多指标综合优选黄芪药材硫磺熏蒸替代技术研究お

[摘要]黄芪药材在产地加工过程中，常采用硫磺熏蒸的方法，以达到防虫、防霉、易于干燥的目的，但其对黄芪药材的内在质量有较大的影响，因此亟需开发硫熏的替代技术。该文以黄芪药材外观性状、有效成分含量、含水量、浸出物含量和微生物含量为指标，比较9种加工方法（传统加工方法、硫磺熏蒸和7种替代加工技术）所生产黄芪药材的质量优劣。最终确定热风微波联用技术可作为黄芪药材的硫磺熏蒸替代技术。

[关键词]黄芪； 替代加工技术； 硫磺熏蒸； 热风微波联用技术

黄芪为豆科植物蒙古黄芪Astragalus membranaceus （Fisch） Bge var mongholicus （Bge） Hsiao或膜荚黄芪A membranaceus （Fisch） Bge的干燥根[1]。其性温，味甘，常用作补气药，具有补气固表、排毒、排脓、敛疮生肌等功效，主要用于治疗脾气虚证、肺气虚证；气虚自汗；气血亏虚，疮疡难溃难腐，或溃久难敛等[2]。近年研究表明黄芪的主要化学成分有黄芪多糖、皂苷类、黄酮类和氨基酸等[3.5]。黄芪多糖是经过提取分离而得到的黄芪主要活性成分之一，是黄芪中最重要的天然有效成分之一。作为一种补益效果显著的常用中药材，富含的多糖、皂苷等成分使之在贮存过程中易发生虫蛀、发霉等现象，严重影响了黄芪药材的美观及质量。传统的加工方法使黄芪药材不易保存，为使黄芪药材更美观、更易贮存[6]，一些商贩和基层加工人员对其进行硫熏。然而，硫磺熏蒸方法也有其危害，其对药材中成分含量有所影响，还会增加有害物质如二氧化硫以及重金属等的残留量，严重危害人体健康以及药材质量[79]。而现代加工技术[101.3]如热风加工技术、微波加工技术、红外加工技术等以其更加现代化、自动化、可控化等优势在食品、茶叶以及标本等领域有着广泛应用，一些中药材也逐渐引入现代加工技术进行干燥。

1材料

1.1仪器

Waters 2.695 高效液相色谱仪，配双元低压梯度泵、在线脱气装置、自动进样器、二极管阵列检测器（Waters，美国），2.998 型紫外检测器，Empower3 色谱工作站；KQ500B 型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；MS105DU 型电子分析天平（1/10万，梅特勒托利多公司）；FA 1.104 型电子分析天平（1/1万，上海精密科学仪器有限公司）；Anke TGH1.6C 离心机（上海安亭科学仪器厂）；紫外可见分光光度计（BioMate 3S Thermo scientific）；HHS型水浴锅（巩义市英峪予华仪器厂）；FW100型高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；微波及红外设备（南京虎锐微波设备有限公司）。

1.2试剂

乙腈（色谱纯，美国Merk 公司）、甲醇（色谱纯，美国Tedia 公司）；水为MilliQ 超纯水；甲醇（分析纯，上海凌峰化学试剂公司）；浓硫酸、苯酚、95%乙醇均为分析纯。黄芪甲苷（批号1.10781.201.3.1.4）、毛蕊异黄酮葡萄糖苷（批号1.11.920201.102），由中国食品药品检定研究院提供，硫磺为工业级优等品。

1.3试药

实验用黄芪新鲜药材于 201.3 年 1.1 月采自甘肃陇西黄芪药材生产基地；药材经南京中医药大学陆兔林教授鉴定为豆科植物蒙古黄芪的根；新鲜药材采挖后，立即抖净泥土，去净残茎、须根，切下芦头，大小分档后按拟定的硫磺熏蒸及替代加工方法加工成不同样品组，分别粉碎，过筛成细粉，作为供试品。

2方法

2.1样品制备

2.1.1传统晒干法取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，分别平铺于阳光下晾晒，时时记录质量变化，直至药材干燥程度为十成干，即得。

2.1.2硫磺熏蒸法取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，分别平铺于阳光下晾晒，待晒至十成干时，迅速洗净待表面水分晾干后，置于自制木箱内，以硫磺用量为30 g・kg-1药材对黄芪药材进行熏蒸，一夜后，打开木箱，待硫烟散尽，取出药材；再晒至十成干，得到硫磺熏蒸的黄芪药材样品。

