川芎是古今有名的川产道地药材,宋代记载川芎的产地为四川灌县境内,即今天的四川省都江堰市。直至上世纪70年代逐渐扩展到彭州、郫县、崇州、新都等地,一并被认为是川芎的传统产地。但随着传统产地土地价值的增长,川芎种植面积逐年萎缩,而药材需求量却有增无减,非传统产地——彭山、邛崃等相继出现,并有取代传统产地的趋势。但伴随着川芎传统产地的萎缩,非传统产地的出现,其药材品质亟待评价。本文以评价非传统产地川芎药材品质,确保川芎临床用药安全性、有效性为宗旨,对传统与非传统产地川芎药材品质和产地生态环境要素展开研究,同时分析产地生态环境要素与药材品质相关性。通过研究为川芎的引种栽培、产地的统一规划提供实验依据,为川芎药材品质系统评价提供参考。本文以传统产地——都江堰、彭州、什邡、新都和非传统产地——眉山市彭山县的25批川芎药材为研究对象,同时收集药材产地的气候资料和土壤样品,对不同产地川芎药材品质进行比较研究。通过研究首次建立了川芎中3种主要内酯成分(洋川芎内酯A、阿魏酸松柏酯、藁苯内酯)的同步检测方法及川芎中总荧光物质的分析测定方法。为研究生态环境要素对川芎药材品质的影响力,对川芎药材品质与气候、土壤指标进行相关性分析,研究了土壤营养值与川芎药材品质的相关性及川芎药材对土壤中无机元素的富集作用。具体研究内容及结果如下：1.不同产地川芎药材品质研究中药材品质评价指标众多,本文主要从川芎性状、有效成分含量、HPLC指纹图谱及有益、有害元素等展开,比较了不同产地川芎的个头大小、阿魏酸含量、多糖及总酚酸含量、3种主要内酯成分含量及具共轭体系的总荧光物质含量,建立川芎乙醇提取物HPLC指纹图谱,并进行了相似度评价,以此系统评价川芎药材品质,具体结果如下：1.1不同产地川芎性状比较药材性状是评价药材品质的最直观指标,现行《76种药材商品规格标准》(1984年颁布)即规定川芎商品药材等级划分主要依据川芎性状特征。为比较不同产地川芎药材性状,本文记录了25批川芎药材个头及横切面图像,结果发现传统与非传统产地药材间无显著差异。为比较不同批次间个头大小差异,本文记录了25批川芎药材鲜重,并模拟产地方式(烘炕、转笼)加工药材,测定药材干重。结果表明：25批药材重量差异较大(鲜重RSD%=27.75%,干重RSD%=22.77%),鲜重分布于0.0632-0.1400kg/个,干重分布于0.0183-0.05kg/个之间,而传统与非传统产地间无显著性差异。1.2不同产地川芎阿魏酸、总酚酸、多糖含量比较《中国药典》2010年版川芎项下以阿魏酸作为含量测定指标,说明阿魏酸含最是川芎药材品质的重要表征。而川芎中所含总酚酸、多糖成分具有抗氧化、抗自由基、抗癌、抗炎症等作用,也是川芎发挥临床疗效的有效成分。由此,本文对25批川芎中阿魏酸、总酚酸、多糖成分进行研究,以期为药材质量标准的提高提供参考。本文采用HPLC法测定不同产地川芎中阿魏酸含量,结果表明：传统与非传统产地川芎中阿魏酸含量均符合《中国药典》要求(>0.1%),且不同产地药材中含量差异较小(RSD%=13.77%),在0.1734%-0.3129%之间。采用UV法测定不同产地川芎中总酚酸、多糖含量,结果表明：不同产地川芎中总酚酸含量差异较小(RSD%=10.58%),含量在0.9786-1.4723%之间,而多糖含量差异较大(RSD%=32.05%),含量在3.3835-15.5495%之间。