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【课题成果】
理想中药材栽培环境模型与提高传统中医的有效性

摘要

本研究小组通过实地考察明确了中医在当代人心中的地位,发现当代人对中医药体系有着药效缓慢、适于养生的印象。而历史上,数千年来,中医以我国国术的地位挽救过无数性命,因此其药效性并不只存在于养生范畴。以此为突破口,本研究小组通过采访知名老中医,提出了改善中药材栽培环境能够提高中药药效的假设。研究以“秦艽”这一中药材为实验对象,对来自宁夏、云南、黑龙江和内蒙古四个省区的五个不同产地的秦艽进行了有效成分提取以及比对,从而得出最适于秦艽生长的地理条件,整合拟定了其理想栽培环境模型。本研究小组致力于在接下来的阶段里实践并推广此理想栽培环境模型,从而提高传统中医的治疗效果,弘扬祖国中医文化。

引言

中药在历史上被称为“本草”。最早关于中药的记载出现在《神农本草经》中,著者无名氏。《神农本草经》将中药分为上药、中药、下药,称为君臣佐使。《神农本草经》奠定了中药的基础。中医与中药共同构成中医药理论体系,二者各有侧重,但相互依存。历史上,中医的发展势必带动中药的发展。而中药材讲究原产地,是为“道地”。如今由于市场扩大以及国际化,需要大量的原材料供给,人们渐渐不遵守古方采集和炮制中药。中药如果不注重栽培环境,就几乎等同于失去了很多甚至所有的疗效。而地形、水土、气候、日照、生物分布等因素组成了中药材的地域性,即种植在不同地方的同种药材的药效会有所不同。因此,我们提出以下假设:改善中药材栽培环境可以有效提高中药的药效,从而有益于中医的未来发展。

在本研究中,我们发现可能影响中药材药效的因素有以下几点:栽培条件、采收加工、产地、贮藏时间、运输方式、非药用部位超标、人为因素等。

研究方法

1. 实地考察——人们是否相信中医

目的:为探究中医药体系在中国所处的地位,本研究小组进行了问卷调查并对调查收集结果进行了分析。

对象:成都市市民。

时间:2017年1月22日。

地点:四川省成都市宽窄巷子、四川省成都市大悦城。

调查问卷内容:

①是否相信中医?

②中医在当代扮演的角色是什么?

③中药的治疗效果如何?

④(若问题③的回答为“无效”)中药无效的原因是什么?

2. 实验——同药不同栽培环境有效成分提取及比对

(1)问题。

人们对中医以及中药之所以发生争论,是因为:同一(几)种中药材有时使用同样的量却治疗不好同样的病;不同医生使用的药材量不同,量化和重复性差,从而导致学习中医和使用中药的人较难掌握其中的规律。因此,我们提出的第一个问题便是,是否中药材本身所含药效成分的变化导致了这种可重复性差的问题?此外,过去的中药材都是野生的,而如今使用的中药材多数为人工栽培。同样一种药材,人工栽培分布在多个地区。我们的第二个问题便是,这些产自不同地区的中药材的质量一样吗?为了回答上述两个关键问题,论证由于中药材产地环境的不同而导致的中药药效不同的观点,我们将对不同地区所产中药材秦艽最为重要的有效成分——龙胆苦苷进行检测与比较。我们收购了产自五个不同地区的秦艽成品药材各一斤,将同一地区的秦艽药材样品分为三组,分别提取有效成分龙胆苦苷,并取三组检测数据的平均值作为最终结果。我们对比了五组实验结果,检验了不同地区栽培的秦艽药材中的龙胆苦苷含量是否一致。我们将实验结果与文献上记载的野生秦艽药材的龙胆苦苷含量进行比较,解答了人工栽培的秦艽药材的有效成分含量是否普遍下降,哪个地区栽培的秦艽药材的有效成分含量最高,哪些地区栽培的秦艽药材的含量最低等问题,进而从降水、气候和土壤等方面分析了有效含量最高的样品所属地区与其他区域的环境差异。根据这些差异,我们研究确定了栽培秦艽药材的最佳地区。

(2)实验材料和实验方法。

实验所使用的五组秦艽药材分别是购买自云南、内蒙古、黑龙江和宁夏四个省区的五个产地2016年人工栽培的秦艽。所有的药材都从药铺购买,药铺提供其收购人工栽培药材的产地。

我们将从每个产地收购的秦艽药材粉碎后,取5g粉末置于三角瓶中,然后加入20mL甲醇,称定,超声处理0.5h。放冷后,以甲醇补齐重量,摇匀后取提取液过滤,取滤液1mL,加入甲醇1mL,摇匀后经0.22μm膜过滤,以滤液作为供试溶液,进样20μL。在液相色谱仪中测量龙胆苦苷含量。测量秦艽中龙胆苦苷的含量需要用标准品比较,我们将购买分析纯的龙胆苦苷作为标准,在液相色谱仪中同时注入标准品和秦艽药材甲醇提取液,通过比较标准品和拟测样品峰值确定所测5g秦艽药材中的龙胆苦苷含量。我们将每个地区的药材,独立测量3次,取平均值,测其偏差,最后比较不同产地秦艽药材中龙胆苦苷含量的差异。

