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基于多指標(biāo)的半夏產(chǎn)地加工去皮前加工工藝研究

2021-04-23 01:50:32肖錕鈺陶彩霞王光忠李水清黃必勝劉艷菊
中草藥 2021年8期
關(guān)鍵詞:方法

肖錕鈺,雷 林,陶彩霞,林 雄,王光忠, 2,李水清, 2,黃必勝*,劉艷菊, 2*

基于多指標(biāo)的半夏產(chǎn)地加工去皮前加工工藝研究

肖錕鈺1,雷 林1,陶彩霞1,林 雄1,王光忠1, 2,李水清1, 2,黃必勝1*,劉艷菊1, 2*

1. 湖北中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,湖北 武漢 430065 2. 湖北省中藥炮制工程技術(shù)研究中心,湖北 武漢 430065

研究半夏產(chǎn)地加工去皮前的處理方法及工藝參數(shù),為保證半夏藥材質(zhì)量提供關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)。分別采用“自然發(fā)汗”“拌石灰粉”“拌石灰水”3種方法處理,在各法處理第2、4、6、8天取樣、去皮。以樣品外觀性狀、葉綠素含量、去皮率、得率、浸出物和琥珀酸含量為指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。以樣品性狀及葉綠素含量為指標(biāo)評價時,半夏質(zhì)量以拌石灰水法為最佳,其次為拌石灰粉;以樣品去皮率、得率及浸出物和琥珀酸含量為評價指標(biāo)時,以拌石灰粉處理4 d的樣品較好。按總評歸一法綜合評分,確定拌石灰粉處理4 d為最佳處理方法。半夏產(chǎn)地加工去皮前以拌石灰粉(每100 kg鮮半夏用石灰為10 kg)處理4 d為最佳,該方法簡便,藥材質(zhì)量好。

半夏;去皮;性狀;浸出物;琥珀酸;拌石灰粉

半夏是天南星科植物半夏(Thunb.) Breit.的干燥塊莖,以干燥、粉性足、色白為佳。具有燥濕化痰、降逆止嘔、消痞散結(jié)之功效[1]。半夏有毒,又是一味大宗中藥,年產(chǎn)量4500~5800 t。主要含有機(jī)酸、核苷、生物堿等化學(xué)成分。目前半夏產(chǎn)地加工主要過程包括堆積發(fā)汗、去皮、干燥等,每一環(huán)節(jié)都關(guān)乎半夏質(zhì)量。堆積發(fā)汗是半夏去皮前的處理方法,可使半夏表皮適當(dāng)腐爛,便于去皮,該操作對藥農(nóng)來說簡單方便。但堆積存放時間稍長會導(dǎo)致塊莖發(fā)綠、發(fā)芽或腐爛,影響半夏質(zhì)量和藥效。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),半夏去皮前處理還有石灰發(fā)酵法。但關(guān)于堆積發(fā)汗與石灰處理哪種方法更適合半夏,相關(guān)文獻(xiàn)報道僅涉及化學(xué)成分,而缺乏產(chǎn)地加工具體參數(shù),如去皮效率、性狀評分等。針對上述問題,作者通過文獻(xiàn)研究和實(shí)地調(diào)研,擬對半夏去皮前的處理進(jìn)行不同方法比較研究,包括自然發(fā)汗、拌石灰粉、拌石灰水3種方法,以性狀、半夏變綠情況、去皮率、得率和內(nèi)在有效成分指標(biāo)相結(jié)合進(jìn)行綜合分析,以確定最佳處理方法及其工藝參數(shù),從而規(guī)范加工工藝,為半夏產(chǎn)地加工提供關(guān)鍵技術(shù)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

