唐藝文，黃敏，付孟，劉靚，王鋼，王丹，陳謙*

（1.西南科技大學 生命科學與工程學院，四川 綿陽 621010；2.四川省原子能研究院，四川 成都 610101；3.輻照保藏四川省重點實驗室，四川 成都 610101）

黃精（Polygonatirhizoma），百合科黃精屬（Polygonatum），2020 年版《中國藥典》中收載了3 種黃精，分別為黃精、多花黃精和滇黃精[1]。黃精屬植物分布廣泛，我國約有79 種[2]。作為川產(chǎn)道地藥材之一[3]，黃精中含有大量有益人體的營養(yǎng)成分，其中黃精多糖具有免疫調(diào)節(jié)、防治糖尿病、抗骨質(zhì)疏松、改善心肌細胞損傷等作用[4]；皂苷具有降血糖、抗腫瘤等作用[5]；黃精中黃酮在人體中可以發(fā)揮抗炎、抗氧化等作用[6]。隨著人們健康生活觀念的增強，對中藥材也更加關注，黃精作為一種藥食同源藥材[7]，其市場也在逐漸擴大，現(xiàn)已廣泛應用于食品、藥品、化妝品等領域。

據(jù)統(tǒng)計，2020 年黃精產(chǎn)量在11 561 t 左右，2021 年產(chǎn)量約為14 963 t，林下規(guī)范種植黃精，每公頃單位產(chǎn)量為1 500 kg 干品，每公頃的年產(chǎn)值可達112 500 元[8]，有著良好的經(jīng)濟效益。同時，“加強新食品原料、食藥同源食品開發(fā)和應用”是國家重點關注的發(fā)展方向[9]。四川作為中國十大道地藥材產(chǎn)區(qū)之一，當?shù)卣畬χ兴幉氖袌龅陌l(fā)展也十分重視。四川省人民政府辦公廳發(fā)布相關文件以提升川字號中藥材品質(zhì)與數(shù)量，培育一批在全國有影響力的川產(chǎn)道地藥材大品種[10]，為促進中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展，四川省制定了2025 年中藥材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標：中藥材種植面積達850 萬畝、年總產(chǎn)值達300 億元以上[11]。黃精作為一種川產(chǎn)道地的藥食同源中藥材，其發(fā)展有良好的政策支撐。

然而黃精含有大量的黃精多糖，易在貯藏過程中發(fā)生蟲蛀、霉變等現(xiàn)象[12]，會對其食用價值、藥用價值產(chǎn)生影響，故需運用貯藏養(yǎng)護技術進行處理。中藥材貯藏中的傳統(tǒng)養(yǎng)護技術有物理貯藏養(yǎng)護技術和化學養(yǎng)護技術，其中如干燥、氣調(diào)等的物理養(yǎng)護技術，在過程中存在耗時長、加熱不均勻、操作繁瑣等缺點；而用磷化鋁、硫磺等化學試劑對藥材進行熏蒸的貯藏養(yǎng)護技術，易在藥材中造成化學物質(zhì)的殘留，不僅影響藥效，還可能對人體造成損傷。在我國也已發(fā)布“要消除磷化鋁熏蒸現(xiàn)象，防止在中藥材產(chǎn)地加工與倉儲期間濫用硫磺熏蒸”相關文件[13]。輻照滅菌技術作為一種“冷殺菌技術”，具有綠色、安全、衛(wèi)生、經(jīng)濟、高效的特點，相較于傳統(tǒng)貯藏養(yǎng)護方法具有明顯優(yōu)勢。目前，輻照技術在食品滅菌和貯藏處理中的應用已十分廣泛，如鮮切蔬菜[14]、水果[15-16]、泡椒鳳爪[17]、肉類[18-19]等；在中藥材方面，對輻照技術應用的研究也已經(jīng)逐步展開，如天麻[20]、川芎[21]、大黃[22]、枸杞[23]等，有研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)一定劑量的輻照處理，可以降低藥材中微生物含量，其主要活性成分沒有明顯變化[24]，是一種延長中藥材貯藏期的有效方法[25]。有相關研究發(fā)現(xiàn)黃精經(jīng)0.5～6.0 kGy的60Co-γ 射線輻照后，其微生物顯著減少，表明在中藥材的貯藏養(yǎng)護中輻照技術能夠發(fā)揮有效作用[12]。相較于60Co-γ 射線輻照技術，高能電子束輻照具有處理效率高、能耗低、處理過程安全可控等優(yōu)點，然而電子束輻照技術在中藥材保藏加工中的應用研究仍然較少。

