当归为伞形科植物当归Angelica sinensis(Oliv.)Diels的干燥根,是我国临床常用的大宗中药材之一。目前对当归新品种评价以栽培农艺学性状(如生长状况、抗病性、抗逆性、产量等),内在质量以挥发油含量、阿魏酸含量等少数指标评价为主,对不同品种当归从药效物质基础及其品质形成过程中的物质代谢变化规律等方面的研究较少;道地产区当归的种植地区和采收加工集中,传统干燥方式存在着规模小而散、技术装备落后、干燥过程难控、干燥周期较长等问题,常造成药材性味劣变、活性成分(特别是药用有效成分)损失,以及用药安全性和有效性下降,且加工费时耗力,易引起环境污染;对引进的平衡脱水干燥技术是否在当归药材干燥中适用等问题,开展了不同品种当归质量评价、当归干燥方法的筛选、平衡脱水干燥动力学及工艺优化等研究,以期为当归道地产区产地干燥加工新技术的引进与推广,实现当归药材生产“优形”、“优质”,最终实现用药“优效”提供科学依据。也为促进整个道地产区中药的基地化、规模化、集约化、机械化、智能化、一体化具有重要意义。本研究针对目前当归品种选用和药材干燥所面临的现实问题,主要开展了当归优质品种评价、当归干燥方法筛选、当归平衡脱水干燥动力学及当归平衡脱水干燥工艺优化等研究工作,取得如下的结果:以甘肃岷县当归新品种岷归1号(简称MG1)、岷归2号(简称MG2)、岷归4号(简称MG4)、岷归5号(简称MG5)、岷归6号(简称MG6)为供试材料,参照药典对不同品种当归性状、浸出物、显微结构及挥发油提取率进行比较,采用HPLC测定阿魏酸及7种苯酞类活性成分,用主成分分析法对不同品种当归质量进行综合评价,并采用GC-MS和UPLC/Q-TOF MS技术对不同品种当归进行非靶向代谢组学综合分析。外观性状表明:MG2茎秆为绿色,其他品种均为紫色;表面及断面颜色由深到浅依次为MG6、MG2、MG4、MG5,MG1号;支根数MG6最多,MG4最少;MG1、MG5和MG6较其他品种气味较浓。显微结构显示:MG1淀粉粒最多,其次为MG5;MG5和MG6的油室碎片较多;MG1、4、6的导管呈放射状排列,但MG2、MG5的导管集中于中部;MG1、MG4、MG6韧皮部和木质部的比例在50%以上,MG2和MG5的比例小于50%;木部射线的平均大小MG4(141.47μm)>MG6(102.61μm)>MG1(85.99μm)>MG2(29.66μm)和MG5(29.76μm);MG2和MG5裂隙较其他组多。活性成分结果显示:MG1和MG6的醇溶性浸出物和挥发油含量显著高于其他品种,阿魏酸和苯酞类活性成分含量均存在显著差异(P<0.05),MG5和MG1的有机酸和苯酞含量分别比MG4高51.75%和48.39%。PCA结果显示,不同品种当归中醇溶性浸出物、挥发油提取率、阿魏酸及7种苯肽类活性成分含量综合评分依次为MG1>MG4>MG6>MG2>MG5。UPLC/Q-TOF MS结果显示:5个当归品种的代谢物存在明显差异(P<0.05),MG2、MG4、MG5和MG6中的绿原酸、阿魏酸、色氨酸、阿魏醛等含量显著低于MG1含量(P<0.05),而藁本内酯、香豆素、牛角苷、棕榈素、原儿茶醛、亚麻酸等含量显著高于MG1(P<0.05)。MG2、MG5及MG6中的代谢物相近,与MG4的代谢物差异较大,此外,还鉴定出38个显著差异代谢物,涉及7种潜在的靶向代谢通路,不同品种当归都可能通过苯丙素类生物合成、类倍半萜烯类化合物的代谢、脂质代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢、核苷酸代谢、类胡萝卜素、亚麻酸、亚油酸等代谢途径调节代谢物的合成。1.当归干燥方法的筛选,以“岷归1号”为供试材料,研究了平衡脱水干燥(P)与新鲜(XX)当归和产地常用的阴干(Y)、晒干(S)、熏干(X)干燥方法在性状、显微结构(粉末制片、徒手切片、石蜡切片、扫描电镜)、薄层色谱、水分、浸出物、挥发油提取率、多糖含量、阿魏酸和7种苯酞类成分和抗氧化物酶活性的影响。结果显示:P和Y的当归色泽均匀鲜亮、表面皱纹疏松,外观品相较好;P与X当归的油室平均直径和淀粉粒含量均高于X与Y当归,熏干和晒干的当归裂隙较多,质地发虚;扫描电镜结果显示:导管的形态和表面的附着物直接影响干燥过程中内部水分的蒸发及代谢活动快慢,XX表面多孔,木质部和形成层具有较多的蜂窝状结构,导管周围的小空腔较多,P和X表面结构致密,光滑,表面有云状、片状层叠,形成层交界处细胞紧密,平滑,其中X导管表面有很多丝状沉积物,皮层有较多的孔隙,较疏松,酥脆,有一定的油滴聚集现象,表面含油率高,多孔结构导致氧化稳定性和热稳定性较差,P形成层交界处油室清晰可见,S表面结构紧凑,有大量的小碎片及突起,Y表面呈不规则的多孔结构,表面致密,突起。