菊花道地性成因及研究进展

张 伟,丁杨飞,陈慧芳,5,巫梦莹,程冉冉,朱 茜,常相伟,吴德玲

(1.安徽中医药大学药学院,安徽 合肥 230012;
2.中药饮片制造新技术安徽省重点实验室,安徽 合肥 230012;
3.安徽中医药大学国家中医药管理局中药炮制传承基地,安徽 合肥 230012;
4.省部共建安徽道地中药材品质提升协同创新中心,安徽 合肥 230012;
5.安庆医药高等专科学校,安徽 安庆 246052)

菊花是集文化价值、经济价值与药用价值于一体的名品花卉,早在《礼记·月令》中就有“季秋之月,鞠有黄华”的记载,以“鞠华”之名始载于《神农本草经》,列为上品。菊花原植物菊ChrysanthemummorifoliumRamat.原产于中国,经过自然环境和人工选择,在明清达到药用菊花栽培的鼎盛时期,并形成固定产地,成为道地药材,如安徽的毫菊、滁菊、贡菊,浙江的杭菊,河南的怀菊,其余各地尚有自产的菊花,均以产区命名,例如祁菊、川菊、济菊。《中华人民共和国药典》2020年版按产地和加工方法不同,将菊花分为亳菊、滁菊、贡菊、杭菊和怀菊5种[1]。菊花的道地性成因复杂多样,笔者通过对药用菊花品种、产地分布、采收加工等道地药材的成因研究进行梳理总结,为道地性菊花资源保护和可持续利用提供依据。

中国菊花药用历史悠久,《神农本草经》中标注其“生川泽及田野”[2],说明早期入药的菊花为野生。据尚志钧等[3]考证,梁代陶弘景《本草经集注》记载“苦薏”的品种应是现今菊科植物野菊Dendranthemaindicum;
“茎紫,气香而味甘,叶可作羹食者”的品种应是现今菊科植物甘菊C.lavandulifolium。菊花传统花色以黄色为正色,在本草著作中,药用菊花多分为黄、白两色,少数为紫色。《本草经集注》中“又有白菊,茎、叶都相似,唯花白”[4],最早提出有白色菊花。《本草图经》则记载:“白菊,叶大似艾叶,茎青根细,花白蕊黄;
其黄菊,叶似茼蒿,花蕊都黄”[5],说明白菊、黄菊在宋代并用。明代《补遗雷公炮制便览》在彩绘本草中“菊花水”项下,将菊花分为白色、黄色、紫色及紫白相间4种,而在“菊花”项下,菊花则为黄色[6]。随着白色菊花品种的广泛种植,白菊自清代至今逐渐成为药用菊花的主流,在多数本草中均开始由白菊取代黄菊。

菊花因其栽培品种众多、产地之间引种频繁、无性繁殖导致的种内分化、各类栽培品种兴衰更替等原因,演变出众多菊花道地药材品种,这些品种通过杂交选育形成了现在的菊花品种。在药用菊花选择过程中,早期菊花主要以生境、植物形态、味道甘苦及花色作为药用菊花的选择依据,而目前则采用植物分类学对药用菊花品种进行明确,《中华人民共和国药典》2020年版中记载药用菊花是以菊花ChrysanthemummorifoliumRamat.为基原的栽培品。

中国药用菊花品种资源主要分布于浙江桐乡,江苏射阳,湖北麻城,安徽歙县、滁州、亳州,河南温县等产区。研究[7]结果表明,不同产地的生境条件对于菊花产量和外观品质相关的花头数、花径、花色等性状及其内在成分有影响。

通过对菊花产地的考证发现,由于产地栽培、品种优选等多方面因素,以华东地区为主、安徽为中心的药用菊花道地产区逐渐形成,现今药用菊花按照地理分布主要包括:长江以南的杭菊、贡菊和长江以北的亳菊、滁菊、怀菊,其中长江以南的杭菊、贡菊发源于浙江,而长江以北的亳菊、滁菊和怀菊则发源于河南。总结前人对药用菊花生境和产地的本草考证,认为茶菊发源于浙江,原产于余杭的白茶菊逐渐北移至桐乡,形成现在的杭白菊;
原产于德清的德菊被引入安徽歙县形成贡菊;
原产于海宁的茶菊被引入江苏射阳形成射阳菊。药菊发源于河南,原产于焦作的怀菊逐渐南移至安徽亳州,形成亳菊,亳菊被引入山东嘉祥形成济菊;
滁菊形态与南北菊花有较大差异,可能为独立品种。

