王 燕,強(qiáng)正澤,賈妙婷,魏小成,王明偉,李 碩,李成義

甘肅中醫(yī)藥大學(xué),蘭州 730000

紅芪(Hedysari Radix)又名獨(dú)根、黑芪、綿芪,是甘肅主產(chǎn)特色藥材之一,來(lái)源于豆科巖黃芪屬植物多序巖黃芪HedysarumpolybotrysHand.-Mazz.的干燥根[1]。商品紅芪以栽培為主,主要分布于甘肅隴南、定西地區(qū),其中武都米倉(cāng)山一帶所產(chǎn)紅芪享有“米倉(cāng)紅芪”之美譽(yù)。產(chǎn)地加工是藥材綜合品質(zhì)形成的重要環(huán)節(jié),其歷史可追溯至東漢時(shí)期?！吨腥A人民共和國(guó)藥典》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《中國(guó)藥典》)中規(guī)定紅芪的加工方法為“春、秋二季采挖,除去須根和根頭,曬干”。隨著中國(guó)紅芪之鄉(xiāng)的產(chǎn)生及紅芪產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,武都等道地產(chǎn)區(qū)形成了獨(dú)具特色、較為系統(tǒng)的產(chǎn)地加工方法和技術(shù)體系。經(jīng)實(shí)地調(diào)研,紅芪藥材的產(chǎn)地加工方法為:春、秋二季采挖,除凈泥土,去除須根和根頭,曬至半干,鮮皮柔軟時(shí)捆成小把進(jìn)行搓條2～3次,使其皮肉緊貼,條直,邊曬邊搓,晚上堆積發(fā)汗,直至全干。與《中國(guó)藥典》所載加工方法比較,增加了“搓條”環(huán)節(jié),而且揉搓是紅芪成為“束黃芪”的關(guān)鍵步驟。通過(guò)“搓條”不僅及時(shí)排除鮮紅芪藥材中的水分,防止紅芪藥材產(chǎn)生質(zhì)地松泡等現(xiàn)象,而且使藥材變得緊實(shí)、油潤(rùn)、柔軟,保證了藥材的質(zhì)量。因此闡釋紅芪搓條加工的科學(xué)內(nèi)涵對(duì)道地性特征的轉(zhuǎn)化應(yīng)用具有實(shí)際意義。

查閱文獻(xiàn)及實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),揉搓或搓條加工的中藥材有紅芪[2,3]、蒙古黃芪[4]、白條黨參、素花黨參、川黨參[5-7]、八仙黨參[8]、洛黨參[9]、房黨[10]、潞黨參[11]、三七、光山藥[2,7]等,說(shuō)明需要“揉搓”加工的藥材具有一定的普遍性,解析紅芪等藥材搓條加工的科學(xué)內(nèi)涵是其質(zhì)量控制的關(guān)鍵問(wèn)題。紅芪原產(chǎn)地加工存在搓條與發(fā)汗兩種獨(dú)具特色的工藝相結(jié)合的特征,加工過(guò)程需重復(fù)兩種工藝直到加工完全為止,其科學(xué)問(wèn)題涉及力學(xué)、溫度等內(nèi)容,為控制實(shí)驗(yàn)變量,研究產(chǎn)地加工對(duì)紅芪質(zhì)量的影響,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮了搓條工藝。為此,采用性狀描述、掃描電鏡、顯微鑒別及指紋圖譜等方法比較了搓條與未搓條紅芪樣品的差異性,研究搓條與紅芪質(zhì)量間的關(guān)系,為闡釋紅芪搓條加工的科學(xué)內(nèi)涵提供科學(xué)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 供試材料

