當歸平衡脫水干燥工藝優化

荔淑楠王引權 馬麗麗彭 桐傅金魁李淑琪

（1.甘肅中醫藥大學藥學院，甘肅 蘭州730000； 2.甘肅省中藥質量與標準研究重點實驗室培育基地，甘肅 蘭州730000； 3.北京華珍烘烤系統設備工程有限公司工藝部，北京100029）

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

2015 年版《中國藥典》 中的當歸的藥材加工工藝過程繁瑣，干燥時間較長，需要大量勞動力，而且造成環境污染、占用場地多、難以控制水分變化、質量難以控制、易受天氣變化影響等弊端，已無法滿足現代產地加工的需求［4］。此外，有關當歸現代化加工技術和方法的研究則以實驗室研究為主，存在研究樣品量小、加工設備微型、測定指標單一等問題，因其與生產實際嚴重脫節，致使研究結果難以用于指導實際生產。平衡脫水干燥主要連接網帶設備、連體烤房和熱泵烘干設備，配備智能自動控制系統，采用在線實時微波測定技術實時在線檢測物料含水量，并對每個溫區的溫度、濕度和時間等參數進行人工智能控制，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鍵環節，直接影響當歸藥材質量［6］。然而，有關平衡脫水干燥對當歸藥材質量的影響研究尚未見相關報道。因此，本研究選取與當歸傳統功效相關的浸出物、多糖、揮發油、阿魏酸、洋川芎內酯Ⅰ、洋川芎內酯H、藁本內酯和歐當歸內酯A 含有量為指標，采用不同的平衡脫水干燥工藝，并與藥典工藝對比，采用綜合評分法優選當歸平衡脫水干燥工藝，以期為當歸現代化產業干燥加工提供依據。

1 材料

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

對照品阿魏酸（批號H27J7L16718）、洋川芎內酯I（批號P02F9F54166）、洋川芎內酯H（批號P02F9F54165）、洋川芎內酯 A（批號P23A9F68613）、藁本內酯（批號Y17S9L70462）、歐當歸內酯A（批號P24A9S68617）均購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WXBB6 450 V，質量分數≥99.9%）；sigma-alorich 乙腈（批號WXBB6 406 V，質量分數≥99.9%）；冰乙酸（批號20180801，分析純，天津大茂化學試劑公司）；苯酚（批號20160729，國藥集團化學試劑有限公司）；水合氯醛（中國醫藥集團上海化學工業公司）。

新鮮當歸藥材采于甘肅省岷縣麻子川鄉當歸試驗基地，經甘肅中醫藥大學王引權教授鑒定為傘形科植物當歸Angelica sinensis（Oliv.）Diels 的根。為確保實驗結果的可靠性，在干燥處理前挑除根腐病、麻口病和機械損傷株，采用四分法隨機挑選大小一致的同批新鮮當歸作為供試材料。

2 方法

2.1 平衡脫水干燥工藝 根據參考文獻［7-9］及預試驗結果，平衡脫水干燥采用正交試驗及程序升溫2 種工藝，其中正交試驗過程中比較重要的因素為干燥濕度（A）、干燥溫度（B）、緩蘇時間（C）及干燥時間（D），因此正交試驗選擇A、B、C、D為考察因素；程序升溫工藝同時控制干燥濕度、干燥溫度及干燥時間3 個因素，并不斷調整這一動態變化情況；均采取加權綜合評分法［10］對結果進行評價，設定滿分為100 分，洋川芎內酯A、洋川芎內酯Ⅰ、洋川芎內酯H 及歐當歸內酯A 含有量標準化數據的權重系數為10，阿魏酸、浸出物、多糖、揮發油提取率、藁本內酯含有量標準化數據的權重系數為12。

綜合評分公式為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指測定指標在各因素下對應各水平值；Kmax指相應指標的最大值。發現正交表中4 個因素均填滿，進行了重復試驗，見表1～3。

表1 因素水平Tab.1 Factors and levels

表2 正交試驗設計Tab.2 Orthogonal experimental design

表3 平衡脫水干燥程序升溫工藝試驗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，待水分稍蒸發后，捆成小把，上棚，用煙火慢慢熏干［11］。

2.3 指標測定

2.3.1 鑒別 性狀、顯微、薄層按2015 年版《中國藥典》一部測定。

2.3.2 含有量測定 分別對浸出物、揮發油提取率［11］、多糖［12-13］、阿魏酸和5 種苯肽類［14-16］進行測定。色譜圖見圖1。

2.4 統計方法 采用SPSS 19.0 軟件中的General Linear Models 和Duncan 進行正交試驗設計的方差分析和多重比較，以P＜0.05 為差異有統計學意義。

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

3 結果

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；隨著干燥時間的延長，韌皮部油樣光澤加深，表明不同因素和水平對當歸的外觀性狀有一定的影響。見表4。