本研究采用電子加速器對黃精進行高能電子束輻照處理，測定輻照前后多項指標（微生物含量、活性成分、指紋圖譜等）的變化情況，評價高能電子束輻照技術對黃精品質(zhì)的影響，以期為電子束輻照技術在黃精貯藏中的應用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃精：四川省中興藥業(yè)有限公司；D-葡萄糖、薯蕷皂苷元、蘆丁（純度均為98%）：成都埃法生物科技有限公司；胰酪大豆胨瓊脂培養(yǎng)基、沙氏葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：北京奧博星生物技術有限責任公司；甲醇、乙腈（均為色譜純）：賽默飛世爾科技（中國）有限公司；亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、冰醋酸、高氯酸、香草醛、無水乙醇（均為分析純）：成都市科隆化學品有限公司。

1.2 儀器與設備

UltiMate 3000 雙三元、二維液相色譜儀：美國賽默飛世爾公司；RHCX-350 超聲波清洗儀：濟寧榮匯超聲波設備有限公司；GE60DA 高壓蒸汽滅菌鍋：美國致微公司；NH300 色度儀：深圳市三恩時科技有限公司；SPECORD 200 PLUS 紫外可見光分光光度計：德國Analytik Jena 公司；VF-ProAcc-10/20 電子加速器：山東藍孚高能物理技術股份有限公司；重鉻酸銀劑量計：四川省原子能研究院實驗室自制。

1.3 方法

1.3.1 輻照劑量選擇

基于“中藥輻照滅菌技術指導原則（2015 年第86號）”中“中藥最大總體平均輻照劑量原則上不超過10 kGy”的要求，本研究設定了2、4、6、8 kGy 4 個劑量組和0 kGy 對照組（CK）。

1.3.2 藥材處理

采用復合材料（20 cm×30 cm，30 絲）對黃精原材料進行真空密封包裝，各劑量分別包裝3 袋（每袋200 g），高能電子加速器（能量10 MeV，功率20 kW）按設定的輻照劑量進行處理，以輻照劑量0 kGy 作為對照組（CK），用重鉻酸銀劑量計測定黃精的實際吸收的輻照劑量，測得實際吸收的輻照劑量為2.15、4.05、6.88、8.62 kGy。后文均以設定劑量表示。將輻照后的黃精進行粉碎，過三號篩備用。

1.3.3 活性成分含量測定

1.3.3.1 黃精多糖含量測定

按2020 年版《中國藥典》黃精中的方法測定，以葡萄糖（C6H12O6）為對照品，計算樣品中黃精多糖含量。

1.3.3.2 總皂苷含量測定

以薯蕷皂苷元作為對照品，采用比色法測定，參照尤新軍等[26]方法略作修改。按照1∶20（g/mL）的料液比，稱取0.2 g 黃精樣品，加入4 mL 80%乙醇，在60 ℃的溫度下超聲提取30 min，重復提取2 次，過濾，合并濾液，定容至10 mL，為供試液。取供試液5 mL，80 ℃水浴加熱揮盡溶劑，加入0.2 mL 現(xiàn)配的5%香草醛-冰醋酸溶液，冰水浴條件下加入0.8 mL 高氯酸，搖勻后在60 ℃保溫15 min，取出置于冰水浴中2 min，加入冰醋酸至5 mL，靜置30 min，在波長530 nm 下進行吸光度測定。

1.3.3.3 總黃酮含量測定

以蘆丁作為對照品，采用鋁鹽顯色法，參照龍杰鳳等[27]的方法進行測定。黃精樣品采用80% 乙醇溶液按照1∶5（g/mL）的料液比在70 ℃下超聲45 min 進行提取，冷卻，過濾，取濾液2 mL 于10 mL 試管中，加0.4 mL 5% NaNO2溶液，混勻靜置6 min，加0.4 mL 10% Al（NO3）3，混勻靜置6 min，加入4 mL 40% NaOH混勻，加水至刻度，靜置15 min，在波長512 nm 處測定吸光度。

1.3.4 微生物含量測定

測定各輻照劑量下黃精中的需氧菌總數(shù)、霉菌和酵母菌總數(shù)。具體方法參照2020 年版《中國藥典》中1105 非無菌產(chǎn)品微生物限度檢查：微生物計數(shù)法。