2.1.3热风干燥技术取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，根据不同等级分别置于电热恒温鼓风干燥箱中，分别于60，70，80 ℃烘至水分含量在六成干时，取出，稍凉后捋直，继续在同一温度下烘至十成干，取出，放凉，即得。根据干燥温度不同分为热风60 ℃加工组、热风70 ℃加工组和热风80 ℃加工组。

2.1.4微波干燥技术取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，根据不同等级分别置于微波干燥装置中于3.80 V，80 mA条件下加工至十成干，取出，放凉，即得。

2.1.5红外干燥技术取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，根据不同等级分别置于红外加热装置内1 000 W加工至十成干，取出，放凉，即得。

2.1.6热风微波联用技术取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，根据不同等级分别置于电热恒温鼓风干燥箱中，60 ℃烘至六成干时，取出，稍凉后捋直，继续烘至八成干时，放入微波干燥箱中，在3.80 V，80 mA条件下干燥至十成干，取出，放凉，即得。

2.1.7热风红外联用技术取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，根据不同等级分别置于电热恒温鼓风干燥箱中，60 ℃烘至六成干左右时，取出，稍凉后捋直，继续烘至八成干，置于红外加热装置内在1 000 W加工至十成干，取出，放凉，即得。

2.1.8微波红外联用技术取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，根据不同等级分别置于微波干燥装置中于3.80 V，60 mA条件下干燥20 min，取出，置于红外干燥箱中，1 000 W干燥至药材为十成干时，取出，放凉，即得。

2.1.9热风微波红外联用技术取预处理后的新鲜黄芪药材6 kg，平均分为3组，根据不同等级分别置于电热恒温鼓风干燥箱中，于60 ℃条件下热风加工至六成干，取出，稍凉后捋直，再置于微波干燥装置中于3.80 V，60 mA条件下干燥20 min，取出，置于红外干燥箱中，1 000 W干燥至药材十成干取出，放凉，即得。

2.2黄芪药材不同替代加工技术样品的黄芪甲苷的测定

按照 201.5 年版《中国药典》一部，黄芪含量测定项下方法测定。

2.2.1色谱条件Merck RP1.8色谱柱（4.6 mm×2.50 mm，5 μm）；流动相乙腈水（3.2∶68）；流速10 mL・min-1；蒸发光散射检测器检测，柱温 30 ℃；蒸发光检测器漂移管温度 90 ℃。理论板数按黄芪甲苷峰计算应不低于4 000。

2.22对照品溶液的制备精密称取黄芪甲苷对照品1006 mg，置5 mL量瓶中，用甲醇溶解并制成每1 mL含黄芪甲苷201 mg的溶液。

2.2.3供试品溶液的制备供试药材粉碎，分别称取约4 g，精密称定，置索氏提取器中，加甲醇40 mL，冷浸过夜，再加甲醇20 mL，加热回流4 h，提取液回收溶剂并浓缩至干，残渣加水10 mL，微热使溶解，用水饱和的正丁醇振摇提取4次，每次40 mL，合并正丁醇液，用氨试液充分洗涤2次，每次40 mL，弃去氨液，正丁醇液蒸干，残渣加水5 mL使溶解，放冷，通过D101型大孔吸附树脂柱（内径为1.5 cm，柱高为1.2 cm），以水50 mL洗脱，弃去水液，再用40%乙醇30 mL洗脱，弃去洗脱液，继用70%乙醇80 mL洗脱，收集洗脱液，蒸干，残渣加甲醇溶解，转移至5 mL量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀，即得。

李林等：多指标综合优选黄芪药材硫磺熏蒸替代技术研究

2.3黄芪药材不同替代加工技术样品的毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量测定

按照 201.5 年版《中国药典》一部，黄芪含量测定项下方法测定。

2.3.1色谱条件Merck RP1.8色谱柱（4.6 mm×2.50 mm，5 μm），流动相乙腈02%甲酸，梯度洗脱（0～20 min，20%～40%乙腈，20～30 min，40%乙腈），流速10 mL・min-1，检测波长为2.60 nm，柱温室温。理论板数按毛蕊异黄酮葡萄糖苷峰计算应不低于3 000。

2.3.2对照品溶液的制备精密称取毛蕊异黄酮葡萄糖苷对照品1.5.5.1 mg，置5 mL量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度。精密吸取1 mL至50 mL量瓶中，用甲醇定容至刻度，制成每1 mL含毛蕊异黄酮葡萄糖苷0062 mg的溶液。

