我國中藥材種子丸粒化研究進展△

尚興樸，朱勇，鄧庭偉，曾燕，2，王繼永，2*

1.中國中藥有限公司，北京 100195；

2.國藥種業有限公司，北京 102600

隨著健康意識的增強，人們對中藥和健康產品的需求也越來越大，作為原料保障基礎的中藥材產業也得到了快速發展[1]，而中藥材產業的快速發展離不開中藥材種子種苗的后勤保障[2]。自20 世紀80 年代以來，我國中藥材種植品種逐漸增多，種植面積不斷擴大，中藥材種子的需求量也隨之增加[3]。但中藥材種子種類繁多，部分種子體積和質量均較小，幾何形狀不規則，在播種過程中影響了播種的深度及用量。而種子丸粒化技術是一種新型種子加工技術，既可以實現種子帶肥、帶藥下田，起到保苗壯苗、調節植物生長的目的，也為大部分種子實現機械化精量播種創造了條件，通過減少種子的用量，起到了降本增效的目的[4-5]。近年來，不少專家學者開展了中藥材種子丸粒化的相關研究，本文系統總結了我國種子丸粒化研究的行業現狀及中藥材種子丸粒化的研究進展，對中藥材種子丸粒化材料的研制、機械設備的研發，丸粒化質量標準的制定及產業發展進行展望。

1 種子丸粒化的基本概況

1.1 定義和意義

種子包衣是利用黏著劑或成膜劑將非種子材料包裹在種子外面，而種子丸粒化是種子包衣的一種方法[6]，是指利用黏著劑將殺菌劑、殺蟲劑、染料、填充劑等非種子物質黏著在種皮表面[7]。在保證原種子生物學特性的基礎上，將原種子加工成大小均一、強度適中、表面光滑的球形顆粒，從而實現小粒種子大粒化的目的[8]。

種子丸粒化技術可以提高種子的播種性能，有利于實現機械化精量播種。小粒種子大粒化后不僅可有效利用良種，而且節約了種子，減少了用工量。此外，種子丸粒化材料中的活性物質（如殺菌劑、殺蟲劑、營養物質等）不但可以防治病蟲害，而且可以促進作物生長，增強良種的抗逆性[4]。

1.2 發展過程

種子丸粒化技術研究起源于國外[9]，其中西方國家對種子丸粒化的技術研究相對較早。20世紀80年代末，丸粒化技術在發達國家已得到普遍應用[10]。目前，在歐美及部分亞洲國家種子丸粒化技術的發展已經較為成熟，如英國的萵筍種子，西北歐地區的甜菜種子[11]，荷蘭的花卉種子，美國、巴西等國的煙草種子[12]，日本的水稻種子[13]等。

種子丸粒化技術的研究與應用在我國起步相對較晚。20世紀80年代末，我國煙草種子丸粒化率先取得突破性進展，其丸粒化技術水平可與美國相媲美[13]。從20世紀90年代起，我國陸續對油菜種子、甜菜種子、玉米種子、大白菜種子、披堿草種子等進行了丸粒化，并取得了一定成果[14]。但目前，我國種子丸粒化技術發展仍較為緩慢，尚未實現大規模推廣。

1.3 類型

依據丸粒化的程度和用途不同種子丸粒化可分為重型丸化、結殼包衣、速生丸化、扁平丸化和集束丸化5 種類型[4,9,11]。重型丸化是指丸化后的種子質量為原種子質量的3 倍以上的丸粒化技術，重型丸化技術主要適用于質量較小的種子，如小粒的蔬菜種子和花卉種子。結殼包衣是指丸化后的種子質量為原種子質量的1.5～3.0 倍的丸粒化技術。速生丸化是先對種子進行催芽處理，再進行丸粒化的技術，該丸化類型適用于大規模育苗的蔬菜種子，或進行沙漠綠化改造的林木種子和牧草種子。扁平丸化是針對細小的種子（多用于飛機播種的牧草、樹木種子）的形狀特點，將種子丸粒化成扁平狀，以提高飛機播種的準確性和種子落地的穩定性。集束丸化是指多粒或者多種種子被丸化成1 顆種子，該技術多應用于組合盆栽和花壇花鏡的布置。

