，并将滴定的结果用空白试验校正。每1 mL氢氧化钠滴定液（0.1 mol·L－1）相当于5.904 mg琥珀酸（C4H6O4）。结果见表4，图6。

表4 野生和栽培息半夏有机酸含量测定结果 （%）

野生和栽培息半夏有机酸含量呈现“W”形变化趋势，其中野生息半夏有机酸含量高于栽培息半夏有机酸含量。为了进一步分析野生和栽培息半夏有机酸含量的差异，通过Simca软件对野生和栽培息半夏有机酸成分归一化后的数据进行降维分析，利用Outlier剔除异常样本，建立无监督的PCA模型（PCA－X）（见图7）。PCA得分图中每个点代表一个息半夏样品，椭圆为95%置信区间。由结果可知，所有样品均位于可信区间内，野生息半夏和栽培息半夏样品各自聚为一类。

图6 野生和栽培息半夏有机酸含量图

图7 野生和栽培息半夏有机酸成分PCA图

2.5 生物碱的测定

2.5.1 盐酸麻黄碱对照品溶液的制备精密称取5.456 mg盐酸麻黄碱标准品，配制浓度为1.091 2 g·L－1的盐酸麻黄碱标准溶液，用新沸过冷却的纯化水稀释成浓度为0.103 6 g·L－1的对照品溶液，备用。

2.5.2 供试品溶液的制备与生物碱的测定采用热浸法将0.5 g半夏粉末与0.5 mL、体积分数为25%氨水和5 mL三氯甲烷混合，在35～40℃水浴条件下提取1 h，将息半夏生物碱提取溶液以5 000 r·min－1进行离心操作5 min，取上清液［22］。将2 mL上清液、8 mL三氯甲烷、10 mL枸橼酸－枸橼酸钠缓冲液（pH＝5.40）和1 mL体积分数0.1%溴麝香草酚蓝溶液混合，振荡1 min后，静置1 h，于416 nm［23］波长下测定三氯甲烷层溶液吸光度。

2.5.3 标准曲线的制备准确移取盐酸麻黄碱对照品溶液0.20 mL、0.35 mL、0.50 mL、0.65 mL、0.80 mL置于分液漏斗中，分别加纯化水至1.0 mL。将10 mL pH5.40的枸橼酸－枸橼酸钠缓冲液、1 mL质量分数为0.1%溴百里酚蓝溶液及10 mL三氯甲烷依次加入分液漏斗中；振荡1 min后，静置1 h。于416 nm波长下测量三氯甲烷层的吸收值。以盐酸麻黄碱标准液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，得到标准曲线，回归方程为y＝0.014 21x＋0.017，r＝0.999 2，说明在0.020 72～0.082 88 g·L－1浓度范围内呈现良好的线性关系。

2.5.4 重复性考察随机取长陵野生7月息半夏样品，按供试品溶液制备方法平行处理6份，测定其吸光度，测得含量RSD值为1.3%，表明该方法重复性良好。

2.5.5 稳定性考察随机取长陵野生7月息半夏样品供试品溶液，按0 h、1 h、2 h、3 h、4 h测定吸光度，连续4 h，结果RSD值为2.3%，表明该供试品在4 h内稳定性良好。

2.5.6 精密度考察随机取长陵野生7月息半夏样品供试品溶液，平行操作6次测其吸光度，测得结果RSD值为0.9%，表明仪器精密度良好。

2.5.7 加样回收率实验随机取已知含量的样品9份，每份0.25 g，分别置于锥形瓶中，精密加入一定量的盐酸麻黄碱对照品，按2.5.2项下方法制备供试品溶液并测其吸光度，计算其加样回收率，结果生物碱平均加样回收率为97.81%，RSD值为0.56%。见表5。

表5 加样回收率试验结果

2.5.8 样品含量测定样品含量测定方法按2.5.2项下内容。样品含量结果见表6，图8。

表6 野生和栽培息半夏生物碱含量测定结果 （%）

图8 野生和栽培息半夏生物碱含量图

野生和栽培息半夏生物碱含量在8月份略微下降后又持续增加，直至11月份时含量再次降低，其中野生息半夏生物碱含量高于栽培息半夏生物碱含量。为了进一步分析野生和栽培息半夏生物碱含量的差异，通过Simca软件对野生和栽培息半夏生物碱成分归一化后的数据进行降维分析，利用Outlier剔除异常样本，建立无监督的PCA模型（PCA－X）（见图9）。PCA得分图中每个点代表一个息半夏样品，椭圆为95%置信区间。由结果可知所有样品均位于可信区间内，各地区野生和栽培息半夏均各自聚为一类。

