天津中医药  2023, Vol. 40 Issue (5): 649-653

文章信息

赵禾苗, 黄飞, 柴欣, 等.
ZHAO Hemiao, HUANG Fei, CHAI Xin, et al.
不同干燥条件下黄芩主要成分含量及β-葡萄糖醛酸苷酶活性变化规律研究
Research on changes of main compounds' contents and activity of β-glucuronidase in different drying conditions of radix scutellariae
天津中医药, 2023, 40(5): 649-653
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2023, 40(5): 649-653
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2023.05.19

文章历史

收稿日期: 2023-02-13
不同干燥条件下黄芩主要成分含量及β-葡萄糖醛酸苷酶活性变化规律研究
赵禾苗1 , 黄飞1 , 柴欣1,2 , 王跃飞1,2     
1. 天津中医药大学中医药研究院,组分中药国家重点实验室,天津市中药化学与分析重点实验室,天津 301617;
2. 现代中医药海河实验室,天津 301617
摘要:[目的] 揭示黄芩药材在不同干燥条件下主要成分及β-葡萄糖醛酸苷酶活性的变化规律,探究黄芩药材产地加工的适宜方法。[方法] 制备不同干燥条件下的黄芩药材样品,研究干燥过程中黄芩药材样品的失水率、主要成分的含量及β-葡萄糖醛酸苷酶活性。[结果] 不同干燥条件下黄芩药材中主要指标成分含量基本一致,黄芩苷含量均符合2020年版《中国药典》规定;随着干燥温度升高,药材中β-葡萄糖醛酸苷酶活性明显降低。[结论] 不同干燥方式对黄芩主要成分含量影响较小,温度升高有效灭活黄芩药材中的β-葡萄糖醛酸苷酶,为黄芩产地加工提供了参考。
关键词黄芩    干燥方式    β-葡萄糖醛酸苷酶    产地加工    

黄芩为唇形科植物黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)的干燥根,具有清热燥湿、泻火解毒、止血及安胎等功效,临床上用于治疗湿热痞满,泻痢,黄疸,肺热咳嗽,血热吐衄,痈肿疮毒,胎动不安等[1]。现代药理学研究表明,黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素等黄酮类成分具有抗炎、抗菌、抗病毒等活性,是黄芩的主要活性成分[2]。2020年版《中国药典》收录了黄芩药材及黄芩炮制品(黄芩片、酒黄芩),黄芩性味苦寒,黄芩炮制有助于“杀酶保苷”,同时起到增强药效、缓和药性的作用[3-5]

黄芩药材中含β-葡萄糖醛酸苷酶,在适宜条件下将黄芩苷、汉黄芩苷酶解为黄芩素、汉黄芩素,黄芩素易被氧化为不溶于水的醌类物质使其外观变绿[6]。文献报道常用高温蒸制或煮制的方法炮制黄芩药材,主要目的是“杀酶保苷”,使黄酮苷类不被转化,从而保证黄芩饮片的质量[1, 6]。目前,黄芩药材经产地除杂、干燥等简单初加工后,黄芩药材中β-葡萄糖醛酸苷酶活性较强,需采用湿热法软化(沸水中煮10 min或蒸30 min),切薄片,干燥[7]。传统的加工方式易导致成分流失[8],影响产品质量。

研究采用不同干燥方式(阴干、晒干、60 ℃烘干、120 ℃烘干)制备不同黄芩药材样品,系统研究黄芩药材干燥后药材的失水率及干燥过程中黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素的含量变化情况,进一步评价酶活性的变化,揭示黄芩药材在不同干燥条件下指标成分及酶活性的变化规律,为黄芩药材产地加工及开发利用提供参考。

1 仪器与试药 1.1 仪器

ACQUITY UPLC® H class plus超高效液相色谱仪,美国Waters公司;FDU-2110冷冻干燥机,中国上海爱朗仪器有限公司;ME204万分之一天平,瑞士METTLER公司;MSE125P-0CE-DU十万分之一天平,德国Satorius公司;101-2AB鼓风干燥箱,天津市泰斯特仪器有限公司;Milli-Q超纯水仪,美国Millipore公司;DL-720B超声波清洗机,上海之信仪器有限公司;5430R台式离心机,德国Eppendorf公司。