2.3.3供试品溶液的制备供试药材粉碎，分别称取约1 g，精密称定，置圆底烧瓶中，精密加入甲醇50 mL，称定质量，加热回流4 h，放冷，再称定质量，用甲醇补足失重，摇匀，滤过，精密量取续滤液2.5 mL，回收溶剂至干，残渣加甲醇溶解，转移至5 mL量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀，即得。

2.4黄芪药材不同替代加工技术样品的黄芪多糖的含量测定

2.4.1对照品溶液的制备精密称取105 ℃干燥至恒重的 D无水葡萄糖2.5 mg，精密称定，先加少量蒸馏水溶解，然后定容至2.50 mL量瓶中，振摇使之充分混合均匀，配成01 g・L-1的对照品溶液。

2.4.2供试品溶液的制备供试药材粉碎，过4号筛，精密称取黄芪细粉04 g，加85%乙醇40 mL回流提取1 h，趁热过滤，将乙醇挥干后取残渣，加蒸馏水80 mL在沸水浴中加热1 h，取出，补足失重，过滤后精密量取续滤液05 mL，转移至5 mL量瓶中，加蒸馏水至刻度，摇匀，即得。

2.4.3标准曲线的制备和供试品的测定分别精密吸取上述葡萄糖对照品溶液03，04，05，06，07 mL于10 mL的具塞刻度试管中，分别加蒸馏水补足至20 mL，混合均匀，同时以20 mL蒸馏水作为空白对照，分别加入10 mL 5%苯酚溶液及50 mL浓硫酸，迅速摇匀，静置10 min后，先置60 ℃水浴中，使之反应1.5 min，然后置冰水浴中冷却至室温，以蒸馏水作空白对照，在4.90 nm波长处测定吸光度。精密吸取黄芪供试液 10 mL，加蒸馏水补足至20 mL，同法测定。

2.5黄芪药材不同替代加工技术样品的水分含量测定

取各组粉碎后的供试品粉末约2 g，平铺于干燥至恒重的扁形称量瓶，精密称定，打开瓶盖在105 ℃干燥5 h，将瓶盖盖好移至干燥器中，冷却30 min，立即精密称定，再在105 ℃干燥1 h，冷却30 min后称定质量，直至连续2次称重的差异不超过5 mg为止。

2.6黄芪药材不同替代加工技术样品的浸出物含量测定

各组样品粉碎后，过2号筛，混合均匀。分别取各组供试品粉末约4 g，精密称定，置2.50 mL具塞锥形瓶中，精密加水100 mL，密塞冷浸，前6 h时时振摇，再静置1.8 h，用干燥滤器迅速滤过，精密量取续滤液20 mL，置已干燥至恒重的蒸发皿中，水浴蒸干后，于105 ℃干燥3 h后，置干燥器中冷却30 min，迅速精密称定质量。

2.7黄芪药材不同替代加工技术微生物及虫卵数目

取供试品10 g，加pH 70无菌氯化钠蛋白胨缓冲液至100 mL，用匀浆仪或其他适宜的方法，混匀，作为1∶10的供试液。加适量的无菌聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯，并置水浴中适当加温使供试品分散均匀。检查时，按已验证的计数方法进行供试品的细菌、霉菌及酵母菌菌数的测定。

3结果

3.1黄芪药材不同替代加工技术样品的性状特征

各样品加工组的性状特征比较描述情况见表1。

由以上性状特征描述可以看出，硫熏组的颜色最美观，与市面上常见的黄芪药材的外观也最接近，但鉴于硫熏的危害性，此种颜色、质地、气味是需要尽量避免的。微波组的颜色虽然与传统的晒干组较为接近，但表皮“起泡”现象严重，这是因为药材含水量过高时，采用微波干燥时，大量的水分在短时间同时气化导致，这给后续饮片的切制带来了困难，也不可取。而不论是单用红外干燥，还是联用红外，均会导致药材颜色过深，同时有焦香气，提示药材在一定程度上已经被烤焦，这是由于红外的能量较高，短时间使药材升到较高的温度，因此相关的方法生产出的药材，需要在后续实验密切关注。

3.2黄芪药材不同替代加工技术有效成分含量测定

1.1组黄芪样品分别按2.2，2.3，2.4项下方法制备供试品溶液，并按相应含量测定方法进行测定，分别得出黄芪甲苷、毛蕊异黄酮葡萄糖苷以及黄芪多糖含量。测定结果见表2。

