第3節(jié)藥材的產(chǎn)量與品質形成

一、藥用植物產(chǎn)量及其構成因素

(一)藥用植物的產(chǎn)量

(二)產(chǎn)量的構成因素(三)藥用植物產(chǎn)量形成的特點

(一)藥用植物的產(chǎn)量生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量生物產(chǎn)量：是指藥用植物在全生育期內(nèi)通過光合作用和吸收作用，即通過物質和能量的轉化所生產(chǎn)和積累的各種有機物的總量。經(jīng)濟產(chǎn)量：是指栽培藥用植物中可供直接藥用或供制藥工業(yè)提取原料的藥用部位的產(chǎn)量。不同藥用植物其藥用部位不同，經(jīng)濟產(chǎn)量的概念也不同：

如人參、丹參、薯蕷等藥用部位為根和根莖；

薄荷、魚腥草、白花蛇舌草等藥用部位為全草；

寧夏枸杞、五味子、羅漢果等藥用部位為果實和種子；

紅花、菊花、辛夷等藥用部位為花蕾或開放花；

肉桂、黃柏、牡丹等藥用部位為皮類或根皮。同一藥用植物，因栽培目的不同，經(jīng)濟產(chǎn)量的概念也不同：

如忍冬的花蕾作為收獲對象時，可得到中藥材金銀花；

若以其藤為收獲對象則得到中藥材忍冬藤。

葫蘆科植物栝樓，若以根為收獲對象，可種植以雄株為主，得到藥材天花粉；

以果實為收獲對象時，種植時以雌株為主，

其果實的不同組織為不同用途的藥材——瓜蔞、瓜蔞皮、瓜蔞仁。經(jīng)濟系數(shù)（收獲指數(shù)）：經(jīng)濟產(chǎn)量占生物產(chǎn)量的比例，即生物產(chǎn)量轉化為經(jīng)濟產(chǎn)量的效率。經(jīng)濟系數(shù)的高低僅表明生物產(chǎn)量轉運到經(jīng)濟產(chǎn)品器官中的比例，并不表明經(jīng)濟產(chǎn)量的高低。經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量成正比。收獲營養(yǎng)器官的植物，如藥用部位是全株(草)的，其經(jīng)濟系數(shù)則高；藥用部位是根或根莖者，經(jīng)濟系數(shù)也較高，一般可達50%~70%;藥用部位為籽實或花者，經(jīng)濟系數(shù)則較低，如番紅花的藥用部位為花的柱頭，其經(jīng)濟系數(shù)就更低。同為收獲果實、種子的植物，產(chǎn)品以糖類為主的比含蛋白質和脂肪為主的植物要高。其原因是營養(yǎng)器官的形成過程較簡單，籽實的形成則需經(jīng)歷生殖器官的分化發(fā)育和結實成熟的復雜過程；糖類如淀粉、纖維素等形成過程中需要能量相對較少，而蛋白質、脂肪的形成要經(jīng)過同化產(chǎn)物的進一步轉化，需要能量較多。三者關系表示：經(jīng)濟產(chǎn)量=生物產(chǎn)量×經(jīng)濟系數(shù)

(二)產(chǎn)量的構成因素

藥用植物的產(chǎn)量：指單位土地面積藥用植物群體的產(chǎn)量，即由

個體產(chǎn)量或產(chǎn)品(藥用部位)器官的數(shù)量之和構成。根類藥用植物的產(chǎn)量：由株數(shù)、單株根數(shù)、單根鮮重、干鮮比等因素構成；全草類藥用植物的產(chǎn)量：由株數(shù)、單株鮮重、干鮮比等因素構成；果實類藥用植物的產(chǎn)量：由株數(shù)、單株果實數(shù)、單果鮮重、干鮮比等因素構成；種子類藥用植物的產(chǎn)量：由株數(shù)、單株果實數(shù)、每果種子數(shù)、種子鮮重、干鮮比

