近几十年来,随着黄芪用药需求量增大,野生资源难以维持,栽培黄芪成为药用主流。当前黄芪几大主产区的生产方式各不相同,基本可分为两大类型,即育苗后移栽的速生黄芪和种子直播5～6年及以上的仿野生黄芪。2018年颁布并实施的中华中医药学会黄芪商品规格等级标准T/CACM 1021.4—2018即按栽培模式将当前通行的黄芪商品划分为栽培黄芪与仿野生黄芪两大规格。两种不同规格黄芪外观性状有明显区别,以山西大同、忻州、陕西子洲等地为代表的道地产区为仿野生栽培模式,生产出来的仿野生黄芪与《本草蒙筌》[1]总结历代文献所载优质黄芪的核心特征一致,即“单股不歧,直如箭干,皮色褐润,肉白心黄,折柔软类绵,嚼甘甜近蜜”,而甘肃、内蒙等地所产的速生栽培黄芪与历代文献记载的传统优质黄芪的性状特征不符。基于此,有必要以传统性状特征为抓手,以现代各种分析技术为手段,对两种不同规格的黄芪做进一步深入的研究,为科学修订黄芪商品规格等级标准,引导黄芪高品质生产提供科学依据。本研究以辨状论质思路作为指导,从宏观性状-微观特征-化学成分几个层面对两种不同规格的黄芪进行系统的对比分析,采用液质联用、质谱成像等现代分析技术,研究二者在不同层面的差异及之间的联系。本项研究共分为五个章节,其中第一章综述部分对当前黄芪属植物的化学成分及其药理研究进行总结,在此基础上对近30年以来所开展的相关品质研究做了汇总,在整理并分析研究现状的基础上提出本课题的进一步研究方向。第二章对两种不同规格黄芪的外观性状、长度及直径进行对比分析。结果表明,仿野生黄芪体长直,侧根较少,质地空泡而皮部绵韧,外皮较移栽速生黄芪更为粗糙,表皮黄褐色,断面木心亮黄色,外层皮部白色,黄白颜色对比明显。仿野生黄芪的性状与《本草蒙筌》记载的优质黄芪性状相近。栽培黄芪下端侧根较多,质地坚实,粉性足,外皮相对较光滑且薄,为黄白色,断面木质部黄色较浅,与韧皮部颜色对比不明显,与文献记载的传统优质黄芪的性状差异较大。对二者长度、直径进行测量并统计分析表明,山西、陕西所产的仿野生黄芪长度与直径均随生长年限增长而增长,具有明显的正相关。陕西6年仿野生黄芪体长在88～130 cm之间,山西5年仿野生黄芪体长在50～130 cm之间,变化范围较宽;栽培黄芪体长则较稳定,处于40-60 cm之间。仿野生黄芪具有上粗下细的特征,陕西仿野生黄芪的上部直径与下部直径比值可达5.98,山西仿野生黄芪的上部直径与下部直径比值最该可达到6.69,而甘肃栽培黄芪最高只能达到3.55。说明甘肃、内蒙等地所采用的横栽法生产的速生黄芪体型匀称。第三章制作了仿野生黄芪与移栽速生黄芪的石蜡切片,对二者的显微结构进行了对比。结果表明,仿野生黄芪的组织间裂隙明显,木射线及韧皮射线排列较松散,木纤维束的数量较少,宏观体现为质地绵韧。导管三两成束,排列为同心环状,宏观体现为横截面肉眼可见的同心环状生长轮。周皮细胞层数较移栽速生黄芪明显更多,木栓层可见石细胞,栓内层为厚角细胞构成。宏观体现为仿野生黄芪相比于栽培速生黄芪表皮更厚,更粗糙。随生长年限增加,环状的生长轮数增多,组织间裂隙更加明显,木栓层及栓内层的细胞层数减少。移栽速生黄芪的组织间裂隙较少,木射线及韧皮射线排列紧密,木纤维束较多,木栓层及栓内层细胞层数较仿野生黄芪少,无石细胞。宏观体现为栽培速生黄芪的质地坚实,表皮较薄而细嫩。第四章基于传统黄芪“折柔软类绵”“嚼甘甜近蜜”的特性对两种规格的黄芪进行对比分析。仿野生黄芪符合传统记载的质地绵韧的特征,栽培速生黄芪质地坚实、粉性足,口尝甜度高于仿野生黄芪,本章对可能造成该差异的成分进行含量测定。以“蒽酮比色法”为原理,参考《中国药典》[2]中黄精多糖的含量测定方法,对二者的多糖含量进行测定并比较;根据《中国药典》黄芪“浸出物”项下的规定,采用水溶性浸出物测定法（通则2201）项下的冷浸法,对不同规格黄芪的浸出物进行含量测定并比较。参考黄芪水溶性浸出物测定法,对其100%醇浸出物、80%醇浸出物进行含量测定并比较。