當(dāng)歸平衡脫水干燥工藝優(yōu)化

荔淑楠王引權(quán) 馬麗麗彭 桐傅金魁李淑琪

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州730000； 2.甘肅省中藥質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，甘肅 蘭州730000； 3.北京華珍烘烤系統(tǒng)設(shè)備工程有限公司工藝部，北京100029）

當(dāng)歸Angelica sinensis（Oliv.）Diels 藥用歷史悠久，是我國(guó)常用中藥材大宗品種［1］，也是甘肅主要的道地藥材［2］。目前甘肅省當(dāng)歸栽培面積占全國(guó)當(dāng)歸栽培總面積的70%以上，產(chǎn)量占全國(guó)年產(chǎn)量的90%以上［3］。當(dāng)歸采收期在10 月中下旬，氣溫下降快、日照不足，難以快速、集中、保質(zhì)的完成干燥過(guò)程，造成藥材質(zhì)量不能保障，因此，引進(jìn)和推廣現(xiàn)代化產(chǎn)地干燥加工技術(shù)是當(dāng)歸生產(chǎn)中最為迫切的任務(wù)。

2015 年版《中國(guó)藥典》 中的當(dāng)歸的藥材加工工藝過(guò)程繁瑣，干燥時(shí)間較長(zhǎng)，需要大量勞動(dòng)力，而且造成環(huán)境污染、占用場(chǎng)地多、難以控制水分變化、質(zhì)量難以控制、易受天氣變化影響等弊端，已無(wú)法滿足現(xiàn)代產(chǎn)地加工的需求［4］。此外，有關(guān)當(dāng)歸現(xiàn)代化加工技術(shù)和方法的研究則以實(shí)驗(yàn)室研究為主，存在研究樣品量小、加工設(shè)備微型、測(cè)定指標(biāo)單一等問(wèn)題，因其與生產(chǎn)實(shí)際嚴(yán)重脫節(jié)，致使研究結(jié)果難以用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。平衡脫水干燥主要連接網(wǎng)帶設(shè)備、連體烤房和熱泵烘干設(shè)備，配備智能自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用在線實(shí)時(shí)微波測(cè)定技術(shù)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)物料含水量，并對(duì)每個(gè)溫區(qū)的溫度、濕度和時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行人工智能控制，做到物料平衡脫水和線性溫濕度控制，可避免揮發(fā)性成分的損失，保留有效成分［5］，其中，連體烤房是堆放物料的模塊之一，是干燥段烘烤脫水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響當(dāng)歸藥材質(zhì)量［6］。然而，有關(guān)平衡脫水干燥對(duì)當(dāng)歸藥材質(zhì)量的影響研究尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。因此，本研究選取與當(dāng)歸傳統(tǒng)功效相關(guān)的浸出物、多糖、揮發(fā)油、阿魏酸、洋川芎內(nèi)酯Ⅰ、洋川芎內(nèi)酯H、藁本內(nèi)酯和歐當(dāng)歸內(nèi)酯A 含有量為指標(biāo)，采用不同的平衡脫水干燥工藝，并與藥典工藝對(duì)比，采用綜合評(píng)分法優(yōu)選當(dāng)歸平衡脫水干燥工藝，以期為當(dāng)歸現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)干燥加工提供依據(jù)。

1 材料

SY-4 智能平衡脫水烘房（北京華珍烘烤系統(tǒng)設(shè)備工程有限公司）；Agilent1100 型高效液相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司）；BT125D 型分析天平（賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司）；RRHP-200 型中藥粉碎機(jī)（上海菲力博實(shí)業(yè)公司）；KH-500DE 型超聲波清洗器（昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司）；Smart-N15VF 型超純水系統(tǒng)（力康生物醫(yī)療科技控股有限公司）；Benchmark Plus 酶標(biāo)儀（美國(guó)BIORAD）；Olympus BX51-32H01 型生物顯微鏡（日本奧林巴斯TM公司）。

