基于综合评分法优选刀党参产地加工工艺

2023-12-23毛常清廖海浪姚雅颖

现代中药研究与实践 2023年5期

毛常清，张超，彭芳，陶珊，廖海浪，吴宇，姚雅颖

（四川省农业科学院经济作物研究所，四川成都 610300）

党参为桔梗科党参属植物党参Codonopsis pilosula(Franch.) Nannf.、素花党参Codonopsis pilosulaNannf.var.modesta（ Nannf.） L.T.Shen 或川党参Codonopsis tangshenOliv.的干燥根，味甘、性平，有健脾益肺、养血生津之效[1]，是我国传统的大宗中药材。党参药材在我国分布较广，其中党参主要分布在甘肃南部、陕西南部、山西南部、宁夏南部及吉林东南部；素花党参主产于甘肃文县、陕西凤县、四川九寨沟县、松潘县等地；川党参主产于四川东部、湖北西部、贵州西部及重庆东部等地区[2-3]。

九寨沟县产党参药材商品名称为“刀党参”“九寨刀党”，经鉴定为素花党参Codonopsis pilosulaNannf.var.modesta（Nannf.）L.T.Shen，因主产区于四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县安乐乡安乐村（古称刀口坝）地区而得名，主供于出口[4]。目前，刀党参的产地初加工主要在九寨沟县产区进行，其主要初加工模式为：种苗移栽3 ～4 年后，于秋季挖出，抖净泥土后摊晾1 ～2 d，按照粗细长短分类穿串后首尾叠放进行晾晒，当参体发软至绕指而不断时，捆成上下粗细程度近乎一样的圆柱体进行揉搓，揉搓4 ～5 min 后，继续首尾叠放摊晾至根条绕指不断，进行第二次揉搓至根条柔顺，然后将揉搓完成的参条堆放垛叠，上压重物过夜，继续摊晒终成刀党参商品。传统的刀党参产地加工方式，需要揉搓2 次，以晒干为主，虽然现代技术可由机器揉搓替代人工揉搓，但是技术尚不成熟；且干燥方式以晒干为主，耗时较长，受天气影响较大，遇到长时间阴雨天气，易产生霉变，影响药材质量。

本研究拟设计不同揉搓方式和干燥方式试验组合，以醇溶性浸出物、党参炔苷、党参多糖、苍术内酯Ⅲ、5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，5-HMF)为评价指标，考察不同揉搓方式和干燥方式对刀党参主要成分的影响，通过综合评分法，优选出适宜的刀党参产地加工工艺，为其工厂化产地初加工及规范化生产提供理论依据。

1 仪器与材料

1.1 仪器与试剂

RXH-9 型烘干机（饶平县特力烘干机厂）；Thermo U3000 型高效液相色谱仪、Acclaim 120 C18色谱柱（250 mm × 4.6 mm，5μm，美国赛默飞世尔科技公司）。

党参炔苷对照品（批号：MUST-21061005，纯度：99.57%）、苍术内酯 Ⅲ（批号：MUST-21110617，纯度：99.97% ）、5- 羟甲基糠醛（批号：MUST-21121510，纯度：99.89%）、D-无水葡萄糖（批号：MUST-21030214，纯度：99.61%），以上均购自成都曼思特生物科技有限公司；甲醇、乙腈为色谱纯，乙醇、浓硫酸、苯酚为分析纯，水为超纯水。

1.2 试验材料

同一批供试刀党参新鲜根条采挖自四川省九寨沟县白河乡芝麻塘村农户，样品均经四川省农业科学院经济作物研究所张超研究员鉴定为素花党参Codonopsis pilosulaNannf.var.modesta（Nannf.）L.T.Shen 的新鲜根。

2 方法

2.1 正交试验设计

取同一批同一块地采挖的新鲜刀党参，高压水枪冲洗后，晾干水份，以揉搓方式（因素A）和干燥方式（因素B）为考察因素，每个因素4 个水平，因素水平表见表1。共计16 个处理，每个处理均平行 3 份，试验安排见表2。以上样品在进行最后干燥前均需压重物过夜，悬挂于通风处自然晾干，干燥完成指标设定为水分低于16% 。干燥后样品粉碎过80 目筛，备用。

表1 正交试验因素水平表Tab.1 Orthogonal design factor level table

表2 刀党参产地加工正交试验设计Tab.2 Orthogonal design of experiments for the origin processing of Dao Dangshen