2014年采集樣品28份,其中野生樣品12份,栽培樣品15份,商品藥材1份(搓條),樣品采集后野生與栽培紅芪的每份樣品分為2類(lèi)(搓條與未搓條);2017年樣品1份(Z-16),分為3類(lèi)(鮮品,搓條,未搓條),樣品信息見(jiàn)表1,共得到搓條樣品29份、未搓條樣品28份、鮮品1份。樣品搓條加工方法:通過(guò)實(shí)地采樣模擬紅芪產(chǎn)地搓條方法,即采集紅芪鮮品后(約3 kg),初步抖去泥土,裝入已寫(xiě)好編號(hào)的塑料袋中。帶回實(shí)驗(yàn)室后取出樣品攤晾,至水分達(dá)50%左右時(shí)開(kāi)始搓條:共搓條5次(隔三天搓一次),每次揉搓20次(一次搓一根樣品),完成后陰干。未搓條樣品直接陰干。樣品晾干后,用粉碎機(jī)粉碎,過(guò)65目篩,裝入自封袋密封備用。

1.2 儀器與試劑

1.2.1 儀器

電子顯微鏡(型號(hào):BX51-32H01);高效液相色譜儀(型號(hào):Agilent 1260型);Tescan V5掃描電子顯微鏡(捷克TESCAN公司)。

1.2.2 試劑

無(wú)水乙醇、水合氯醛、稀甘油、70%甲醇、0.1%磷酸、乙腈(天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng),批號(hào):151201,色譜純);甲醇(天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng),批號(hào):151026,分析純;批號(hào):151123,色譜純);磷酸(天津市凱信化學(xué)工業(yè)有限公司,優(yōu)級(jí)純);水(娃哈哈純凈水);芒柄花素對(duì)照品(成都曼斯特生物科技有限公司,批號(hào):MUST-13080501,純度≥99 %);紅芪對(duì)照藥材(中國(guó)食品藥品檢定研究院,批號(hào):121103-201103)。

2 方法與結(jié)果

2.1 水分測(cè)定

采用2020年版《中國(guó)藥典》(四部)水分測(cè)定法項(xiàng)下,烘干法測(cè)定[12],平行三次,并計(jì)算數(shù)據(jù),樣品水分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表2。采用單因素方差分析,比較了搓條與未搓條樣品水分的差異性(見(jiàn)表3),發(fā)現(xiàn)搓條與未搓條樣品水分含量之間差異性不顯著(P=0.170 8>0.05)。

表2 水分測(cè)定結(jié)果Table 2 The results of moisture content

表3 搓條與未搓條樣品水分含量的單因素方差分析Table 3 One-way ANOVA for moisture content of rubbed and unrubbed samples

2.2 性狀比較研究

參考2020版《中國(guó)藥典》(一部)紅芪項(xiàng)下的藥材性狀的描述內(nèi)容[1],對(duì)野生、栽培紅芪搓條與未搓條樣品之間的表面性狀、顏色、質(zhì)地、斷面、氣味等進(jìn)行了比較,提取了搓條及未搓條樣品的個(gè)性特征信息,總結(jié)了搓條與未搓條樣品之間的差異性(見(jiàn)表4、圖1)。

圖1 搓條與未搓條藥材樣品對(duì)比Fig.1 Comparison of rubbed and unrubbed samples注:A:搓條樣品;B:未搓條樣品。Note:A:Rubbed samples;B:Unrubbed samples.

表4 搓條與未搓條樣品性狀特征Table 4 Characteristics of rubbed and unrubbed samples

2.3 基于掃描電鏡的藥材比較研究

一級(jí)紋理、二級(jí)紋理及皮孔等特征屬于藥材的微性狀特征之一,是藥材品質(zhì)形成過(guò)程產(chǎn)生的產(chǎn)物,與藥材的品質(zhì)具有相關(guān)關(guān)系。在性狀比較的基礎(chǔ)上,選取部分藥材樣品,切取搓條與未搓條藥材樣品的表皮置于掃描電鏡(10 kV加速電壓)下觀察,比較二者的一級(jí)紋理、二級(jí)紋理及皮孔的差異性(見(jiàn)圖2),發(fā)現(xiàn)搓條與未搓條樣品均具有一級(jí)紋理、二級(jí)紋理及皮孔,其差異主要存在于一級(jí)紋理及皮孔上。圖2中紅芪樣品一級(jí)紋理、二級(jí)紋理及皮孔比較發(fā)現(xiàn),搓條樣品一級(jí)紋理較為細(xì)膩,藥材表面溝壑較小、淺,而未搓條樣品一級(jí)紋理較為粗糙,溝壑較大、深,搓條樣品的皮孔大多數(shù)較平,未搓條樣品的皮孔大多數(shù)凸出藥材表面,可能與紅芪搓條加工過(guò)程中藥材表面受到揉搓力有關(guān)。二級(jí)紋理是將紅芪藥材表面特征放大后觀測(cè)的特征,搓條與未搓條樣品均呈現(xiàn)出網(wǎng)狀的紋理,特征相似,因此二者在二級(jí)紋理特征上差異性較小。

