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【基金项目】金银花及山银花产业技术研究进展


【基金项目】 国家自然科学基金(21808114);山东省“传统文化与经济社会发展”专项(ZC202011182)。


崔 灵 芝


1 前言


2 金银花种植产业技术


据报道中国忍冬科植物有12属约200余种 ,在我国长期的种植实践过程中,金银花形成了几十个品种作为中药材的栽培态势,表1汇总了我国常见的种植品种和代表性的栽培区域。


2.1 品种培育及苗木繁殖移栽技术


2.1.1 品种培育


金银花或山银花的良种培育筛选是一项长期而艰巨的工作,从最初实验室的实验,到大田推广验证一般要耗费多年时间。多个高校院所在这个领域一直在努力寻求突破。任斌等以山东和河南两省的金银花品种为亲本,实验构建了金银花异源四倍体,成功诱导了23个金银花异源四倍体并优选出了优良株系 。朱毅等通过秋水仙素诱导建立了一个金银花同源四倍体优良株系,其绿原酸比亲本提高了26% 。韩蓉等以叶柄、茎段为外植体,对其愈伤组织诱导、分化、继代培养与生根炼苗等环节的关键技术进行研究,建立了湘蕾株系的高效离体培养和植株再生技术 。


表1 我国常见的金银花和山银花品种



2.1.2 苗木繁殖


金银花和山银花均有种子繁殖、扦插与嫁接等多种苗木繁殖形式。种子繁殖是收集金银花种子之后,将种子清洗晾干并存放在阴凉干燥处保存,种植前对种子进行技术处理,如谭木秀等研究发现用75%酒精和30 s 0.1%Hg Cl灭菌处理25 min对红腺忍冬种子萌发效果最佳,每天光照12小时的室温培养为最适培养条件 。在春、秋两季可将晾干后的种子均匀地放在深度适宜的土中掩埋压实,约在播种10天后嫩芽将破土而出。扦插繁殖是将植株上发出的枝条剪下插入土中,一般半个月之后就会长出新的根系。插入土地的深度为10厘米至15厘米。陈少容等研究红腺忍冬最佳的扦插季节为3月,最佳扦插基质为红泥土 ∶ 细河沙=2 ∶ 1,生根率达68.54%。红腺忍冬硬枝扦插的较优条件是激素IAA300mg/L浸泡插条2h,生根率为59.13%,平均生根数为10.08条/株;用生根促进剂国光生根粉S2处理,生根率为52.67%,平均生根数为9.34条/株,平均根长为8.36cm,最大根长为15.5cm 。李健等以红土作为萌发基质,发现红腺忍冬种子的发芽率最好,以5 g/kg多菌灵溶液作为红腺忍冬种子的消毒溶液的发芽率最好 。


2.1.3 苗木移栽


移栽前一般需将土地耕翻30厘米,亩施4000公斤左右的腐熟畜禽圈肥作为底肥。选用黑色地膜沿着南北向覆地膜,以防止生长杂草。不同品种的苗木移栽时间不同,如大毛花基础上培育的九丰一号一年四季都可移栽定植,但以春秋季节最好,每亩可栽种450株左右,而北花一号最佳栽种时间为3月下旬至4月中旬,每亩可栽种550-600株。移栽要遵循“深埋、压实、浇水、盖土”八字方针,栽植深度以种苗茎秆上原土印迹以上1-2厘米为宜。回填土压实后再把种苗向上轻提,使根系舒展再次盖土压实后浇足定根水,待水下渗后及时盖土并把种苗扶正。


