不同干燥方法对栽培川贝母外观性状及内在质量的影响

李 巧，种叶敏，陈颖馨，蔡晓洋，李 敏*，黄 勇

1成都中医药大学药学院 省部共建西南特色中药资源国家重点实验室，成都 611137；2四川绿林川贝母种植有限公司，凉山彝族自治州 615000

川贝母FritillariacirrhosaD.Don，又称卷叶贝母，为川贝母药材的来源之一，具有清热润肺，化痰止咳，散结消痈的功效[1]，主要含有生物碱类、核苷类成分[2]，同时淀粉占整个贝母总生物量70%～80%[3]。喜生长于海拔3 200～4 600 m的高山灌丛草甸地带，土壤比较湿润的向阳草坡，主要分布于四川、西藏、云南等地[4,5]，商品药材主要以野生资源为主。但由于川贝母对生长环境要求苛刻、生物学产量低，加之过度采挖，川贝母基原植物的野生资源量急剧下降，国家重点保护野生植物名录(2021年公布)已将其纳入二级保护野生植物。目前川贝母产业化栽培快速发展，其相关栽培技术已有较多研究且日益成熟[6,7]，将逐步实现川贝母药材生产以及药用，减缓野生资源减少带来药材供不应求的市场压力。产地加工是川贝母药材生产及质量形成的源头，是川贝母药材生产与品质形成的重要环节。目前川贝母的产地初加工方法普遍采用晒干和烘干等传统方法[8-10]，具有规模小散、技术装备落后、干燥周期长、干燥过程难控等问题。随着川贝母栽培规模的扩大，栽培品将逐渐走向市场，传统加工方法已无法满足栽培品的生产，因此研究栽培川贝母新的加工工艺成为行业迫切需要解决的问题。

近年来，中药生产过程工业化程度不断提升，现代干燥技术逐渐被引入中药产地加工并进行推广，如三七[11]、人参[12]、当归[13]等，使其产地加工干燥速率提升的同时，品质也得到保障[14]。而贝母类药材中，仅浙贝母有相关的研究报道[15,16]，在川贝母中尚无研究及应用。因此，基于上述问题，本实验通过比较传统晒干、热风干燥、真空干燥、真空冷冻干燥对川贝母药材的外观性状和内在质量的综合影响，通过多指标对不同干燥方法川贝母的质量进行评价，同时以聚类分析、主成分分析等方法进行综合质量评价，以期为栽培川贝母产地干燥加工新技术的引进与推广提供理论参考依据。

1 仪器与材料

1.1 仪器

DHG-9070B电热鼓风干燥箱(上海琅玕实验设备有限公司)；DAF-6050真空干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)；FDU-2110真空冷冻干燥器(东京理化器械株式会社)；Nikon SMZ745体视显微镜(日本尼康公司)；CR-400色彩色差计(日本美能达公司)；A580紫外可见光光度计(上海翱艺仪器有限公司)；Varioskan LUX多功能酶标仪(赛默飞世尔科技(中国)有限公司)；DFD-700电子恒温水浴锅(北京中兴伟业仪器有限公司)。

1.2 试剂与材料

对照品：西贝母碱(批号：wkq19051302，四川省维克奇生物科技有限公司，纯度≥98%)；BC0705淀粉含量检测试剂盒(批号：20220107，北京索莱宝科技有限公司)。

乙醇、三氯甲烷、溴甲酚绿、磷酸二氢钾、氢氧化钠为分析纯；乙腈、甲醇、冰醋酸为色谱纯；水为超纯水。

供试栽培川贝母为4～5年生植株，采挖自四川绿林川贝母种植有限公司生产基地，经成都中医药大学李敏教授鉴定为百合科川贝母FritillariacirrhosaD.Don的鳞茎。挑选无腐烂、无损伤、直径1.0～1.5 cm的鲜鳞茎作为试验样品。

2 方法

2.1 处理方法

试验设置4种干燥方法，即自然晒干、热风干燥、真空干燥、冷冻干燥，重复3次。除T3处理不清洗外，其余干燥前处理需去掉泥土及须根，清水洗净后，沥干水分。不同干燥处理的流程与参数见表1。

表1 干燥处理方法及参数

2.2 评价方法

2.2.1 外观形态观测

按照生药学常规性状鉴定方法，观察干燥后药材的形状、颜色、质地、气味等性状。然后通过体视显微镜进行药材表皮及断面观察并局部放大拍照。同时参照2020年版《中国药典》川贝母项下对表面及断面特征进行客观量化评分，表面“类白色”得9～10分，“类白色或浅黄色”得6～8分，“浅黄色或黄色”得3～5分，“黄色或棕黄色”得0～2分；断面“白色，富粉性”得9～10分，“白色，具粉性”得6～8分，“浅黄色，粉性差”得3～5分，“浅黄色，呈角质”得0～2分。