2.2 试验指标与测定方法

2.2.1 醇溶性浸出物含量测定按照2020 年版《中国药典》（四部）中醇溶性浸出物测定法（通则2201）项下的热浸法测定[5]。以 45% 乙醇作溶剂，精密称定供试品约2 g，置150 mL 的锥形瓶中，精密加45% 乙醇50 mL，密塞，称定重量，静置1 h 后，连接回流冷凝管，加热至沸腾，并保持微沸1 h。置冷后，取下锥形瓶，密塞，再称定重量，用45% 乙醇补足失重，摇匀，用干燥滤器滤过，精密量取滤液25 mL，置已干燥至恒重的蒸发皿中，在水浴上蒸干后，于105℃ 干燥 3 h，置干燥器中冷却30 min，迅速精密称定重量。除另有规定外，以干燥品计算供试品中醇溶性浸出物的含量。

2.2.2 党参多糖含量测定采用醇提后水提法提取、苯酚硫酸法显色，测定党参多糖含量[6]。精密称取刀党参粉末约0.2 g，加入95%乙醇50 mL 回流提取1 h，滤过，药渣挥干乙醇后同滤纸置于烧瓶中，再加入蒸馏水60 mL 回流提取1 h，趁热抽滤，重复1 次，合并滤液，残渣用热水洗涤，洗液并入滤液后浓缩定容至100 mL，得供试品溶液。取供试品溶液0.2 mL 加水至2 mL，摇匀，精密加5%苯酚溶液0.5 mL，再迅速精密加浓硫酸5 mL，摇匀，沸水浴30 min 后超声至无泡沫，以D-无水葡萄糖为标准品，绘制标准曲线，在471 nm 处测吸光度，计算党参多糖含量。

2.2.3 党参炔苷、苍术内酯Ⅲ、5-HMF 含量测定

采用2020 年版《中国药典》（四部）通则0512 高效液相色谱法测定[7]。（1）对照品溶液的制备精密称定党参炔苷 9.6 mg、苍术内酯Ⅲ 19.7 mg 、5-HMF 5.6 mg，用甲醇溶解后，制成质量浓度分别为党参炔苷 480.0 mg/L、苍术内酯Ⅲ 985.0 mg/L 、5-HMF 28.0 mg/L 的对照品储备液，将其配制成不同浓度的对照品溶液，用以线性关系考察和含量测定。

（2）供试品溶液的制备精密称定刀党参粉末1.0 g，置于50 mL 具塞锥形瓶中，精密加入20 mL甲醇，称定质量，超声提取1 h（250 W，20 kHz），冷却，用甲醇补足失量，摇匀，经0.45 μm 微孔滤膜滤过，滤液即得药材供试品溶液。

（3）党参炔苷色谱条件 Thermo Scientific Acclaim 120 C18色谱柱（ 250 mm×4.6 mm，5 μm），流动相：乙腈（A）-水溶液（B）（25 : 75），柱温：30 ℃；流速：1 mL/min；检测波长：268 nm；进样量：10 μL。

（4）苍术内酯Ⅲ色谱条件 Thermo Scientific Acclaim 120 C18色谱柱（ 250 mm×4.6 mm，5 μm），流动相：甲醇（A）-水（B）（70 : 30），柱温：30 ℃；流速：1 mL/min；检测波长：220 nm；进样量：10 μL。

（5）5-HMF 色谱条件 Thermo Scientific Acclaim 120 C18色谱柱（ 250 mm×4.6 mm，5 μm），流动相：乙腈（A）-水溶液（B）（5 : 95），柱温：30 ℃；流速：1 mL/min；检测波长：280 nm；进样量：10 μL。

2.3 综合评价分析

采用多指标综合评分法优选刀党参产地加工工艺，以醇溶性浸出物、党参多糖、党参炔苷、苍术内酯Ⅲ和5-HMF 为评价指标。其中，醇溶性浸出物、党参多糖、党参炔苷和苍术内酯Ⅲ为正指标，以含量越高越好；5-HMF 为负指标，以含量越低越好。在数据处理时引用综合指标“隶属度”，即正指标隶属度 = (指标值－指标最小值) / (指标最大值－指标最小值)，负指标隶属度= (指标最大值－指标值) / (指标最大值－指标最小值)[8]。根据各成分在党参中的重要性[9-10]，考虑到醇溶性浸出物、党参多糖和党参炔苷各占25%的权重，苍术内酯Ⅲ占20%权重，5-HMF 占5%权重，综合得分=党参炔苷隶属度×25%+党参多糖隶属度×25%+醇溶性浸出物隶属度×25%+苍术内酯Ⅲ隶属度×20%+5-HMF 隶属度×5%，满分为 1.00，计算各样品的综合评分值，综合评价确定最佳工艺。

