半夏研究进展及展望

杨立军 高涵 罗伟 赫丁轩

（信阳农林学院，河南信阳 464000）

半夏[Pinellia ternata(Thunb.)Breit]是天南星科、半夏属的植物块茎，又名麻芋头、旱半夏、三叶半夏，是多年生草本植物[1]。半夏以块茎入药，其块茎呈球状，株高15～30 cm，叶片约3～5片，大多数呈椭圆状或披针形，叶片两面光滑，无毛，叶柄6～23 cm，花期5—7月，果8—9月成熟，浆果呈卵圆形，成熟时为红色[2-3]。

半夏在全国范围内均有分布，主要集中分布在长江流域。作为半夏属运用最广泛的药用植物[4]，半夏自古便有入药的记载，《神农百草经》中记载其有“下气，咽喉肿痛，头眩，胸账，咳逆肠鸣，止汗”等功效[5]。半夏的球茎入药，凭借其所含物质生物碱、挥发油、有机酸、甾醇类、氨基酸、无机元素等多种化学成分，具有抗肿瘤，降血脂、降压、抗抑郁、抗心律失常、治疗呼吸疾病等药理作用[6-10]。目前，随着肿瘤，高血压等疾病的频发，高效药品需求不断上升，通过研究半夏的有效成分与其内生菌作用机制，能够加快有效部位的生产，为临床应用提供帮助。

1 化学成分及药理作用

1.1 生物碱

半夏中的生物碱是半夏药理作用的主要成效成分之一[11]。OSHIO等[12]从半夏中分离出5种生物碱，分别是L-麻黄碱、胆碱、胸苷、鸟苷、次黄嘌呤核苷；Jing等[13]从块茎中分离出3种新的生物碱，并鉴定为9-（（5-甲氧基吡啶-2-基）甲基）-9H-嘌呤-6-胺、4-（2-（2）5-二氧代吡咯烷-1-基）乙基）苯基乙酸酯和N-（9-（（5-甲氧基吡啶-2-基）甲基）-9H-嘌呤-6-基）乙酰胺；胡一丹等[14]通过乙醇回流提取法分离得到7种生物碱成分，分别是胸腺嘧啶、尿嘧啶、肌苷、尿囊素、环（甘-丙）二肽、4-甲氧基喹啉-2-酮、N-苯甲酰基-L-苯丙胺醇，其中后4种为首次分离鉴定得到；徐丰清等[15]通过对半夏进行不同方法的炮制，得到生物碱含量由高到低依次为生半夏＞法半夏＞姜半夏＞清半夏，这为深入研究半夏炮制产生的生物碱含量变化提供了帮助。半夏总生物碱具有抗氧化、抗肿瘤、镇咳止咳、抗心律失常、抗炎、镇痛等作用[11]。此外，半夏总生物碱还有抗癫痫的作用。DENG等[16]在小鼠癫痫组中用毛果芸香碱诱导癫痫持续状态，同时给对照组和癫痫组小鼠注射半夏总生物碱，通过使用酶联免疫吸附测定法测量对照组和癫痫组小鼠体内的γ-氨基丁酸（GABAergic）含量，发现半夏总生物碱能够调节GABAergic水平，发挥抗癫痫的作用。

1.2 有机酸

半夏中的有机酸组分是半夏有效成分之一[17]，包括油酸、硬脂酸、亚油酸、11-二十碳烯酸、10，13-二十碳二烯酸、山酸、二十五烷琥珀酸（丁二酸）、十六烷酸乙酯、花生酸、十七烷酸等[18]。XUE等[19]利用代谢组学，分析确定了在阴影环境中，半夏中几种丰富的有机酸：甲羟戊酸、12，13-二羟基-9Z-十八烯酸、尿刊酸和GABAergic，刘园等[20]依据生半夏HPLC指纹图谱研究发现有机酸类的成分：草酸、柠檬酸、L-苹果酸。半夏中有机酸的测定由直接电位滴定法演变为电位反滴定法、HPLC法，有机酸的检测更加简便、精确。骆霞等[21]通过电位反滴定法检测半夏不同炮制品中有机酸含量的差距，发现清半夏和姜半夏中的有机酸含量相对较高；张慧慧等[22]通过电位反滴定法测得半夏经硫熏后琥珀酸含量降低；张钰祺等[23]采用自动电位滴定法测定半夏曲中有机酸的含量，检测出市售与自制2种半夏曲中有机酸含量为0.42%～0.87%。半夏有机酸具有止咳平喘、抑制肿瘤细胞生长的药理作用[24]。此外，XUE等[25]发现半夏汤中多肽和有机酸能够拮抗小鼠气道炎症。

