第一章第三节中药植物产量与品质的形成

第一章中药植物栽培的环境条件与产量品质的形成,第二篇中药植物栽培基础,林莺linying_1980,第三节中药植物产量与品质的形成,转化,光合作用产物,产量,次生代谢产物,品质,积累,占干物质总量90%95%,一、中药植物的产量及其构成,（一）中药植物的产量,中药植物的产量,生物产量,经济产量,通常不包括根系（根和根茎类除外）,中药植物栽培目的：获得更大经济产量,中药植物在整个生育期内通过光合作用生产和积累的干物质的总量，即整个植株的干物质的总量。,以栽培为目的所需要的有经济价值的主产品的数量。,中药植物的种类和栽培的目的不同，被利用作为主产品的入药部分也不同。,1牛膝2丹参3地黄4何首乌5人参,根及根茎类,1,2,3,4,5,1蒲公英2淫羊藿3荆芥4穿心莲5薄荷6麻黄,全草类,1,2,3,4,5,6,1五味子2豆蔻3山茱萸,果实、种子类,花类,1,2,3,皮类,1杜仲2肉桂3厚朴,同一中药植物，因栽培的目不同，经济产量的概念也不同。如植物忍冬的花蕾作为收获对象时，可得到中药材金银花；藤为收获对象则得到中药材忍冬藤。,葫芦科植物栝楼，雄株以根为收获对象，得到药材天花粉；雌株以果实为收获对象，果实的不同组织为不同用途的药材瓜蒌、瓜蒌皮、瓜蒌仁。,经济产量的形成以生物产量为基础。一定的生物产量中，经济产量的高低取决于生物产量转为经济产量的效率，即经济系数：经济系数=经济产量/生物产量经济系数表示植物将光合作用产物转运至经济器官的能力，并不表示经济产量的高低。不同器官的经济系数：全草类：接近100%；根及根茎类：70%85%；果实、种子类：30%50%。只有提高植物的生物产量，提高经济系数，植物经济产量才能增加。经济产量=生物产量*经济系数。,（二）产量因素的形成,中药植物的产量是指单位土地面积上中药植物群体的产量，即由个体产量和个体数量构成。由于中药植物种类不同，构成产量的因素各异。单位土地面积上的药用植物产量随产量构成各因素而变化（下表）。,植物干物质量的增加,W=W0eRtW为植株的干重，W0为初始干重；R为相对生长率，t为时间，e为自然对数的底（2.718）相对生长率（RGR）:即单位时间内单位重量植株的重量增加值。,二、中药植物品质的形成,（一）中药植物品质的内涵中药植物品质关系到中药质量及临床疗效。,中药材品质,内在质量,外观性状,有效成分,农残与重金属含量,1、有效成分,中药防病治病的物质基础：有效成分（活性成分）衡量中药植物产品质量的主要指标：活性成分含量、各种成分的比例。目前已明确的药用化学成分种类有：糖类、苷类、木质素类、萜类、挥发油、鞣质类、生物碱类、氨基酸、多肽、蛋白质和酶、脂类、有机酸类、树脂类、植物色素类及无机成分等。,2农药残留物与重金属等外源性有害物质,栽培中药植物有时需使用农药，虽然药用器官禁用，但也应检查有无化学农药残留。残留物超过规定者禁止作为药材。,3外观性状,外观性状,色泽,质地,大小,形状,有效成分的特定光泽,加工方法,天然色素,黄酮苷、花色素苷、小檗碱,药效成分外在表现,纹理情况,外观形状：块状、球形、纺锤形、心形,突起或凹陷弯曲或卷曲,质地构成：肉质、木质、纤维质、革质和油质,硬韧度：体轻、质坚、质硬、质韧,粉质状况,长度,直径,平贝母标准：高0.51cm，直径0.62cm,区别药材质量好坏，加工工艺优劣的性状之一,(二)影响中药植物品质的因素,1、中药植物种质和遗传物质的影响中药植物的生长发育及其体内次生代谢产物的产生和积累受自身遗传因素的影响。不同植物，即使同科属不同种植物，其次生代谢产物的种类、含量和比例都不相同，都由植物体自身遗传物质调控。中药植物次生代谢产物生物合成受遗传调节的一个典型例子是Romeik所做的实验。,多利曼陀罗（东莨菪碱）,曼陀罗（莨菪碱）,子一代（东莨菪碱）,子二代（东莨菪碱）75%,子二代（莨菪碱）25%,不同种忍冬金银花药材主要化学成分分析（%）,植物名忍冬红腺忍冬山银花毛花柱忍冬绿原酸6.012.613.283.4总黄酮2.140.671.480.52,2、中药植物产品外观性状的影响因素,药材的色泽、形状、质地及气味等是鉴别药材品质的重要内容，是由中药植物种类、品种的遗传性和外界环境条件决定的。,3、中药植物有效成分积累的影响因素,生长年限,矿质营养,物候期,栽培技术与采收加工,生态因素,不同器官与组织,（1）中药植物生长年限的影响,多年生植物的生长不是一成不变的，植物体也有生长快慢、植株老幼之分，生长年限越长，植物体衰老程度越高，有效成分的产生和积累变化也越大。2、3年生的白术体内的挥发油苍术酮的含量较1年生白术高。因此，如果以苍术酮为主要入药成分，以采收2、3年生白术为佳。