350型-內(nèi)鋼款土豆去皮機(jī)(濟(jì)寧萬麟商貿(mào)有限公司),Cary 60 UV-Vis型紫外可見分光光度計[安捷倫科技(中國)有限公司],BS210S萬分之一分析天平(北京賽多利斯天平有限公司),101-0AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司),98-I-B型電子調(diào)溫電熱套(天津市泰斯特儀器有限公司),HHS-2S電子恒溫不銹鋼水浴鍋(上海虞龍儀器設(shè)備有限公司),雷磁PHS-3GpH計(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司),DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(武漢科爾儀器設(shè)備有限公司),酸堿滴定管,AS10020A超聲波清洗器(Tianjin Autoscience Instrument Co. Ltd),Precisa 360 ES 225SM-DR十萬分之一分析天平。

1.2 試藥

生石灰(含鈣量≥95%)、丙酮(AR武漢市江北化學(xué)試劑有限責(zé)任公司)、甲基紅指示劑(批號20181218,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、溴甲酚綠指示劑(批號20190326,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、酚酞(批號20181208,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、95%乙醇(AR國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、氫氧化鈉(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,分析純)、鹽酸(武漢市江北化學(xué)試劑有限責(zé)任公司,分析純)。琥珀酸對照品(批號PS001243)購自成都普思生物科技有限公司,質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%。

鮮半夏采自湖北潛江市潛半夏藥業(yè)股份有限公司,經(jīng)湖北中醫(yī)藥大學(xué)劉大會教授鑒定為天南星科植物半夏(Thunb.) Breit.的塊莖。

2 方法與結(jié)果

2.1 樣品制備

2.1.1 “自然發(fā)汗”樣品 取直徑為1~1.5 cm的鮮半夏分為4份,每份200 g,堆放于墻角,于第2、4、6、8天定時取樣,用去皮機(jī)去皮,烘干,制成半夏藥材。

2.1.2 “拌石灰粉”樣品 取直徑為1~1.5 cm的鮮半夏分為4份,每份200 g,加石灰粉拌勻(半夏與石灰比例10∶1)。于第2、4、6、8天定時取樣,用去皮機(jī)去皮,烘干,制成半夏藥材。

2.1.3 “拌石灰水”樣品 取直徑為1~1.5 cm的鮮半夏分為4份,每份200 g,加25%熟石灰水(半夏與石灰水比例10 g∶1)拌勻包裹。于第2、4、6、8天定時取樣,用去皮機(jī)去皮,烘干,制成半夏藥材。

2.2 半夏性狀評價

2.2.1 性狀評分 一般鮮半夏堆積一段時間后會變綠、發(fā)芽或腐爛,為評價不同方法保存的完好情況,參照文獻(xiàn)[2],對處理過程中半夏性狀進(jìn)行評分。結(jié)果顯示,隨著處理時間延長,自然發(fā)汗樣品分值明顯降低,腐爛、變綠、長芽較為嚴(yán)重;拌石灰粉樣品分值也有所降低,拌石灰水法的評分較穩(wěn)定,樣品性狀變化較小。評分標(biāo)準(zhǔn)見表1,樣品評分結(jié)果見表2。

表1 半夏外觀性狀評分標(biāo)準(zhǔn)

表2 不同處理方法樣品外觀性狀評分結(jié)果

2.2.2 葉綠素含量的測定 存放方法不當(dāng),半夏塊莖易綠變,意味著有一定量的葉綠素生成。在葉綠素生成過程中會消耗植物體內(nèi)營養(yǎng)及酶類等物質(zhì),可能降低半夏的活性。為此,對半夏除性狀描述外,進(jìn)一步對葉綠素含量進(jìn)行測定,更準(zhǔn)確比較樣品變綠程度。本實(shí)驗(yàn)參照文獻(xiàn)方法[3],測定不同方法半夏塊莖葉綠素的含量。

采用四分法分別取3種方法處理不同天數(shù)的樣品各10.00 g,將其分別放入研缽中碾碎,加入少量80%丙酮,研磨至組織全部變白。濾過到棕色瓶中,洗滌至濾紙無綠色,然后定容至10 mL。即得各樣品供試品。以80%的丙酮為空白,在波長663.6 nm和646.6 nm測定吸光值(),所得的值代入公式[4],計算葉綠素含量:

