鄧淑芳， 劉潔麗， 邢冬梅， 孫宇靖，3， 王亞麗，3?

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅蘭州730000；2.甘肅省當(dāng)歸產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，甘肅蘭州73000；3.甘肅省中藥質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)研究重點實驗室，甘肅 蘭州730000）

質(zhì)量源于設(shè)計（QbD） 是美國食品藥品管理局（FDA）于2004 年提出的新型藥品質(zhì)量管理理念［1］，是利用可靠的科學(xué)和質(zhì)量風(fēng)險管理來增加對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程的理解和工藝控制的一種方法［2-3］。與質(zhì)量源于檢驗（QbT） 和質(zhì)量源于生產(chǎn)（QbP） 不同，QbD 理念強(qiáng)調(diào)通過預(yù)先設(shè)計來賦予產(chǎn)品最終的質(zhì)量。目前，該理念主要應(yīng)用于藥品研發(fā)［4］、制藥工藝條件優(yōu)化［5-7］及中藥分析［8］等領(lǐng)域，在中藥材生產(chǎn)領(lǐng)域的研究較少。

中藥材是整個中藥產(chǎn)業(yè)鏈的開端，是中藥飲片、中藥提取物、中藥制劑及中藥保健品的基礎(chǔ)原料藥，也是中藥質(zhì)量問題的源頭。當(dāng)前，中藥材質(zhì)量問題集中表現(xiàn)為栽培品種退化［9］、種質(zhì)資源混亂［10］、重金屬和農(nóng)殘超標(biāo)［11-12］、SO2殘留量超標(biāo)［13］、黃曲霉素污染［14］、藥效降低、蟲蛀、霉變、染色、摻偽、隨意增重［15］等，引起這些質(zhì)量問題的因素主要是中藥材生產(chǎn)中選擇的產(chǎn)地環(huán)境不符合藥材的生長習(xí)性、品種混淆、種子種苗質(zhì)量滯后、種植技術(shù)不規(guī)范、施肥不科學(xué)、病蟲害防治不當(dāng)、采收加工過于隨意、包裝和貯藏不規(guī)范。對中藥材生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制，主要有中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GAP） 的實施及GAP 基地的建設(shè)、危害分析和關(guān)鍵質(zhì)量控制點體系（HACCP）［16-17］、中藥質(zhì)量樹概念［18］、中藥材質(zhì)量可追溯體系［19］等。目前，GAP 依然是中藥材生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的主流方法，但它只是對生產(chǎn)過程做了基本的規(guī)定，是藥材規(guī)范化種植的基本保障，缺乏實現(xiàn)質(zhì)量控制的具體工具。與GAP 相比，QbD可以預(yù)先設(shè)計生產(chǎn)目標(biāo)，進(jìn)而通過生產(chǎn)工藝設(shè)計和生產(chǎn)工藝改進(jìn)實現(xiàn)，可以彌補GAP 的不足，作為GAP 的輔助工具?；诖?，本研究將QbD 理念引入中藥材生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對影響該環(huán)節(jié)藥材質(zhì)量的關(guān)鍵點進(jìn)行分類研究，通過思考和分析，將該理念融入中藥材生產(chǎn)，通過預(yù)先設(shè)計，結(jié)合實際，生產(chǎn)符合設(shè)計目標(biāo)的高質(zhì)量藥材。

1 總體設(shè)想

1.1 設(shè)計目標(biāo) 中藥材的用途多種多樣，不僅可以作為中藥飲片、中藥提取物及中藥制劑的原料藥，還可以直接用于疾病的治療，部分中藥材還可以作為藥食同源兩用。不同用途對藥材的質(zhì)量要求不同，所以在該設(shè)想中將中藥材不同用途的質(zhì)量要求作為設(shè)計目標(biāo)。

1.2 質(zhì)量屬性 為了滿足社會發(fā)展的需求，中藥材的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)由性狀特征轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)成分含有量，但這兩種評價標(biāo)準(zhǔn)均太過單一和局限?，F(xiàn)代研究表明，性狀特征可以影響內(nèi)在有效成分含有量， 二者之間存在一定相關(guān)性［20-22］。王良信［23-24］認(rèn)為性狀特征是有效成分的外在表現(xiàn)，應(yīng)該被列為藥材質(zhì)量評價主要項目之一。基于此，本文考慮將性狀特征和有效成分含有量作為該研究的關(guān)鍵質(zhì)量屬性。