一年生甘草的根长2580cm，根部直径1.512.0mm；第二年增长最快、增重为第一年的160%左右；第三年实生根重量、长度、直径增长较明显，甘草酸、水溶性浸出物符合药典标准，甘草宜在第三年秋季采收。黄芪根67年生品质好；芍药34年采收为佳。,（2）物候期的影响,物候期是指作物生长发育在一定外界环境条件下所表现出来的形态特征，人为地将植物的生长划为不同的时期，以便科学地指导作物的生育进程。中药植物有效成分的产生和积累在不同的物候期差异显著。地下部分入药：休眠期有效成分的积累高地上部分入药：生长旺盛的花蕾、花期的有效成分积累最高。,（3）不同组织器官的影响,有效成分在植物体内分布不均薄荷主要有效成分：薄荷醇、薄荷酮茎上部至下部叶：薄荷醇量逐渐增高，薄荷酮含量逐渐减少。中药植物平车前穗中总黄酮含量高于叶和根。,（4）生态因素的影响,不同产地的气候、土壤对植物新陈代谢的影响不同，植物体内的有效成分的含量、种类和比例也有差异。,碳水化合物,蛋白质,脂肪,生物碱,高温高湿,适宜温湿度,高温干燥,当归主要有效成分挥发油：甘肃的“岷归”：半干旱、凉爽和多光的达0.65%。四川汉源的“川归”：少光潮湿的为0.25%丽江“云归”：0.59%。,碳水化合物,蛋白质,脂肪,生物碱,抑制,促进,海拔对中药材品质的影响：云南红豆杉林木枝叶紫杉烷从高海拔向低海拔依次升高。不同土壤条件对中药材外观品质的影响：黄芪：砂性土壤（深层温度高，表层干燥）：鞭杆芪粘性土壤（通气性差，深层温度低）：鸡爪芪。,甘肃岷县当归GAP种植基地,中药植物各种生化反应的原料（物质、能量和信息）部分来自空气，受气温、光照、水分等因素影响；另一部分则由植物根系从土壤中吸取，“地质背景系统”（GBS）制约着其的分布、生长发育、产量及品质。环境条件对品质的影响是复杂的，在不同生态因子作用下，活性物质变化与生态因子影响植物的代谢过程密切相关。因此，深入研究掌握各种生态因子，特别是主导生态因子对中药植物代谢过程的作用关系，创造适宜的环境条件，对提高中药材品质意义重大。,（5）矿质营养的影响,由于许多无机养料参与中药植物有效成分的合成，矿质营养也成为影响中药植物有效成分的重要因素。Mo、Zn、Mn、Fe对党参多糖含量有明显增加，比对照增产5%17%，其中以Zn肥对其内在品质影响最为显著。同种中药植物在不同产地，植株体内各器官积累N、P、K的数量不同。河南省沁阳山药（怀山药）各器官N含量均在根茎膨大盛期最高；而山西省平遥山药，根茎N含量最高在叶枯期。,（6）栽培技术与加工技术的影响,中药植物野生人工栽培，由于环境条件的改善，植株生长发育良好，为其活性成分的形成、转化和积累提供了良好条件，利于优质、高产。如：青蒿栽培品比野生青蒿植株高大，叶片中青蒿素含量高。另外：在同一环境不同播期种植青蒿，青蒿素含量存在差异；说明栽培技术对品质的影响。,适时采收与合理加工对内在质量的提高。,麻黄碱主要存在于麻黄地上部分草质茎中，木质茎含量很少，采收时应割草质茎。采收时间与气候关系密切。雨季后生物碱含量大幅下降。天麻采收春、冬季，冬麻比春麻质量优。采收时间各地不一致，根据当地当年气温、降雨量、光照等情况决定。,采收后干燥方法的选择,石菖蒲根茎宜采用间断晒干或阴干法，挥发油1.6%以上，而烘干法（60以下）挥发油1.4%左右。鲜天麻直接烘干（或晒干），天麻素明显减少，蒸制加工后干燥，天麻素含量升高。因此天麻蒸制为优。,随着中药植物品质形成及影响因素不断被揭示，人们将能够通过创造适宜的条件，调节或控制药用成分的形成、转化与积累过程，达到有效提高中药材质量的目的。,（三）提高药材品质的途径,1、良种选育2、实施GAP优质高产栽培技术3、合理制定并实施中药材规范化生产标准操作规程,附子的不同加工方法,黑顺片药材为毛茛科植物乌头的侧根经食用胆巴水浸制、煮、水漂、切纵片、染色、蒸、烘的加工品、呈不规则三角状纵切片。外皮黑褐色。切面暗黄色，油润具光泽，半透明状。质硬而脆，断面角质样。气微、味淡。,附子的不同加工方法,白附片药材为毛茛科植物乌头的侧根经食用胆巴水浸制、煮、切片、水漂、蒸、烘、硫磺熏的加工品。形状、气味与黑顺片相同。唯外皮已除去，全体均为黄白色半透明状，片较薄。,附子的不同加工方法,挂片药材为毛茛科植物乌头的侧根经食用胆巴水浸制、煮、水漂、剥去外皮、切成纵片、浸糖法、蒸、晒后的加工品。呈纵切对开的剖片状。表面褐色，剖面呈黄棕色或标褐色具光泽，呈半透明状。味淡或微带麻辣。,地黄的不同加工方法,玄参科植物地黄的干燥块茎。多呈不规则的团块状或长圆形，中间膨大，两端稍细。有的细小，长条状。稍扁而扭曲。表面棕黑色或棕灰色。极皱缩。具不规则的横曲纹。体重，质较软而韧，不易折断，断面棕黑色或乌黑色，有光泽，具粘性。,地黄的不同加工方法,玄参科植物生地黄以酒、砂仁、陈皮为辅料经反复蒸晒，至内外色黑油润，质地柔软粘腻。本品为不规则的块片、碎块。大小、厚薄不一。表面乌黑色。