图9 野生和栽培息半夏生物碱成分PCA图

2.6 野生息半夏及栽培息半夏主成分分析通过Simca（14.1）的PCA－X及SPSS（19.0）分析发现，野生息半夏和栽培息半夏的浸出物、生物碱、有机酸等成分具有差异性，为进一步探讨野生及栽培息半夏的化学成分间的联系，本研究利用主成分分析法进行分析，其主要是利用降维思想，将多个指标转化为少数几个综合指标的统计学方法。其目的之一主要是在尽可能减少损失的基础上，得到几个综合因子代表原来的众多变量［21］。因为息半夏是多组分的复合体，因此，采用主成分分析法对本实验中测定的4类化学成分进行评价，综合考察息半夏药材的品质特征。

将不同地区野生息半夏及栽培息半夏各成分含量数据分别进行标准化处理后，利用SPSS（19.0）对其进行分析。结合表7中的数据可知（野生息半夏）：第一主成分与浸出物、有机酸、生物碱的相关性较强，基本能够代表野生息半夏中此3种化学组分的综合水平，贡献率为48.977%；第二主成分主要与生物碱、总灰分存在较强的相关性，贡献率为36.385%，因此这两个主成分基本反映了原始数据的大部分信息，可以体现野生息半夏药效成分的整体水平。

结合表8中的数据可知（栽培息半夏）：第一主成分与浸出物、有机酸、生物碱的相关性较强，基本能够代表栽培息半夏中此3种化学组分的综合水平，贡献率为43.869%；第二主成分主要与总灰分、生物碱存在较强的相关性，贡献率为37.231%，因此这两个主成分基本反映了原始数据的大部分信息，可以体现栽培息半夏药效成分的整体水平。

表7 野生息半夏主成分载荷矩阵及解释的总方差

表8 栽培息半夏主成分载荷矩阵及解释的总方差

分别以F1和F2的贡献率与两者累计贡献率的比值作为权数，并以F＝0.574F1＋0.426 F2求出综合野生息半夏得分值，以F＝0.541F1＋0.459 F2求出综合栽培息半夏得分值。由表9、表10结果可知，基于第一主成分和综合主成分得分［21］：关店、陆湾栽培息半夏与三地区野生息半夏在浸出物、生物碱、有机酸化学组分含量接近，整体水平较高，说明关店、陆湾栽培息半夏作为野生息半夏替代品具备一定的合理性。

表9 各地区野生及栽培息半夏样品主成分值、综合主成分值

表10 各地区野生及栽培息半夏样品主成分均值、综合主成分得分均值

3 讨论

通过对3个不同地区的野生息半夏及栽培息半夏各成分含量的分析，表明栽培息半夏的浸出物指标含量较野生息半夏高，野生息半夏总灰分指标低于栽培息半夏，但生物碱、有机酸含量高于栽培息半夏，这可能是因为野生息半夏在自然环境下，其生长时间长且缓慢，因此其次生代谢产物积累较为丰富，但栽培息半夏水肥条件优越，土壤营养充足，在整个生长过程中，生物量增加较快，块茎体积较大，次生代谢产物累积却相对较少［16］。

基于此，利用Simca PCA－X分析发现野生息半夏总灰分、浸出物等指标特征与栽培息半夏并无显著区分，而野生息半夏的生物碱及有机酸指标和栽培息半夏能够明显区分，在PCA－X模型中各自聚为一类，生物碱类［17］、有机酸［2］类成分是息半夏的主要药用成分之一，但目前由于野生资源匮乏，为了响应国家保护野生种质资源的号召，息半夏道地产区的农户不得不对息半夏进行人工繁育。通过对各地区野生息半夏及栽培息半夏主成分及综合主成分质量评价得分结果发现，栽培息半夏作为野生息半夏替代品具备一定的合理性。

另外，由于本研究中所采用的息半夏样品仅为信阳市息县的部分地区野生及栽培品息半夏，并未完全涵盖所有息半夏的样品信息，因此，后期将扩大样品范围，并利用LC－MS、GC－MS等仪器对野生及栽培息半夏的其他有效成分进行相关分析，并对野生息半夏及栽培息半夏的药理作用进行全面系统地对比研究，以期对野生息半夏及栽培息半夏有更全面的了解。