1.3 工藝參數(shù) 根據(jù)GAP 的操作程序，將中藥材生產(chǎn)過程劃分為產(chǎn)地環(huán)境、種質(zhì)資源、栽培管理、采收加工、貯藏包裝5 個模塊，各個模塊有各自與關(guān)鍵質(zhì)量屬性對應(yīng)的關(guān)鍵工藝參數(shù)。產(chǎn)地環(huán)境模塊［25］為溫度、濕度、海拔、光照、經(jīng)度、緯度、水分及土壤；種質(zhì)資源模塊為①種子質(zhì)量劃分依據(jù)［26］千粒重、含水量、凈度、發(fā)芽率、健康度及生活力等；②種苗質(zhì)量劃分依據(jù)根及根莖類［27-30］有根粗、根長、根重、側(cè)根數(shù)、株高、株徑、種球直徑等；全草及葉類［31-34］有株高、地徑、根數(shù)、葉長、苗長、根長、苗粗、葉片數(shù)、單鮮株重等；花類藥材［35］有地徑、苗高等；栽培管理模塊為種植密度、育苗期、移苗期、施肥時間及肥料配比；采收加工模塊為生長年限、采收期及加工設(shè)備的儀器參數(shù)等；貯藏包裝模塊［36］為時間、溫度、濕度、光照、環(huán)境含氧量等。

1.4 設(shè)計空間 設(shè)計空間的目的是反映關(guān)鍵質(zhì)量屬性和關(guān)鍵工藝參數(shù)之間的關(guān)系，確定工藝路線，保證產(chǎn)品的質(zhì)量［37］。GAP 既是保證藥材規(guī)范化生產(chǎn)的最低標(biāo)準(zhǔn)，也是保證藥材質(zhì)量穩(wěn)定、均一的前提，所以在該設(shè)想中將GAP 作為總體設(shè)計空間，將產(chǎn)地環(huán)境、種質(zhì)資源、栽培管理、采收加工及貯藏包裝5 個生產(chǎn)模塊作為5 個分設(shè)計空間。

1.5 總體設(shè)想框架 根據(jù)以上4 點研究，結(jié)合QbD 理念的實施過程，構(gòu)建QbD 理念在中藥材生產(chǎn)過程中應(yīng)用的總體設(shè)想框架，具體見圖1。

2 分類研究

2.1 產(chǎn)地環(huán)境 曹海祿等［25］研究表明，光照、溫度、濕度、降水、土壤、海拔等環(huán)境因子是影響中藥材品質(zhì)的重要因素。辛博［38］通過研究產(chǎn)地氣候、土壤因子與黃芪藥材質(zhì)量的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，氣溫、降雨量、日照時數(shù)及土壤中的礦質(zhì)元素含有量均會對黃芪甲苷、毛蕊異黃酮甘等活性成分含有量產(chǎn)生促進(jìn)或抑制作用；而7 月均溫、日照時數(shù)、相對濕度及緯度則會對黃芪藥材的根長、根粗等生長指標(biāo)產(chǎn)生影響。

圖1 QbD 理念應(yīng)用總體設(shè)想框架

綜上所述，根據(jù)QbD 理念，在產(chǎn)地環(huán)境這一分設(shè)計空間，以溫度、海拔、濕度、光照、經(jīng)度、緯度、降水、土壤中微量元素含有量、土壤PH、水分等環(huán)境因子作為關(guān)鍵工藝參數(shù)，以有效成分含有量及性狀特征作為關(guān)鍵質(zhì)量屬性，針對不同的藥材篩選其適宜的產(chǎn)地環(huán)境。