1.2 试药

黄芩苷(Z28S11X125952)、汉黄芩苷(A09G13144759)、黄芩素(C06M11Y112461)、汉黄芩素(T11J11R108209)购于上海源叶生物科技有限公司,纯度均大于98%;无水乙醇(分析纯)购于天津市康科德科技有限公司;甲醇(色谱纯)购于美国Sigma-Aldrich公司;甲酸(色谱纯)购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司;实验用水为Milli-Q超纯水。

黄芩新鲜药材购自于安国数字中药都(河北),经鉴定为唇形科植物黄芩的新鲜根。

2 实验方法 2.1 黄芩样品制备

取黄芩新鲜根,切至1~2 mm的薄片,混匀,按不同干燥方式干燥,4种不同干燥处理方式为阴干(12.2~16.4 ℃):0、5、10、15、20、25、30 h取样;晒干(20.6~26.6 ℃):0、2、4、6、8、10 h取样;60 ℃烘干:0、1、2、3、4、5 h取样;120 ℃烘干:0、0.5、1、1.5、2、2.5 h取样。以上4种干燥方式每个取样点平行处理3份样品,每份约20 g,分别称量并记录样品干燥前后的质量,将每个时间点收集的黄芩样品冻干,粉碎,过65目筛,备用。

2.2 对照品溶液的制备

取黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素对照品储备液适量,用甲醇配制成浓度分别为351.8、60.16、25.20、6.384 μg/mL的混合对照品溶液,用50%甲醇逐级稀释,得到9个混合对照品溶液,置于4 ℃冰箱,备用。

2.3 供试品溶液制备

精密称取黄芩药材粉末0.3 g,于100 mL容量瓶中,加入70%乙醇(v/v)适量,超声提取(功率600 W)30 min,放至室温,加70%乙醇至刻度,摇匀,离心,精密量取上清液1 mL,置10 mL容量瓶中,加甲醇至刻度,摇匀,取1 mL,用水1∶1稀释即得供试品溶液。

为进一步评价黄芩药材中的β-葡萄糖醛酸苷酶活性,将提取溶剂70%乙醇更换为25%乙醇,供试品溶液制备方法同上。

2.4 色谱条件

ACQUITY UPLC® BEH C18色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.7 μm);流动相为甲醇-0.2%甲酸水溶液,流速为0.3 mL/min,柱温为40 ℃,进样量为2 μL;检测波长为280 nm,洗脱梯度程序:0~10 min,40%~63%甲醇。

3 结果与分析 3.1 不同干燥方式下黄芩药材失水率情况

按“2.1”项下方法制备黄芩药材样品,记录4种干燥方式干燥前后黄芩药材样品的质量变化情况,根据公式(1)计算不同干燥方式处理后各取样点黄芩药材样品的失水率,不同干燥方式下样品失水趋势见图 1

(1)
图 1 阴干(A)、晒干(B)、60 ℃烘干(C)、120 ℃烘干(D)条件下黄芩药材样品失水率的趋势图 Fig. 1 The trend of water loss rate in radix scutellariae exposed to drying in the shade (A), sunlight drying (B), oven-drying at 60 ℃ (C) and oven-drying at 120 ℃ (D)

图 1所示,4种干燥方式处理的黄芩药材样品随干燥时间的延长失水率逐渐上升;120 ℃烘干的干燥速度最快,其次为60 ℃烘干,再次为晒干,阴干最慢。阴干、晒干、60 ℃烘干、120 ℃烘干条件下样品失水率分别在30、8、3、1 h达峰并趋于稳定,干燥终点时失水率分别为50.95%、52.12%、54.44%、57.90%。黄芩药材传统产地加工常采用自然晒干的方式对黄芩新鲜根进行干燥,文献报道鲜黄芩根自然晒干需9 d[9],干燥时间长,且受天气影响较大。本研究采用趁鲜切制黄芩药材,干燥时间短,干燥效果好,有效避免霉变和有效成分的变化。

3.2 不同干燥方式下黄芩药材中4种指标成分的含量分析

采用UPLC-PDA方法,测定了黄芩药材中黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素等4个成分的含量。经系统方法学验证,4个成分在各自浓度范围内线性良好,精密度、重复性、稳定性相对标准偏差(RSD)值均低于2.7%,各化合物平均回收率在99.80%~105.6%之间,RSD值低于2.1%,该方法基本符合多成分含量测定的定量分析要求[10]