3.2 鑒別

3.2.1 當歸根橫切面 由表5、圖2 可知，平衡脫水干燥不同工藝所得的當歸根橫切面及其相似，僅在油室大小及油室數目有統計學差異（P＜0.05），當歸油室的大小A2、A7＞A5＞A9＞A6＞A4＞A8＞A3＞A1，油室常靠外側者較大，向內漸小，標準偏差普遍較大，其中2 號和7 號的標準偏差較大，表明油室變化范圍較大；油室數目A4 ＞A8 ＞A9＞A5＞A7＞A2＞A3＞A6＞A1，表明正交試驗的各個因素和水平對當歸橫切面結構具有一定的影響；程序升溫工藝下當歸油室大小和數目均依次為B3＞B2＞B1，油室大小和數目為貯藏苯肽類、萜類、芳香族等揮發油類成分創造了條件，能間接反映當歸揮發油的含有量，表明平衡脫水干燥工藝對當歸揮發油保存較好。

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、導管直徑及韌皮薄壁細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，其中淀粉粒為當歸薄壁細胞富含的營養物質，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細胞結構的損傷較少，對當歸內在品質的保持具有優勢。

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）

續表5

圖2 當歸根橫切面圖Fig.2 Transverse selection of root of A.Sinensis

表6 當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，樣品與對照品藁本內酯（CK1）和阿魏酸（CK2）在相應的位置上顯相同顏色的熒光斑點，表明平衡脫水干燥不同工藝當歸中都含有阿魏酸和藁本內酯成分。

圖4 當歸薄層色譜圖Fig.4 TLC chromatogram of A.sinensis

3.4 含有量測定結果及方差分析 由表7 中各R值可知，各影響因素干燥溫度（D）＞干燥時間（A）＞緩蘇時間（C）＞干燥濕度（B）。以綜合評分的最大值為目標，最終確定平衡脫水正交工藝最優參數為A8即A3B2C1D3；程序升溫工藝的最優干燥參數為B3。其中阿魏酸、藁本內酯、浸出物、揮發油、多糖占評分權重12，另4 種指標成分各占10，既充分考慮了指標成分評價的單一性，又考慮了當歸所含成分的復雜性，不唯某一指標作為評判標準。方差分析取離均差平方和最小項（B）作為誤差估計，用以檢驗其他因素作用的顯著性［9］。見表8。結果表明，4 個影響因素的主次順序仍為干燥溫度（D）＞干燥時間（A）＞緩蘇時間（C）＞干燥濕度（B），其中，因素A和D有影響（P＜0.05）。因素B對綜合評分無顯著性影響，故最終確定平衡脫水干燥正交試驗的最佳工藝為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歸25 kg，平行3 批，分別對正交試驗工藝、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行驗證性試驗，并按上述方法測定浸出物、多糖、揮發油、阿魏酸及5 種苯肽類化合物的含有量，結果見表9。由綜合評分可知，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。結果表明，正交試驗較全面，重復性好、可行性高、操作性強；程序升溫工藝方便簡單、條件穩定、重復性好、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，其外觀性狀及顯微結構較一致，可以最大程度保留當歸中的有效成分，是當歸產地干燥的理想干燥方法。

4 討論與結論

由于當歸含揮發油類成分，2015 年版《中國藥典》 規定用煙火慢慢熏干，操作繁瑣、費時，空氣污染嚴重，干燥溫度一般不超過60 ℃，因此本研究的干燥溫度均設定于該范圍。通過預實驗發現，溫度55 ℃有明顯酸味，溫度＜30 ℃，當歸質地不實，藥材有微弱酸味，溫度越高，斷面淡黃色越明顯，故本實驗溫度選在30～50 ℃之間；濕度＞70%有微弱酸味、局部有零星紅點及發虛現象，濕度＜30%藥材質硬，柴性較大，較易折斷，故濕度選擇在30%～70%之間；隨著干燥時間延長，斷面發黃越明顯，時間過長，斷面由黃變白。當歸緩蘇一段時間后，當歸返潮，歸尾變軟，有助于保持干燥當歸的完整性。故本實驗選擇干燥溫度、干燥濕度、干燥時間及緩蘇時間4 因素進行優化考察。此外，在預實驗中，課題組對不同大小當歸進行干燥，發現在干燥過程中顏色變化和干濕程度不一致，故選擇大小一致、無病蟲害的當歸為供試材料。

綜上，本研究通過對鮮當歸采用不同的平衡脫水干燥工藝，并與藥典干燥工藝對比，綜合考慮了當歸的多類型藥效成分及外觀性狀、顯微結構，同時也兼顧了生產實際，不僅能反映當歸藥材的內在質量，而且也能體現外在形狀，使其更合理、更客觀、更全面地評價當歸藥材質量，最終優選的干燥參數外觀均較好，化學成分含有量較高，質量均較好，表明該工藝可用于當歸的平衡脫水干燥。