我国中药材种子丸粒化研究进展△

尚兴朴，朱勇，邓庭伟，曾燕，2，王继永，2*

1.中国中药有限公司，北京 100195；

2.国药种业有限公司，北京 102600

随着健康意识的增强，人们对中药和健康产品的需求也越来越大，作为原料保障基础的中药材产业也得到了快速发展[1]，而中药材产业的快速发展离不开中药材种子种苗的后勤保障[2]。自20 世纪80 年代以来，我国中药材种植品种逐渐增多，种植面积不断扩大，中药材种子的需求量也随之增加[3]。但中药材种子种类繁多，部分种子体积和质量均较小，几何形状不规则，在播种过程中影响了播种的深度及用量。而种子丸粒化技术是一种新型种子加工技术，既可以实现种子带肥、带药下田，起到保苗壮苗、调节植物生长的目的，也为大部分种子实现机械化精量播种创造了条件，通过减少种子的用量，起到了降本增效的目的[4-5]。近年来，不少专家学者开展了中药材种子丸粒化的相关研究，本文系统总结了我国种子丸粒化研究的行业现状及中药材种子丸粒化的研究进展，对中药材种子丸粒化材料的研制、机械设备的研发，丸粒化质量标准的制定及产业发展进行展望。

1 种子丸粒化的基本概况

1.1 定义和意义

种子包衣是利用黏着剂或成膜剂将非种子材料包裹在种子外面，而种子丸粒化是种子包衣的一种方法[6]，是指利用黏着剂将杀菌剂、杀虫剂、染料、填充剂等非种子物质黏着在种皮表面[7]。在保证原种子生物学特性的基础上，将原种子加工成大小均一、强度适中、表面光滑的球形颗粒，从而实现小粒种子大粒化的目的[8]。

种子丸粒化技术可以提高种子的播种性能，有利于实现机械化精量播种。小粒种子大粒化后不仅可有效利用良种，而且节约了种子，减少了用工量。此外，种子丸粒化材料中的活性物质（如杀菌剂、杀虫剂、营养物质等）不但可以防治病虫害，而且可以促进作物生长，增强良种的抗逆性[4]。

1.2 发展过程

种子丸粒化技术研究起源于国外[9]，其中西方国家对种子丸粒化的技术研究相对较早。20世纪80年代末，丸粒化技术在发达国家已得到普遍应用[10]。目前，在欧美及部分亚洲国家种子丸粒化技术的发展已经较为成熟，如英国的莴笋种子，西北欧地区的甜菜种子[11]，荷兰的花卉种子，美国、巴西等国的烟草种子[12]，日本的水稻种子[13]等。

种子丸粒化技术的研究与应用在我国起步相对较晚。20世纪80年代末，我国烟草种子丸粒化率先取得突破性进展，其丸粒化技术水平可与美国相媲美[13]。从20世纪90年代起，我国陆续对油菜种子、甜菜种子、玉米种子、大白菜种子、披碱草种子等进行了丸粒化，并取得了一定成果[14]。但目前，我国种子丸粒化技术发展仍较为缓慢，尚未实现大规模推广。

1.3 类型

依据丸粒化的程度和用途不同种子丸粒化可分为重型丸化、结壳包衣、速生丸化、扁平丸化和集束丸化5 种类型[4,9,11]。重型丸化是指丸化后的种子质量为原种子质量的3 倍以上的丸粒化技术，重型丸化技术主要适用于质量较小的种子，如小粒的蔬菜种子和花卉种子。结壳包衣是指丸化后的种子质量为原种子质量的1.5～3.0 倍的丸粒化技术。速生丸化是先对种子进行催芽处理，再进行丸粒化的技术，该丸化类型适用于大规模育苗的蔬菜种子，或进行沙漠绿化改造的林木种子和牧草种子。扁平丸化是针对细小的种子（多用于飞机播种的牧草、树木种子）的形状特点，将种子丸粒化成扁平状，以提高飞机播种的准确性和种子落地的稳定性。集束丸化是指多粒或者多种种子被丸化成1 颗种子，该技术多应用于组合盆栽和花坛花镜的布置。