精密称取黄芩药材粉末,按“2.3”项下配制供试品溶液,按“2.4”项下进行成分分析,黄芩药材供试品溶液色谱图见图 2,黄芩药材样品在干燥过程中各指标成分的变化规律见图 3

图 2 120 ℃烘干条件下黄芩药材样品供试品溶液色谱图(1黄芩苷,2汉黄芩苷,3黄芩素,4汉黄芩素) Fig. 2 The chromatogram of test solution of radix scutellariae exposed to drying in the oven-drying at 120 ℃ (1 bacalin, 2 wogonoside, 3 bacalein, 4 wogonin)
图 3 阴干(A)、晒干(B)、60 ℃烘干(C)、120 ℃烘干(D)条件下黄芩药材样品指标成分含量变化趋势(均以药材干质量计) Fig. 3 The variation trend of targeted compounds' contents in radix scutellariae exposed to drying in the shade (A), sunlight drying (B), oven-drying at 60 ℃ (C) and oven-drying at 120 ℃ (D) (all were calculated by dry weight of medicinal materials)

图 3所示,采用阴干、晒干、60 ℃烘干、120 ℃烘干方法干燥黄芩后,在不同采样时间点黄芩药材中各指标成分含量波动较小。4种成分总含量变化范围分别为0.427 4~0.447 7、0.423 1~0.447 7、0.427 9~0.447 7、0.363 3~0.447 7 mmol/g。黄芩苷含量变化范围为0.310 4~0.330 6、0.303 7~0.330 6、0.315 6~0.330 6、0.266 5~0.330 6 mmol/g,汉黄芩苷含量变化范围为0.070 4~0.072 9、0.070 3~0.073 0、0.070 1~0.073 2、0.064 7~0.073 8 mmol/g,黄芩素含量变化范围为0.030 9~0.039 8、0.028 1~0.036 8、0.025 7~0.036 8、0.019 3~0.033 5 mmol/g,汉黄芩素含量变化范围为0.010 2~0.012 1、0.010 0~0.012 5、0.010 0~0.012 7、0.009 2~0.011 4 mmol/g。2020年版《中国药典》以黄芩苷的含量作为黄芩药材(以干燥品计)质量的评价指标,规定黄芩苷的含量不得少于9.0%(0.201 6 mmol/g),各干燥条件下黄芩药材样品中黄芩苷的含量均符合2020年版《中国药典》规定。

在4种不同干燥方法中,指标成分的测定结果波动较小,未观察到用高温干燥导致成分的损失。

3.3 不同干燥方式中黄芩药材中β-葡萄糖醛酸苷酶活性变化情况

课题组前期对生黄芩及蒸黄芩采用25%、70%乙醇提取制备供试品溶液,分别对黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素进行了含量测定。生黄芩中由于β-葡萄糖醛酸苷酶活性较强,采用25%乙醇提取时,β-葡萄糖醛酸苷酶将黄芩苷、汉黄芩苷转化为黄芩素、汉黄芩素;采用70%乙醇提取时,由于醇浓度较高,β-葡萄糖醛酸苷酶被灭活,两苷基本没有发生转化。蒸黄芩由于β-葡萄糖醛酸苷酶已被灭活,采用两种提取溶剂制备供试品溶液时,均未发生苷到苷元的转化。在此基础上课题组采用α值表征黄芩药材中β-葡萄糖醛酸苷酶的活性,以24批黄芩饮片(蒸黄芩、酒黄芩)采用25%、70%乙醇提取制备供试品溶液时黄芩素含量差值的绝对值的均值ΔC(3.104 μmol/g)为参照[10],根据公式(2)计算不同干燥条件下黄芩药材样品的α值(α值≤1时,β-葡萄糖醛酸苷酶基本失活;α值>1时,α值越大β-葡萄糖醛酸苷酶活性越强),系统评价黄芩药材样品β-葡萄糖醛酸苷酶活性,结果见表 1。其中C"i、C′i分别代表第“i”批黄芩药材样品采用25%、70%乙醇溶液提取制备供试品溶液中黄芩素的含量。

(2)
表 1 不同干燥条件下黄芩药材样品的α值 Tab. 1 The α value of radix scutellariae dried by different methods

