多指标综合评价优选玄参药材干燥工艺

[摘要] 为优选适宜玄参现代干燥工艺参数，该研究根据玄参传统干燥加工过程，结合现代干燥设备特点，将其模拟为以下3个阶段：控温干燥缓苏控温干燥。选择一段温度、风速及目标含水率，缓苏温度及时间，二段温度及风速7个因素，应用L18（37）正交设计进行干燥试验，加工得18批干燥样品；采用UPLCTQMS测定各干燥样品及19批道地产地样品中梓醇、哈巴苷、毛蕊花糖苷、阿魏酸、安格洛苷C、桃叶珊瑚苷、哈巴俄苷、肉桂酸、熊果酸共9种指标性成分的含量。根据成分含量的主成分分析（PCA）与能耗结果进行分析评价。结果显示，第一阶段干燥温度60 ℃、干燥风速50 Hz、干燥目标水分50%；第二阶段缓苏时间24 h、温度20 ℃；第三阶段干燥温度60 ℃、干燥风速30 Hz为最佳工艺。应用优选的玄参现代干燥工艺加工的药材，不仅外观与有效成分含量与收集的道地产地药材非常相似，亦符合2015年版《中国药典》的要求，且可大幅缩短干燥加工时间，提高药材产地初加工的效率，可实现药材产地初加工的规范化。

[关键词] 玄参； 产地初加工； 正交试验； 能耗； 多指标综合评价

中药玄参为玄参科植物玄参Scrophularia ningpoensis Hemsl.的干燥根。玄参药用始载于《神农本草经》，其性微寒，味甘、苦、咸，归肺、脾、肾经，具有清热凉血，滋阴降火，解毒散结的功效，用于热病伤阴、津伤便秘、目赤、咽痛等[1]。玄参药材主产于浙江、安徽、湖北、四川等地。研究表明，与玄参中医传统功效密切相关的化学成分主要是环烯醚萜类、苯丙素类、二萜类及三萜类等[12]。

玄参药材采收后的传统干燥方法是晒或烘至半干，堆放3～6 d，反复数次至干燥[2]。玄参药材的传统的干燥耗时较长，且方法缺乏系统、严格的生产控制，其效率低，易受天气条件影响等弊端，不适合中药材产业化生产，且存在药材腐烂损失、微生物污染、有效成分流失等问题[3]。

本研究前期对玄参主产地进行调研，对玄参药材的不同干燥方法进行了研究[4]，根据玄参传统干燥加工过程，结合现代干燥设备特点，将其模拟为以下3个阶段：控温干燥缓苏控温干燥。在此基础上采用正交设计法以环烯醚萜类化合物哈巴苷、哈巴俄苷、桃叶珊瑚苷、梓醇，苯丙素类化合物安格洛苷C、毛蕊花糖苷、肉桂酸、阿魏酸，三萜类化合物熊果酸[57]共9种化合物为指标性化学成分，综合能耗优选出最优的加工参数。

1 材料

控温控风速干燥箱（南京研正设备厂），ACS30电子计价称（型号233447，浙江永康市华鹰衡器有限公司），艾德姆水分测定仪（型号PMB53，Adam公司），Waters ACQUITY UPLC系统（Waters公司，Milford，USA），Xevo TQ检测器（Waters公司），Masslynx4.1质谱工作站软件（Waters公司），ML204/MS105型电子天平（梅特勒托利多公司），EPED超纯水系统（南京易普达易科技发展有限公司），KQ250E型超声波清洗器（昆山禾创超声仪器有限公司）；Anke GL16GⅡ型离心机（上海安亭科学仪器厂）。

哈巴苷（批号111729201204）、哈巴俄苷（批号111730200501）、毛蕊花糖苷（批号111530201106）、梓醇（批号110808200508）购自中国食品药品检定研究院，桃叶珊瑚苷（批号051008）购自上海中药标准化研究中心，安格洛苷C（批号115909140104）、肉桂酸（批号115621140306）、熊果酸（批号115341140613）购自南京春秋生物工程有限公司，阿魏酸为实验室自制，纯度经高效液相色谱检测均大于98%。甲酸（Merck，德国）和乙腈（Tedia，美国）均为色谱纯，超纯水（自制）；其他化学试剂均为分析纯，购自上海国药化学试剂公司。

玄参新鲜药材采自浙江磐安中药材科技有限公司玄参种植基地（浙江磐安，批号20150108），19批道地产地玄参药材样品购自浙江磐安药材市场，经南京中医药大学段金廒教授鉴定为玄参科植物玄参S. ningpoensis的根，凭证标本存放于南京中医药大学江苏省中药资源产业化过程协同创新中心。