1.3不同产地川芎中主要内酯成分含量比较内酯成分属于苯肽衍生物,是川芎中一类重要活性成分,其中藁苯内酯占挥发油总量的1/3以上,具有镇痛抗炎、解痉、镇定、平喘等作用；阿魏酸松柏酯具有抑菌、抗氧化、舒张血管等作用。本文采用HPLC法首次建立了洋川芎内酯A、阿魏酸松柏酯、藁苯内酯3种主要内酯成分的同步测定方法,该方法同传统的单成分测定方法相比具有操作简便、快捷、溶剂消耗少等优点。在此基础上比较了不同产地川芎中3种内酯的含量差异,结果表明：25批川芎药材中差异最大为阿魏酸松柏酯,其次为洋川芎内酯A、蒿苯内酯。25批药材的阿魏酸松柏酯含量在2.4672-9.5497mg.g-1之间。洋川芎内酯A含量在4.6254-11.0812mg.g-1之间。藁苯内酯含量在41.1715-73.6864mg.g-1之间。聚类分析表明：传统与非传统产地之间的内酯成分含量无显著差异,当作为两类划分时,新都、都江堰部分样品及彭山为一类,其余为一类；可见非传统产地的彭山与新都的药材在内酯成分含量上相近,而传统产地都江堰的6批药材差异较大,被分作两类。1.4川芎中荧光物质含量测定荧光鉴别法作为传统理化鉴别方法之一,被广泛应用于中药饮片鉴别,但该方法多停留在定性层面,有关中药材荧光物质定量分析的报道较少。川芎的横切而在365nm紫外灯下显淡蓝色荧光,是川芎传统理化鉴别的重要特征,这一特征源自川芎中含有多种具有共轭结构的化学成分(蒿苯内酯、二聚藁苯内酯、阿魏酸等化合物均属于共轭体系的π-π共轭)所决定。为建立川芎荧光物质定量分析方法,本课题组首次对川芎荧光特征进行深入研究,确定川芎中荧光物质的激发波长、发射波长分别为323nm、450nm,在此基础上建立了以藁苯内酯为对照的川芎总荧光物质的分析测定方法,该方法灵敏度高,试样量少,选择性强,操作简便、快速。川芎总荧光物质的测定可同时测定川芎中具有共轭结构的内酯、酚酸等多种成分,并且解决了以往由于内酯成分的不稳定性、难分离等原因导致难以作为川芎药材质量标准的含量测定指标问题,因此该方法的建立对川芎药材质量标准的修订具有重要意义。在建立川芎中总荧光物质定量分析方法基础上测定了25批川芎中总荧光物质含量,比较其含量差异表明：25批川芎中总荧光物质的含量差异较大(RSD%=15.93%),分布在2.4972%-4.5714%之间。聚类分析表明：传统与非传统产地之间的荧光物质含量无显著差异,当分为两类时,什邡、彭州、都江堰部分样品为第1类,新都、彭山及都江堰其余样品为第2类。该结论与川芎中主要内酯成分聚类结果相近,说明川芎中总荧光物质含量可反映川芎药材内酯成分含量。1.5川芎乙醇提取物HPLC指纹图谱研究川芎药材含有丰富的挥发油、内酯、酚酸等有效成分,为比较传统与非传统产地药材中化学成分组成和含量差异,本文采用HPLC建立川芎乙醇提取物的指纹图谱,以考察不同产地川芎中化学成分组成、含量的差异,评价非传统产地药材品质,并对25批川芎药材的HPLC指纹图谱进行相似度评价,结果25批川芎药材指纹图谱与对照指纹图谱的相似度均大于0.9,说明25批不同产地川芎在乙醇提物化学成分组成及含量上差异较小,以共有峰相对峰面积为变量进行聚类分析,发现传统与非传统产地间无显著差异,非传统产地彭山与传统产地的新都、彭州及都江堰部分样品分为一类。1.产地生态环境要素比较研究生态环境要素作为影响中药材品质的一大重要因素,并作为道地药材形成的源头,一直是研究的重点,但基于生态环境要素的多样性,也是研究的一个难点。影响药材品质的生态环境要素包括多个方面,如土壤、气候、海拔、灌溉用水、空气、微生物、矿质元素等等。