1.3 挥发油

半夏的挥发油类成分有防止白细胞降低的药理作用[31]。赵国虎等[26]通过索氏提取法对半夏中挥发油进行提取分离和鉴定，共检测到18种挥发油类成分，其中烯烃含量较多，通过水蒸气蒸馏法共检测到28种挥发油类成分；刘布鸣等[27]先用乙醇加热回流法提取水半夏中的挥发油，再用毛细管气相色谱对挥发油进行鉴定，结果显示水半夏中挥发油主要成分是脂肪烃类和脂肪酸类；IWASA等[28]采用毛细管气相色谱仪分析了半夏干燥根茎中精油的化学成分，结果显示存在114种化合物；彭加兵等[29]采用水蒸气蒸馏法、乙醚提取法和蒸馏萃取法提取颍半夏中的挥发油，发现水蒸气蒸馏法未能提取到挥发油，蒸馏萃取法鉴定的挥发油种类高于乙醇提取法，但是蒸馏萃取法挥发油的得率相对较低。不同的提取方法结果也不同，获得成分主要有烯类、炔类、烷烃类、醛酮醇醚类、萜类、酯类、杂环类和芳香族等[30]。

1.4 氨基酸

氨基酸是蛋白质的基本组成单位，可以维持人体的正常的代谢活动，其中天冬氨酸具有止咳、祛痰的功效[31]。许卫锋等[32]利用氨基酸分析仪测定出半夏及水半夏中含有17种氨基酸，通过对半夏以及水半夏氨基酸含量测定，发现半夏总氨基酸含量低于水半夏；李先端等[33]从半夏中检测到苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、胱氨酸、谷氨酸、4-氨基丁酸等17种氨基酸；Stark等[34]从半夏中分离得到了一种新的氨基酸类化合物环-（缬氨酸-酪氨酸）；张浩波等[35]通过采用不同的加工方法检测半夏中氨基酸含量变化，发现硫磺熏制和焦亚硫酸钠拌制的半夏中氨基酸含量大幅下降。

1.5 蛋白质

半夏中的总蛋白质主要有半夏蛋白、半夏胰蛋白酶抑制剂、半夏凝集素[36]。杨红兵等[37]研究蛋白质的提取方法发现，Tris-HCl缓冲液法提取蛋白质得率较高，其次为碱提法，盐提法最低；彭煜策等[38]对南充产半夏先用植物活性蛋白质提取试剂盒提取蛋白质，接着用考马斯亮蓝对蛋白质染色，经质谱仪得到2种含量较高的蛋白质组分。半夏凝集素（PTA）在成熟叶片中的表达量高达可溶性蛋白总量的9.2%，纯化PTA显示出与雪花莲凝集素相似的血凝活性[39]。临床研究证明半夏有抑菌、抗早孕的生理活性，另外半夏胰蛋白酶抑制剂是一种具有抗肿瘤活性的丝氨酸蛋白酶抑制剂，对低分化胃癌细胞BGC-823有显著疗效，并具有浓度和剂量依赖性[40]。半夏凝集素作为一种糖蛋白，具有凝血活性，并对植物病害、病毒、细菌具有杀伤功能[41]，有研究显示，含有PTA的人工饲料具有广泛的杀虫作用，用烟草花叶病毒攻击转质体的PTA的叶子，病毒存活率较低[39]。

1.6 甾醇类

半夏中甾醇类化合物主要有β-谷甾醇、胡萝卜苷[42]，高效液相色谱法对β-谷甾醇的分离效果较好[43]。张素清等[44]发现在波长420 nm、浓硫酸41.0 mL、水浴温度50℃时，β-谷甾醇显色较明显，且清半夏中β-谷甾醇含量较高；许卫锋等[45]采用双波长薄层扫描法测出水半夏炮制品中β-谷甾醇含量较低；刘慧琼等[46]研究β-谷甾醇对猪油的抗氧化作用，发现β-谷甾醇具有良好的清除自由基的能力，表现出较强的抗氧化活性；TANG等[47]将半夏与陈皮合用治疗呼吸疾病，陈皮的有效成分吸收加快，半夏中的β-谷甾醇和陈皮合用也得到相同的效果。根据药效学和药代学分析得出：陈皮联合β-谷甾醇相互作用能够改善组织损伤，调节体内激素水平，增强陈皮在治疗呼吸疾病的药理作用。