1.3.5 高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法測定指紋圖譜

1.3.5.1 供試品溶液的制備

精密稱取輻照后的黃精樣品粉末，按照料液比1∶20（g/mL）加入甲醇，稱重，室溫下超聲30 min，稱重，用甲醇補足質(zhì)量，過濾后，取濾液，為供試品溶液。

1.3.5.2 色譜條件

色譜柱：ZORBOX SB-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：水為流動相A，乙腈為流動相B，按表1 進行梯度洗脫；流速：0.8 mL/min；柱溫：30 ℃；進樣體積：10 μL；指紋圖譜檢測波長：210 nm。

表1 流動相時間程序Table 1 Time program of mobile phase

1.3.5.3 指紋圖譜采集

按上述方法制備對照品和供試品溶液并進行檢測，得到黃精的HPLC 指紋圖譜。

1.3.6 色澤測定

參照李占明等[28]的方法，通過色度儀測定黃精樣品的色澤，記錄亮度值L*值、紅綠值a*值、黃藍值b*值，并按下列公式計算飽和度（C）和總色差（?E）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0 軟件對3 次重復試驗測得的數(shù)據(jù)進行顯著性和相關性分析；采用中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)2012 版進行HPLC 指紋圖譜分析，Origin 2021 軟件進行指紋圖譜的繪制。

2 結果與分析

2.1 電子束輻照對黃精微生物數(shù)量的影響

各輻照劑量下的微生物數(shù)量測定結果見表2。

表2 電子束輻照處理對黃精微生物總數(shù)的影響Table 2 Effect of electron beam irradiation on total microbial count of Polygonati rhizoma

由表2 可知，未經(jīng)輻照的黃精樣品的微生物數(shù)量大于限量標準，不符合《中國藥典》要求。當電子束輻照劑量達到2 kGy 時，微生物數(shù)量均降低至檢測限以下，表明在輻照劑量為2 kGy 時，高能電子束輻照能明顯降低黃精藥材中的微生物含量，使得黃精中的需氧菌總數(shù)、霉菌和酵母菌總數(shù)符合《中國藥典》中規(guī)定的微生物限量標準。黃趙剛等[12]利用60Co-γ 射線輻照黃精后發(fā)現(xiàn)當輻照劑量為0.5～6.0 kGy 時，黃精中微生物顯著減少，與本研究結果較為一致。通過電子束輻照處理后能夠有效控制中藥材中的微生物含量，使其達到《中國藥典》的相關規(guī)定。

2.2 電子束輻照對黃精中活性物質(zhì)含量影響

黃精多糖、總皂苷和黃酮是黃精主要活性成分，其含量是評價黃精品質(zhì)的重要指標。經(jīng)不同劑量電子束輻照處理后，測得黃精中黃精多糖、總皂苷和黃酮的含量如表3 所示，輻照劑量與黃精多糖、總皂苷、總黃酮的相關性如表4 所示。

表3 電子束輻照對黃精活性成分的影響Table 3 Effect of electron beam irradiation on active ingredients of Polygonati rhizoma

表4 輻照劑量與黃精多糖含量、總皂苷含量、總黃酮含量的相關性Table 4 Correlation among irradiation dose，polysaccharides，total saponins，and total flavonoids of Polygonati rhizoma

由表3、表4 可知，輻照前后黃精的黃精多糖含量范圍為7.87%～9.92%，符合《中國藥典》中規(guī)定的黃精多糖含量不小于7.0%要求。黃精多糖在輻照劑量為2 kGy 時，與CK 組相比無顯著性差異（P>0.05），并與輻照劑量之間呈現(xiàn)極顯著性正相關（P<0.01），即當輻照劑量較高時，會增加樣品中的黃精多糖含量，周鑫等[29]研究發(fā)現(xiàn)當輻照劑量超過5 kGy 時，白芷中的粗多糖含量會呈現(xiàn)上升趨勢，與本文結果一致。本研究方法測定的是黃精中的水溶性多糖，多糖作為大分子物質(zhì)，其本身不易溶于水，輻照能夠使糖苷鍵斷裂，使多糖發(fā)生降解，從而降低多糖的平均分子量[30]，并使得羧基數(shù)量增加[31]。羧基作為親水基團，它的增加能夠提高多糖在水中的溶解度。同時，Wang 等[32]研究發(fā)現(xiàn)，輻照會使山藥淀粉的結構發(fā)生改變，支鏈淀粉含量增加，山藥粉的溶解度從15.59%顯著增加到30.05%。由此可見，輻照會使多糖結構發(fā)生改變，提高溶解度，使黃精多糖含量增加。