2.2.2 色度测量方法

参照文献方法进行测定[17]，采用色度计对样品粉末进行客观、量化分析，为不同干燥方法川贝母药材的色差提供客观数据，每个样品重复测定3次，取平均值。

2.2.3 水分和浸出物测定

水分参照2020年版《中国药典》第一部川贝母项下方法测定；浸出物参照2020年版《中国药典》第一部川贝母项下方法测定，用稀乙醇做溶剂。

2.2.4 总生物碱含量测定

参照2020年版《中国药典》第一部川贝母项下紫外-可见分光光度法测定。

2.2.4.1 供试品制备

精密称取样品粉末(过3号筛)2 g，置具塞锥形瓶中，加浓氨试液3 mL，浸润1 h，加三氯甲烷-甲醇(4∶1)混合溶液40 mL，置80 ℃水浴加热回流2 h，放冷，滤过，滤液置50 mL量瓶中，用适量三氯甲烷-甲醇(4∶1)混合溶液洗涤药渣2～3次，洗液并入同一量瓶中，加三氯甲烷-甲醇(4∶1)混合溶液至刻度，摇匀，即得供试品溶液。

2.2.4.2 线性关系考察

精密称取西贝母碱对照品2.0 mg，加三氯甲烷溶解并定容至10 mL，配制成0.2 mg/mL 的对照品溶液。再分别精密量取对照品溶液0.1、0.2、0.4、0.6、1.0 mL，置25 mL具塞试管中，分别补加三氯甲烷至10.0 mL，精密加水5 mL、再精密加0.05%溴甲酚绿缓冲液2 mL，密塞，剧烈振摇1 min，转移至分液漏斗中，放置30 min。取三氯甲烷液，用干燥滤纸滤过，取续滤液，以相应的试剂为空白，照紫外-可见分光光度法(通则0401)，在415 nm的波长处测定吸光度，以吸光度为纵坐标(Y)，浓度为横坐标(X)，进行线性回归，得回归方程：Y= 2.774X-0.024 1，r2= 0.999 5，线性范围为0.022～0.221 mg/mL。

吸取供试品溶液2～5 mL，按相同方法进行显色，并测定吸光值，将样品吸光值代入回归方程计算，即得样品中总生物碱含量。

2.2.5 淀粉含量测定(微量法)

2.2.5.1 测定原理

利用80%乙醇将川贝母中可溶性糖与淀粉分开，采用酸水分解法分解淀粉为葡萄糖，采用蒽酮比色法测定葡萄糖含量，计算淀粉含量。

2.2.5.2 供试品制备

精密称定川贝母药材粉末5 mg，加入1 mL淀粉含量检测试剂盒(BC0705)中的试剂一，80 ℃水浴提取30 min，常温离心5 min(3 000 g)，弃上清液，留沉淀，再加入0.5 mL双蒸水，沸水浴糊化15 min，取出冷却，加入上述试剂盒中的试剂二1 mL，沸水浴提取15 min，振荡3～5次，冷却后，常温离心15 min(8 000 g)，取上清液，稀释50倍，待测。

2.2.5.3 线性关系考察

稀释葡萄糖标准液得到0.4、0.2、0.1、0.05、0.04、0.03、0.02、0.01 mg/mL标准液，各吸取50 μL，以蒸馏水做空白，加入250 μL试剂盒中的工作液至EP管，95 ℃水浴10 min。自然冷却至室温，在620 nm波长下测定吸光度，计算ΔA=A标准-A空白。以浓度(X)为横坐标，ΔA为纵坐标绘制标准曲线，得到线性回归方程Y= 3.094 4X-0.010 6，r2= 0.999 1，线性范围为0.008～0.7 mg/mL。

吸取供试品50 μL，按相同方法进行显色，并测定吸光值，将样品吸光值代入回归方程计算，即得样品中总淀粉含量。

2.2.5.4 淀粉含量的计算

淀粉含量计算公式为：淀粉含量=X×V÷W÷1.11×F÷1 000×100%。

其中X为线性回归方程计算所得浓度；V为提取后体积，1.5 mL；W为称样量(g)；F为稀释倍数；1.11是此法测得葡萄糖含量换算为淀粉含量的常数，即111 μg葡萄糖用蒽酮试剂显色相当于100 μg淀粉用蒽酮试剂显色的颜色。

2.3 数据处理

试验数据应用Excel 2019进行整理计算，采用SPSS 25.0软件对数据进行ANOVA分析(SNK)，采用Origin 2022软件对数据进行聚类及相关性分析并作图，采用SIMCA 14.1软件进行数据主成分分析。