1.4 材料

種子丸粒化的材料包含活性物質和非活性物質2 類[9]。其具有藥效作用的部分稱為活性物質，主要有磷酸二氫鉀、尿素、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸錳、硼酸等營養物質，福美雙、多菌靈等殺菌劑和吡蟲啉等殺蟲劑等。具有填充作用的粉劑、黏合劑、保水劑等物質稱為非活性物質，主要有凹凸棒土（坡縷石）、硅藻土、膨潤土、活性炭、滑石粉、蛭石等粉料，羧甲基纖維素、阿拉伯樹膠等黏合劑，吸水性樹脂等保水劑等[15-17]。活性物質與非活性物質兩者結合可形成網狀結構，當丸粒化種子吸收外界水分時，活性物質被緩慢釋放出來，以此來抵抗外界不良環境的干擾[18-19]。

2 種子丸粒化研究的行業現狀

2.1 種子丸粒化機械的研究進展

雖然我國種子丸粒化技術研究相對緩慢，機械設備研究起步較晚，但近年來，隨著我國的一些科研院所和企業在種子丸粒化技術領域研究的逐步深入，對種子丸粒化機械設備研發的投資日益加大，使得種子丸粒化技術及機械設備研發均取得了較大進展。如5WH-150 型種子丸粒化設備是由農業農村部農業機械試驗鑒定總站和農業農村部南京農業機械化研究所共同研制，盡管該設備與發達國家和地區的丸粒化設備相比還有一定的差距，但已經可以滿足多種作物種子丸粒化加工的需求[20]。

2.2 種子丸粒化加工方式的研究進展

常見種子丸粒化加工的方式有滾動造粒法和流動造粒法2 種[8]。滾動造粒法又稱旋轉法，在種子隨設備旋轉的同時，逐步加入粉料和黏合劑，利用種子表面特征與旋轉鍋體表面間的附著性能，逐漸形成丸粒化種子的衣殼。流動造粒法又稱漂流成粒法，利用風力或氣流使得種子在設備內成懸浮狀態，加入粉料和黏合劑，制成丸粒。丸粒化種子的一般步驟為清選、精選、制丸、著色、篩選、干燥等[9]。

2.3 種子丸粒化質量標準的研究進展

丸粒化種子的質量指標反映了丸粒化技術工藝、配方的科學性，但我國種子丸粒化尚未有統一的質量標準[10]，經文獻檢索發現了3份丸粒化種子的質量標準信息（表1～3）。通過分析發現，王海鷗等[4]提及的丸化種子質量要求并未限定于特定品種及地區，內蒙古自治區針對林木種子制定了《丸粒化林木種子質量檢驗規程》[21]，新疆維吾爾自治區制定了《番茄包衣丸化種子》[22]；通過比較質量指標發現，3 份丸粒化種子質量標準中均包含有籽率、含水量、單粒抗壓強度、裂解度（崩解率）、整齊度（均勻性）5項指標，表1及番茄丸化種子檢測指標中包含單籽率，而發芽率、丸化倍數的檢測僅存在于丸化林木種子、番茄種子的檢測中。

表1 丸粒化種子質量及技術指標

表2 丸粒化林木種子質量指標與標準

表3 番茄包衣丸化種子技術要求

3 中藥材種子丸粒化研究進展

3.1 中藥材種子丸粒化的技術研究

姚東偉等[23]使用自制配方對矮牽牛種子進行丸粒化包衣，發現丸粒化處理對矮牽牛種子發芽和出苗沒有顯著影響，但添加的活性物質枯草芽孢桿菌可以提高矮牽牛幼苗的鮮質量。范文艷等[24]研究表明，丸粒化后的防風種子活力、過氧化物酶和脫氫酶活性及種子發芽集中度均得到了顯著提高。陳紅剛等[25]研究發現，丸粒化后的黨參種子萌發時間滯后，發芽勢、發芽率降低，但其發芽持續期長，幼苗長勢健壯，抗逆性得到了增強。相關研究表明，不同丸化填充劑對桔梗種子活力和苗素質均有不同的影響，但對桔梗種子活力的影響較小填充劑的比例不同，丸化桔梗種子的出苗率和苗素質有差異[26-27]。