2.2 施基肥及追肥技术


金银花和山银花的生长期均要进行追肥,一般亩施化肥30~40 kg,以氮肥为主。刘调平等总结在甘肃栽植北花一号第1年的追肥情况,待新枝长到10 cm 以上时每株穴施用尿素和磷肥各10 g,栽植第2年每穴用磷酸二铵20 g 或磷肥和尿素各10 g,在距根部20cm 左右用追肥枪施肥,深度20 cm 以上 。郑江娜等结合河北省邢台市巨鹿一号金银花情况,研究发现金银花二、三、四茬花最佳追肥组合为尿素 ∶ 硫酸钾=1.0 ∶ 0.4,追肥量为每茬花尿素63g/株,硫酸钾25g/株。当分别在巨鹿一号的一、二、三茬花末期施肥时,能够使得巨鹿一号的二、三、四茬花花蕾平均活性成分含量达到最佳 。四季树形金银花施肥主要使用充分发酵的农家肥、绿肥、沼渣等有机肥,必要时可施用复合肥。张谦等建议对3年生以上的金银花在春季每株施过磷酸钙150~200 g以及土杂肥5 kg 。张玉兰等报道北花一号金银花进行叶面追肥,可用0.2%~0.3%的尿素或0.2%的磷酸二氢钾 。少施氮肥多施磷钾肥还可以防金银花的白粉病。晴天时在早晚进行喷施,阴天可全天喷施,均匀喷晒在叶片背面。


2.3 植株修剪技术


对金银花进行整形修剪,可改善通风透光条件、助力高产和增强抗病力。修剪技术分冬季修剪和生长期修剪,基本顺序是培育直立的主干,再培育主枝、一级分枝、二级分枝。对于1~2年内的幼龄期金银花,可选直径3~4 cm、长100 cm 的竹竿或木棍支撑培养主干,此时修剪目的是培育树形,要选择长势相对健壮、靠近中间的长枝条作为主干,侧枝以下的芽和枝条全部剪除,侧枝以下高度以30 cm 为好。金银花长到80~100 cm 高度时要摘心去顶,防止金银花树继续长高,这要在采收第一茬花后操作,保持修剪后的树形呈直立伞形。修剪还可以防范虫害,例如当夏秋季枝条上寄生天牛时,可将该枝条剪去,并剪除枯株集中烧毁。冬季修剪从12月至次年2月下旬进行,壮枝则进行轻剪,而枯老枝、病残枝越冬前进行重剪以减少养分消耗。对于3年后进入盛花期的金银花,修剪得当的话可保持20~30年的树龄。衰老期金银花的壮枝不剪、弱枝轻剪、病枝重剪、枯枝全剪。


2.4 病虫害防治技术


病虫害防治是一项综合治理技术,首先避免花株过于密集,要改善通风透光条件。秋冬季节应修剪枝条,将落叶清除,剪下枝条销毁,减少越冬虫源基数。药物防治中应注意遵循低残留、低毒、高效原则,禁止对金银花应用高毒农药。


表2 金银花和山银花常见病虫害的防治方法



2.5 采收技术


金银花和山银花的采摘技术也直接影响这一中药材的质量,过早采摘则花蕾太嫩小造成产量低,过晚采摘则花会开放而降低活性成分含量。当金银花呈未开放的青白色花蕾,上部膨大时采摘最适宜。一般在上午9时之前露水未干适宜采收金银花,此时花蕾不易开放且色泽气味好,有效成分含量高。丁刚等研究了灰毡毛忍冬开花型和闭蕾型不同发育阶段挥发油的含量,以高含量为目标来确定开花型灰毡毛忍冬适宜采收期为大白期,闭蕾型为黄白期 。李隆云等研究也发现开花型灰毡毛忍冬的适宜采收期为大白期,采摘时段为10:00以前和18:00以后。花蕾型灰毡毛忍冬的适宜采收期为青白期,采摘时段为8:00以前和18:00以后 [28] 。采摘不要损伤花蕾,一般要“轻摘、轻握、轻放”。


3 金银花工业深加工技术


金银花主要作为茶、饮料、中药、日化行业的原料,还可以做酒、酸奶、保健食品等。金银花的叶子等也可以用于提取一些活性物质和用于养殖业。因此,金银花和山银花的深加工产业技术也因应用领域不同而有不同的发展。