亳菊分布于淮北平原,是分布于淮河以北最为靠南的菊花品种,主产于安徽亳州市谯城区、涡阳县和蒙城县等地,近代多部本草对亳菊评价最高,但由于产量等多方面原因,亳菊目前仅局限于保种状态。滁菊分布于皖东丘陵地区,主产于滁州市南谯区、琅琊区等区域,其作为药用菊花的独立类型,是公认的药用菊花优质品种,但现阶段滁菊以茶用为主。贡菊分布于皖南山区,主产于安徽省黄山市歙县(古徽州)、休宁,宣城市绩溪一带,栽培历史悠久,徽州地区菊花栽培起于宋朝,盛于明清,贡菊为清代光绪年间由徽商引种的“德菊”(产自浙江德清)演化而来[8],其在应用中以茶用为主,兼顾药用。杭菊传统分布于浙北杭嘉湖平原,目前主产于浙江桐乡、江苏射阳和湖北麻城等地,近年来又引种至安徽、山西、云南等地。目前杭菊的栽培规模较大,从历史上一直栽培在浙江杭嘉湖平原扩大到浙江、江苏和湖北三省,并且在湖北麻城和江苏射阳形成了极大的栽培规模。怀菊分布于河南省黄河滩区,主产于河南省焦作市(古怀庆府)所辖的武陟、温县、沁阳、修武和孟州等地,作为河南省道地药材“四大怀药”之一,历代的中药典籍和名医史志都给予了高度评价和论述,是药用历史最为悠久的菊花品种。

新鲜菊花无法长久保存,需经产地加工后入药,干燥是菊花产地初加工的关键工序。本草文献记载菊花多需阴干,而菊花道地产区的加工方法是针对传统生产规模和自然条件适应而产生:在江浙平原,由于空气湿度大,薪柴有限,因此晴朗天气采收菊花,其经蒸蔫后晒干,待花心完全变硬即可贮藏(杭菊加工方式);
在山地柴薪充足的地方,将菊花采后摊于竹帘上,再置于烘房内,分为两轮烘焙干燥,当花色烘至象牙白时从烘房内取出,再置通风干燥处阴至全干(贡菊加工方式);
在江淮丘陵地带,收获季节空气湿度大,当地药农采用“杀青”(硫磺熏蒸)加工后晒干方式进行加工(滁菊加工方式);
在纬度相对较高地区,由于空气湿度小,霜期较早,菊花在田地易受霜害变色,因此人们在菊花采收期将植株整株割起,扎成小捆,倒挂于通风干燥处阴干,至花八成干时,即可将花摘下(亳菊和怀菊加工方式)。在实际调研中发现,部分产地的加工方法因需提高生产效率而有所改变。目前,各产地较普遍的加工方法主要为两种:一种是将菊花蒸制以后烘干或晒干,另一种是采摘鲜花后直接烘干。

干燥和护色是菊花采收后保持菊花品质的关键步骤。在加工环节中,风干小白菊与蒸制小白菊的挥发油含量差异较大,且组成有一定区别,显示小怀菊传统干燥方式(即道地药材加工方式)具有一定优越性[9]。课题组前期研究[10]发现,阴干、烘干、微波干燥、蒸制后烘干等不同加工方法得到的亳菊样品中非挥发性成分有显著性差异;
进一步研究发现,菊花多种化学成分与其β-D-葡萄糖苷酶活性密切相关。研究[11]表明,小剂量硫磺熏蒸可防止药材酶促褐变,菊花经硫磺熏蒸处理后,其中多酚氧化酶和过氧化物酶活性显著降低,但该法会对菊花品质产生负面影响,严重影响菊花的质量,因此产地加工时应避免硫磺熏蒸。

