基于麸米土炒法的山药不同炮制品物性参数与化学成分回归关系分析

赵新红，耿梦丽，孙 超，刘振华，肖 旭，陈天朝*

（1.承德医学院附属医院 药学部，河北 承德 067000；2.河南中医药大学第一附属医院 药学部，河南 郑州 450000）

山药为薯蓣科植物薯蓣Dioscorea oppositaThunb.的干燥根茎，作为药食同源的产品，食用及药用历史悠久[1]。我国自夏、商时期起开始种植山药，明、清以来逐渐将其应用为药材[2]。山药在《神农本草经》中被列为上品[3]，其气微，味淡、微酸，性平，具有补脾养胃、生津益肺、补肾涩精等功效，用于治疗脾虚食少、久泻不止、脾虚喘咳、肾虚遗精、带下、尿频、虚热消渴等症；麸炒后增加补脾健胃的功效，用于治疗脾虚湿少，泄泻便溏、白带过多等症[4]。现代研究表明，山药的营养成分有淀粉、黏蛋白、氨基酸等，活性成分包括多糖、尿囊素、皂苷、酚类等[5]，具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖、降血脂、调节肠道菌群、增强机体免疫等诸多药理作用[6]。

山药炮制技术首见于唐代《食医心鉴》“刮去皮”“拍令碎用”[7]，以净制、切制为主，采取热处理的炮制方法也始于唐代，如《食疗本草》中便有“熟者和蜜”的记载，炒制作为最常用的炮制方法，自唐代以后沿用至今[8]，2020 年版《中国药典》（一部）收载了山药生品和麸炒两个品种[4]。此外，在全国各地炮制规范的记载中，还有米炒、土炒、蜜麸炒、清炒等炮制工艺制成的炮制品[9]。在课题组前期研究中，初步探讨了山药炒黄、炒焦、炒炭三种不同炮制品的物性参数与化学成分之间的相关性[10]，建立了山药炒黄、炒焦、炒炭三种炮制品的标准汤剂、丸剂两种剂型的物性参数与化学成分之间定量关系模型[11-13]，本研究通过制备麸米土炒山药不同炮制品，德尔菲评价优选出得分最高者，通过测定相对密度等物性参数，以及淀粉、多糖、尿囊素等指标成分含量，从物性参数、大分子、小分子三个方面出发，探究物性参数与化学成分之间的回归关系，以及两者之间的相关性，以期多层次、多角度、全方位探讨麸米土炒法对山药炮制品质量的影响，为中药炮制品质量评价研究提供一定的参考依据。

1 仪器与材料

1.1 仪器

Agilent 1260 型高效液相色谱仪（美国安捷伦科技公司）；Thermo Evolution 201 型紫外-可见分光光度计（美国赛默飞有限公司）；CY-25 型中药炒药机（温州顶历医疗器械有限公司）；pHSJ-3F 型数字酸度计（上海精密科学仪器有限公司）。

1.2 试药

山药（批号：196051，安徽普仁中药饮片有限公司），经河南中医药大学第一附属医院陈天朝主任药师鉴定为2020 年版《中国药典》收载品种；尿囊素（批号：111501-200202，中国食品药品检定研究院）；D（+）-无水葡萄糖对照品（批号：S08J6G）、直链淀粉标准品（批号：J11D8N50350）、支链淀粉标准品（批号：K01DY49573）购自于上海源叶生物科技有限公司，质量分数≥ 98%。甲醇为色谱纯，水为娃哈哈纯净水，其余试剂为分析纯。

2 方法与结果

2.1 山药不同炮制品的制备与优选

结合前期研究结果[14]，以辅料种类、炮制温度、炮制时间、辅料用量作为考察因素，进行均匀实验设计，平行炮制3 批样品。在《七十六种药材商品规格标准》和2020 年版《中国药典》对山药饮片规格分类的基础上，邀请河南中医药大学第一附属医院陈天朝主任药师、王宏贤副主任药师、沈启良副主任药师、施钧瀚副主任药师四位河南省中药炮制专家对山药炮制品质量等级进行德尔菲评价。首先，通过专家咨询方法，筛选出对山药炮制品感官评价特征具有重要意义的9 项二级指标，再归纳总结为形状、颜色、质地、气、味5 项一级指标，依据很重要（1.0）、较重要（0.8）、一般重要（0.6）、较不重要（0.4）、很不重要（0.2）5 级分类进行重要性评分[15]，最终制定山药不同炮制品评价标准，见表1。