3.1 金银花干燥技术


金银花常见的干燥方法有阴干法、晒干法、强制通风干燥法、真空干燥法、微波干燥法及杀青烘干法等,不同的干燥加工方式对其活性成分的影响不同。绿原酸作为金银花次生代谢产物是一种极性有机酸酯,其性质不稳定易于分解 。一方面干燥过程中若长时间高温或强光会使绿原酸结构遭到破坏,另一方面多酚氧化酶容易使绿原酸氧化缩合成高分子的有色物质而发生褐变 ,且干燥过程中的高温能灭活金银花叶中的多酚氧化酶,使绿原酸、木犀草苷的损失最小化 ,因此优选适宜的干燥温度才能使金银花或其叶子中的活性成分最大化。


张学斌等研究了金银花烘干温度对金银花干燥特性及产品色泽的影响,综合分析金银花干基含水率、干燥速率、色泽和水分等金银花干燥特性,优选80℃为最佳烘干温度 。姜珊等采用UV 和HPLC 法测定不同干燥方式加工后的华金6号的叶子中绿原酸、总酚酸、总黄酮、木犀草苷、马钱苷和总环烯醚萜苷的含量,发现在阴干和40℃烘干时总黄酮、总酚酸、总环烯醚萜苷三种成分同时呈现出较高含量 。李晓娅等研究微波杀青结合干燥的方法,约3~6小时干燥完毕,金银花成品气味清香、色泽鲜艳、绿原酸含量增高 。李菁等研究发现微波真空干燥可使金银花中绿原酸含量最高,是真空干燥、晾干、烘干三种干燥方法金银花绿原酸的1.22、1.59、1.78倍。由于真空微波干燥在80℃下短时间可使多酚氧化酶失,最大限度地保留了金银花中绿原酸的含量 。


陈燕文研究干燥方法对金银花多糖含量的影响,杀青干燥方法获得的金银花多糖含量最高,为14.57%。冷冻干燥品金银花多糖含量次之,为13.31%,硅胶阴干品金银花多糖含量最低,仅为11.29%。该研究所用杀青干燥法是用高温蒸汽通入金银花3~5 min 使酶灭活,然后再平铺到不锈钢托盘内,厚度2~3 cm晾干表面水分,再置入70℃烘箱内烘干 。赵正荣研究了干燥过程中绿原酸保留率:喷粉干燥>带式干燥>真空干燥>常压干燥 。


3.2 金银花茶和饮料制备技术


金银花作为传统解毒茶、解暑茶、花茶和凉茶配方中的主要原料,约占全国金银花用量的35%。方仕茂根据红茶工艺制备金银花叶红茶,检测其水浸出物、多糖、黄酮等成分含量略低于花中的含量,绿原酸略高于花蕾中的含量 。王会娟借鉴普通绿茶工艺生产金银花绿茶,经过摊放、干燥、提香等步骤,产品含可溶性糖15~25%、黄酮类物质3~5%、可溶性蛋白1~2%、游离氨基酸2~3‰;根据普通红茶工艺生产金银花红茶,经过萎凋、揉捻、发酵、干燥、增香等,产品含可溶性糖34.5~48.0%、黄酮类物质1~3%、游离氨基酸6.7~7.7‰ 。练学燕利用茶叶的吸附性,分别将红茶和绿茶与金银花采用三窨一提及四连窨两种工艺进行窨制,最终制成金银花绿茶和金银花红茶,研究发现金银花与绿茶适配性优于红茶 。彭国平等用炒制、烫制、蒸制、冻干等方法制备湘蕾花茶,经过比较发现冻干方法的茶外观形态与鲜花的形态基本保持一致,且绿原酸含量最高达4.35%,其他各产品色泽和外观形态变化大。对于花茶中的多酚氧化酶活性而言,冻干法最高、炒制法次之、烫制蒸制法的花茶基本无活性 。