葉綠素含量(Cchl)=Ca+Cb[5]

Ca=12.25×663.6-2.55×646.6

Cb=20.31×646.6-4.91×663.6

色素含量=Cchl×0.010/塊莖取樣量

以處理天數(shù)為橫坐標(biāo),葉綠素含量為縱坐標(biāo)繪制各方法的折線圖,見圖1。

結(jié)果顯示,各方法隨著處理天數(shù)增加,樣品葉綠素含量均逐漸升高,其中自然發(fā)汗含量升高最為明顯,拌石灰粉次之,拌石灰水葉綠素含量最低,變化最慢。綜合半夏性狀和葉綠素含量變化趨勢,認(rèn)為拌石灰水最穩(wěn)定,拌石灰粉次之。

圖1 不同處理方法葉綠素含量隨時間變化趨勢

2.3 半夏去皮率及得率的測定

分別取不同方法處理的半夏,放入去皮機(jī)中,以450~500 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)摩擦去皮5 min,擦干水后稱定質(zhì)量,計算各樣品的去皮率及得率,結(jié)果見表3和4。參照文獻(xiàn)方法[6]計算。

去皮率=(總粒數(shù)-帶皮粒數(shù))/總粒數(shù)

得率=半夏去皮后質(zhì)量/半夏去皮前質(zhì)量

表3、4結(jié)果顯示,從半夏去皮率看,各處理方法中拌石灰水組的去皮率較高,其次是拌石灰粉組,二者均優(yōu)于自然發(fā)汗組。表明石灰作用于半夏表皮,能腐蝕表皮,提高半夏去皮效率。從產(chǎn)品得率看,拌石灰水低于拌石灰粉和自然發(fā)汗組。但均隨著處理時間延長去皮率升高,得率卻降低,2指標(biāo)相互制衡。因此需尋找去皮率和得率均較高的平衡點(diǎn)。通過繪制折線圖,尋找兩指標(biāo)的折線交點(diǎn),結(jié)果表明拌石灰粉和自然發(fā)汗法交點(diǎn)出現(xiàn)第4天左右(3.64、4.38 d),樣品去皮率及得率較高,去皮效果最佳。拌石灰水法的交點(diǎn)在第2天(1.94 d),兩指標(biāo)均較低,效果較差。

2.4 浸出物的測定

參照《中國藥典》2015年版四部通則2201(水溶性浸出物冷浸法)進(jìn)行測定。測定結(jié)果見表5。

表3 不同處理方法樣品去皮率

表5 不同處理方法樣品浸出物含量 ()

結(jié)果顯示,各方法處理的樣品隨著處理時間的延長,浸出物呈先上升后下降趨勢。不同的處理方法下,均以第4天浸出物較高,其中拌石灰粉樣品浸出物含量最高。

2.5 琥珀酸的測定

2.5.1 標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定液的制備 參照《中國藥典》2015年版第四部通則8006進(jìn)行配制并用酚酞指示劑進(jìn)行滴定,所得NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.100 51 mol/L。

2.5.2 標(biāo)準(zhǔn)HCl滴定液的制備 參照《中國藥典》2015年版第四部通則8006進(jìn)行配制并用甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑滴定,所得HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.096 26 mol/L。

2.5.3 對照品溶液的制備 精密稱取18.2 mg琥珀酸對照品,精密加入標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定液10 mL,超聲處理30 min,轉(zhuǎn)移至50 mL量瓶中,加冷的雙蒸水定容,搖勻,制成0.364 mg/mL的琥珀酸對照品溶液。

2.5.4 供試品溶液的制備 取半夏粉末(過四號篩)約5 g,精密稱定于250 mL錐形瓶中,加95%乙醇50 mL,加熱回流1 h,同上操作,再重復(fù)提取2次,放冷濾過,合并濾液,蒸干,殘?jiān)芗尤霘溲趸c滴定液10 mL,超聲處理30 min,轉(zhuǎn)移至50 mL量瓶中,加雙蒸水至刻度,搖勻,即得。