从上表可见，虽然用各种方法生产的黄芪药材的黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量均符合药典规定，但各方法对其中有效成分含量的影响还是比较大的。对于黄芪甲苷热风80 ℃烘干或方法中采用红外的方法均会导致含量大幅度下降，推测可能与高温导致黄芪甲苷分解有关，而采用微波处理，黄芪甲苷的含量则明显高于其他组，推测微波干燥

起

到了杀酶保苷的作用。毛蕊异黄酮葡萄糖苷和多糖含量的变化也可以看出与温度的相关性，温度越高，含量越低，因此在加工过程中，要尽量避免高温处理。硫熏样本组黄芪甲苷和多糖的含量均较低，提示硫熏对黄芪有效成分的破坏，进一步说明硫熏对黄芪质量的影响。

3.3黄芪药材不同替代加工技术水分、浸出物含量的测定

各供试品组分别按2.5，2.6项下方法制备供试品溶液，并按相应药典规定方法进行水分及浸出物含量的测定，具体结果见表3。

由以上测定结果可以看出，由于微波、红外的干燥效率较高，导致其含水量大幅度下降，远低于《中国药典》的10%标准，但药材的含水量过低也会带来一些负面影响，因此相关方法虽然可行，但后期还要进行进一步工艺优化，以保证药材的含水量在一个合理的范围内。而黄芪经过联用技术加工后，浸出物的含量大幅度提高，这是因为2个以上技术联用，可以更有效的改变药材的组织结构，从而提高黄芪的浸出物。

3.4黄芪药材不同替代加工技术的微生物及虫卵数目的测定

各供试品分别按照2.7项下方法进行供试品制备，主要检查菌群及活螨的数目结果见表4，5。

从结果可以看出，各种加工方法对细菌和活螨均有很好的杀灭作用，其中热风微波联用、热风红外联用及微波红外联用等两两联用技术杀灭细菌作用最好，但对于霉菌和酵母菌，硫熏还是具有不可比拟的优势，而微波和红外并未显示出理论上的灭菌效果。因此要替代硫熏技术，除了在后期通过工艺优化，增强替代技术灭菌的效果，还需在仓储和包装上进行改进研究，避免药材在贮藏过程中生虫发霉。

4小结与讨论

硫磺熏蒸是基层中药材生产中常用的防腐、防虫、杀菌方法，广泛用于中药材和食品的加工贮藏，

但其常会导致有效成分改变，有害物质SO2及重金

属元素超标，对人体健康造成严重危害[14]。加之硫熏也并非一个历史悠久的传统加工技术，因此在中药加工过程中摒弃硫熏，寻求安全有效可控的替代技术已成为当务之急[15]。

本论文以黄芪药材外观性状、有效成分含量、含水量、浸出物含量和微生物含量为指标，考察热风、微波、红外、热风微波联用、热风红外联用、微波红外联用、热风微波红外三联用7种替代加工技术所生产黄芪药材的质量优劣，最终选择热风微波联用技术作为硫磺熏蒸的替代技术。因为热风微波联用技术加工出来的黄芪药材，不但外观美观，颜色与传统晒干方法加工出来样品较为接近，而且有效成分含量和浸出物也较高，还具有良好的杀菌杀虫效果。而单用微波技术药材表皮“起泡”现象严重，给后续饮片的切制带来了困难，不可取。无论是单用红外技术，还是联用技术中包含红外，由于操作温度常较高，均会将药材烤焦，导致药材颜色过深；有效成分指标也证明了这一点，相关组别的黄芪甲苷和多糖含量均较低，故不可取。与之类似的80 ℃热风干燥也是如此，因为温度较高，药材颜色过深，有效成分含量也较低，亦不可取。而中低温热风干燥，虽然其操作时间较长，但亦可将黄芪药材加工至合格标准，因此可作为微波热风联用技术的替补技术，在不具备前者使用条件的地区进行推广。但无论是中低温热风干燥，还是效果更好的热风微波联用技术，都还存在生产出的黄芪药材，水分含量过低，灭菌效果尚不及硫熏等问题，因此还需要对其工艺进行进一步优化，以及配合贮存包装技术的改进来使用，同时由于生产出的黄芪药材外观颜色与硫熏黄芪药材和传统方法加工的黄芪药材均有差别，尚需做好宣传推广，改变社会对优质黄芪药材外观性状错误的认识。

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