刘征辉等以金银花提取物60%、乳糖20%、低聚果糖10%、白砂糖8%、柠檬酸2%为配方,添加30%麦芽糊精,干燥工艺为进风温度170℃、出风温度为85℃喷雾干燥,以滚轮压力1.5MPa进行干法制粒获得金银花茶精,该茶精具有绿原酸含量高、口感好、溶解迅速、溶液澄清等特点 。王章凤等以白茅根、金银花为主要原料研制凉茶饮料,白茅根添加量 30%、金银花用量20%、白砂糖10%、柠檬酸0.10%,并考察了该饮料有一定的抗疲劳作用 。朱苗等通过实验认为天麻浸提液40%、金银花浸提液35%、柠檬酸 0.07%、白砂糖 6% 时,所获得的饮料感官评分最优 。陈观卿等用茉莉花0.5g、金银花0.5g、薄荷叶0.5g 及枸杞2g制备茶包,有一定消暑作用 。肖元园等以95℃热水浸提金银花40min,进一步优化金银花凝固型酸奶最佳工艺为:发酵剂接种量5%、金银花汁用量8%、白砂糖用量9%、发酵时间4h 。


3.3 金银花露和精油制备技术


金银花露中含有多种营养物质。例如,曾鸣等采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联技术从8种市售金银花露饮料中共鉴定出129个化合物,包含醇类、醛类、酯类、酮类、萜类等物质,经主成分分析含量较大的是醛类、萜类等物质 。刘田园等研究建立共制备金银花露和金银花水提液的方法,综合考虑活性成分含量,采用1 ∶ 50的料液比,共制备时间为90 min既能保证金银花露与水提液较好的提取率又能保证生产效率。所获得的金银花露含量较高的挥发性成分主要有:肉桂酸甲酯、芳樟醇、邻苯二甲酸二丁酯、橙花叔醇、2-甲基蒽、14-甲基十五酸甲酯、苯甲酸苄酯、香叶基丙酮、2,4-二叔丁基苯酚、二苯并噻吩等 。


金银花精油的提取方法主要包括:水蒸气回馏法、复合酶辅助超声提取法、闪式提取法、微波辅助提取法、超临界CO 2 萃取法、分子蒸馏法等。提取方法不同,亦会造成自金银花中提取精油成分出现差异。武文奇等采用响应面法确定了超临界CO 2 提取金银花精油的最佳工艺,即萃取压力46MPa、萃取温度47°C、CO 2 流量2.2L/min、粉碎度100-120目、静态萃取时间10min、动态萃取时间40min 。


3.4 活性成分的提纯技术


2020年版《中国药典》规定金银花按干燥品计算,含绿原酸(C 16 H 18 O 9 )不得少于1.5%,含酚酸类以绿原酸、异绿原酸A即3,5-二-O-咖啡酰奎宁酸(C 25 H 24 O 12 )和异绿原酸C即4,5-二-O-咖啡酰奎宁酸(C 25 H 24 O 12 )的总量计,不得少于3.8%。山银花按干燥品计算,含绿原酸(C 16 H 18 O 9 )不得少于2.0%,含灰毡毛忍冬皂苷乙(C 65 H 106 O 32 )和川续断皂苷乙(C 53 H 86 O 22 )的总量不得少于5.0%。金银花或山银花的上述达标正品作为中药材使用,品相不好或不太达标的花蕾、甚至金银花叶子可进行活性组分的提取,提取物作为工业品使用。