等因素構成；葉類藥用植物的產(chǎn)量：由株數(shù)、單株葉片數(shù)、單葉鮮重、干鮮比等因素構成；花類藥用植物的產(chǎn)量：由株數(shù)、單株花數(shù)、單花鮮重、干鮮比等因素構成；皮類藥用植物的產(chǎn)量：由株數(shù)、單株皮鮮重、干鮮比等因素構成。(三)藥用植物產(chǎn)量形成的特點藥用植物產(chǎn)量形成與器官的分化、發(fā)育及光合產(chǎn)物分配與積累有密切的關系，了解其形成規(guī)律，是采用先進栽培技術，進行合理調(diào)控，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的基礎。產(chǎn)量因素的形成是在藥用植物整個生育期內(nèi)不同時期依次而重疊進行的。藥用植物的生育期（三個階段）：生育前期、中期和后期。以果實種子類為藥用收獲部位的藥用植物，生育前期為營養(yǎng)生長階段，光合產(chǎn)物主要用于根、分糵或分枝、葉的生長；生育中期為生殖器官分化形成和營養(yǎng)器官旺盛生長并進期；生育后期為結實成熟階段，光合產(chǎn)物大量運往果實或種子，營養(yǎng)器官停止生長且重量逐漸減輕。一般來說，前一個生長時期的生長是后一個時期生長的基礎，營養(yǎng)器官的生長和生殖器官的生長相互影響，相互聯(lián)系。生殖器官生長所需要的養(yǎng)分，大部分由營養(yǎng)器官供應。因此，只有營養(yǎng)器官生長良好，才能保證生殖器官的正常的形成和發(fā)育。以根或根莖為產(chǎn)品器官的藥用植物，生長前期主要以莖葉的生長為主，根冠比較低；生長中期是地上莖葉快速生長，地下部分(根、根莖)開始膨大、伸長，地上、地下并進期，根冠比逐漸變大，生長后期以地下部增大為主，根冠比值逐漸增大，當二者的絕對重量差達到最大值時收獲。從物質生產(chǎn)的角度分析，藥用植物產(chǎn)量實質上是通過光合作用直接或間接形成的，并取決于光合產(chǎn)物的積累與分配。藥用植物的干物質生產(chǎn)和積累是通過植物的生長過程實現(xiàn)的。植物的干物質積累主要是通過葉片的光合作用產(chǎn)生的，凈同化率(netassimilationrate,NAR)表示單位葉面積在單位時間內(nèi)的干物質增長量。二、藥用植物品質及其形成(一)藥用植物品質的內(nèi)涵一是化學成分，主要指藥用成分或活性成分的多少，以及有害物質如化學農(nóng)藥、有毒金屬元素的含量等；二是物理指標，主要是指產(chǎn)品的外觀性狀，如色澤(整體外觀與斷面)、質地、大小、整齊度和形狀等。1.化學成分

藥用植物產(chǎn)品的功效是由其所含的有效成分或叫活性成分作用的結果。有效成分含量、各種成分的比例等，是衡量藥用植物產(chǎn)品質量的主要指標。中藥防病、治病的物質基礎是其所含化學成分目前已明確的藥用化學成分種類有糖類、苷類、木脂素類、萜類、揮發(fā)油、鞣質類、生物堿類、氨基酸、多肽、蛋白質及酶、脂類、有機酸類、樹脂類、植物色素類和無機礦物質等成分。①糖類包括單糖、雙糖、低聚糖和多糖。糖類具有滋補、免疫促進和抗癌作用。②苷類是由糖或糖的衍生物與非糖化合物以苷鍵方式結合而成的一類化合物，是具有一定活性的常用藥物。③木脂素類又稱木質素類、木脂體，是一類天然的二聚化合物，具有抑制腫瘤作用，也有殺增效作用。④萜類具有降壓、鎮(zhèn)靜、抗炎作用及祛痰、抗菌抗腫瘤等多種活性。已知單萜1200種，倍半菇約1000種，二萜1000種。⑤揮發(fā)油又稱精油，主要分布在松科、柏科、木蘭科傘形科、唇形科、菊科、姜科等十幾個科的植物中。具有發(fā)汗解表、理氣鎮(zhèn)痛、芳香開竅抑菌矯味、鎮(zhèn)咳祛痰等功效。⑥鞣質類又稱鞣酸或單寧，是一類結構復雜的酚類化合物，尤以樹皮、果皮為多。具有收斂構止血、抗菌作用。⑦生物堿類是一類含氮的堿性化合物，種類很多，如抗菌抗炎的小檗堿、平喘的麻黃堿、降壓的利血平、抗腫瘤的喜樹堿、抗白血病的長春新堿等。生物堿在植物體內(nèi)常與有機酸(草酸、檬酸、鞣酸)結合成鹽類，有的與糖結合成苷。⑧氨基酸、多肽、蛋白質和酶有化痰、殺蟲、抗炎、助消化等作用。⑨脂類有特殊生物活性，亦作賦形劑。⑩有機酸類具有抗菌、利膽、提高白細胞含量等作用。⑾樹脂類具有活血、散瘀、止痛、芳香、開竅等功效，如乳香、沒藥、血竭、安息香等。藥材中所含的藥效成分因種類而異，有的含2~3種，有的含多種。有些成分含量雖微，但生物活性很強。含有多種藥效成分的藥材，其中必有一種起主導作用，其它是輔助作用。每種藥材所含成分的種類及其比例是該種藥材特有藥理作用的基礎，單純關注藥效成分種類不看比例是不可取的。因為許多同科同屬不同種的藥材，它們所含的成分種類一樣或相近，只是各類成分比例不同而已。