1.4 材料

种子丸粒化的材料包含活性物质和非活性物质2 类[9]。其具有药效作用的部分称为活性物质，主要有磷酸二氢钾、尿素、硫酸铜、硫酸锌、硫酸锰、硼酸等营养物质，福美双、多菌灵等杀菌剂和吡虫啉等杀虫剂等。具有填充作用的粉剂、黏合剂、保水剂等物质称为非活性物质，主要有凹凸棒土（坡缕石）、硅藻土、膨润土、活性炭、滑石粉、蛭石等粉料，羧甲基纤维素、阿拉伯树胶等黏合剂，吸水性树脂等保水剂等[15-17]。活性物质与非活性物质两者结合可形成网状结构，当丸粒化种子吸收外界水分时，活性物质被缓慢释放出来，以此来抵抗外界不良环境的干扰[18-19]。

2 种子丸粒化研究的行业现状

2.1 种子丸粒化机械的研究进展

虽然我国种子丸粒化技术研究相对缓慢，机械设备研究起步较晚，但近年来，随着我国的一些科研院所和企业在种子丸粒化技术领域研究的逐步深入，对种子丸粒化机械设备研发的投资日益加大，使得种子丸粒化技术及机械设备研发均取得了较大进展。如5WH-150 型种子丸粒化设备是由农业农村部农业机械试验鉴定总站和农业农村部南京农业机械化研究所共同研制，尽管该设备与发达国家和地区的丸粒化设备相比还有一定的差距，但已经可以满足多种作物种子丸粒化加工的需求[20]。

2.2 种子丸粒化加工方式的研究进展

常见种子丸粒化加工的方式有滚动造粒法和流动造粒法2 种[8]。滚动造粒法又称旋转法，在种子随设备旋转的同时，逐步加入粉料和黏合剂，利用种子表面特征与旋转锅体表面间的附着性能，逐渐形成丸粒化种子的衣壳。流动造粒法又称漂流成粒法，利用风力或气流使得种子在设备内成悬浮状态，加入粉料和黏合剂，制成丸粒。丸粒化种子的一般步骤为清选、精选、制丸、着色、筛选、干燥等[9]。

2.3 种子丸粒化质量标准的研究进展

丸粒化种子的质量指标反映了丸粒化技术工艺、配方的科学性，但我国种子丸粒化尚未有统一的质量标准[10]，经文献检索发现了3份丸粒化种子的质量标准信息（表1～3）。通过分析发现，王海鸥等[4]提及的丸化种子质量要求并未限定于特定品种及地区，内蒙古自治区针对林木种子制定了《丸粒化林木种子质量检验规程》[21]，新疆维吾尔自治区制定了《番茄包衣丸化种子》[22]；通过比较质量指标发现，3 份丸粒化种子质量标准中均包含有籽率、含水量、单粒抗压强度、裂解度（崩解率）、整齐度（均匀性）5项指标，表1及番茄丸化种子检测指标中包含单籽率，而发芽率、丸化倍数的检测仅存在于丸化林木种子、番茄种子的检测中。

表1 丸粒化种子质量及技术指标

表2 丸粒化林木种子质量指标与标准

表3 番茄包衣丸化种子技术要求

3 中药材种子丸粒化研究进展

3.1 中药材种子丸粒化的技术研究

姚东伟等[23]使用自制配方对矮牵牛种子进行丸粒化包衣，发现丸粒化处理对矮牵牛种子发芽和出苗没有显著影响，但添加的活性物质枯草芽孢杆菌可以提高矮牵牛幼苗的鲜质量。范文艳等[24]研究表明，丸粒化后的防风种子活力、过氧化物酶和脱氢酶活性及种子发芽集中度均得到了显著提高。陈红刚等[25]研究发现，丸粒化后的党参种子萌发时间滞后，发芽势、发芽率降低，但其发芽持续期长，幼苗长势健壮，抗逆性得到了增强。相关研究表明，不同丸化填充剂对桔梗种子活力和苗素质均有不同的影响，但对桔梗种子活力的影响较小填充剂的比例不同，丸化桔梗种子的出苗率和苗素质有差异[26-27]。