圖2 搓條與未搓條一級(jí)紋理、二級(jí)紋理及皮孔比較Fig.2 Primary textures,secondary textures,lenticels of rubbed and unrubbed samples

2.4 顯微鑒別研究

顯微特征是鑒定和表征中藥材品質(zhì)的重要參考依據(jù),其與中藥材的成分及品質(zhì)具有密切關(guān)系。分別選取Z-02、Z-03、Y-04、Y-09、Y-12的搓條與未搓條樣品及S-01-CT商品藥材粉末,用解剖針挑取少量粉末于載玻片上,滴加稀甘油1～2滴(或滴加水合氯醛于酒精燈上進(jìn)行透化,再滴加稀甘油1～2滴),用鑷子蓋上蓋玻片,在顯微鏡下進(jìn)行觀察。同時(shí)選取Z-16等樣品,分離木栓層組織,滴加稀甘油1～2滴后于顯微鏡觀察,比較搓條與未搓條紅芪樣品之間表皮組織的差異性。

通過(guò)比較搓條與未搓條樣品(見(jiàn)圖3)導(dǎo)管、薄壁細(xì)胞、晶體(方晶)、晶鞘纖維、淀粉粒、木栓細(xì)胞等顯微特征發(fā)現(xiàn),搓條與未搓條樣品間搓條樣品單粒淀粉及復(fù)粒淀粉較多,且形態(tài)較為明顯,而未搓條樣品淀粉粒大多數(shù)聚集在一起,單粒淀粉及復(fù)粒淀粉較少,可能與樣品搓條加工過(guò)程中揉搓力的擠壓效應(yīng)有關(guān);二者間導(dǎo)管類(lèi)型多為環(huán)紋、具緣紋孔等,差異性較小或不明顯;薄壁細(xì)胞呈類(lèi)圓形,細(xì)胞形態(tài)差異性較小或不明顯;晶體大多為方晶,形態(tài)特征未發(fā)生明顯變化;晶鞘纖維大多為纖維與方晶的結(jié)合體,二者間差異性不明顯;木栓細(xì)胞形態(tài)二者間具有差異性,搓條樣品木栓細(xì)胞排列較為整齊,細(xì)胞形態(tài)大多呈長(zhǎng)方形,而未搓條樣品木栓細(xì)胞無(wú)序排列,細(xì)胞形態(tài)呈不規(guī)則狀態(tài),出現(xiàn)這種差異性的原因可能與搓條樣品在揉搓過(guò)程中受到揉搓機(jī)械力的作用有關(guān)。因此,搓條與未搓條樣品間的導(dǎo)管、薄壁細(xì)胞、晶體(方晶)、晶鞘纖維的差異性較小或在此條件下不能夠表征出二者之間的差異性,二者間的差異性主要表現(xiàn)在淀粉粒的存在狀態(tài)與木栓細(xì)胞形態(tài),搓條樣品單粒淀粉及復(fù)粒淀粉較多,且形態(tài)較為明顯,未搓條樣品淀粉粒大多數(shù)聚集在一起,單粒淀粉及復(fù)粒淀粉較少;搓條樣品木栓細(xì)胞排列較為整齊,細(xì)胞形態(tài)大多呈長(zhǎng)方形,而未搓條樣品木栓細(xì)胞排列無(wú)序,細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則。