表 1所示,采用阴干、晒干、60 ℃烘干、120 ℃烘干方式干燥的黄芩药材样品的α值分别为44.10、40.98、29.62、3.32。采用不同的干燥方式干燥黄芩药材对β-葡萄糖醛酸苷酶活性影响较大,干燥温度越高α值越小,黄芩药材在120 ℃条件下干燥后α值仅为3.32,结果表明120 ℃烘干2.5 h导致酶变性,有效降低β-葡萄糖醛酸苷酶活性。

文献报道的研究发现黄芩药材在湿热软化过程中β-葡萄糖醛酸苷酶被灭活,也导致活性成分不同程度的损失[8]。而采用烘干干燥方式指标成分含量基本无影响,且高温烘干有效杀灭β-葡萄糖醛酸苷酶活性。

4 讨论 4.1 黄芩药材β-葡萄糖醛酸苷酶活性影响其质量

黄芩药材生产加工过程中,通过外观性状评价黄芩药材质量。黄芩药材或饮片以呈现黄色为佳,饮片表面变绿表明其品质下降,主要原因是黄芩中的β-葡萄糖醛酸苷酶将黄芩苷、汉黄芩苷水解为黄芩素、汉黄芩素,黄芩素含有邻位三羟基结构,易被氧化为醌类衍生物而使黄芩变绿。因此,杀灭黄芩药材中β-葡萄糖醛酸苷酶对保障黄芩饮片质量尤为重要。本研究采用α值定量评价了经晒干、阴干、60 ℃烘干、120 ℃烘干4种干燥方式干燥的黄芩药材中β-葡萄糖醛酸苷酶的活性,120 ℃烘干可以达到基本杀灭β-葡萄糖醛酸苷酶的效果,结果表明高温烘干是一种高效的加工方式。

4.2 黄芩药材加工炮制方法的优化

黄芩药材经产地自然干燥后需采用湿热法软化切制、炮制成饮片,产地自然干燥易操作,但后期炮制加工工序繁杂,效率低[11]。采用中药材产地加工一体化的加工模式,可提高干燥效率,减少成分损失[12];文献报道鲜药材直接高温干燥后切片[11, 13]可达到“杀酶保苷”效果。研究将鲜黄芩药材直接切片后高温(120 ℃)烘干,杀灭β-葡萄糖醛酸苷酶效果显著,该方法可以大幅缩短切片、干燥时间,适合黄芩药材的产地加工。

5 结论

通过系统比较不同干燥方式干燥黄芩鲜切片的失水率、指标成分含量、酶活性的变化情况,证实黄芩药材趁鲜切片、120 ℃高温干燥可简化加工流程,缩短加工时间,达到基本杀灭β-葡萄糖醛酸苷酶的效果。

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Research on changes of main compounds' contents and activity of β-glucuronidase in different drying conditions of radix scutellariae
ZHAO Hemiao1 , HUANG Fei1 , CHAI Xin1,2 , WANG Yuefei1,2     
1. Institute of Traditional Chinese Medicine, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, State Key Laboratory of Component-based Chinese Medicine, Tianjin Key Laboratory of traditional Chinese medicine Chemistry and Analysis, Tianjin 301617, China;
2. Haihe Laboratory of Modern Chinese Medicine, Tianjin 301617, China
Abstract: [Objective] To insight into the changes of the main compounds' contents and β-glucuronidase activity of radix scutellariae under different drying conditions so as to investigate a suitable method for the habitat processing. [Methods] Samples of radix scutellariae by different drying methods were prepared, whose water loss rate, contents of main compounds and activity of β-glucuronidase were researched during the drying process. [Results] The contents of main index compounds in radix scutellariae under different drying conditions were basically consistent. Baicalin content satisfied the standard in the 2020 edition of the Chinese Pharmacopoeia. Besides, the β-glucuronidase activity of radix scutellariae decreased significantly with the increase of the processed temperature. [Conclusion] The effect of different drying methods on the contents of main ingredients in radix scutellariae is relatively negligible, while the elevated temperature can effectively inactivate the β-glucuronidase in radix scutellariae. Overall, this study provides guidance and reference for the habitat processing of radix scutellariae.
Key words: radix scutellariae    drying method    β-glucuronidase    habitat processing