4.1 菊花性状质量评价方式与道地性 菊花传统道地性质量评价通常为“辨状论证”,可通过外观性状鉴定菊花品质,如《张山雷医集》中“菊花”项下记载:“若白色大花产于古亳者,气味殊觉辛烈,则功力亦未不纯”[12];
《本草害利》中“滁州菊,单瓣色白味甘者为上”[13]。目前有学者利用高光谱成像与深度卷积神经网络等先进算法相结合对不同品种菊花性状特征进行高光谱成像分析,为快速区分不同菊花品种提供新思路[14]。通过对道地药材的性状特征研究可以有效解决不同产地菊花药材鉴别问题,为准确区分药用菊花种类、保障菊花药材质量提供参考依据。

4.2 菊花内在质量评价方式与道地性 随着更为全面表征菊花品质的质量控制方法逐步引入,对菊花道地质量评价的研究不断深入,这对进一步开发利用菊花资源与推动菊花道地药材品质向可量化、综合化的方向发展具有重要意义。王聪等[15]采用顶空-固相微萃取-气相色谱法建立菊花指纹图谱,对其主要挥发性成分进行鉴定,并采用系统聚类分析对指纹图谱进行比较,有效区分道地药材与非道地药材。杨朝帆等[16]对市场流通的不同产地及规格的菊花进行检测,根据含量差异探讨品种、栽培地区等因素对菊花质量的影响,为菊花引种栽培、道地药材质量鉴定提供理论依据。毛超一[17]开展了基于成分-药效关联的菊花质量标准与评价,形成客观反映菊花质量内涵的多层级等级评价体系,推动中药质量标准向因药制宜、效用关联的评控方向转变,保证菊花质量可控、产品优质、临床有效。Ouyang等[18]采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱和气相色谱-质谱联用技术对不同菊花的化学成分鉴定分析,发现不同菊花在成分上存在相似性,可根据不同菊花活性成分含量差异对菊花品种及质量优劣进行有效筛选。亦有学者[19-20]基于色谱-效应关系和生物信息学发现菊花Q-marker,并建立菊花质量评估的综合方法,为评价药食两用菊花与筛选道地性菊花提供研究思路和依据。

菊花化学成分与其道地性有着密不可分的关联性,黄酮类、苯丙素类为代表的多酚类成分及挥发油类成分是菊花的主要活性组分[21]。不同菊花的活性组分种类、含量及其比例均表现出一定的差别,筛选出菊花道地性的差异性成分,可体现出不同药用菊花道地性的特点[22],并为全面深入分析不同菊花的化学成分与道地性关系提供参考。

5.1 菊花多酚类化合物与道地性 菊花中多酚类化合物主要包含黄酮和苯丙素类化合物,其中菊花黄酮类化合物可分为黄酮(A)、黄酮醇(B)和二氢黄酮(C)3大类,而菊花苯丙素类化合物主要可分为单咖啡酰基奎宁酸类与双咖啡酰基奎宁酸类,代表性成分见表1、图1。

表1 菊花多酚类代表性成分

图1 菊花多酚类化合物结构母核及部分代表性成分

菊花多酚类成分在不同品种菊花中均存在差异,产地环境、采收加工等道地性因素对菊花二次代谢产物有显著影响。Li等[23]通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法对杭白菊、贡菊与怀菊等17种市售菊花茶的热水提取物与甲醇提取物进行分析比较,结果显示在杭白菊、贡菊及怀菊中检出特有性成分Acetylmarein,此外不同菊花样品中黄酮及苯丙素类化合物存在显著性差异。Chen等[24]采用色谱-质谱联用技术对杭白菊中45种化合物鉴定与定量,确定4种咖啡酰奎宁酸类化合物和5种黄酮类化合物为杭菊主要成分,并且发现花色与咖啡酰奎宁酸含量、黄酮和黄酮醇含量、类胡萝卜素含量之间存在显著相关性,为道地性菊花从花色鉴别角度进行品种鉴定与分类提供参考。Chen等[25]对25个品种菊花化学成分的水提取物进行分析,结果显示菊花含有丰富的化学成分,但不同品种菊花的咖啡酰基奎宁酸类和黄酮类化合物的含量存在明显差异,说明不同菊花的内在成分与其品种、产地等道地性因素密切相关。张伟等[26]采用高效液相色谱法建立5种药用菊花的特征图谱,并对不同菊花共有性成分及差异性成分进行分析,找到菊花的共有特征标志物以及体现不同品种菊花差异的特征标志物。