2.4 统计学方法

采用DPS 软件进行处理。计量资料用均数±标准差（±s,）表示，两组间比较采用t检验，多组间比较采用方差分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

3 结果与分析

3.1 指标成分测定方法学考察

考察结果见表3 和图1。各指标测定方法的精密性、稳定性、重复性和加样回收率等均符合定量测定要求。

图1 对照品和刀党参样品的HPLC 色谱图Fig.1 HPLC chromatogram of control substance and Dao Dangshen samples

表3 各成分测定方法学考察Tab.3 Study on the method of determination of each component

3.2 不同产地加工方法对刀党参指标成分的影响

不同产地加工方法下刀党参指标成分含量见表4。刀党参药材经过不同产地加工处理后，各指标成分的含量存在显著差异。其中，不揉搓、40℃烘干（T2）处理下醇溶性浸出物含量最高，不揉搓、晾干（T1）和揉搓2 次、60℃烘干（T16）的醇溶性浸出物含量最低，且低于2020 年版《中国药典》党参质量标准（醇溶性浸出物含量不得低于55%）；揉搓2 次、晾干（T13）处理下党参多糖含量最高；不揉搓、50℃烘干（T3）处理下党参炔苷含量最高；揉搓1次后摊晾至根条绕指不断、晾干（T9）处理下苍术内酯Ⅲ含量最高；揉搓1 次后摊晾至根条绕指不断、50℃烘干（T11）处理下5-HMF 含量最低。揉搓次数和干燥方式对党参指标成分含量存在一定影响，但其影响规律不明显，需要进一步分析。

表4 不同产地加工方法下刀党参指标成分含量（±s,, n = 3)Tab.4 Content of indicator components of Dao Dangshen under different oorigin processing methods （±s,, n = 3)

注：同列字母完全不同表示P ＜0.05。

处理醇溶性浸出物/ % 党参多糖/ % 党参炔苷/(mg/g) 苍术内酯III/ (μg/g) 5-HMF /(μg/g)T1 54.219±0.353i 33.327±0.153m 1.224±0.030l 25.600±2.534g 0.584±0.042def T2 66.772±0.238a 37.474±0.253l 1.093±0.027m 26.491±0.355g 0.540±0.042ef T3 61.503±0.282d 33.827±0.167n 2.915±0.019a 43.919±1.051b 0.739±0.036c T4 59.102±0.208e 50.358±0.460c 2.616±0.029b 34.523±2.024d 0.731±0.041c T5 57.495±0.445f 53.479±0.240d 1.550±0.002i 27.912±1.043fg 0.663±0.036cd T6 60.352±0.381b 53.338±0.236d 0.726±0.003o 22.196±1.139h 1.199±0.027a T7 61.735±0.144c 55.535±0.286b 2.071±0.029d 17.520±0.417i 1.087±0.051b T8 55.915±0.351e 54.909±0.317g 1.664±0.004f 32.304±0.284de 1.005±0.032b T9 56.507±0.242gh 29.368±0.351o 1.923±0.004e 54.322±1.228a 0.612±0.013de T10 63.582±0.362c 48.498±0.233f 2.555±0.005c 30.198±0.916ef 0.514±0.009fgh T11 57.089±0.231fg 39.389±0.247i 1.692±0.009g 25.523±0.603g 0.421±0.020h T12 65.795±0.189b 40.664±0.269h 1.239±0.003l 39.684±0.679c 1.065±0.050b T13 62.413±0.361d 56.664±0.110a 1.288±0.004n 38.741±0.616c 0.443±0.012gh T14 61.500±0.272d 40.408±0.199j 1.531±0.002k 20.462±0.454hi 0.540±0.006ef T15 55.622±0.346h 39.527±0.347k 1.316±0.003h 41.458±0.737bc 0.515±0.014fgh T16 54.292±0.412c 47.787±0.355e 1.398±0.003j 30.424±0.759ef 0.539±0.016efg F 57.900 77.751 17.897 13.760 20.569 P 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