将山药不同炮制品均匀摆放在光照强度为250 lx的同一区域，根据山药不同炮制品评价标准，从形状、颜色、质地、气、味五个方面进行“盲法”评价和集中会评，最终优选出得分最高的炮制品（S2、S6、S11）进行物性参数与化学成分含量测定，见表2。

2.2 山药饮片物性参数测定

2.2.1 相对密度 称取山药饮片5.0 g（M），置于盛有50 mL 轻质液状石蜡的量筒中，静置5 min，待凹液面稳定后，记录体积V（mL），由ρ相对（g/mL）=M/（V-50），计算相对密度。

2.2.2 氧化值 称取山药饮片5.0 g，参考文献[16]中的方法，测定氧化值。

2.2.3 吸水率 称取山药饮片4.0 g（M），置于盛有80 mL 蒸馏水量筒中，记录初始体积（V0），密封量筒，分别于5、10、20、40、60、120、240、480、960、1 440 min 后记录量筒刻度值（Vt），当Vt值不再增加时记为吸水饱和体积（V饱和），对应的时间为吸水饱和时间（t饱和），由吸水率（mL/g）=（V0-V饱和）/M，计算吸水率。

2.2.4 pH值 称取山药饮片5.0 g，置于盛有100 mL蒸馏水的锥形瓶中，按“2.2.3”项下确定的吸水饱和时间（t饱和）进行浸泡，滤过，测定滤液pH 值。

2.2.5 蒸馏液pH 值 取“2.2.2”项下的山药饮片的蒸馏液，测定pH 值。

2.2.6 色度 取大小、颜色均匀的山药饮片，参考文献[17-18]中的方法，测定色度。

2.2.7 物性参数测定结果 根据“2.2”项下方法进行山药饮片物性参数测定，平行测3 次，取平均值。由于测定结果中最小值为土炒法吸水率0.18 mL/g，最大值为麸炒法色度35.68，后者是前者的198 倍，为实现所有测定结果体现在同一坐标轴上，以便于物性参数直观比较，在GraphPad 9.0 软件绘制物性参数柱状图时，选择纵坐标轴刻度以非线性的对数形式呈现，见图1。由结果可知，与山药生品相比，经过麸米土炒后氧化值、蒸馏液pH 值、色度呈现增加趋势，相对密度、吸水率、pH 值呈现下降趋势。

图1 山药饮片物性参数测定结果（n = 3）Fig. 1 The determination results of physical parameters in Chinese yam decoction pieces（n = 3）

以6 种物性参数测定结果为研究对象，应用SPSS 26.0 软件中的系统聚类分析，采用Ward 聚类方法，以欧氏距离为测量准则，绘制系统聚类分析谱系图，见图2。以欧式距离6.0 为阈值，将6 种物性参数聚为3 类。类1：pH 值、蒸馏液pH 值、氧化值；类2：相对密度、吸水率；类3：色度。

图2 山药饮片物性参数系统聚类分析Fig. 2 The cluster analysis of physical parameters in Chinese yam decoction pieces

2.3 山药饮片中总淀粉与多糖含量测定

参考文献[10]中的方法，采用双波长法测定山药不同炮制品中直链淀粉、支链淀粉含量，两者之和为总淀粉含量，苯酚-硫酸显色法测定多糖含量。

2.3.1 直链淀粉、支链淀粉标准曲线制备 直链淀粉以599 nm、467 nm 为测定波长和参比波长，绘制标准曲线方程Y= 0.004 9X- 0.002 9（R2= 0.999 6），表明在40.00 ～ 180.00 μg/mL 范围内线性关系良好；支链淀粉以535 nm、709 nm 为测定波长和参比波长，绘制标准曲线方程Y= 0.003 1X- 0.002 2 （R2= 0.999 7），表明在20.00 ～ 240.00 μg/mL 范围内线性关系良好。

2.3.2 葡萄糖标准曲线制备 以490 nm 为测定波长，绘制葡萄糖标准曲线方程Y= 11.02X- 0.070 2，（R2= 0.998 4），表明在0.011 4 ～ 0.057 1 mg/mL 范围内线性关系良好。

2.3.3 方法学考察 平行取山药饮片6 份，精密称定，进行精密度、稳定性、重复性和加样回收率试验，结果精密度、稳定性、重复性试验的RSD 值均小于2%；直链淀粉平均加样回收率为100.46%，RSD 值为1.37%，支链淀粉平均加样回收率为101.24%，RSD 值为1.33%，多糖平均加样回收率为100.86%，RSD 值为1.79%。结果表明该试验精密度、稳定性、重复性及准确度良好。

2.3.4 供试品溶液中总淀粉与多糖含量测定 平行取山药饮片3 份，按照“2.3.1”项下方法分别测定直链淀粉与支链淀粉含量（两者之和为总淀粉）、多糖含量，结果见表3。