藥材的藥效成分種類、比例、含量等受環(huán)境條件的影響，也可說是在特定的氣候、土質、生態(tài)等環(huán)境條件下的代謝(含次生代謝)產(chǎn)物。我國幅員遼闊，生境各異，這可能就是藥材道地性的成因之一。在栽培藥用植物時，特別是引種栽培時，必須檢查分析引種藥材與常用藥材或道地藥材在成分種類各類成分含量比例上有無差異。這也是衡量栽培或引種是否成功的一個重要標準。2.農(nóng)藥殘留物與重金屬等外源性有害物質栽培藥用植物，有時需使用農(nóng)藥，但對農(nóng)藥的類、劑量、使用的時間等有嚴格的規(guī)定。有的土壤有重金屬污染(含施入性重金屬污染)有害生物染，因此，農(nóng)藥殘留物、重金屬及有害生物超標者禁止作為藥材上市。3.色澤色澤是藥材的外觀性狀之一，每種藥材都有自己的色澤特征。許多藥材本身含有天然色素成分(如枸杞子、黃柏、紅花等),有些藥效成分本身帶有一定的色澤特征(如蒽苷、黃苷、花色苷等)。從這種意義來說，色澤是某些藥效成分的外在表現(xiàn)形式或特征，也是一些藥用植物的內(nèi)在質量。色澤可作為區(qū)別藥材質量好壞和加工工藝優(yōu)劣的指標之一4.質地、重量、大小與形狀

藥材的質地既包括質地構成，如肉質、木質、纖維質、革質和油質等，又包括藥材的硬韌度(如體輕、體重、質實、質堅、質硬、質韌、質柔及質脆)等。堅韌程度、粉質狀況如何，是區(qū)別等級高低的特征性狀之一。