3. 文献阅读——辅助实验拟出理想栽培环境模型

对象:宁夏六盘山、宁夏中宁及中卫、云南迪庆、黑龙江大兴安岭、内蒙古呼和浩特五个产地的地理环境特点。

目的:对比秦艽五个原产地的地理环境的不同点,根据实验结果建立秦艽最理想的栽培环境。

方法:从网上收集资料,并做笔记,加以整理。

研究结果及分析

1. 问卷调查结果

问卷调查结果如图1所示。

图1 问卷调查结果

2. 实验结果

实验结果如表1所示。

表1 实验结果

3. 结果分析

野生的和人工栽培的秦艽药材在分类上有多个不同的品种。在我们的研究中,我们拿到的都是加工好的“根”药材,不能进行物种分类。但是,各大医院、药材公司以及医生使用的秦艽药材也同样未进行过物种分类,都是作为一种药材来使用的。因此,我们站在医生和患者的角度,把它们都作为一种药材来分析。在历史文献中,我们能够看到,采自不同地区的野生秦艽药材的有效成分——龙胆苦苷含量差距也十分大。但是,我们实验中的人工栽培的秦艽的龙胆苦苷含量为0.1~3.5mg/g。相较于文献中的4.1~15.5mg/g,人工栽培的秦艽的有效成分明显要低。因此,我们得到了一个初步的结论:野生秦艽的有效成分大都高于人工栽培秦艽的有效成分含量。

在实验数据中,云南地区的人工栽培的秦艽以0.019±0mg/g为最低含量,宁夏六盘山地区以3.51±0.30mg/g为最高含量;黑龙江(2.04±0.16mg/g)、宁夏中宁及中卫(2.33±0.04mg/g)和内蒙古(1.86±0.06mg/g)地区人工栽培的秦艽的有效成分含量也有一定差距。宁夏六盘山地区的特殊环境和生态因素可能导致了该地区人工栽培的秦艽药材的有效成分含量较高。

文献阅读笔记整理

[宁夏中宁]

①地形地貌:中宁县整体地形由西向东、由南向北倾斜。境内海拔高度在1100~2955m。中宁地处内蒙古高原和黄土高原的过渡带。县境四面环山,中部为低平盆地。黄河从中宁中部自西向东转北流过,两岸为805.9km 2 的引黄、扬黄灌区,分为河南老灌区、河北灌区和长山头扬灌区3个部分。

②气候:中宁县属于北温带季风气候区,年平均气温为9.5℃,年平均降水量为202.1mm,6~8月的降水量占全年降水量的61%;年蒸发量为1947.1mm,约为年平均降水量的9.6倍。[宁夏中卫]

①地形地貌:中卫市位于宁夏回族自治区中西部,东临吴忠市,南与固原市及甘肃省靖远县相连,西与甘肃省景泰县接壤,北与内蒙古自治区阿拉善左旗毗邻。地形由西向东、由南向北倾斜。境内海拔高度在1100~2955m。

②气候:中卫市深居内陆,远离海洋,靠近沙漠,属于半干旱气候,具有典型的大陆性季风气候和沙漠气候的特点,春暖迟、秋凉早、夏热短、冬寒长,风大沙多,干旱少雨。年平均气温在8.2~10℃,年均无霜期159~169天,年均降水量138~353.5mm,年蒸发量1729.6~1852.2mm,全年日照时数3796.1h。

[宁夏六盘山]

①地形地貌:六盘山地处宁夏南部的黄土高原之上,呈东南—西北走向,平均海拔比贺兰山还要高,在2500米以上。

②气候:六盘山气候属于中温带半湿润向半干旱过渡带,具有大陆性和海洋季风边缘气候特点,春低温少雨,夏短暂多雹,秋阴涝霜早,冬严寒绵长。六盘山地区光热资源少,年日照2200~2400h,年平均气温5~6℃,有“春来秋去无盛夏”之说。据海拔2840m的高山气象站资料,年降水量达677mm,秋季湿度一般为30%~60%,是黄土高原中的“湿岛”。

[云南迪庆]

①地形地貌:迪庆藏族自治州地处青藏高原东南缘,横断山脉腹地,是云贵高原向青藏高原的过渡带。

②气候:迪庆藏族自治州气候属温带—寒温带气候,年平均气温为4.7~16.5℃,年极端最高气温25.1℃,最低气温-27.4℃。立体气候明显,有“一山分四季,十里不同天”的说法。

[内蒙古呼和浩特]