2.4 山药饮片中尿囊素含量测定

2.4.1 色 谱 条 件 Agilent C18柱（4.6 mm ×250 mm，5 μm）；流动相：甲醇 - 水（5 ∶95），流速为1.0 mL/min，检测波长为224 nm，进样量为5 μL，柱温为30 ℃。对照品及供试品HPLC色谱图，见图3。

图3 山药炮制品高效液相色谱图Fig. 3 High performance liquid chromatography of Chinese yam processed product

2.4.2 对照品溶液制备 精密称取尿囊素对照品25.45 mg，置于5 mL 容量瓶中，加50%甲醇溶解定容，制成质量浓度为5.09 mg/mL 的对照品溶液。

2.4.3 供试品溶液制备 称取山药饮片细粉1.0 g，精密称定，置于100 mL 容量瓶中，加50%甲醇25 mL，称重，超声处理30 min，冷却后称重，补足失重，摇匀，滤过，得供试品溶液。

2.4.4 线性关系考察 精密吸取“2.4.2”项下的对照品溶液适量，加50%甲醇稀释成一系列质量浓度的对照品溶液，精密吸取5 μL，按“2.4.1”项下色谱条件进样测定，以峰面积Y与尿囊素质量浓度X（mg/mL）进行线性回归，得到标准曲线方程Y= 284.12X+ 1.51（R2= 0.999 9），表明尿囊素在0.169 7 ～ 1.018 0 mg/mL 浓度范围内线性关系良好。

2.4.5 精密度、稳定性、重复性试验 取同一供试品溶液，按“2.4.1”项下色谱条件进行精密度、稳定性、重复性试验，结果精密度、稳定性、重复性试验的尿囊素峰面积RSD 值均小于2%。

2.4.6 加样回收率试验 取山药生品细粉6 份，每份称取0.5 g，精密称定，精密加入一定量的尿囊素对照品溶液，按“2.4.3”项下方法制备供试品溶液，按“2.4.1”项下色谱条件进样测定，记录峰面积，计算平均加样回收率为99.25%，RSD 为1.93%。

2.4.7 含量测定 精密吸取供试品溶液5 μL，按“2.4.1”项下色谱条件进样测定，记录峰面积，根据标准线性方程计算各样品溶液中尿囊素含量，见表3。

2.5 山药不同炮制品化学成分分析

采用SPSS 26.0 软件进行数据分析，计量资料用均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用方差分析。山药不同炮制品化学成分分析见表3。结果显示，与生品相比，山药经麸米土炒后总淀粉、尿囊素含量呈现下降趋势，多糖含量呈现增加趋势（P＜ 0.05）。

表3 山药不同炮制品中化学成分比较（±s ，n = 3）Tab. 3 The analysis of variance and pairwise comparison of chemical components in Chinese yam processed products（±s ，n = 3）

表3 山药不同炮制品中化学成分比较（±s ，n = 3）Tab. 3 The analysis of variance and pairwise comparison of chemical components in Chinese yam processed products（±s ，n = 3）

注：同列字母完全不同，表示差异有统计学意义（P ＜ 0.05）。

指标 总淀粉/% 多糖/（mg/g） 尿囊素/（mg/g）生品 74.43 ± 2.901a 13.08 ± 0.714a 1.24 ± 0.091a米炒 56.87 ± 2.738b 20.98 ± 1.222b 0.57 ± 0.050b土炒 22.52 ± 3.215c 17.65 ± 1.462c 0.90 ± 0.054c麸炒 33.61 ± 2.421d 15.16 ± 0.964d 0.54 ± 0.058db F 270.383 36.502 100.850 P 0.000 0.000 0.000

2.6 物性参数与化学成分回归关系分析

选择SPSS 26.0 软件中的多元逐步回归方法，在物性参数与化学成分之间建立线性回归模型，GraphPad 9.0 软件绘制线性关系图，见表4、图4。

表4 山药物性参数与化学成分之间线性回归模型Tab. 4 The linear regression model between physical parameters and chemical components in Chinese yam

图4 山药物性参数与化学成分之间的线性关系图Fig. 4 The linear diagraml between physical parameters and chemical components in Chinese yam

由结果可知，吸水率与总淀粉含量存在显著正相关（b= 688.32，t= 9.91，P＜ 0.001），相对密度与多糖含量存在显著负相关（b= -150.87，t= -11.10，P＜0.001），氧化值与尿囊素含量存在显著负相关（b=-0.07，t= -10.08，P＜ 0.001）。