圖3 搓條與未搓條樣品顯微特征Fig.3 Microscopic features of rubbed and unrubbed samples

2.5 指紋圖譜研究

2.5.1 指紋圖譜條件

指紋圖譜是能夠反映中藥整體性化學(xué)特征的重要研究技術(shù)。此部分內(nèi)容是在課題組前期建立的指紋圖譜方法學(xué)基礎(chǔ)上開(kāi)展的[13]。指紋圖譜條件見(jiàn)表5。

表5 TC-C18(2)色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)流動(dòng)相組成Table 5 TC-C18(2) column (250 mm×4.6 mm,5 μm) mobile phase

2.5.2 樣品處理及制備

精密稱(chēng)取搓條與未搓條樣品粉末3 g,置于錐形瓶(150 mL)中,用移液管加入30 mL 甲醇,水浴(80 ℃)回流1 h,回流結(jié)束后放置室溫,抽濾處理,濾液水浴蒸發(fā)至近干,放冷后用甲醇溶解并定容于10 mL容量瓶。進(jìn)樣時(shí)用0.45 μm濾膜過(guò)濾至進(jìn)樣瓶中,即為供試樣品溶液,每份樣品平行3次。

2.5.3 線(xiàn)性關(guān)系考察

此部分實(shí)驗(yàn)是在課題組前期建立的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)開(kāi)展的,因此為保持研究工作的系統(tǒng)性及可對(duì)照性,沿用了前期建立的芒柄花素回歸方程:濃度(μg/mL)為橫坐標(biāo),峰面積積分值為縱坐標(biāo),Y=60.769X-9.063 9,r2=0.999 9,線(xiàn)性范圍為0.810～218.700 μg/mL。

2.5.4 精密度試驗(yàn)

取S-01-CT樣品液,連續(xù)進(jìn)樣6次,按“2.5.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定芒柄花素峰面積,其峰面積積分值的RSD值為1.14%,表明儀器精密度良好。

2.5.5 穩(wěn)定性試驗(yàn)

取S-01-CT樣品液,于室溫下放置,分別于0、4、8、12、20、24 h進(jìn)樣檢測(cè),按芒柄花素成分的峰面積積分值分別計(jì)算其RSD值。結(jié)果該樣品中芒柄花素RSD值為0.72%,表明供試品溶液在24 h 內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.5.6 重復(fù)性試驗(yàn)

精密稱(chēng)取S-01-CT粉末6份,按“2.5.2”項(xiàng)下方法制成6份供試品溶液,按“2.5.1”項(xiàng)下色譜條件分別測(cè)定。結(jié)果該樣品中芒柄花素的RSD值為0.76%,表明該測(cè)定方法重復(fù)性良好。

2.5.7 加樣回收率試驗(yàn)

精密稱(chēng)取已知芒柄花素含量的S-01-CT樣品9份,每份約1.0 g,精密加入一定量的芒柄花素對(duì)照品,其加入量分別為該樣品中相應(yīng)成分含量的80%(53.83 μg)、100%(67.29 μg)、120%(80.75 μg),按“2.5.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液,按“2.5.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定。結(jié)果芒柄花素回收率的RSD值為2.52%。

2.6 芒柄花素含量測(cè)定

采用“2.5.2”項(xiàng)下樣品制備的方法制備搓條與未搓條樣品液,按照“2.5.1”指紋圖譜條件進(jìn)樣,記錄芒柄花素峰面積,計(jì)算各樣品芒柄花素含量。

2.7 數(shù)據(jù)處理

以實(shí)驗(yàn)中獲取的搓條與未搓條指紋圖譜為數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫(kù),并采用2004版中藥指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行不同樣品間的相似度比較研究,并采用單因素方差分析比較二者芒柄花素含量的差異性。

2.8 結(jié)果分析

2.8.1 搓條與未搓條樣品相似度比較

以對(duì)照藥材為對(duì)照,計(jì)算了搓條與未搓條紅芪樣品的相似度(見(jiàn)表6),發(fā)現(xiàn)搓條與未搓條紅芪樣品相似度具有一定的差異性,大多數(shù)搓條樣品的相似度高于未搓條樣品的相似度,栽培搓條樣品的平均相似度為0.931,栽培未搓條樣品的平均相似度為0.893,野生搓條樣品的平均相似度為0.917,野生未搓條樣品的平均相似度為0.877。搓條與未搓條指紋圖譜共有模式圖見(jiàn)圖4,指紋圖譜匹配結(jié)果顯示,搓條樣品與未搓條樣品的共有峰為8個(gè),其中8號(hào)峰為芒柄花素。

圖4 搓條與未搓條樣品HPLC指紋圖譜共有模式圖Fig.4 HPLC fingerprint common mode of rubbed and unrubbed samples注:A:指紋圖譜;B:共有峰。Note:A:HPLC fingerprint;B:Common peaks.