2.2 種質(zhì)資源

2.2.1 產(chǎn)地、品種 潘雪梅等［39］研究發(fā)現(xiàn)，四川產(chǎn)的丹參丹參素含有量最高；陜西商洛產(chǎn)的丹參迷迭香酸含有量最高；山東產(chǎn)的丹參丹參酮ⅡA含有量最高。王明偉等［40］通過商權(quán)TOPSIS 模型評價12 個當(dāng)歸不同栽培品種的質(zhì)量發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)油含有量和藁本內(nèi)酯含有量以岷歸4 號最高，質(zhì)量最佳。宋劍等［41］通過建立不同品種的淫羊藿指紋圖譜后發(fā)現(xiàn)，淫羊藿苷含有量和總黃酮含有量均以柔毛淫羊藿最高。

產(chǎn)地和品種也會對藥材品質(zhì)產(chǎn)生影響，不同產(chǎn)地和品種的藥材在有效成分含有量方面存在較大差異。根據(jù)QbD理念，在實際工作中，可先根據(jù)目標(biāo)藥材的不同用途，確定所需的有效成分，然后結(jié)合文獻(xiàn)研究報道的產(chǎn)地和品種對該目標(biāo)藥材質(zhì)量的影響，選擇適宜的產(chǎn)地和品種。

2.2.2 種子、種苗質(zhì)量及分級 賀玉林等［42］根據(jù)不同來源的遠(yuǎn)志種子的千粒重、含水量、發(fā)芽率及凈度值，將遠(yuǎn)志種子質(zhì)量分為3 個等級。于福來等［30］運用K-聚類法，結(jié)合側(cè)根數(shù)、種球直徑、知母皂苷BⅡ、芒果苷及新芒果苷等指標(biāo)，將知母種苗質(zhì)量分為3 個等級。張芳芳等［43］通過測定根長、根直徑、芽數(shù)及產(chǎn)量等指標(biāo)，將丹參種苗分為5 個等級。

目前，中藥材種子質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)均以千粒重、水分、發(fā)芽率、生活力、凈度及健康度為主要指標(biāo)，而種苗質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)研究主要集中在根及根莖類、全草類、葉類及花類，各類藥材在種苗質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)方面存在較大差異。根據(jù)QbD 理念，在種子種苗選擇方面，可先依據(jù)兩者的分級指標(biāo)對目標(biāo)藥材的種子種苗進(jìn)行質(zhì)量分級，然后研究不同等級的種子種苗對藥材品質(zhì)的影響，最后根據(jù)目標(biāo)藥材的質(zhì)量要求，選擇適宜的種子種苗。

2.3 栽培管理

2.3.1 種植 張新慧等［44］通過研究不同茬口對當(dāng)歸藥材質(zhì)量的影響后發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)油含有量和藁本內(nèi)酯含有量以黃芪茬口最高，浸出物含有量以小麥茬口最高。紀(jì)瑛等［45］發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)的不吊蔓模式相比，采用吊蔓、密度為22.2 萬株／hm2的栽培方式，黨參產(chǎn)量更高。李連珍等［46］通過研究不同育苗期和移栽期對裕丹參產(chǎn)量和品質(zhì)的影響后發(fā)現(xiàn)，早育苗和早移栽對裕丹參的生長發(fā)育和有效成分的積累有促進(jìn)作用。朱金霞等［47］發(fā)現(xiàn)，枸杞的光合特性和產(chǎn)量受灌水量的影響。

前茬物類別、種植方式、栽培密度、育苗期、移苗期、灌水期及灌水量均影響藥材最終的品質(zhì)。根據(jù)QbD 理念，在種植環(huán)節(jié)，應(yīng)先根據(jù)目標(biāo)藥材對質(zhì)量的要求，選擇適宜的茬口和種植方式，然后在此基礎(chǔ)上，將性狀特征和有效成分含有量作為關(guān)鍵質(zhì)量屬性，以栽培密度、育苗期、移苗期、灌水期及灌水量作為關(guān)鍵工藝參數(shù)，設(shè)計種植技術(shù)規(guī)程。