對(duì)照品阿魏酸（批號(hào)H27J7L16718）、洋川芎內(nèi)酯I（批號(hào)P02F9F54166）、洋川芎內(nèi)酯H（批號(hào)P02F9F54165）、洋川芎內(nèi)酯 A（批號(hào)P23A9F68613）、藁本內(nèi)酯（批號(hào)Y17S9L70462）、歐當(dāng)歸內(nèi)酯A（批號(hào)P24A9S68617）均購(gòu)于上海源葉生物科技有限公司，純度≥98%；SG8510 葡萄糖（北京索萊寶科技有限公司）；sigma-alorich 甲醇（批號(hào)WXBB6 450 V，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.9%）；sigma-alorich 乙腈（批號(hào)WXBB6 406 V，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.9%）；冰乙酸（批號(hào)20180801，分析純，天津大茂化學(xué)試劑公司）；苯酚（批號(hào)20160729，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；水合氯醛（中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)工業(yè)公司）。

新鮮當(dāng)歸藥材采于甘肅省岷縣麻子川鄉(xiāng)當(dāng)歸試驗(yàn)基地，經(jīng)甘肅中醫(yī)藥大學(xué)王引權(quán)教授鑒定為傘形科植物當(dāng)歸Angelica sinensis（Oliv.）Diels 的根。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，在干燥處理前挑除根腐病、麻口病和機(jī)械損傷株，采用四分法隨機(jī)挑選大小一致的同批新鮮當(dāng)歸作為供試材料。

2 方法

2.1 平衡脫水干燥工藝 根據(jù)參考文獻(xiàn)［7-9］及預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，平衡脫水干燥采用正交試驗(yàn)及程序升溫2 種工藝，其中正交試驗(yàn)過(guò)程中比較重要的因素為干燥濕度（A）、干燥溫度（B）、緩蘇時(shí)間（C）及干燥時(shí)間（D），因此正交試驗(yàn)選擇A、B、C、D為考察因素；程序升溫工藝同時(shí)控制干燥濕度、干燥溫度及干燥時(shí)間3 個(gè)因素，并不斷調(diào)整這一動(dòng)態(tài)變化情況；均采取加權(quán)綜合評(píng)分法［10］對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，設(shè)定滿分為100 分，洋川芎內(nèi)酯A、洋川芎內(nèi)酯Ⅰ、洋川芎內(nèi)酯H 及歐當(dāng)歸內(nèi)酯A 含有量標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的權(quán)重系數(shù)為10，阿魏酸、浸出物、多糖、揮發(fā)油提取率、藁本內(nèi)酯含有量標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的權(quán)重系數(shù)為12。

綜合評(píng)分公式為K浸i／Kmax×12＋K多i／Kmax×12＋K揮i／Kmax×12＋K阿i／Kmax×12＋K洋Ai／Kmax×10＋K洋Ii／Kmax×10＋K洋Hi／Kmax×10＋K藁i／Kmax×12＋K歐i／Kmax×10；

Ki指測(cè)定指標(biāo)在各因素下對(duì)應(yīng)各水平值；Kmax指相應(yīng)指標(biāo)的最大值。發(fā)現(xiàn)正交表中4 個(gè)因素均填滿，進(jìn)行了重復(fù)試驗(yàn)，見(jiàn)表1～3。

表1 因素水平Tab.1 Factors and levels

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.2 Orthogonal experimental design

表3 平衡脫水干燥程序升溫工藝試驗(yàn)Tab.3 Test of temperature programmed process of balanced dehydration technologies

2.2 藥典干燥工藝 樣品除去須根和泥沙，待水分稍蒸發(fā)后，捆成小把，上棚，用煙火慢慢熏干［11］。

2.3 指標(biāo)測(cè)定

2.3.1 鑒別 性狀、顯微、薄層按2015 年版《中國(guó)藥典》一部測(cè)定。

2.3.2 含有量測(cè)定 分別對(duì)浸出物、揮發(fā)油提取率［11］、多糖［12-13］、阿魏酸和5 種苯肽類［14-16］進(jìn)行測(cè)定。色譜圖見(jiàn)圖1。

2.4 統(tǒng)計(jì)方法 采用SPSS 19.0 軟件中的General Linear Models 和Duncan 進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方差分析和多重比較，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 各成分HPLC 色譜圖Fig.1 HPLC chromatogram of various constituents

3 結(jié)果

3.1 性狀 平衡脫水干燥2 種工藝所得的樣品外觀顏色整體較一致，差異較小。不同點(diǎn)在于隨著溫度的升高，斷面的顏色不斷加深，斷面顏色A7、A8、A9＞A4、A5、A6＞A1、A2、A3；B3＞B2＞B1；隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，韌皮部油樣光澤加深，表明不同因素和水平對(duì)當(dāng)歸的外觀性狀有一定的影響。見(jiàn)表4。