(二)藥用植物品質形成的生理、生化基礎

藥用植物的產(chǎn)量取決光合產(chǎn)物的積累和分配，而藥用植物的品質則取決于所形成的特定物質，如貯藏態(tài)蛋白、脂肪、淀粉、糖以及特殊的產(chǎn)物如單寧、植物堿、萜類等的數(shù)量和質量并隨藥用植物的種質、品種類型和環(huán)境條件的不同而有很大變化。藥用植物的這些特性是由系統(tǒng)發(fā)育過程中生理、生化作用形成的。植物體光合初生代謝產(chǎn)物，如糖類、氨基酸、脂肪酸等，作為最基本的結構單位，通過體內(nèi)一系列酶的作用，完成其新陳代謝活動，從而使光合產(chǎn)物轉化，形成結構復雜的一系列次生代謝產(chǎn)物。初生代謝產(chǎn)物是維持細胞生命活動必需的，次生代謝產(chǎn)物是指植物中一大類并非生長、發(fā)育所必需的小分子有機化合物。藥用植物的有效成分絕大多數(shù)為植物次生代謝產(chǎn)物，次生代謝產(chǎn)物的生源途徑有四條：莽草酸產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，氨基酸的次生代謝及其產(chǎn)物，乙酸(通過丙二酸單酰輔酶A)途徑產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物，甲瓦龍酸產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。亦有代謝產(chǎn)物是由混合生源途徑產(chǎn)生的。植物體的主要化合物有糖類、脂類、蛋白質、核酸、維生素、無機鹽、生物堿及色素等化學物質。以植物代謝類型來分，可分為糖類與蛋白質類兩大類，也就是相對形成糖類復合體為主和蛋白質類為主的兩種類型。含鞣質、油脂、樹脂及樹膠等的藥用植物多屬于糖類的代謝類型；而含生物堿等的藥用植物多屬于蛋白質類的代謝類型。藥用植物品質形成的實質，是決定于植物體的某種代謝途徑，而植物體內(nèi)的代謝活動都是在酶的控制下進行的，也就是由植物個體的在栽培中，合理地加強磷鉀營養(yǎng)和給植物創(chuàng)造濕潤環(huán)境等措施，則可促進糖類類型藥用植物體內(nèi)的糖類代謝過程，提高油脂等物質的累積量；合理而適時地加強氮素營養(yǎng)和給植物以適度干旱條件等措施，則可促進蛋白質類型藥用植物體內(nèi)的蛋白質和氨基酸轉化，可加速生物堿等有效成分在植物體的積累過程。若環(huán)境因素惡化，栽培措施不力則影響酶的形成與活力，進而影響各條代謝途徑，從而影響藥用植物的產(chǎn)量和品質。(三)影響藥用植物品質形成的因素1.影響藥用植物經(jīng)濟產(chǎn)品外觀性狀、質地和氣味的因素藥用植物經(jīng)濟產(chǎn)品的色澤、形狀、體積、質地及氣味等質量要求，是鑒別藥材品質的重要方面。其質量優(yōu)劣，也是由不同藥用植物種類、品種的遺傳性和外界環(huán)境條件所決定。(1)不同產(chǎn)地與品種：例如內(nèi)蒙古梁外、巴盟等地所產(chǎn)的甘草色棗紅，有光澤，皮細，體重，質堅實，粉性足，斷面光滑而味甜，質量佳；而新疆阿克蘇、庫爾勒等地所產(chǎn)的脹果甘草色淡棕褐色或灰褐色，幾乎無光澤，皮粗糙，木質纖維較多，質地堅硬，粉性差，味先甜而后苦，質量稍次。(2)不同海拔高度：例如：當歸在甘肅岷縣一帶均栽培于海拔2000~2400m地區(qū)，云南麗江則栽培于海拔2600~2800m地區(qū)，產(chǎn)量、質量都不錯，但還是有差別。(3)栽培條件：大黃以砂質壤土為質優(yōu)。廣藿香苗期喜陰，成齡株則可在全光照下生長，莖葉粗壯，味香濃，質量好，比蔭蔽條件下生產(chǎn)的產(chǎn)量、含油率和產(chǎn)品質量高。多年生藥用植物的品質與栽培年限關系也很密切，如黃芪的根，一般以6~7年生產(chǎn)品為最好；而芍藥以種植后3~4年采收為佳。采收季節(jié)、時間也極重要。如芍藥采挖時間在6月下旬以后、10月上旬以前為好，過早則生長不足，過遲則根內(nèi)淀粉轉化，質地不堅實，重量減輕。(4)采收、加工：如芍藥根宜先厚堆曝曬，促使擦白煮透后的芍藥根表皮慢慢失水收縮，并注意不斷上下翻動(中午陽光強烈時還需用竹席等蓋好),晾曬3~5d后再在室內(nèi)堆放回潮2~3d,讓水分外滲，再多晾少曬至內(nèi)外干透為止。晾曬芍藥根不能操之過急，否則，欲速則不達，因急速曝曬而呈干癟狀，甚至外干內(nèi)濕，易于霉變。又如薄荷晴天中午收割，并立即攤開晾干或陰干，注意翻動，不能堆放，以免發(fā)酵。這樣采收、加工才使其色深綠，味清涼，香氣濃，不霉變，有效成分含量高，品質優(yōu)良。2.藥用植物有效成分積累的影響因素

藥用植物栽培中，有效成分的形成、轉化和積累，是評價藥材品質的重要指標、藥用植物的生長、發(fā)育按其固有的遺傳特性進行，每一種植物都有其獨特的生物發(fā)育節(jié)律，植物遺傳差異是造成其品質差異的內(nèi)因。基因類型不變，藥用植物化學成分則相對保持不變；反之，植物化學成分亦發(fā)生改變。藥用物體內(nèi)有效成分的累積在一年之中隨季節(jié)、物候期不同有很大影響。一般而論以植株地上部分入藥的，以生長旺盛的花蕾、花期采收，其有效成分積累為高，以地下部分入藥的，休眠期積累為高。藥用植物有效成分的形成、轉化與積累，也受環(huán)境條件的深刻影響。例如，在植物生長發(fā)育期間適宜的溫度、濕潤的土壤，有利于促進有機體的無氮物質形成積累，特別有利于糖類及脂肪的合成，