3 讨论

传统的中药饮片质量评价主要是通过眼观、口尝、鼻闻、手握、水试、火试等方法，对饮片的形状、颜色、大小、断面、气、味、质地等多方位判断[19]，具有评价速度快、准确率高等优点，但存在评价指标界限不明确、主观性强、缺乏量化、易受环境和评价者经验影响等不足[20]。由于吸水率可以指征中药饮片的“形”，相对密度是饮片的固有属性，可以指征“质”，氧化值、pH 值、蒸馏液pH 值可以表征药物的气、味，色度表征药物的色。因此，本研究以“形”“色”“气”“味”“质”五方面为切入点，选择吸水率、色度、氧化值、pH 值、蒸馏液pH 值、相对密度等可量化的物性参数指标，对山药不同炮制品质量进行评价，系统聚类分析将指征形、质的物性参数（吸水率、相对密度）归为一类，气、味（pH 值、蒸馏液pH 值、氧化值）与色（色度）的物性参数单独分开为两类，进一步证明所选物性参数可以实现对山药不同炮制品的形、色、气、味、质进行数字化度量。在一定程度上，为中药炮制品质量评价从主观经验转向客观量化提供参考依据。

山药在麸米土炒过程中，往往会发生饮片的形态、质地、气味、色泽等外观特征的改变。首先，由于温度的参与和水分的散失，不仅使山药炮制品质地变硬阻止水分进入、外表色黄美观[21]，还会使分子内出现氢键断裂，游离出更多的氢离子[22]，从而引起相对密度、吸水率、pH 值下降；再者，经麸米土炒后的山药炮制品会形成更多的空腔，往往会促进挥发性成分的溶出，以及炮制过程中分子内部发生化学键断裂与重组，通过发生氧化、还原等化学反应，引起大分子的分解与小分子的随机结合与转化，产生的自由基增加，抗氧化程度增强，从而引起三种炮制品的氧化值均高于生品。在山药麸米土炒过程中，随着时间的推移山药颜色逐渐由白色转变为黄白色或淡黄色，以及水分的挥发、美拉德反应、新物质的产生[10]，会影响饮片的色度；另外，麸炒法的炮制温度最高（185℃），炮制时间最长（16 min），再加上麦麸烟气熏制作用，会进一步增加饮片的色度[23]。因此，山药炮制品的色度高于生品，麸炒的色度最高。

山药在麸米土炒过程中，除了发生外观特征的改变，往往也会伴随着化学成分的变化。由于山药中含有大量淀粉，其中鲜山药中淀粉含量为6% ～ 30%，干山药可达59% ～ 93%[24]，在麸米土炒过程中，随着炮制程度的加深，淀粉分子内部发生α-糖苷键的断裂，产生的小分子糖类成分会重新组合成多糖分子。因此，山药炮制品中淀粉的含量呈下降趋势，多糖含量呈增加趋势。尿囊素作为山药的主要活性成分之一，在80 ～ 90℃下加热30 min 无变化，但经不起高温（高于100℃）和长时间日光暴晒[25]。因此，在炮制温度（155℃、185℃）高于100℃的情况下进行较长时间（12 min、16 min）的加热处理，尿囊素会受热分解或与其它成分发生反应，从而引起三种炮制品的尿囊素含量下降，与生品相比存在明显差异（P＜0.05）。同时，在相同炮制温度或时间下，随着炮制时间或温度的增加，出现尿囊素下降趋势，如米炒法（185℃、12 min）尿囊素含量高于麸炒法（185℃、16 min），土炒法（155℃、16 min）尿素囊含量高于麸炒法（185℃、16 min），尿囊素含量下降是否与炮制辅料的种类、用量有关，有待于后续进一步深入研究。

4 结论

本研究依托德尔菲评价，从三种不同炮制工艺中优选出得分最高的山药炮制品，通过测定生品与炮制品的物性参数，以及总淀粉、多糖、尿囊素等化学成分含量，比较炮制前后的物性参数与化学成分变化，并在两者之间建立线性回归模型，揭示了物性参数与化学成分之间的变化规律，实现了从物性参数、大分子、小分子三个方面出发，对山药炮制品质量进行系统科学评价，为相关研究提供参考。在此基础上，下一步可以扩大研究对象，通过收集不同产地与炮制工艺的山药饮片，增加物性参数、化学成分检测指标的数量，随着样本量的增加，可以将研究结果划分成训练集和验证集两部分，通过训练集建立定量关系模型，验证集对建立模型进一步验证，以提高研究结果的准确度与可信度，最终实现依据物性参数对山药炮制品质量进行客观、科学的评价。