S和Y形成层交界处明显较疏松。活性成分显示:不同干燥方法对当归11种活性成分含量均具有显著差异(P<0.05),P当归的阿魏酸、多糖、挥发油提取率、浸出物、洋川芎内酯A、正丁基苯酞、藁本内酯、欧当归内酯A含量最高;不同干燥方式对当归抗氧化物酶活性影响显著(P<0.05),其中S当归中的SOD、CAT、POD和GSH酶活性最高,Y、X和P当归药材的SOD、CAT、POD酶活性无显著性差异,S当归样品总蛋白含量最低,P当归样品最高;相关性分析显示,SOD、POD、CAT及GSH酶活性与当归多糖、浸出物、总蛋白、挥发油提取率、阿魏酸及苯酞类成分显著相关(P<0.05);PCA结果显示:P>Y>X>S。由此得出:P条件可控、干燥效率高、干燥药材品质稳定,外观及内在结构均较好、并能较好的保存其活性成分,可以作为当归药材现代产地加工的一种快速干燥方法。UPLC-MS结果显示:不同干燥方式下当归379个代谢物发生显著性差异,与药典规定的熏干当归比较,新鲜当归中有150多个代谢物显著上调,黄芩素、苯甲酸、胆绿素、咖啡酸、辛酸、绿原酸、香草酸等含量显著下调,阴干当归中的葡萄糖酸盐、D-甘露醇、多巴胺等代谢物显著升高;乙酰亮氨酸、芹菜素、咖啡酸、辛酸、双氢山奈酚等代谢物显著降低。晒干当归中脂肪酰基己氧化物、1-己胺、3-羟基丁酸、绿原酸、柠檬酸盐、D-来苏糖等代谢物显著升高,甲基鸟苷、2,4-二氨基苯磺酸、芹菜素、胞苷等代谢物显著降低;平衡脱水干燥中的脂肪酰基己氧化物、3-甲基儿茶酚、阿拉伯糖醇、绿原酸、黄芩苷等代谢物显著升高,甲基鸟苷、2,4-二氨基苯磺酸、2,4-二氨基丁酸、2-氨基苯酚、2-羟基腺嘌呤、2’-O-甲基腺苷、芹菜素、胞苷等代谢物显著降低。相关系数表明,不同干燥方式处理下当归显著性差异代谢物之间具有良好的相关性。KEGG代谢通路分析结果表明,显著性差异代谢物主要涉及前十的代谢通路为:缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸生物合成;嘧啶代谢途径;磷酸戊糖途径;甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢;半乳糖的代谢;柠檬酸循环;氨基酸的生物合成;氨酰基-tRNA的生物合成;abc转运蛋白;2-氧羧酸代谢等代谢路径有关。综合分析可知,平衡脱水干燥的当归药材具有外观较好、油室较大、活性成分含量较高。因此,平衡脱水干燥技术可在当归药材产地干燥加工中加以推广应用。2.分别对当归平衡脱水干燥的正交缓苏试验和程序升温工艺进行干基含水率、水分比等参数曲线绘制,并利用Weibull函数和Slogistic对数函数拟合两种不同工艺的数学模型并分析。结果表明,干燥温度、湿度和缓苏时间是影响当归干燥的主要因素,随着湿度的减少,缓苏时间的增加,当归的干基含水率增加,干燥时间缩短,随着温度和缓苏时间的增加,当归干燥的干基含水率降低,所需的干燥时间缩短,同时发现在干燥初期,湿度的增加,有利于提高当归的干燥效率;平衡脱水干燥分为物料表面传热传质过程和物料内部的传热传质过程,也就导致了前一阶段以较快且稳定的速度进行,后一阶段以越来越慢的速度进行,即预热+等速干燥阶段和降速干燥阶段,同时发现Weibull函数可以更好的模拟当归平衡脱水干燥的自动程序升温工艺,Slogistic对数函数可以更好的模拟当归平衡脱水干燥的正交试验。3.采用正交试验考察干燥温度、干燥湿度、缓苏时间及干燥时间对平衡脱水干燥工艺的影响,在正交试验的基础上,进一步研究了当归平衡脱水干燥的自动程序升温工艺,并同时人工智能控制干燥温度、干燥湿度及干燥时间三个因素对平衡脱水干燥工艺的影响,以外观性状、显微、薄层色谱法结合挥发油提取率、醇溶性浸出物、多糖、阿魏酸和6种苯酞类成分为考察指标,并与药典工艺对比,综合评价不同干燥工艺参数对当归药材品质的影响。结果显示:正交试验确定的当归最佳平衡脱水干燥工艺为干燥温度为50℃、干燥湿度为50%、缓苏12 h,干燥36 h,各因素对综合指标影响程度从大到小依次为D(干燥时间)>A(干燥温度)>C(缓苏时间)>B(干燥湿度);程序升温在B3工艺下所得当归药材的质量最好,B3干燥工艺条件为7个阶段,每阶段烘烤5 h,温、湿度参数为:45℃,60%→50℃,50%→55℃,50%→40℃,80%→45℃,60%→50℃,50%→55℃,50%。与《中国药典》2015规定的工艺相比,2种不同的平衡脱水干燥工艺均优于药典工艺,外观性状及显微特征均较一致。