3 结果与分析

3.1 不同干燥方法对栽培川贝母药材外观性状的影响

不同干燥方法对栽培川贝母药材的外观性状的影响，见表2及图1。真空冷冻干燥药材保持了川贝母鲜鳞茎的原有色泽性状，表面颜色类白色，表皮易脱落，断面质地松泡多孔，富粉性，气微，苦味明显。热风干燥、真空干燥2种处理下的药材外观性状差异较小，其表面呈浅黄色或棕黄色，且随着温度的增加其颜色加深，同时断面特征明显可见部分淀粉已变性，转化为角质团块；相同温度下，经105 ℃杀青处理后，其表面颜色为棕黄色，断面呈角质状，改变了粉性的特征，与传统记载川贝母药材差异明显，同时未水洗处理相较于水洗后干燥组，表面呈泥土色，体视显微镜下表皮可见明显的泥土。晒干为传统的干燥方法，加工后性状药材表面颜色为类白色，断面粉性足，但由于栽培品含水量相较于野生品高，其干燥耗时长，部分表面氧化呈现黄色斑点。

表2 不同干燥方法处理后川贝母药材的性状特征

图1 不同干燥方法栽培川贝母药材外观性状

同时，色差仪测定粉末色差值结果见表3，测定结果中明亮度(L)值越大，颜色越白[18]。与肉眼观察结果基本一致，除冷冻干燥外，其余组粉末颜色的L值普遍低于传统晒干组，但以T4处理与传统晒干ΔE最小，粉末颜色值与传统晒干组最接近。

表3 不同干燥方法川贝母药材粉末颜色测定值

3.2 不同干燥方法对栽培川贝母折干率及各成分的影响

由结果可见，不同干燥方法处理后川贝母药材折干率及各成分含量具有一定差异(见表4)。晒干处理耗时长、干燥速率慢，药材折干率显著提高(P< 0.05)；热风干燥、真空干燥、冷冻干燥可不同程度减少干燥耗时，提高干燥速率，但折干率稍有下降。不同处理组浸出物在22.18%～24.67%之间，符合《中国药典》2020年版川贝母项下规定最低限量(9.0%),其中T2浸出物显著增加(P< 0.05)，因杀青时高温促使药材中淀粉溶胀、分裂，经糊化后其淀粉分子间氢键断裂，更易溶解于水中，同理其淀粉含量最低。与其他处理相比，冷冻干燥总生物碱、总淀粉含量均有不同程度的提高，其中相较于传统晒干T1分别提高了38.40%、12.38%(P< 0.05)。不同温度处理下，各成分含量呈现出随着温度的升高而逐渐降低的趋势，以T4处理下最高(P< 0.05)，说明高温下其总生物碱会进行分解，同时加剧了鲜药材干燥过程中的呼吸作用，加剧了内部淀粉与糖分的分解，使得总淀粉含量降低。此外，比较T3、T4可知，栽培川贝母经水洗后，其浸出物、总生物碱显著增加(P< 0.05)，总淀粉含量无显著性变化(P> 0.05)。

表4 栽培川贝母折干率、水分、浸出物、总生物碱、总淀粉的含量

3.3 聚类分析(HCA)

聚类分析(HCA)使用Origin 2022软件，以上述各指标为变量，采用组间联接法，以欧氏距离平方(SED)为测度，采用系统聚类分析法对8批栽培川贝母药材进行模式识别分析，结果见图2所示。8批不同干燥方法川贝母被分为4类，T1、T3、T4、T5为一类、T2、T6为一类，T7、T8分别单独为一类。因此可知，采用聚类分析可将冻干处理组、真空干燥组与传统晒干很明显区分，而热风干燥组中50～55 ℃与传统干燥外观性状与内在质量相似，被聚为一类，但是热风干燥组中T2、T6由于均经高温处理，其淀粉易糊化，导致质地偏角质化，与传统质地粉性不符，因此被单独归为一类。可见，聚类分析法既能反应8种干燥方法的相似性，又能反映差异。

图2 系统聚类热图

3.4 主成分分析(PCA)

为进一步评价不同干燥方法对川贝母质量的影响，对已测定的浸出物、总生物碱含量、总淀粉含量、颜色值L*、a*、b*以及表面、断面得分为变量导入SIMCA14.1软件，采用无监督模式识别法PCA进行分析，前3个主成分的特征值均>1，累计方差贡献率达90.5%(见表5)。因此提取前3个主成分分析较为合适。因子载荷矩阵结果见表6，主成分1主要反映淀粉、L*、b*、表面得分、断面得分的信息(载荷因子绝对值>0.5)，同理，主成分2主要反映a*、b*、断面得分的信息，主成分3主要反映浸出物、总生物碱的信息。同时生成8批栽培川贝母的PCA得分图(见图3)。结果显示，8批药材基本可分为4组，冷冻干燥(T8)聚为一组，而热风干燥中杀青处理组(T2)与60 ℃干燥组(T6)聚为一组，真空干燥(T7)聚为一组，晒干、与剩余热风干燥处理组聚为一组，与聚类分析结果趋势基本一致。