3.2 中药材种子丸粒化的市场应用

我国于20世纪80年代开始进行种子丸粒化技术的相关研究，研究多集中于农作物、蔬菜、牧草等种子[9]，在中药材种子领域的研究甚少。近年来，部分学者在中药材矮牵牛[23]、防风[24]、党参[25]、桔梗[26-27]种子上进行了丸粒化的相关研究，研究方向多为不同丸粒化材料对上述种子萌发及生长影响的研究，而关于中药材不同品种种子丸粒化材料、机械设备及质量标准等方面的研究较少，尚未有相关研究报道。

3.3 中药材种子丸粒化技术实践

目前，在中药材种子市场上极少见到丸粒化加工产品，绝大多数中药材种子仍以原种状态流通于市场；中药材种业企业也鲜有开展种子丸粒化加工的探索与实践。笔者所在公司近些年来一直致力于中药材种子加工方面的研究与实践，尤其为提高种子质量与品质、实现种子的精量化播种做了大量工作。目前，在大宗药材品种甘草等种子上已成功开展了丸粒化加工实践，率先实现了丸粒化甘草种子（图1）的产业化与市场化推广。

图1 甘草种子原种与丸粒化种子

4 展望

4.1 推进中药材种子丸粒化材料研究

种子丸粒化技术作为种子加工处理技术的一种，在中药材种子机械化精量播种中起着至关重要的作用。目前，虽然市场上农作物种子丸粒化材料的种类已经越来越多，如铝酸盐黏土类矿物、海泡石类、纤维素衍生物等[8]，其中，添加的活性物质，如杀虫剂和杀菌剂也已经由原来的高毒向低毒方向发展[28]，但是针对中药材不同品种种子丸粒化材料的研究较少。由于中药材的内在品质是决定其质量和药效的关键因素之一[29]。因此，在中药材种子丸粒化配方的研发过程中不仅要注重对中药材产量的影响，还应该关注对中药材生长、抗逆性及其内在成分含量变化的影响。所以，中药材种子丸粒化配方的研发也应与农作物种子、牧草种子等一样遵循方便、经济、实用、环保且能够大规模投入生产的原则[4,30]。因此，政府、科研机构和相关企业应加强合作，共同推进中药材种子丸粒化配方的研发进度，为生产优质的丸粒化种子奠定基础。

4.2 推进中药材种子丸粒化机械设备研究

目前，我国关于种子丸粒化机械已有一些研究，但主要以研究、仿制、吸收改进国外的设备为主，设备的稳定性、自动化程度有待提高[31]。因此，我国应在目前已有的研发基础上，通过外部引进借鉴与内部自主研发并举，逐步实现丸粒化机械研发与加工工艺研究的结合，注重产品品质与质量，着力提高机械作业效率，提升自动化程度，加快实用、经济、高效的丸粒化机械设备的研发步伐[32]，使其朝着智能化、精细化、优良化的方向发展[20]。

4.3 推进中药材种子丸粒化质量标准研究

中药材种子作为中药材生产最重要、最基本的生产资料[29]，是中药材产业的物质基础[33]，优质的种子是实现中药材规范化生产的基础和首要条件[34]。目前，我国中药材种子的质量评价体系正在逐步完善，但种子丸粒化的质量标准研究仍属空白领域，导致中药材种子丸粒化产品存在质量不稳定、质量差等问题。因此，政府和科研院所应加大投入，推进中药材种子丸粒化质量标准的研究制定，包括丸粒化种子的发芽率、单粒抗压强度、单籽率、有籽率、种子含水量、裂解度、整齐度等，逐步完善和提高中药材种子丸粒化质量管理机制，不断提升丸粒化产品的质量与品质。

4.4 推进中药材种子丸粒化技术的推广应用

农业发展，种业先行。种业作为农业的源头，不仅是农业产业的核心[35]，也是推动农业生产长期、健康、稳定发展，保障国家安全的根本[36]。中药材种业作为中药产业源头的源头[37]，应当依据国家种子工程建设体系的标准，加快推动中药材种业工程建设，并将其产业化进程纳入国家种子工程建设体系，从而保障中药材产业安全、有序发展[38]。因此，为实现中药材种业工程建设，促使中药材种业加快实现标准化、规范化、商品化的进程，应大力推进中药材种子丸粒化技术的研究及产业化推广，不断提升种子的品质，提高其适播性，增强苗期抗病虫害能力[35]，从而为中药材品质的提升作出应有的贡献。