2 方法

2.1 干燥工艺优选

根据预试单因素实验结果，对影响玄参药材品质较大的7个因素：一段干燥温度（A）、一段干燥风速（B）、一段干燥目标水分（C）、缓苏时间（D）、缓苏温度（E）、二段干燥温度（F）、二段干燥风速（G）进行正交试验设计，各因素选取3个水平进行试验，见表1；选用L18（37）正交表安排实验，见表2。

2.2 含量测定

2.2.1 对照品溶液的制备 精密称取干燥至恒重的对照品适量，加甲醇制成质量浓度分别为梓醇203 mg·L-1、哈巴苷650 mg·L-1、毛蕊花糖苷395 mg·L-1、阿魏酸252 mg·L-1、安格洛苷C 634 mg·L-1、桃叶珊瑚苷310 mg·L-1、哈巴俄苷416 mg·L-1、肉桂酸104 mg·L-1、熊果酸337 mg·L-1的对照品贮备液。将上述对照品制成混合对照品溶液并制成一系列不同浓度的混合对照品溶液，用以线性关系考察和含量测定。对照品溶液在注入液相色谱仪前经0.22 μm的微孔滤膜滤过。所有对照品溶液均在4 ℃条件下贮藏。

2.2.2 供试品溶液制备 取样品粉末（粉碎后过80目筛）1.0 g，精密称定，置于100 mL具塞锥形瓶中，精密加入50 mL甲醇，称定质量，浸泡1 h，室温超声提取45 min后，取出放冷，加甲醇补足失重，摇匀，离心10 min（12 470×g），取上清液，经0.22 μm微孔滤膜滤过，取续滤液作为供试品溶液。

2.2.3 色谱条件 色谱柱ACQUITYTM UPLC BEH C18（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）；流动相0.5%甲酸水溶液（A）乙腈（B），梯度洗脱（0～6 min，3%～80% B；6～9 min，80% B；9～11 min，90% B；11～12 min，95%B；12～12.5 min，95%～3% B），流速0.4 mL·min-1，柱温35 ℃，进样体积2 μL。

质谱离子源为ESI源，多反应监测（MRM）方式，毛细管电压3.0 kV，离子源温度150 ℃，脱溶剂气温度550 ℃，干燥气流量1 000 L·h-1，锥孔气流量50 L·h-1，碰撞气流量0.15 mL·min-1，取样锥孔电压及碰撞能量及在此条件下的保留时间见表3，优化过的色谱图见图1。

3 结果

3.1 方法学研究

3.1.1 线性范围 将2.2.1项下制备的不同浓度的混合对照品溶液，按2.2.3所述色谱条件分别进样2 μL，对照品的浓度为横坐标，峰面积的积分值为纵坐标，绘制标准曲线，结果见表4。

3.1.2 精密度试验 取2.2.1项下制备的混合对照品溶液2 μL，按2.2.3所述色谱条件连续进样6次，测定峰面积的积分值。结果梓醇、哈巴苷、毛蕊花糖苷、阿魏酸、安格洛苷C、桃叶珊瑚苷、哈巴俄苷、肉桂酸、熊果酸的RSD分别为1.1%，1.4%，1.8%，1.7%，1.4%，1.2%，1.4%，1.6%，0.97%，结果说明仪器精密度良好。

3.1.3 稳定性试验 按2.2.2项下制备的供试品溶液，分别在0，3，6，9，12，24 h，按2.2.3所述色谱条件进样。结果梓醇、哈巴苷、毛蕊花糖苷、阿魏酸、安格洛苷C、桃叶珊瑚苷、哈巴俄苷、肉桂酸、熊果酸的RSD分别为1.2%，1.2%，0.95%，1.4%，0.90%，1.1%，1.4%，1.9%，0.55%，表明供试品溶液中上述9个成分在24 h内具有良好的稳定性。

3.1.4 重复性试验 精密称取同一样品6份，按2.2.2项下制备供试品溶液，按2.2.3所述色谱条件下进样。结果梓醇、哈巴苷、毛蕊花糖苷、阿魏酸、安格洛苷C、桃叶珊瑚苷、哈巴俄苷、肉桂酸、熊果酸的RSD分别为1.3%，1.2%，0.98%，1.4%，1.1%，1.1%，0.88%，1.6%，1.4%，说明该方法的重复性良好。