图3 不同干燥方法川贝母PCA得分图

表5 主成分特征值及方差贡献率

表6 主成分因子载荷矩阵

3.5 药材粉末颜色与有效成分含量之间相关性分析

将测定浸出物、总生物碱、总淀粉含量与颜色指标值L*、a*、b*相关联，用Origin 2022软件作相关性分析，结果显示浸出物与颜色值L*、a*、b*无显著性相关，总生物碱与颜色值b*、表面得分的相关系数分别为-0.50、0.43，双尾检验的概率为P<0.05，说明总生物碱与颜色值指标b*有显著性负相关，与表面得分呈显著性正相关，说明b*越大，总生物碱含量越低，表面得分越高，总生物碱含量越高。同理，淀粉含量与颜色值L*、b*、表面及断面得分的相关系数为0.79、-0.42、0.97、0.92，双尾检验的概率分别为P< 0.001、P< 0.05、P<0.001、P<0.001，说明总淀粉含量与颜色值L*、表面断面得分成极显著的正相关，与颜色值b*呈负相关，说明L*、表面得分、断面得分越大，总淀粉含量越高；b*越大，总淀粉含量越低(见图4)。

图4 相关性分析图

4 讨论和结论

产地初加工是影响川贝母药材生产及品质的重要过程，川贝母本身性质特殊，干燥难度大，难控制，在干燥过程中易产生油子、黄子等[19]，加之栽培品鳞茎个头较大且外观形状、质地有一定的变化，药材性状更难掌控，容易出现表面颜色偏黄、粗糙，粉性不足等问题。而目前川贝母药材干燥方法仍主要是比较传统的晒干法，对于栽培川贝母产业的快速发展具有一定局限性，如何在尽可能保持药材性状佳、成分含量高的同时，简便高效地进行干燥是亟待解决的问题。本次试验比较了川贝母产区较为普遍的传统晒干方法和现代新引进的热风干燥技术、真空干燥技术、真空冷冻干燥技术对其外观性状及内在质量的影响，结果显示传统干燥方法虽在性状上具有一定优势，但其易受环境影响同时耗时长，生物碱类成分易损失，而冷冻干燥法能较好地保持药材的外观性状，淀粉含量、总生物碱含量均最高，原因可能是由于冷冻干燥避免了高温常压蒸发对干燥物质产生的氧化、分解现象，能较大程度地保持药材原有的营养成分和较高的有效成分[20,21]；热风干燥(50～55 ℃)在提高干燥速率、缩短干燥时间，同时可较好地保持外观性状以及减少有效成分损失，但高温105 ℃杀青或60 ℃较高温度干燥的药材，其淀粉颗粒发生糊化，质地易由粉性变化为角质，同时使生物碱类物质损失加快，淀粉加速分解为糖类物质，此种干燥方法虽快，但对其外观形状及有效成分影响显著，故不适合栽培川贝母的干燥，可见温度是引起药材理化性质和生物活性改变的关键[22]。

中药材经验鉴别为“辨状论质”，现代研究均表明中药材性状是判断其品质评价的重要指标[23]，如安息香表面黄白色至黄棕色、断面象牙白时其有效成分苯甲酸等含有量较高[24]。而传统认知，贝母“以鳞茎完整、均匀、色白，有粉性者为佳”[25]，但缺乏定量检测的方法，故本研究引入色度分析原理以及淀粉含量对川贝母药材的颜色、粉性进行了客观量化，结果表明川贝母药材偏白，其总生碱含量及淀粉含量相对较高。但由于本次实验干燥样品数量有限以及分析化学成分种类不够全面，因此在预测色差值与有效成分相关性仍需建立更全面的多指标综合评价方法以及收集大量样品进行验证。

综上所述，干燥方法是影响药材外观性状及内在质量的重要因素。传统晒干在栽培川贝母的产地加工中具有一定局限性，仅适用于较小的鳞茎且保证阳光充足的情况。热风干燥方法所得药材在外观或质量上与传统晒干最为类似，在一定程度上保证药材外观性状的基础上，不仅能减少有效成分分的损失，并且能提高干燥效率，减少干燥时间，为规模化生产节约时间成本，建议在生产上采用50～55 ℃热风干燥作为产地干燥方法。同时冷冻干燥因能较大程度地保留有效成分，因此以提取贝母有效成分为目的时，可采用此方法进行干燥，但冷冻干燥药材质地松泡，断面空隙大且多，在后期包装与贮藏中应该注意特殊管理，避免受潮。