基于实验室现有的条件及研究内容的难度,本文主要研究了传统与非传统产地间气候、海拔及土壤因素,具体研究内容如下：2.1产地气候因素与药材部分有效成分相关性分析气候主要通过气温、光照、降水等来影响药材次生代谢产物的积累。本文从产地气象部门收集了当地的年均温、年均日照、年降水、无霜期等数据,采用SPSS分析软件,与药材中阿魏酸、总酚酸、多糖含量进行相关性分析,结果表明阿魏酸与产地年均温存在一定负相关,多糖含量与产地海拔高度存在负相关。2.2产地土壤的营养值与药材部分有效成分相关性分析土壤与中药材相关性研究报道甚多,主要分为土壤质地、土壤营养、土壤无机元素、土壤酸碱性等,本文基于所具备条件测定了各产地土壤中的速效钾、速效磷、硝态氮、有机质、pH值等指标。结果显示：各产地土壤样品pH值均在5.0左右,属于弱酸性土壤。不同产地土壤中硝态氮含量差异最大,其次是速效磷、速效钾、有机质。分析土壤各营养值间的相关性发现各因素间存在一定相关关系,其中有机质与速效钾的相关性最显著,表明土壤营养值对药材的影响不是独立作用的,而是各营养值协同作用的结果。同时将土壤营养值与川芎药材部分有效成分含量进行了相关分析,结果显示土壤营养值与川芎药材有效成分相关性显著,其中速效钾、有机质与川芎中藁苯内酯、荧光物质呈负相关,与洋川芎内酯含量呈正相关。2.3产地土壤及药材中无机元素分析研究无机元素是植物正常代谢的必要组成,根据元素在植物代谢中发挥作用的不同,将其分为必需元素、有益元素、有害元素等。为分析药材对土壤中无机元素的富集作用,本文采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定了不同产地药材及土壤中多种无机元素含量,包括必需元素B、Mn、Mo、Ni、Zn、Cu,有害元素As、Cd、Pb及其他微量元素40余种。结果表明不同产地代表药材的重金属含量中As、Cu、Pb均符合标准(药用植物及制剂外经贸绿色行业标准WM/T2-2004,总量≤20μg/g,As<2.0μG/g,Cu<20μg/g, Pb≤5.0μg/g,Cd≤0.3μg/g),而Cd含量只有非传统产地彭山的药材在限量范围内,说明非传统产地与传统产地相比存在优势,而川芎中Cd含量超标问题一直是一个亟待攻克的难题阻碍着药材出口,该结论安全、有效的优质川芎药材栽培提供了实验依据。对药材及七壤所含无机元素进行相关分析发现,药材与土壤中无机元素存在显著正相关关系：计算川芎对元素的富集作用得出,川芎对有害元素Cd的富集能力较强,其次为Zn、B、Cu、Mo。该结论提示：控制川芎药材中Cd含量,关键在于土壤中Cd含量的治理。综合本文以上研究得出,川芎传统与非传统产地生态环境要素间无较大差(?)异,药材品质间亦无显著性差异,该结论表明川芎产地的演变未对药材品质造成负面影响。研究还发现非传统产地药材的有害元素Cd含量低于传统产地,由此得出非传统产地药材安全性指标高于传统产地,非传统产地可作为川芎产地进行规模生产。分析生态环境要素与药材品质相关性表明,首先生态环境要素对药材的影响是各因素协同作用的结果,其次土壤速效钾、有机质及产地海拔对川芎有效成分含量影响相对较大,其次土壤中有益有害元素决定着药材中有益有害元素的含量,所以在川芎的引种、栽培时除考察产地的整体生态环境条件外,须注意合理施肥,控制土壤速效钾、有机质含量及监控土壤有害元素含量,方可收获高产优质的川芎药材。