2.3.2 施肥 邱黛玉等［48］發(fā)現(xiàn)，施肥對黃芪生育中期的影響最大，施用N 肥37.50 kg／hm2、P2O590.00 kg／hm2、K2O 30.00 kg／hm2時，黃芪藥材產(chǎn)量最高； 施用N 肥45.00 kg／hm2、P2O5108.00 kgK2O 36.00 kg／hm2時，黃芪種子產(chǎn)量最高。王帥［49］通過田間試驗指出，丹參中丹酚酸B 和丹參酮ⅡA含有量受不同種類肥料的影響，其中丹酚酸B 含有量與N 肥量成正比，丹參酮ⅡA含有量與P肥量成正比。張麗萍等［50］發(fā)現(xiàn)，黃連植株的生長和小檗堿含有量受N、P、K 的影響，尤以缺N 最為嚴(yán)重。韋中強(qiáng)等［51］發(fā)現(xiàn)，青蒿產(chǎn)量受N 和P 的影響，青蒿素含有量受K的影響，當(dāng)N ∶P=1 ∶1 時，適當(dāng)增加K 含有量，不僅可以使青蒿素含有量成倍增加，還可以提高青蒿的產(chǎn)量。

肥料的種類、施肥時間、肥料配比會對藥材的有效成分含有量和不同生長部位產(chǎn)生不同的影響。根據(jù)QbD 理念，在實際生產(chǎn)中，可先根據(jù)藥材用途對其質(zhì)量的要求，結(jié)合前人研究，選擇適宜的肥料種類；然后以性狀特征和有效成分含有量作為關(guān)鍵質(zhì)量屬性，以施肥時間、肥料配比作為關(guān)鍵工藝參數(shù)，設(shè)計施肥工藝。如丹參用作注射液時，有效成分是丹參酮ⅡA，在施肥時則需適當(dāng)要增加P 肥的用量，降低N 肥的用量；而在復(fù)方丹參滴丸中，丹參發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)是酚酸類成分，所以在施肥時要適當(dāng)?shù)脑黾覰 肥的用量，減少P 肥的用量。

2.4 采收加工

2.4.1 生長年限和采收期 畢博等［52］通過研究生長年限和采收期對長白山玉竹質(zhì)量的影響后發(fā)現(xiàn)，總黃酮、總皂苷和總多糖含有量隨生長年限的增加而增加，在10 月中旬三者的含有量均達(dá)到最高水平，最終得出6 年生，10 月中旬采收的長白山玉竹質(zhì)量最佳?？姇运氐龋?3］采用裂區(qū)試驗發(fā)現(xiàn)，春季（5 月～6 月） 是黃芩適宜的采收期。王宗權(quán)等［54］研究了3 年生～7 年生、9 月～11 月采收的黃芪藥材中3 種黃芪皂苷含有量的動態(tài)變化發(fā)現(xiàn)，4 年為黃芪最佳的生長年限，9 月下旬為最佳采收期。

不同生長年限和采收期與藥材質(zhì)量優(yōu)劣息息相關(guān)。根據(jù)QbD 理念，在藥材采收環(huán)節(jié)，可先根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，確定藥材質(zhì)量要求，然后以性狀特征和有效含有量作為關(guān)鍵質(zhì)量屬性，以生長年限和采收期作為關(guān)鍵工藝參數(shù)，設(shè)計藥材采收方式。

2.4.2 加工 現(xiàn)代研究表明， “揉搓” 會對黃芪藥材的外觀性狀、顯微結(jié)構(gòu)及指標(biāo)性成分含有量產(chǎn)生影響，且黃芪“揉搓” 后更能適應(yīng)高溫高濕的極端環(huán)境條件［55］。郝江波等［56］研究發(fā)現(xiàn)，與陰干、曬干等傳統(tǒng)干燥方式相比，經(jīng)殺青、烘干等現(xiàn)代干燥方式干燥的金銀花多呈鮮綠色，有機(jī)酸含有量更高。呂潔麗等［57］研究了陰干、曬干、烘干、微波干燥、真空干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、傳統(tǒng)熏制及燃料熏制8種干燥方式對當(dāng)歸多糖含有量的影響，發(fā)現(xiàn)微波中火更有利于當(dāng)歸多糖含有量的保存。彭芳等［58］研究了蒸制和切片兩種產(chǎn)地初加工方式對肉蓯蓉質(zhì)量的影響，蒸制處理有利于肉蓯蓉苯乙醇甘苷類和醇溶性浸出物含有量的積累，切片處理有利于肉蓯蓉多糖和可溶性多糖含有量的積累。徐凌川等［59］發(fā)現(xiàn)，白首烏采用趁鮮蒸后切片烘干，不去皮的產(chǎn)地加工方式，其卵磷脂含有量最高，可達(dá)0.386%。