3.3 多指标综合评分法优选最佳刀党参产地加工工艺

正交试验结果和综合评分结果见表5。以醇溶性浸出物、党参多糖、党参炔苷、苍术内酯Ⅲ和5-HMF为综合评价指标时，直观结果产地加工方式以揉搓1 次后摊晾至根条绕指不断、40℃烘干得分最高（T10），为0.684。正交试验结果显示，各因素对综合评分值的影响结果为：干燥方式＞揉搓方式，A3＞A1＞A2＞A4，B4＞B2＞B3＞B1。方差分析结果显示揉搓方式和干燥方式对综合评分、醇溶性浸出物、党参炔甘、苍术内酯III、5-HMF 等的影响均不显著，但是揉搓次数对党参多糖的含量有显著影响（P＜0.05 ），党参多糖方差分析结果见表6。正交试验结果显示最佳工艺组合为A3B4，即揉搓1 次后摊晾至根条绕指不断、60℃烘干（T12）。综合评分与正交试验结果有所不同，但是市场流通的党参药材要求达到根条顺直、菊花芯、鸡皮皱等外观标准，因此综合考量刀党参药材外观形态、品质和产地能源耗费，优选出刀党参最佳产地加工工艺处理为T10，即揉搓1 次后摊晾至根条绕指不断、40℃烘干。

表5 正交试验结果及综合评分结果Tab.5 Results of orthogonal experiment and comprehensive score

表6 党参多糖方差分析结果Tab.6 Analysis of variance results of Codonopsis pilosula polysaccharides

3.4 优选最佳工艺验证

根据优选出的刀党参最佳产地加工工艺制备三组刀党参样品，按照“2.2.1”“2.2.2”“2.2.3”项下方法测定每组样品的醇溶性浸出物、党参多糖、党参炔苷、苍术内酯Ⅲ和5-HMF 的含量，结果见表7。其RSD 值分别0.93%、0.89%、1.09%、1.21%、0.35%，说明优选出的刀党参产地加工工艺稳定可行。

4 讨论

中药产地加工是指药材采收后进行挑选、冲洗、粗切、浸漂、蒸煮、发汗、熏烤、干燥等初步加工过程[11]。药材产地初加工是影响药材质量的重要因素，为了便于药材贮藏、提高有效成分含量、促进产生新的活性成分，同时降低或消除药物的毒性或副作用，大约70%药材均需经过产地初加工处理，再进入市场流通[12]。党参属于纤维性较强的根茎类药材，会因为水分排出不及时造成药材质地松泡，降低药材质量和商品等级，所以其产地加工和干燥方式在药材生产环节尤为重要[13-14]。刀党参为九寨沟县地理标志产品，是党参家族的珍品，多种植3 ～ 4 年采挖，采挖后经过穿串、摊晾、揉搓、再摊晾、再揉搓、最后晾晒等产地初加工后成为党参药材商品。其产地初加工采用传统的人力揉搓、自然晾干等方式，耗费人力资源较大，晾干时间较长，受天气影响明显，且需要晾晒场地较大，整个过程需要30 d 左右，产地加工效率较低。

党参产地加工工艺主要包括揉搓和干燥两个部分。其中“揉搓”是党参特有的加工技术，是党参产地加工不可缺少的环节，经过揉搓打破内部细胞的排列方式，使细胞发生急剧皱缩甚至破裂，有利于成分的溶出，细胞底物和相应酶接触，进一步激发酶促反应，从而产生多糖及其他次生代谢产物[6,15]，经过揉搓使党参皮肉紧实，达到“单支独条，桔黄色、泥鳅头、鸡皮皱、菊花心、笔杆形”等特点[16]。本试验的结果显示随着揉搓次数的增加，醇溶性浸出物、党参炔苷、苍术内酯Ⅲ的等含量有差异但无规律，而党参多糖随揉搓次数的增加呈现先升高后降低，说明生产中应将党参揉搓至柔软适度为宜。戴海蓉等[15]研究表明，揉搓与未处理之间党参多糖的含量有差异，揉搓确实会对党参的品质产生影响。对于干燥方式的考察，陈玉武等[17]研究表明党参的浸出物与党参炔苷含量受干燥方式影响不大，能确保党参原药材质量不受影响，本试验结果也显示干燥方式对党参药材醇溶性浸出物、党参多糖、党参炔苷、苍术内酯Ⅲ的影响不大。何文江等[18]考察不同干燥温度对新鲜采收的党参药材质量的影响，发现适当温度下，党参药材品质良好，过高干燥温度下党参炔苷的含量显著降低，且随着烘干温度升高，多糖分解氧化会产生5-HMF[19]，其对人体横纹肌和内脏有有毒副作用[20]，因此，建议烘干温度适宜即可。