3.2 鑒別

3.2.1 當(dāng)歸根橫切面 由表5、圖2 可知，平衡脫水干燥不同工藝所得的當(dāng)歸根橫切面及其相似，僅在油室大小及油室數(shù)目有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），當(dāng)歸油室的大小A2、A7＞A5＞A9＞A6＞A4＞A8＞A3＞A1，油室?？客鈧?cè)者較大，向內(nèi)漸小，標(biāo)準(zhǔn)偏差普遍較大，其中2 號(hào)和7 號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，表明油室變化范圍較大；油室數(shù)目A4 ＞A8 ＞A9＞A5＞A7＞A2＞A3＞A6＞A1，表明正交試驗(yàn)的各個(gè)因素和水平對(duì)當(dāng)歸橫切面結(jié)構(gòu)具有一定的影響；程序升溫工藝下當(dāng)歸油室大小和數(shù)目均依次為B3＞B2＞B1，油室大小和數(shù)目為貯藏苯肽類、萜類、芳香族等揮發(fā)油類成分創(chuàng)造了條件，能間接反映當(dāng)歸揮發(fā)油的含有量，表明平衡脫水干燥工藝對(duì)當(dāng)歸揮發(fā)油保存較好。

3.2.2 粉末特征 平衡脫水干燥不同工藝所得的樣品粉末顯微特征極其相似，僅在淀粉粒多少、導(dǎo)管直徑及韌皮薄壁細(xì)胞的直徑上有顯著差異，由表6、圖3 可知，A3、A4、A5、A7 和A8 樣品的的淀粉粒及塊狀或條狀分泌物較多，其中淀粉粒為當(dāng)歸薄壁細(xì)胞富含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，塊狀分泌物在油管中積累了大量的精油，表明平衡脫水干燥對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷較少，對(duì)當(dāng)歸內(nèi)在品質(zhì)的保持具有優(yōu)勢(shì)。

表4 不同平衡脫水干燥工藝樣品性狀比較Tab.4 Characters comparison of samples under different balanced dehydration drying process

表5 平衡脫水干燥工藝當(dāng)歸根橫切面比較（， n＝10）Tab.5 Comparison of transverse selection of the roots of A.sinesis by balanced dehydration drying process（， n＝10）

表5 平衡脫水干燥工藝當(dāng)歸根橫切面比較（， n＝10）Tab.5 Comparison of transverse selection of the roots of A.sinesis by balanced dehydration drying process（， n＝10）

續(xù)表5

圖2 當(dāng)歸根橫切面圖Fig.2 Transverse selection of root of A.Sinensis

表6 當(dāng)歸平衡脫水不同工藝粉末特征比較（n＝10）Tab.6 Comparison of powder characteristics of different balanced dehydration processes（n＝10）

圖3 當(dāng)歸粉末特征圖Fig.3 Powder micro-characteristics of A.sinensis

3.3 薄層色譜法 圖4 表明，樣品與對(duì)照品藁本內(nèi)酯（CK1）和阿魏酸（CK2）在相應(yīng)的位置上顯相同顏色的熒光斑點(diǎn)，表明平衡脫水干燥不同工藝當(dāng)歸中都含有阿魏酸和藁本內(nèi)酯成分。

圖4 當(dāng)歸薄層色譜圖Fig.4 TLC chromatogram of A.sinensis

3.4 含有量測(cè)定結(jié)果及方差分析 由表7 中各R值可知，各影響因素干燥溫度（D）＞干燥時(shí)間（A）＞緩蘇時(shí)間（C）＞干燥濕度（B）。以綜合評(píng)分的最大值為目標(biāo)，最終確定平衡脫水正交工藝最優(yōu)參數(shù)為A8即A3B2C1D3；程序升溫工藝的最優(yōu)干燥參數(shù)為B3。其中阿魏酸、藁本內(nèi)酯、浸出物、揮發(fā)油、多糖占評(píng)分權(quán)重12，另4 種指標(biāo)成分各占10，既充分考慮了指標(biāo)成分評(píng)價(jià)的單一性，又考慮了當(dāng)歸所含成分的復(fù)雜性，不唯某一指標(biāo)作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。方差分析取離均差平方和最小項(xiàng)（B）作為誤差估計(jì)，用以檢驗(yàn)其他因素作用的顯著性［9］。見(jiàn)表8。結(jié)果表明，4 個(gè)影響因素的主次順序仍為干燥溫度（D）＞干燥時(shí)間（A）＞緩蘇時(shí)間（C）＞干燥濕度（B），其中，因素A和D有影響（P＜0.05）。因素B對(duì)綜合評(píng)分無(wú)顯著性影響，故最終確定平衡脫水干燥正交試驗(yàn)的最佳工藝為A8（A3B2C1D3），即干燥溫度為50 ℃，干燥濕度50%，緩蘇12 h，干燥36 h；程序升溫的最優(yōu)工藝為B3。