3.2 中藥材種子丸粒化的市場應用

我國于20世紀80年代開始進行種子丸粒化技術的相關研究，研究多集中于農作物、蔬菜、牧草等種子[9]，在中藥材種子領域的研究甚少。近年來，部分學者在中藥材矮牽牛[23]、防風[24]、黨參[25]、桔梗[26-27]種子上進行了丸粒化的相關研究，研究方向多為不同丸粒化材料對上述種子萌發及生長影響的研究，而關于中藥材不同品種種子丸粒化材料、機械設備及質量標準等方面的研究較少，尚未有相關研究報道。

3.3 中藥材種子丸粒化技術實踐

目前，在中藥材種子市場上極少見到丸粒化加工產品，絕大多數中藥材種子仍以原種狀態流通于市場；中藥材種業企業也鮮有開展種子丸粒化加工的探索與實踐。筆者所在公司近些年來一直致力于中藥材種子加工方面的研究與實踐，尤其為提高種子質量與品質、實現種子的精量化播種做了大量工作。目前，在大宗藥材品種甘草等種子上已成功開展了丸粒化加工實踐，率先實現了丸粒化甘草種子（圖1）的產業化與市場化推廣。

圖1 甘草種子原種與丸粒化種子

4 展望

4.1 推進中藥材種子丸粒化材料研究

種子丸粒化技術作為種子加工處理技術的一種，在中藥材種子機械化精量播種中起著至關重要的作用。目前，雖然市場上農作物種子丸粒化材料的種類已經越來越多，如鋁酸鹽黏土類礦物、海泡石類、纖維素衍生物等[8]，其中，添加的活性物質，如殺蟲劑和殺菌劑也已經由原來的高毒向低毒方向發展[28]，但是針對中藥材不同品種種子丸粒化材料的研究較少。由于中藥材的內在品質是決定其質量和藥效的關鍵因素之一[29]。因此，在中藥材種子丸粒化配方的研發過程中不僅要注重對中藥材產量的影響，還應該關注對中藥材生長、抗逆性及其內在成分含量變化的影響。所以，中藥材種子丸粒化配方的研發也應與農作物種子、牧草種子等一樣遵循方便、經濟、實用、環保且能夠大規模投入生產的原則[4,30]。因此，政府、科研機構和相關企業應加強合作，共同推進中藥材種子丸粒化配方的研發進度，為生產優質的丸粒化種子奠定基礎。

4.2 推進中藥材種子丸粒化機械設備研究

目前，我國關于種子丸粒化機械已有一些研究，但主要以研究、仿制、吸收改進國外的設備為主，設備的穩定性、自動化程度有待提高[31]。因此，我國應在目前已有的研發基礎上，通過外部引進借鑒與內部自主研發并舉，逐步實現丸粒化機械研發與加工工藝研究的結合，注重產品品質與質量，著力提高機械作業效率，提升自動化程度，加快實用、經濟、高效的丸粒化機械設備的研發步伐[32]，使其朝著智能化、精細化、優良化的方向發展[20]。

4.3 推進中藥材種子丸粒化質量標準研究

中藥材種子作為中藥材生產最重要、最基本的生產資料[29]，是中藥材產業的物質基礎[33]，優質的種子是實現中藥材規范化生產的基礎和首要條件[34]。目前，我國中藥材種子的質量評價體系正在逐步完善，但種子丸粒化的質量標準研究仍屬空白領域，導致中藥材種子丸粒化產品存在質量不穩定、質量差等問題。因此，政府和科研院所應加大投入，推進中藥材種子丸粒化質量標準的研究制定，包括丸粒化種子的發芽率、單粒抗壓強度、單籽率、有籽率、種子含水量、裂解度、整齊度等，逐步完善和提高中藥材種子丸粒化質量管理機制，不斷提升丸粒化產品的質量與品質。

4.4 推進中藥材種子丸粒化技術的推廣應用

農業發展，種業先行。種業作為農業的源頭，不僅是農業產業的核心[35]，也是推動農業生產長期、健康、穩定發展，保障國家安全的根本[36]。中藥材種業作為中藥產業源頭的源頭[37]，應當依據國家種子工程建設體系的標準，加快推動中藥材種業工程建設，并將其產業化進程納入國家種子工程建設體系，從而保障中藥材產業安全、有序發展[38]。因此，為實現中藥材種業工程建設，促使中藥材種業加快實現標準化、規范化、商品化的進程，應大力推進中藥材種子丸粒化技術的研究及產業化推廣，不斷提升種子的品質，提高其適播性，增強苗期抗病蟲害能力[35]，從而為中藥材品質的提升作出應有的貢獻。