總皂苷含量范圍在7.43%～8.44%，隨著輻照劑量的升高，總皂苷含量整體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，與CK組相比，2 kGy 輻照劑量電子束輻照處理后，樣品中總皂苷含量未出現(xiàn)顯著變化（P>0.05），在4、6、8 kGy 輻照劑量下總皂苷含量顯著降低（P<0.05），與輻照劑量之間呈現(xiàn)極顯著的負相關性（P<0.01）。研究發(fā)現(xiàn)輻照會造成皂苷結構的改變和降解，從而使其含量減少[21]。研究發(fā)現(xiàn)，人參經(jīng)輻照后，其中的人參皂苷Rf 和人參皂苷Rb3 隨輻照劑量的增加而減少[33]。人參皂苷Rf屬于四環(huán)三萜類衍生物，人參皂苷Rb3 是一種天然三萜皂苷，三萜皂苷類是黃精總皂苷的主要成分之一，可推測輻照對黃精中的三萜皂苷類成分產(chǎn)生降解作用，使得其含量減少。

隨著輻照劑量的升高，黃精中總黃酮含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。與CK 組相比，經(jīng)2、4 kGy 輻照劑量電子束輻照處理后，樣品中總黃酮含量未出現(xiàn)顯著性差異（P>0.05），在6、8 kGy 輻照劑量下總黃酮含量呈現(xiàn)顯著性差異（P<0.05），徐勝等[6]研究發(fā)現(xiàn)黃精中黃酮含量隨輻照劑量的增大而減少，與本研究結果一致。有研究表明輻照會促進羥基自由基的產(chǎn)生[34]，并與輻照劑量呈正相關，進一步說明在輻照過程中可能會引起抗氧化物質(zhì)的降解，從而造成總黃酮含量的降低。

2.3 電子束輻照對黃精指紋圖譜的影響

指紋圖譜可整體描述和評價中藥材的品質(zhì)，是中藥質(zhì)量控制的常用方法，在中藥領域已取得廣泛的應用。采用Origin 2021 軟件進行指紋圖譜的繪制，以未輻照（CK）黃精作為參照圖譜，進行多點校正、自動匹配（時間窗寬度為0.01），同時峰面積占總峰面積的1%的峰參與匹配，并標記11 個共有峰作為黃精的特征峰，得到黃精的HPLC 指紋圖譜，如圖1 所示，計算得黃精HPLC 指紋圖譜相似度，如表5 所示。

圖1 黃精的HPLC 指紋圖譜Fig.1 HPLC fingerprint of Polygonati rhizoma

表5 黃精HPLC 指紋圖譜相似度Table 5 Similarity of HPLC fingerprints of Polygonati rhizoma

由圖1 可知，以1 號為參比峰（令其相對保留時間和相對峰面積為1），計算其余各11 個共有峰的相對保留時間的相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）范圍為0.02%～2.96%，表明各輻照劑量下，黃精中成分大致保持一致；由表5 可知，采用“中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)2012 版”軟件測得指紋圖譜相似度均大于0.9，這與徐遠芳等[35]對山銀花進行HPLC指紋圖譜研究的結果較為一致，表明經(jīng)不同輻照劑量的電子束輻照處理后黃精的指紋圖譜整體仍較為一致且穩(wěn)定，處于可接受范圍內(nèi)。

2.4 色澤

色澤是判斷藥材品質(zhì)的直觀因素之一。黃精輻照前后各劑量下各色澤指標的測定結果見表6，指標間相關性見表7。

表6 電子束輻照對黃精色澤的影響Table 6 Effect of electron beam irradiation on color of Polygonati rhizoma

表7 輻照劑量與色澤的相關性Table 7 Corrlation between irradiation dose and color

由表6、表7 可知，與CK 組相比，當輻照劑量為2、4 kGy 時，L*值未發(fā)生顯著變化（P>0.05），當輻照劑量升高至6、8 kGy 時，L*值顯著增大（P<0.05），色彩呈現(xiàn)更加亮眼。經(jīng)相關性分析，發(fā)現(xiàn)L*值與輻照劑量呈極顯著正相關性（P<0.01）。