3.1.5 加样回收率 精密称取同一样品6份，分别加入一定量对照品，按2.2.3所述色谱条件下进行分析，计算回收率。结果梓醇、哈巴苷、毛蕊花糖苷、阿魏酸、安格洛苷C、桃叶珊瑚苷、哈巴俄苷、肉桂酸、熊果酸的平均回收率（n=6）分别为98.54%，99.13%，101.1%，97.89%，99.52%，100.3%，99.64%，102.0%，97.58%，RSD分别为1.1%，1.3%，1.3%，1.2%，1.5%，1.5%，1.6%，1.1%，0.98%。

3.2 样品指标性成分测定

按2.2.2项下制备供试品溶液，按2.2.3所述色谱条件下进样。测定峰面积，计算工艺样品与道地产地样品含量，按干燥品计算，结果见表5，6。

3.3 干燥后药材的性状特征

记录2.2项各工艺干燥要求所需的时间（h）、耗能（kW·h），结果见表5。各工艺样品外观性状为表面灰黄色或灰褐色，有不规则纵沟；较软，中心较边缘干；断面黑色，黑色较均匀，微具油性光泽，具有黏性；味甘、微苦，均符合《中国药典》2015年版一部玄参药材性状项下规定[2]。

3.4 分析

为解释工艺样品与道地产地样品9种指标性成分之间的相互关系，用SPSS 19.0统计软件对样品化学成分含量数据进行主成分分析[8]，见表7，前2个主成分的特征值均大于1，说明前2个因子在反映干燥样品与产地样品中9种化学成分的相互关系中起着主导作用，2个主成分的累积贡献率达71.275%，能够客观地反映不同样品与不同化学成分的内在联系，故选取前2个主成分进行分析，各样品的主成分得分图见图2。

道地产地样品可以很好地聚集在一起，说明道地产地样品之间的相似度较高。不同工艺样品之间差异较大，其中1，9，13号加工样品与道地产地样品有着很高的相似度；1号的干燥时间为78 h，耗能34.7 kW·h；9号的干燥时间为125 h，耗能42.6 kW·h；13号为56 h，耗能24 kW·h。13号工艺的干燥时间与耗能低于1，9号工艺，因而最佳工艺为一段干燥温度60 ℃、一段干燥风速50 Hz、一段干燥目标水分50%；缓苏时间24 h、缓苏温度20 ℃；二段干燥温度60 ℃、二段干燥风速30 Hz。

3.5 验证试验

按照最佳工艺一段干燥温度60 ℃、一段干燥风速50 Hz、一段干燥目标水分50%；缓苏时间24 h、缓苏温度20 ℃；二段干燥温度60 ℃、二段干燥风速30 Hz进行3次平行操作，得到的样品；按2.2项下方法测定验证工艺样品9种指标性成分含量，结果见表8。可以看出，3次结果的差异较小，表明该工艺稳定可行。

4 讨论

道地药材是具有中医药特色，是公认的品质优良的药材[9]。古籍与现代研究均证明，产地与产地初加工方式是道地药材形成的重要原因。玄参的“发汗”加工过程伴随着化学成分的改变[3]，环烯醚萜苷类成分为玄参的重要的活性成分[10]，苷键易水解断裂，所得苷元因具有半缩醛的结构，性质活泼，容易进一步发生氧化聚合反应而颜色变深[11]，醚萜苷类与苷元类成分含量降低，玄参的断面颜色变黑，这是形成玄参药材独特的药性的重要过程，因此玄参药材的活性成分含量并非越高越好。

本研究对玄参的三类具有明显药理活性共计9种化学成分进行含量测定，由于各指标成分含量在不同干燥工艺中变化趋势不同，且在数量级上也存在较大差异，简单加和显然不能客观全面反映成品质量，所以对这9种化学成分进行主成分分析（PCA），综合不同干燥工艺样品与道地产地样品的化学成分相似程度及能耗的多指标综合评价法，得出玄参最佳的干燥工艺。

本研究根据玄参传统干燥加工过程，结合现代干燥设备特点，将其模拟为以下3个阶段：第一阶段设置干燥温度及风速达到目标含水率（模拟“晒或烘至半干”过程）；第二阶段设置缓苏时间及温度（模拟玄参“发汗”过程）；第三阶段设置干燥温度及风速至干燥结束（模拟“反复干燥”过程）。提高药材产地初加工的效率，可实现药材产地初加工的规范化。

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[责任编辑 孔晶晶]

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