表6 搓條與未搓條樣品相似度Table 6 HPLC fingerprinting similarity of rubbed and unrubbed samples

2.8.2 搓條與未搓條樣品芒柄花素含量比較

在指紋圖譜建立的基礎(chǔ)上,測(cè)定了搓條與未搓條紅芪樣品芒柄花素含量(見(jiàn)表7),由表7可知,每個(gè)產(chǎn)地搓條樣品中芒柄花素的含量均高于未搓條樣品,野生搓條樣品均值為180.29±134.29 μg/g,未搓條樣品均值為69.81±25.41 μg/g,野生搓條樣品芒柄花素均值含量是未搓條樣品均值的2.58倍,栽培搓條樣品均值為129.64±55.55 μg/g,未搓條樣品均值為68.91±29.30 μg/g,栽培搓條樣品芒柄花素均值含量是未搓條樣品均值的1.87倍。同時(shí)單因素方差分析結(jié)果顯示(見(jiàn)表8),野生搓條與未搓條樣品的芒柄花素含量之間存在顯著性差異(P=0.01<0.05),栽培搓條與未搓條樣品的芒柄花素含量之間存在極顯著性差異(P=0.001<0.01),且混合樣品的搓條與未搓條樣品的芒柄花素含量之間存在極顯著性差異(P=0.000<0.01)。以上研究表明,紅芪搓條后增加了芒柄花素的含量。

表7 搓條與未搓條樣品芒柄花素含量Table 7 Formononetin content of rubbed and unrubbed

表8 搓條與未搓條樣品芒柄花素含量單因素方差分析Table 8 One-way ANOVA for formononetin content of rubbed and unrubbed samples

3 討論與結(jié)論

通過(guò)鑒定學(xué)研究發(fā)現(xiàn),搓條樣品呈圓柱形,皮緊實(shí)且較為細(xì)膩,表面呈淺褐色,嚼之有豆腥味,味甜,聞之有濃烈的豆腥氣,斷面纖維性且粉性較強(qiáng),質(zhì)地堅(jiān)硬,質(zhì)密,不易折斷,揉搓過(guò)程須根容易干且易脫落,一級(jí)紋理較為細(xì)膩,藥材表面溝壑較小、淺,皮孔大多數(shù)較平,單粒淀粉及復(fù)粒淀粉較多,且形態(tài)較為明顯,木栓細(xì)胞排列較為整齊,細(xì)胞形態(tài)大多呈長(zhǎng)方形;未搓條樣品呈不規(guī)則圓柱形,且具分支,皮松,易折斷,部分樣品折斷后顯中空的特征,并呈現(xiàn)出一定的柴性,縱皺紋較深,表面深褐色,嚼之、聞之豆腥味較淡或無(wú),一級(jí)紋理較為粗糙,溝壑較大、深,未搓條樣品的皮孔大多數(shù)凸出藥材表面,淀粉粒大多數(shù)聚集在一起,單粒淀粉及復(fù)粒淀粉較少,木栓細(xì)胞無(wú)序排列,細(xì)胞形態(tài)呈不規(guī)則狀態(tài)。搓條與未搓條樣品的二級(jí)紋理、導(dǎo)管、薄壁細(xì)胞、晶體(方晶)、晶鞘纖維的差異性較小或在此條件下不能夠表征出二者之間的差異性。在指紋圖譜及芒柄花素含量方面,搓條與未搓條紅芪樣品相似度具有一定的差異性,搓條樣品相似度均值均高于未搓條樣品,搓條與未搓條紅芪樣品中芒柄花素含量具有顯著性差異,搓條樣品中芒柄花素的含量均高于未搓條樣品,野生搓條樣品芒柄花素均值含量是未搓條樣品均值的2.58倍,栽培搓條樣品芒柄花素均值含量是未搓條樣品均值的1.87倍。以上研究表明,搓條與未搓條樣品在性狀特征、一級(jí)紋理及皮孔、淀粉粒、木栓細(xì)胞、指紋圖譜相似度、芒柄花素含量等方面存在一定的差異性,且紅芪搓條后增加了芒柄花素的含量。