金银花或山银花中的绿原酸的提取技术有水提、醇提、超声辅助提取、超临界和微波辅助提取等。吴小文等利用Innojoy 专利检索分析系统,检索分析了810件金银花绿原酸提取及应用相关专利,发现自2016年进入该行业的专利申请人大幅度增加,专利申请量也大幅提升,表明该领域处于技术上升期 。王鑫等研究了最佳回流法醇提工艺,确定最佳参数为乙醇55%(v/v),料液比(g ∶ mL)1 ∶ 40,提取时间60min,提取温度60℃,绿原酸得率11.0% 。崔春雨等研究了离富集绿原酸的工艺,利用 V(乙醇)∶ V(乙酸乙酯)=9 ∶ 91混合有机溶剂选,从金银花浸膏中富集得到绿原酸萃取液,再进一步经过活性炭吸附除杂、减压蒸馏浓缩和 重 结 晶 得 到 晶 体 ,绿 原 酸 萃 取 率 约 为 36.63%,纯 度 达98.63% 。绿原酸分子遇光不稳定,在绿原酸提取试验过程中尽量注意避光。杨彬等研究了金银花中木犀草苷和绿原酸的最佳共提取条件,料液比为1 ∶ 25、乙醇为60%(V/V)、浸提时间为1.25h。在 71℃下木犀草苷得率为 0.067%,绿原酸得率为3.741% 。采用HP-20大孔树脂富集山银花皂苷,采用HP-SS树脂分离主要灰毡毛忍冬皂苷乙和川续断皂苷乙,实现了两步快速分离的目标,灰毡毛忍冬皂苷乙纯度达到99.8%,川续断皂苷乙的纯度达到了97.8% 。


3.5 相关中药制剂研究


自2010年版《中国药典》中即收载了60个以金银花为原料的单味制剂和成方制剂,以及14个以山银花为生产原料的成方制剂和单味制剂。如金银花冲剂(胶囊、注射液)、银黄颗粒、清开灵颗粒(片)、维 C 银翘片、双黄连颗粒(口服液、注射液)、复方金银花颗粒,以及国务院应对新冠肺炎联防联控机制科研攻关组筛选出的“三药”里金花清感颗粒、连花清瘟颗粒和胶囊等多种中成药。含金银花和山银花原料的相关中药制剂主要研究工作集中在原料配伍、成分检测、新活性功能的发现以及联合用药技术等方面。


刘青芝等以山银花中两种专属三萜皂苷 — —灰毡毛忍冬皂苷乙和川续断皂苷乙作为指标成分,以蒸发光散射检测器(HPLC-ELSD)建立了高效液相色谱测定方法,用于检查抗感颗粒中山银花的使用情况 。顾珮馨等建立了超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分析方法,用于双黄连口服液中牛蒡子苷、连翘苷、灰毡毛忍冬皂苷乙、川续断皂苷乙4种有效成分的含量的同时测定 。胡芬等研究观察不同剂量金银花口服液联合西医常规疗法治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)普通型患者的临床疗效及安全性,发现在洛匹那韦利托那韦、干扰素α2a 等常规治疗基础上,每次加服120ml 金银花口服液对肺部修复作用明显 。





4 展望


近年来,随着流感、非典型性肺炎、禽流感、新冠等疫情频繁发生,全球市场对金银花的需求量越来越大。但是,在产业技术发展方面要进一步研究和引导。在种植业方面,需要通过组织调研以明确金银花、山银花野生药材资源的蕴藏量和可利用量。只有明晰各种忍冬类药材适宜的种植量,才能避免因品种太多而导致后续加工业原料混乱。例如,张猛等调研发现灰毡毛忍冬及其变种是我国山银花的主栽品种,主要分布在湖南的隆回、溆浦、辰溪以及重庆的秀山等地,且存在同种异名现象 。同种异名造成了管理、采收、标准化以及销售等方面的困难,也造成在深加工中多品种混杂存在,生产工艺难以优化。


因此,在国家中医药和农业、林业等部门引导下,对各省区内部的种植品种分别进行相对统一的引导,这便于推广先进的种植技术。通过集约化技术推广还可以降低种植成本,将来会形成原材料规模和质量的双重优势。有了中药材蕴藏量、种植的产量、需求量等相关信息,将种植业的信息提供给中药生产企业、农药等产业链的相环节作为参考,可以进一步提高金银花深加工产业的效率和水平。金银花和山银花的有机酸、黄酮、皂苷类等成分具有很好抗炎作用、保肝活性等,是将来很重要的医药工业原料,因此在工业加工产业方面,随着相关检测技术日臻完善,建议相关单位将项目资金、技术研究向绿原酸等活性成分提取以及各领域新产品开发等精深加工方向倾斜。


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