5.2 菊花挥发油类化合物与道地性 菊花挥发油类化合物主要有萜类及含氧衍生物。见表2。

表2 菊花挥发油类代表性成分

不同菊花挥发油中主要化学成分种类及含量均存在差异,显示菊花挥发油与道地性存在关联性。张星海[27]对不同菊花挥发油进行研究分析,发现不同菊花中α-松油醇、α-蒎烯和β-倍半水芹烯含量有较大差异,且不同品种菊花挥发油的颜色存在显著性差异。马凤爱等[28]对安徽省不同药用菊花挥发油成分进行分析,发现桉叶素、4-萜烯醇、石竹烯等成分为不同菊花的共有挥发油成分,为安徽不同药用菊花挥发油成分与道地性关联性研究提供依据。Peng等[29]基于顶空固相微萃取-气相色谱-质谱技术联用技术鉴定了亳菊中10种与黄嘌呤氧化酶抑制剂活性直接相关的挥发性成分,筛选出4种与黄嘌呤氧化酶密切相关的单萜类化合物为亳菊主要成分。Wang等[30]通过顶空-气相色谱-离子迁移谱技术对不同品种菊花的挥发性成分进行分析,偏最小二乘判别分析结果表明,4种菊花的挥发性成分明显不同。

历代中医药学家十分重视道地药材产地与疗效的关系。道地药材是直接影响中医临床疗效的重要因素之一,显著的临床疗效是道地药材形成的主要标志[31]。道地药材常以产地结合“佳”“为上”“良”“为胜”等词汇加以描述,特别在本草文献中,常对特殊产区的药材品种质量进行强调,以凸显其道地性。历代本草记载菊花药效多与产地、气味、叶(花)型、颜色、加工方法等道地性因素相关。见表3。

表3 部分本草著作中菊花的道地性因素

根据历代医家的应用总结与现代药理学研究,现将菊花的功效逐步聚焦于散风清热、平肝明目、清热解毒[1]。道地药材在医疗实践中发挥了优质的功效,因而获得了较高的知名度,菊花作为临床常用中药,其药效是道地性评价的综合体现。

本草著作中菊花药效优劣多与产地、颜色、气味、花冠大小、叶型等因素相关,且多以产地说明菊花疗效更佳,可见产地是体现菊花道地性的主要因素之一。此外,传统观念认为黄色菊花和白色菊花功效不同,有“黄菊花侧重于疏散风热,白菊花侧重于平肝明目”的观点。部分医家认为菊花色黄者为佳,如《本草蒙筌》[32],亦有部分医家认为菊花色白者为佳,如《药品化义》[33]。

现代对菊花的抗氧化、增强免疫力、保护视网膜等药效作用的研究显示,不同菊花因品种、产地、加工方法等因素的不同,其药效存在一定的差异。Yang等[34]通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力测定法与铁离子还原/抗氧化能力法对不同菊花挥发油的抗氧化活性进行评价,结果表明不同品种菊花抗氧化活性存在差异。Wang等[35]对5种菊花多糖的理化特性与免疫调节活性进行比较分析,发现不同品种菊花增强免疫活性的作用存在差异,为道地性菊花作为增强免疫力新型功能性食品的应用提供参考。Gong等[36]利用氧化应激诱发的视网膜损伤小鼠模型研究杭菊水提取物对小鼠氧化应激视网膜的保护作用,结果显示杭菊提取物通过增加超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性并减少活性氧产生保护视网膜。

通过对菊花品种、产地、加工方法、化学成分、药材品质评价、药效等方面的归纳总结,菊花经过漫长的品种选育,在生境与其生境相适应的加工方法的影响下,在相应地区形成了质优效佳的道地性菊花药材。东汉时期即有“药有……采治(造)时月,生熟,土地所出”与道地药材有关的描述,历代本草亦均强调道地药材的产地和环境对药材质量的重要性,表明药材道地性因素对其临床疗效有着直接影响。目前药用菊花虽有一定的研究基础,但仍需深入研究药用菊花道地性因素与核心功效物质基础的关联性,以期为全面阐释菊花道地性的科学内涵,提高道地性菊花药材质量及制定道地药材标准提供依据。

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