2.5.5 琥珀酸對照品溶液的電位突躍范圍測定 精密吸取質(zhì)量濃度0.364 mg/mL的琥珀酸對照品溶液25 mL,置小燒杯中,將燒杯置于磁力攪拌器的磁盤上,浸入pH復(fù)合電極,以標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定,分階段記錄電位。記錄消耗鹽酸溶液的體積和電位值,以電位的變化量(E)和體積的變化量()的比值為縱坐標(biāo),電位變化前后所用HCl溶液體積的平均值(V)為橫坐標(biāo)作圖,用Origin 2017繪制電位曲線圖。見圖2。

圖2 琥珀酸標(biāo)準(zhǔn)溶液電位滴定曲線

2.5.6 供試品溶液的電位突躍范圍測定 精密吸取25 mL,照電位滴定法(《中國藥典》第四部通則0701)測定,用HCl滴定液滴定,并將滴定的結(jié)果用空白試驗(yàn)校正。每1毫升NaOH滴定液相當(dāng)于5.904 mg的琥珀酸。滴定曲線見圖3,各樣品結(jié)果見表6。

表6結(jié)果顯示,不同方法中,拌石灰粉組樣品的琥珀酸含量最高。隨著放置時間延長3種前處理方法樣品的琥珀酸含量均呈持續(xù)降低的趨勢。

圖3 半夏樣品中琥珀酸電位滴定曲線

表6 不同處理方法樣品琥珀酸含量()

2.6 綜合評分

上述研究中,以不同指標(biāo)考察半夏不同處理方法時,顯示各指標(biāo)結(jié)果趨勢較為一致,但又不完全統(tǒng)一。為了綜合考慮半夏藥材性狀、去皮率、得率及內(nèi)在指標(biāo),對多個指標(biāo)進(jìn)行綜合評分。參考文獻(xiàn)報道[7],采用Hassan方法對去皮率等6個指標(biāo)進(jìn)行總評歸一化處理。本實(shí)驗(yàn)中葉綠素含量越小越好,除葉綠素外其它指標(biāo)值越大越好,總評歸一值(OD)及歸一化結(jié)果見表7。

表7 不同處理方法各指標(biāo)歸一化結(jié)果

表7顯示,在12組樣品的結(jié)果中,OD值排前3位的分別是0.738 4、0.698 0、0.621 5,與之對應(yīng)的樣品分別是拌石灰粉第4、2天和拌石灰水第4天。總體分析,從處理方法來看,在各相同時間點(diǎn)均顯示拌石灰粉方法優(yōu)于拌石灰水優(yōu)于自然發(fā)汗法;從樣品處理時間來看,發(fā)現(xiàn)各方法處理第2、4天樣品的OD值多大于第6、8天,說明在實(shí)際加工操作過程中,樣品應(yīng)該在短期內(nèi)盡快處理。若堆積時間過長,將嚴(yán)重影響半夏藥材的品質(zhì)。根據(jù)綜合分析結(jié)果,以O(shè)D值0.7384的方法為最佳,即采用半夏與石灰粉(100∶10)拌勻處理4 d再去皮,樣品質(zhì)量和得率均較高。

3 討論

目前在半夏產(chǎn)地加工去皮前有直接堆積發(fā)汗處理,亦有拌石灰法處理。直接堆積發(fā)汗簡單省事,但容易變綠、發(fā)芽。拌石灰法在古籍中有記載,《本草品匯精要》記載:“【制】初采得當(dāng)以灰裹,二日卻,用湯泡洗十遍漉出,洗去滑……”《本草綱目拾遺》中提出仙半夏的制法為:“用大半夏一斤,石灰一斤,滾水七八碗,入盆內(nèi)攪涼,澄清去渣……”,二者皆提到石灰處理。所以本實(shí)驗(yàn)對半夏去皮前處理不僅考察“自然發(fā)汗法”,還對“拌石灰粉”、“拌石灰水”方法進(jìn)行考察,以優(yōu)選合理方法。