①地形地貌:呼和浩特海拔为986~2280m。

②气候:呼和浩特属于典型的蒙古高原大陆性气候,四季气候变化明显,年温差大,日温差也大。其特点:春季干燥多风,冷暖变化剧烈;夏季短暂、炎热、少雨;秋季降温迅速,常有霜冻;冬季漫长、严寒、少雪。

年平均气温:北低南高,北部大青山区仅2℃左右,南部为6.7℃。最冷月气温-12.7~16.1℃,最热月气温17~22.9℃。平均年较差为34.4~35.7℃,平均日较差为13.5~13.7℃。极端最高气温38.5℃,极端最低气温-41.5℃。

无霜期:北部山区为75天,低山丘陵区为110天,南部平原区为113~134天。日照时间:年均1600h。

降水量:年平均降水量为335.2~534.6mm,且主要集中在7~8月。年平均降水量西南最少,仅350mm;平原区在400mm左右;大青山区在430~500mm;最多是大青山乡前响村,年平均降水达到534.6mm;其次是井乡,年平均降水量为489.3mm。

[黑龙江大兴安岭]

①地形地貌:海拔1100~1400m。大兴安岭地区特有的土壤有机质和微量元素含量居全国之首,肥沃且无污染。大兴安岭处多年冻土带南部。盘古河以西及河源南向东直线以西为大片多年连续冻土带,其他为岛状多年冻土带。

大兴安岭森林土壤类型主要有:棕色针叶林土、暗棕壤、灰黑土、草甸土、沼泽土。

②气候:日照时间变化大。漠河地区的年平均气温为-4℃,冬季温度超过-40℃。无霜期90~120天。

结果分析:

(注:由于药材商家对于产地不明,导致购买药材时发生原产地标注错误,原标注的宁夏六盘山产地的样本4号,经核实,实际来自宁夏中宁及中卫地区)

本实验小组实验结果数据显示,宁夏地区的秦艽有效成分含量高于其他几个对照地区的秦艽有效成分含量。其中,2号宁夏样本的有效成分含量最高,原产地为六盘山,海拔在2500米以上;有效成分第二高的4号宁夏样本,产自宁夏中宁或及中卫地区,海拔也在2000m左右。六盘山地区与中宁及中卫地区相似,秋季皆来临的较早,比较阴凉,并且常年湿润,尤其是六盘山地区,年降水量达到677mm。相反,有效成分倒数第二的呼和浩特,常年干燥少雨。

根据对实验结果的分析,我们认为,野生秦艽有效成分大大高于人工栽培的秦艽有效成分含量,但有文献提及,宁夏六盘山土壤含量中Cu元素含量超标,需要注意,这可能与宁夏六盘山地区工厂对于污水排放处理不到位有关。

综上所述,理想栽培环境模型应以宁夏地区为基准进行模拟。宁夏地区的几大地形优势有:海拔较高,温度阴凉,常年湿润,秋季偏长,因此秦艽可能适合在阴冷湿润的地理环境中进行大量种植。

讨论

1. 结论

实验结果数据显示,宁夏地区,尤其是六盘山地区的秦艽有效成分含量最高。根据文献阅读可以得出,宁夏地区的主要特征是湿润、阴凉;同时需要注意土壤中Cu、Hg、Pb、Cd、As五种元素的指标,Cu元素超标可以通过加碱来控制。

秦艽理想栽培环境模型:温度保持在5~7℃,相对湿度控制在60%左右,注意选择周围没有大型工厂的地方,以防土壤重金属元素超标。

2. 预计效果

以此理想栽培环境模型为标准,经过三代以上对于秦艽中药材的培育,来提高中药材有效成分药效性,使得中药的作用最大限度地发挥,恢复中医的地位,使广大群众相信中药的效用。政府等有关部门可扩展此研究范围,对现已上市的药材进行栽培环境高标准的要求,严格考察中药原材料的质量,希望在不久的将来祖国传统中医能够发扬光大。

3. 遗留问题

由于购买途径有限,药材商家对于原产地情况不明,出现产地标注错误,因此理想栽培环境模型的拟定标准受到一定的干扰与限制。此外,此研究仅针对秦艽一种药材,中药材数量众多,如果推广理想栽培环境模型,还需要大量的考察及实验,对于不同药材也要搭建不同的栽培环境模型。

4. 应用性

本研究小组所在地区四川也是实验对象秦艽的主产地之一,因此本研究小组计划在四川秦艽种植地进行栽培环境模型实验,进一步研究改善中药材秦艽的栽培环境。

参考文献

[1]董建明. 浅谈中药材质量对中医发展的影响[J]. 甘肃中医,2008,21(B01):1.

[2]张秀梅,袁海鹰,李桂华. 中药与中医的关系以及中药在现代医学中的地位[J]. 求医问药,2013,11(02):328-329. FIWwFIxmVhp8VyeCgGBOIUy5uoiq2frbeb9AvISVPUliBo65gCcDpgr4QkhyjpF8

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