表8 方差分析Tab.8 Analysis of variance

3.5 不同干燥法比較 取同一批大小均勻的新鮮當(dāng)歸25 kg，平行3 批，分別對(duì)正交試驗(yàn)工藝、程序升溫工藝和藥典工藝按最佳工藝條件下的供試品制備方法進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，并按上述方法測(cè)定浸出物、多糖、揮發(fā)油、阿魏酸及5 種苯肽類化合物的含有量，結(jié)果見(jiàn)表9。由綜合評(píng)分可知，正交工藝平均得分71.93，程序升溫工藝平均得分為64.99，藥典工藝平均得分為56.20。結(jié)果表明，正交試驗(yàn)較全面，重復(fù)性好、可行性高、操作性強(qiáng)；程序升溫工藝方便簡(jiǎn)單、條件穩(wěn)定、重復(fù)性好、精密度高；這2 種平衡脫水干燥工藝均較藥典干燥工藝更優(yōu)，其外觀性狀及顯微結(jié)構(gòu)較一致，可以最大程度保留當(dāng)歸中的有效成分，是當(dāng)歸產(chǎn)地干燥的理想干燥方法。

4 討論與結(jié)論

由于當(dāng)歸含揮發(fā)油類成分，2015 年版《中國(guó)藥典》 規(guī)定用煙火慢慢熏干，操作繁瑣、費(fèi)時(shí)，空氣污染嚴(yán)重，干燥溫度一般不超過(guò)60 ℃，因此本研究的干燥溫度均設(shè)定于該范圍。通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溫度55 ℃有明顯酸味，溫度＜30 ℃，當(dāng)歸質(zhì)地不實(shí)，藥材有微弱酸味，溫度越高，斷面淡黃色越明顯，故本實(shí)驗(yàn)溫度選在30～50 ℃之間；濕度＞70%有微弱酸味、局部有零星紅點(diǎn)及發(fā)虛現(xiàn)象，濕度＜30%藥材質(zhì)硬，柴性較大，較易折斷，故濕度選擇在30%～70%之間；隨著干燥時(shí)間延長(zhǎng)，斷面發(fā)黃越明顯，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，斷面由黃變白。當(dāng)歸緩蘇一段時(shí)間后，當(dāng)歸返潮，歸尾變軟，有助于保持干燥當(dāng)歸的完整性。故本實(shí)驗(yàn)選擇干燥溫度、干燥濕度、干燥時(shí)間及緩蘇時(shí)間4 因素進(jìn)行優(yōu)化考察。此外，在預(yù)實(shí)驗(yàn)中，課題組對(duì)不同大小當(dāng)歸進(jìn)行干燥，發(fā)現(xiàn)在干燥過(guò)程中顏色變化和干濕程度不一致，故選擇大小一致、無(wú)病蟲(chóng)害的當(dāng)歸為供試材料。

綜上，本研究通過(guò)對(duì)鮮當(dāng)歸采用不同的平衡脫水干燥工藝，并與藥典干燥工藝對(duì)比，綜合考慮了當(dāng)歸的多類型藥效成分及外觀性狀、顯微結(jié)構(gòu)，同時(shí)也兼顧了生產(chǎn)實(shí)際，不僅能反映當(dāng)歸藥材的內(nèi)在質(zhì)量，而且也能體現(xiàn)外在形狀，使其更合理、更客觀、更全面地評(píng)價(jià)當(dāng)歸藥材質(zhì)量，最終優(yōu)選的干燥參數(shù)外觀均較好，化學(xué)成分含有量較高，質(zhì)量均較好，表明該工藝可用于當(dāng)歸的平衡脫水干燥。