實(shí)地調(diào)查及實(shí)驗(yàn)過(guò)程觀察發(fā)現(xiàn),揉搓加工不僅是保證質(zhì)量的關(guān)鍵步驟,而且揉搓加工涉及中藥材紅芪“分程變溫干燥(邊干燥邊揉搓)”過(guò)程等重要環(huán)節(jié),其過(guò)程存在摩擦、受力等物理學(xué)的特征。中藥材有效成分普遍具有熱敏性、易氧化特性,揉搓及干燥過(guò)程受溫度影響,易引起外觀性狀、有效成分及生物活性的轉(zhuǎn)變,其物理性質(zhì)(色澤、氣味、形態(tài)體積、微觀結(jié)構(gòu))和化學(xué)性質(zhì)(多糖、黃酮、其他成分)等發(fā)生變化[14-16],因此揉搓干燥過(guò)程伴隨著藥材中水分減少、能量轉(zhuǎn)換及化學(xué)變化等現(xiàn)象的發(fā)生,采挖后的紅芪等中藥材在水分降至藥典規(guī)定值的過(guò)程是一個(gè)“緩慢代謝”的過(guò)程,隨著揉搓及干燥過(guò)程的進(jìn)行,揉搓干燥過(guò)程對(duì)中藥材含水率的影響將打破中藥材內(nèi)部化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)平衡,導(dǎo)致其形態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)和有效成分發(fā)生變化[14]。水分降至一定程度后(揉搓干燥后),中藥材作為一個(gè)復(fù)雜的整體處于一個(gè)靜態(tài)平衡的過(guò)程,且藥材炮制加工為中藥飲片后,從一個(gè)平衡轉(zhuǎn)移至另一個(gè)平衡,或某些藥材保持著原來(lái)原藥材的平衡,可能與中藥經(jīng)過(guò)配伍后煎煮的過(guò)程是一個(gè)能量變化與化學(xué)變化的過(guò)程的集合體且煎煮后形成了一個(gè)新的平衡體系具有相似之處。此外,紅芪產(chǎn)地加工中揉搓的環(huán)節(jié)主要以人工揉搓為主,因此揉搓機(jī)制及“揉搓機(jī)”的研制是未來(lái)研究的重要方向之一。