目前半夏產(chǎn)地加工尚處于手工操作或半機(jī)械化操作水平,去皮效率低下。未及時處理的鮮半夏常攤放于倉庫,隨意堆積導(dǎo)致塊莖發(fā)綠、腐爛。這將直接影響藥材外觀性狀和內(nèi)在質(zhì)量。所以,本實(shí)驗(yàn)研究中不僅選擇半夏性狀(包括反映塊莖綠變程度的葉綠素含量)為指標(biāo),也考慮內(nèi)在指標(biāo)(浸出物及琥珀酸含量)。半夏產(chǎn)地加工去皮前處理的目的是為了方便高效去皮,既要考慮去皮率,又要考慮得率,但這是一對矛盾指標(biāo),因此需尋找去皮率和得率合理的平衡點(diǎn)。浸出物和藥典指標(biāo)成分琥珀酸為《中國藥典》控制半夏質(zhì)量的評價指標(biāo),必須予以考慮。因此選擇了多項(xiàng)指標(biāo)對加工方法進(jìn)行考察。通過對各指標(biāo)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)結(jié)果有一定趨勢。

為了科學(xué)評估各方法的優(yōu)勢,對多項(xiàng)指標(biāo)采用了綜合評分法處理優(yōu)選最佳方法,既考慮性狀,又兼顧有效成分。在綜合評分時,對本實(shí)驗(yàn)所選6個指標(biāo)采用Hassan方法進(jìn)行總評歸一化處理,將結(jié)果數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化為0~1的“歸一值”,再求算術(shù)平均值, 得總評“歸一值”,即OD值。不管原指標(biāo)是越大越好還是越小越好,經(jīng)處理最終得到的OD值是越大越好,可直接反映各實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)劣。該法將不同的數(shù)據(jù)按各自需求分別按歸一化處理,針對性強(qiáng);最終進(jìn)行疊加分權(quán)得總評歸一值,合理可信。

本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),根據(jù)樣品性狀和葉綠素判斷,隨時間延長樣品性狀變差、變綠甚至發(fā)芽。其中拌石灰水變化最小,其次拌石灰粉法。半夏變綠主要由于半夏含有造粉體,當(dāng)半夏塊莖被挖出且接受光照刺激后,塊莖中光敏色素葉綠素在淀粉粒附近合成,表面出現(xiàn)發(fā)青變綠現(xiàn)象[8]。當(dāng)用石灰處理半夏時類似于用特殊涂料隔絕空氣,使塊莖局部CO2濃度升高,塊莖呼吸作用受到抑制,光合作用減弱,葉綠素累積減少,塊莖變綠受到抑制[9]。拌石灰粉和石灰水均可抑制半夏塊莖葉綠素的合成,但石灰粉包裹不如石灰水密閉性強(qiáng),因此,其該樣品葉綠素含量會高于拌石灰水組。綜上,拌石灰水、拌石灰粉的方式可抑制半夏塊莖變綠的現(xiàn)象,保存樣品性狀,可以在產(chǎn)地加工過程中推廣。