產(chǎn)地初加工是影響藥材品質(zhì)的另一個重要環(huán)節(jié)，不同的藥材有不同的加工方式，而不同的加工方式又對藥材質(zhì)量有不同的影響。干燥是藥材產(chǎn)地加工的重要環(huán)節(jié)，不同干燥方式對藥材性狀特征和有效成分含有量影響較大。根據(jù)QbD 理念，在藥材加工環(huán)節(jié)，應(yīng)首先根據(jù)目標(biāo)藥材的用途，確定所需的目標(biāo)成分，然后根據(jù)藥材的特性和前人的研究，選擇適宜的產(chǎn)地加工方式，再以有效成分含有量和性狀特征作為關(guān)鍵質(zhì)量屬性，以不同的加工方式所需的影響因子作為關(guān)鍵工藝參數(shù)，如“揉搓” 為揉搓次數(shù)、力度、時間；蒸制為蒸制時間、溫度、次數(shù)；干燥為溫度、時間、設(shè)備儀器參數(shù)等，設(shè)計和選擇藥材加工工藝路線。

2.5 貯藏包裝 馬鵬等［60］通過研究不同包裝方式和貯藏方法及貯藏時間對灰氈毛忍冬外觀性狀和內(nèi)在成分的影響后認(rèn)為，低溫（5 ℃）、避光（具內(nèi)膜）、密封貯藏不超過24 個月是其最優(yōu)的包裝貯藏方案。駱驕陽等［61］研究發(fā)現(xiàn)，陳皮適宜貯藏的環(huán)境為低溫低濕，且包裝材料不宜采用牛皮紙和編織袋，因為這兩種包裝材料會使水分含有量高于藥典標(biāo)準(zhǔn)，橙皮苷含有量低于藥典標(biāo)準(zhǔn)。

在藥材貯藏和包裝環(huán)節(jié)，可能會發(fā)生蟲蛀、霉變等現(xiàn)象，為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，需要選擇適宜的貯藏環(huán)境和包裝方式。根據(jù)QbD 理念，在貯藏和包裝環(huán)節(jié)，應(yīng)先依據(jù)藥材用途，確定質(zhì)量要求，在文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計包裝方式，然后以溫度、濕度、時間、光照及環(huán)境含氧量等作為關(guān)鍵工藝參數(shù)，以有效成分含有量和性狀特征作為關(guān)鍵質(zhì)量屬性，結(jié)合試驗設(shè)計，篩選最佳貯藏包裝方案。

3 討論

根據(jù)QbD 理念在中藥材生產(chǎn)過程中應(yīng)用的研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境、種質(zhì)、栽培、采收、加工、包裝及貯藏等因素均影響藥材最終的質(zhì)量。而每個因素內(nèi)又包含與該因素關(guān)鍵質(zhì)量屬性相對應(yīng)的多個關(guān)鍵工藝參數(shù)，其范圍及最終的選值又會對藥材的品質(zhì)產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響，依據(jù)藥典對藥材進(jìn)行的檢驗結(jié)果并不能代表判定藥材質(zhì)量是否合格的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

QbD 理念完全符合現(xiàn)代藥物質(zhì)量評價體系遵循的安全、有效、質(zhì)量可控的原則，能夠通過預(yù)先設(shè)計賦與產(chǎn)品更好的質(zhì)量。目前，對中藥材質(zhì)量的控制依然沿襲一個或幾個化學(xué)成分含有量的質(zhì)控模式，未能對整個生產(chǎn)過程的質(zhì)量進(jìn)行把控。將QbD 理念運用到中藥材種植過程，根據(jù)不同藥材的不同用途對生長環(huán)境、種質(zhì)、栽培、采收、加工、貯藏及包裝的要求，通過設(shè)計與實踐的結(jié)合，制訂符合該藥材特點的一系列標(biāo)準(zhǔn)化種植規(guī)程、良種繁育規(guī)程、種子種苗質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)、采收加工標(biāo)準(zhǔn)及貯藏包裝標(biāo)準(zhǔn)等，從藥材質(zhì)量的源頭進(jìn)行把控，是現(xiàn)代中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。