紅綠值a*值的測定結果均為正值，即黃精偏紅。對比于CK 組，發(fā)現(xiàn)經(jīng)2 kGy 處理后的黃精，其a*值無顯著變化（P>0.05）；隨著輻照劑量增大，a*值呈現(xiàn)顯著性變化（P<0.05）。總體趨勢為隨輻照劑量的增大，a*值減少，a*值與輻照劑量呈顯著負相關性（P<0.05）。

黃藍值b*值結果均為正值，黃精主要呈現(xiàn)黃色，相較于CK 組，2 kGy 處理的黃精，其b*值無顯著變化（P>0.05），輻照劑量增大后，b*值發(fā)生顯著性變化（P<0.05），總體呈現(xiàn)增大趨勢。經(jīng)相關性分析，b*值與所選輻照劑量之間存在極顯著正相關性（P<0.01），隨輻照劑量的增加，黃精黃色加深。

與CK 組相比，色彩飽和度C值在輻照劑量為2 kGy 時無顯著變化（P>0.05），隨著輻照劑量增大，C值發(fā)生顯著性變化（P<0.05），整體上呈現(xiàn)增大的趨勢，黃精呈現(xiàn)出更加濃厚的色澤，并與所選輻照劑量之間存在極顯著正相關性（P<0.01）。

ΔE值表示黃精顏色的差異，值越大表示顏色差異越明顯。各劑量輻照下，ΔE值的范圍為2.05～11.39。2、4 kGy 輻照劑量下的ΔE值無顯著變化（P>0.05）且小于6，說明經(jīng)2、4 kGy 劑量輻照后，黃精顏色無顯著性差異。隨著輻照劑量增大，ΔE值顯著增大（P<0.05），與輻照劑量之間呈現(xiàn)極顯著正相關性（P<0.01）。因此，當輻照劑量為2、4 kGy 時，對黃精的色澤影響相對較小。

隨著輻照劑量的增加，黃精整體呈現(xiàn)更加強烈濃重的亮黃色。輻照過程中樣品中的多糖物質(zhì)可與蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應[36]。結合上述活性物質(zhì)含量的變化，推測原因可能是輻照過程中黃精中增多的多糖物質(zhì)和蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應，使得黃精呈現(xiàn)更加強烈的色彩。

2.5 水分含量、總灰分及醇溶性浸出物

水分、總灰分和浸出物是反映藥材品質(zhì)的重要指標。2020 年版《中國藥典》中規(guī)定黃精水分含量不得超過18.0%，總灰分不得超過4.0%，醇溶性浸出物含量不得少于45.0%[1]。電子束輻照后黃精中水分、總灰分及浸出物的測定結果見表8，輻照劑量與黃精水分、總灰分和浸出物的相關性見表9。

表8 電子束輻照對黃精水分、總灰分及浸出物的影響Table 8 Effect of electron beam irradiation on moisture，total ash，and extracts of Polygonati rhizoma

表9 輻照劑量與黃精水分含量、總灰分含量和浸出物含量的相關性Table 9 Correlation among irradiation dose，moisture content，total ash content，and extracts contentof Polygonati rhizoma

由表8、表9 可知，輻照前后黃精中水分含量為10.90%～11.36%，總灰分含量為2.18%～2.73%，醇溶性浸出物含量為70.95%～72.28%，且均與CK 組均無顯著性差異（P>0.05）。各輻照劑量下黃精的水分、總灰分和醇溶性浸出物含量均符合《中國藥典》規(guī)定。

3 結論

本研究通過分析不同劑量電子束輻照處理對黃精微生物含量、黃精多糖含量、總黃酮含量、總皂苷含量及指紋圖譜等指標的影響，發(fā)現(xiàn)當電子束輻照的劑量達到2 kGy 及以上時能有效降低黃精中的微生物含量至可接受范圍。綜合評價水分、總灰分、浸出物、色澤及活性成分在輻照前后的變化情況，得出當電子束輻照處理的劑量為2 kGy 時，既可以有效降低黃精中的微生物含量，又能在一定程度上保證其品質(zhì)。綜上，高能電子束輻照技術在黃精的儲藏加工中具有較廣闊的應用前景。