1.7 其他成分

半夏中除了生物碱、有机酸、挥发油、氨基酸、蛋白质、甾醇类，还有多糖、无机元素和一些黄酮类。半夏中的黄酮类主要有抗菌、抗氧化作用。据报道半夏和柑橘皮联合可以治疗痴呆的行为和心理作用，其中黄酮类具有精神药理活性[48]。半夏中糖类含量较高，包括甘露糖、果糖、葡萄糖、木糖、半乳糖等，其中淀粉含量最高[49]，具有抗氧化、抗肿瘤等作用[50]。研究显示，生半夏中的核苷是维持生命活动的基本成分，可以改善脑细胞代谢、增强免疫、预防心血管疾病等[51]。半夏中无机元素含量比较丰富，具有参与体内新陈代谢作用。陈钢等[52]采用电感耦合等离子发射光谱法对半夏中无机元素分析，发现主要有K、Ca、Na、Mg、Al、Fe、Zn还有少量的Ba、Mn、Ni、Co、Cu Cr、Hg和Cd等。

2 存在问题及对策

2.1 常见病害及其防治技术

随着环境破坏和过度采挖，野生半夏数量不断减少。作为一种药用植物，有必要深入了解半夏的病害原理并完善防病害技术，促进其生产。研究[53]显示，块茎腐烂病是人工栽培地发病最广最难治的病害，主要发病原因是长期高温、降水过多等环境因素，主要防治方法是调用异地良种，播种前对块茎消毒，使用不同浓度的多菌灵、草木灰、高锰酸钾等化学试剂浸种，并在降雨天气及时排水做好防御工作。此外，还有茎腐病、叶斑灰霉病、病毒病以及猝倒病，主要是高温阴雨天土壤水分过多，蚜虫作为介质传播，霉害、病菌过度繁殖造成。翟玉玲等[54]通过浸种处理，筛选出了10种预防病害的药剂，其中5%石灰水、多菌灵、百菌清浸种后，种子具有良好的抵御病害能力。有研究[55]显示，立枯丝核菌会引起半夏出现多种病害，可以通过合理的倒茬、浸种、加强栽培管理和化学防治进行预防和处理。此外，据报[56]显示芸苔素内酯（BR）有提高半夏营养成分和抗氧化活性的功能。因此，可以通过调节植物生长调节剂比例提高半夏质量。

2.2 块茎诱导，保证遗传稳定性

半夏作为我国优良大宗药材，其较高的遗传多样性已被广泛研究[4]。近年来，突破半夏人工种子技术是实现半夏产业化的优良方法。刘智等[57]通过优化半夏疏松愈伤组织诱导条件及建立游离块茎悬浮培养体系，并采用SSR标记技术鉴定组培游离块茎体细胞无性系的遗传稳定性，结果显示组培形成的半夏游离块茎保持了其天然母株的遗传特性。有研究[58]报道了完整的半夏质体，鉴定出130个基因，包含86个编码蛋白、8个rRNA（4个rRNA种类）和36个tRNA基因，这为半夏遗传多样性和系统发育研究奠定了基础。半夏作为一种热敏感物种，高温是限制其农业生产的一种非生物因素。有研究[59]通过对半夏中热激蛋白基因进行改良，发现转基因植物具有很强保水性和抗氧化能力，为半夏的遗传改良提供了方向。

2.3 加快内生菌的研究

植物内生菌是一种寄生在健康植物体内部的微生物，主要有内生真菌、内生细菌和内生放线菌等[60]。目前国内对于半夏资源的研究主要集中在植物资源本身的利用，有关其内生菌资源报道甚少。因此，开发内生菌对于未来医药发展、环境污水治理和农业种植生产有很大帮助[61]。王帆帆等[62]采用高通量测序技术，研究了半夏中内生细菌在半夏组织中分布情况和代谢途径；毛其芬等[63]通过对峙法，筛选出39株具有较强拮抗性的半夏内生菌。大量文献资料都表明：从具有药用价值的植物中分离到的大多数内生真菌，能够产生新的生物活性化合物或抗真菌[64]。在大多数分离内生菌的试验过程中，出现了分离不彻底、污染等问题，故建立一套快速、精准的内生菌分离技术，对内生菌作用机制、代谢活性等方面的研究具有重要意义。

3 展望

目前，对于半夏的研究主要集中于半夏的化学成分、药理活性等领域，对于半夏内生菌研究较少，并且相关研究仅停留于内生真菌的分离、化学成分的鉴定以及药理活性的研究。因此，未来关于半夏的研究，可将目光放在半夏中内生菌和宿主的相互作用关系上，还可以运用现代色谱技术、荧光技术、原子追踪技术等通过追踪内生菌来研究作用机理。研究内生菌和宿主体内的其他菌以及害虫的关系，可以辅助治理污水、减少田间病害。加大对半夏中放线菌的研究，有助于对发现新的抗生素、促进医药的发展。