半夏經(jīng)石灰處理后表皮被腐蝕,其去皮率隨處理時間延長而升高,同時塊莖也更易在去皮過程被磨擦損耗,造成得率降低。綜合考慮,拌石灰粉第4天處理的樣品去皮率和得率均高于其他方法及時間,表明該方法效果最佳。對于浸出物,第2天取樣顯示3種方法無顯著差異,且較低,到第4天各樣品含量較高,其中拌石灰粉樣品的浸出物含量最高;而處理6、8 d時,含量明顯降低,與已報導(dǎo)文獻(xiàn)[10]有別。究其原因:2次實(shí)驗(yàn)研究時間不完全重合,樣品處理方法也不完全一致,所以浸出物變化趨勢也不盡相同。但兩者結(jié)果在某方面一致:除第4天拌石灰粉組浸出物含量最高外,其余天數(shù)自然發(fā)汗組浸出物含量最高。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)多次驗(yàn)證,水溶性浸出物變化規(guī)律穩(wěn)定一致,分析原因可能與石灰用于發(fā)酵過程對蛋白、糖類等水溶性成分影響有關(guān),其原因后期將進(jìn)一步進(jìn)行分析。對于琥珀酸含量,本次實(shí)驗(yàn)考察用石灰粉處理各天數(shù)的樣品琥珀酸含量皆相對較高,不同方法下樣品的琥珀酸含量隨著處置時間的延長而降低,再次說明處理樣品應(yīng)盡早處理。

通過總評歸一法對性狀、葉綠素含量、去皮率、得率、浸出物含量、琥珀酸含量6個指標(biāo)進(jìn)行評分,綜合評價半夏產(chǎn)地加工中不同去皮前處理方法及去皮參數(shù),結(jié)果為拌石灰粉組第4、2天和拌石灰水第4天綜合評分分別位于第1、2、3名,分值分別是0.738 4、0.698 0、0.621 5,三者差異明顯,因此認(rèn)為以拌石灰粉法較合理,方法為按鮮半夏與石灰以10∶1拌勻,存放4 d內(nèi)去皮處理,不易腐爛、變綠、發(fā)芽,且成品得率高、去皮徹底,浸出物和琥珀酸含量高。該方法簡便易得,可操作性強(qiáng)。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Study of field processing before peeling process ofbased on multi-index overall desirability

XIAO Kun-yu1, LEI Lin1, TAO Cai-xia1, LIN Xiong1, WANG Guang-zhong1, 2, LI Shui-qing1, 2, HUANG Bi-sheng1, LIU Yan-ju1, 2

1. School of Pharmacy, Hubei University of Chinese Medicine, Wuhan 430065, China 2. Hubei Engineering Research Center of Chinese Material Medica Processing Technology, Wuhan 430065, China

To study the process parameters and pre-peeling method before field processing of, and to guarantee key technical parameter for the quality of.Three methods of “natural sweating”, “mixing lime powder” and “mixing lime water” were used. Samples were taken away and peel on the 2nd, 4th, 6th, and 8th d of each method. Macrocosmic evaluation was performed by using the sample appearance characteristics, determination of chlorophyll content, peeling rate and yield rate, extractum and succinic acid contents as indicators.When evaluating indicator based on sample properties and chlorophyll content, the method of mixing lime water was the best, followed by the mixing of lime powder; When evaluating indicator based on the sample peeling rate, yield rate, and extractum and succinic acid content, the samples treated with mixing lime powder for 4 d were best. According to the total evaluation and normalization method of comprehensive score, the best processing method was mixing the lime powder for 4 d.before processing and peeling is treated with lime powder (10 kg of lime per 100 kg of fresh) for 4 d for the best. The method is simple and the quality is pretty good.

(Thunb.) Breit.; peeling; appearance characteristics; extractum; succinic acid

R286

A

0253 - 2670(2021)08 - 2421 - 06

10.7501/j.issn.0253-2670.2021.08.027

2020-08-25

湖北省技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)重大項(xiàng)目(2019ACA119)

肖錕鈺,碩士研究生,研究方向?yàn)橹兴幣谥萍捌滟|(zhì)量控制研究。Tel: 13476800272 E-mail: 932071172@qq.com

黃必勝,教授,研究方向?yàn)橹兴庂Y源。Tel:(027)68890006 E-mail: hbsh1963@163.com

劉艷菊,女,博士生導(dǎo)師,教授,研究方向?yàn)橹兴幣谥萍捌滟|(zhì)量控制研究。Tel: (027)68890231 E-mail: lyj1965965@sohu.com

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