在揉搓機(jī)制方面,揉搓作為一種機(jī)械力或力學(xué)刺激,將力學(xué)信號(hào)施加于“緩慢代謝”的藥材表面,并將力學(xué)信號(hào)向藥材內(nèi)部傳輸(表面至內(nèi)部,細(xì)胞外至細(xì)胞內(nèi)),引起藥材性狀、顯微特征、化學(xué)成分發(fā)生變化,其中化學(xué)成分的變化可能的原因是揉搓加工過(guò)程中紅芪藥材含有的芒柄花苷轉(zhuǎn)化或類(lèi)黃酮成分轉(zhuǎn)化為芒柄花素引起的,其機(jī)制可能與以下假說(shuō)有關(guān):(1)力學(xué)信號(hào)影響植物細(xì)胞壁等組織結(jié)構(gòu),將胞外刺激轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號(hào),引起組織結(jié)構(gòu)或次生代謝產(chǎn)物發(fā)生變化[17]。(2)力學(xué)信號(hào)影響植物中機(jī)械敏感離子通道或感受機(jī)械力的機(jī)械蛋白。紅芪藥材中感受力學(xué)信號(hào)的“分子或結(jié)構(gòu)”感知或力學(xué)信號(hào)通過(guò)植物中感受力學(xué)信號(hào)的遞質(zhì)傳輸力學(xué)信號(hào),引起機(jī)械敏感通道的開(kāi)合,小分子物質(zhì)之間相互交換或相互轉(zhuǎn)化,最終使次生代謝產(chǎn)物發(fā)生變化[18,19]。(3)力學(xué)信號(hào)刺激紅芪藥材中的電信號(hào)。植物電信號(hào)廣泛存在于植物體內(nèi),其具有快速的響應(yīng)和傳導(dǎo)速度,藥材受刺激后調(diào)節(jié)紅芪在盡量短的時(shí)間內(nèi)做出生理反應(yīng)。間斷的力學(xué)信號(hào)可能引起中藥材中的電信號(hào)的變化,使其作出生理學(xué)反應(yīng),引起組織結(jié)構(gòu)或次生代謝產(chǎn)物發(fā)生變化[20]。(4)揉搓的機(jī)械力施加于藥材后產(chǎn)生類(lèi)似于“機(jī)械力化學(xué)”(機(jī)械力化學(xué):在狹義上是指因機(jī)械力作用于固態(tài)物質(zhì),從而引起的化學(xué)反應(yīng),廣義上則是指由機(jī)械力所引發(fā)的一切化學(xué)現(xiàn)象)的變化,可能產(chǎn)生了熱效應(yīng)或非熱的獨(dú)特效應(yīng)(生成類(lèi)等離子體和影響分子中的化學(xué)鍵)或力學(xué)信號(hào)作為一種機(jī)械能在植物體內(nèi)通過(guò)某種裝置轉(zhuǎn)化為化學(xué)能使藥材的組織結(jié)構(gòu)、次生代謝產(chǎn)物發(fā)生變化[21-23]。(5)揉搓的機(jī)械力施加于藥材后產(chǎn)生類(lèi)似于“生物力學(xué)”的效應(yīng)。揉搓藥材后產(chǎn)生的力學(xué)信號(hào)傳至細(xì)胞核,引起相關(guān)基因的表達(dá)或沉默[24],揉搓過(guò)程中力引起芒柄花素合成途徑(苯丙氨酸途徑)上關(guān)鍵酶基因(如異黃酮合酶基因等)的表達(dá)或沉默,引起次生代謝產(chǎn)物含量發(fā)生變化[25-27]。本文研究結(jié)果顯示,搓條后野生搓條樣品芒柄花素均值含量是未搓條樣品均值的2.58倍,栽培搓條樣品芒柄花素均值含量是未搓條樣品均值的1.87倍,可能的原因是搓條加工時(shí)藥材由鮮品至干品的過(guò)程受機(jī)械力刺激,機(jī)械力經(jīng)過(guò)傳導(dǎo),引起芒柄花素合成途徑上的關(guān)鍵異黃酮合酶基因、苯丙氨酸解氨酶基因、肉桂酸羥化酶基因、香豆酸輔酶A連接酶基因、查爾酮合成酶基因等的表達(dá)或沉默,引起芒柄花素的含量升高,具體機(jī)制有待于進(jìn)一步深入研究。

綜上所述,我們建立了“基于宏觀表型性狀--微觀結(jié)構(gòu)特征--整體性化學(xué)特征解析的三維表征體系”,開(kāi)展了基于性狀-顯微-指紋圖譜的紅芪搓條與未搓條樣品比較研究,發(fā)現(xiàn)了紅芪搓條前后性狀、顯微、指紋圖譜及活性成分均發(fā)生了顯著的變化,解析了揉搓加工的科學(xué)內(nèi)涵。揉搓加工是保證紅芪質(zhì)量及道地性形成不可或缺的步驟,是提高紅芪藥材活性成分含量的技術(shù)之一,可作為紅芪道地性特征應(yīng)用的切入點(diǎn),為其他藥材活性成分含量的提升提供思路。揉搓機(jī)制的研究需在中醫(yī)藥學(xué)結(jié)合物理學(xué)、化學(xué)、分子生物學(xué)、機(jī)械化學(xué)、生物力學(xué)、電生理學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深入研究。