参考文献对不同规格黄芪中的淀粉及蔗糖含量进行比较。结果表明,仿野生黄芪和栽培速生黄芪中多糖、淀粉、100%醇浸出物含量接近;栽培速生黄芪中的水浸出物、80%醇浸出物、蔗糖含量明显高于仿野生黄芪。这可能是栽培速生黄芪质地坚实、口尝甜度明显高于仿野生黄芪的原因。第五章基于“肉白心黄”的性状特征对两种规格的黄芪进行对比分析。仿野生黄芪具备“肉白心黄”的特征,栽培速生黄芪不具备,说明二者皮、木部化学成分及其空间分布上存在差异。参考文献方法[3,4],以毛蕊异黄酮为对照品,应用比色法对二者的总黄酮含量进行测定并比较;以黄芪甲苷为对照品,采用经典的“香草酸-冰醋酸-高氯酸显色法”对二者的总皂苷含量进行测定并比较;本研究进一步采用液质联用技术对仿野生黄芪与移栽速生黄芪的化学成分进行分析比较。首先对黄芪的化学成分进行定性分析,通过查阅文献,构建了黄芪属植物化学成分数据库,并对黄芪中所含的主要化学成分标准品在UPLC-Q-TOF-MS条件下的质谱裂解规律进行研究,总结该类化合物的裂解规律。在此基础上,得到黄芪正、负离子模式下的总离子流图,根据精确相对分子质量及离子碎片信息,并与前期建立的数据库进行匹配,对黄芪中的化学成分进行结构鉴定,解析鉴定出54种黄酮类化合物及37种皂苷类化合物,与已有文献报道的成分规律一致。黄芪中主要化学成分为黄酮类及皂苷类化合物,其中黄酮类化合物在木心部位相对含量较高,皂苷类化合物则集中分布在外层皮部。为进一步阐明两种规格黄芪的差异物质基础,本研究将皮和木2个部位进行分离,分别比较仿野生黄芪与移栽速生黄芪不同部位化学成分的差异。采用Progenesis QI液质联用数据分析软件对二者指纹图谱进行主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）及正交偏最小二乘判别分析（Orthogonal P rojections to Latent Structures-Discriminant Analysis,OPLS-DA）,得到对二者差异有贡献意义（VIP值大于1）的代表性成分。PCA结果显示,数据拟合性良好,通过数据处理,木心部位筛选出9种黄酮类化合物,皮部筛选出8种皂苷类化合物,认为这些成分对造成二者差异有较大贡献。对这些差异性成分在二者中的相对含量做进一步的比较,结果表明,黄酮苷元类成分及连接一个葡萄糖的黄酮苷类成分在移栽速生黄芪的木心部位含量相对较高,单酰基取代的黄酮苷类化合物则在仿野生黄芪木心部位含量较高。皂苷类化合物在仿野生黄芪外层皮部含量相对较高。已有文献研究表明黄芪的成分含量变化与生长年限密切相关,故将上一步筛选得到的差异性化合物作为指标,探究其在不同年限仿野生黄芪中的含量变化。应用Quanlyn x定量软件对生长年限为1、2、3、4、5、6、7、11、15、17年的仿野生黄芪中差异成分的含量进行测定,结果表明,这些成分的含量随年限增长波动较大,黄酮类化合物在木质部中的含量在5～7年达到最高,皂苷类化合物在韧皮部的含量在前4年较高,第五年开始下降,之后生长年限的增加对其含量变化影响较小。说明黄芪中不同的成分随年限增长而积累或降低,目前仿野生种植年限普遍在5～7年左右为生产成本与产量及内在质量的平衡点。本研究进一步应用质谱成像技术,在正、负离子模式下,对仿野生黄芪与移栽速生黄芪的化学成分在根部空间分布上的差异进行了比较研究。结果表明二者部分化合物存在明显的差异。一些有机酸类物质（负离子模式下m/z 279.23、m/z 133.0178）在仿野生及栽培黄芪中分布于形成层部位,仿野生黄芪中的响应稍高于栽培速生黄芪,一些糖类（负离子模式下m/z 341.1085、m/z 683.223）则在6年仿野生黄芪中的响应明显低于栽培速生黄芪。本研究进一步针对“肉白心黄”这一特征可能的物质基础做了初步的探索研究,将仿野生黄芪呈亮黄色的木心部位进行提取,应用柱层析及制备液相,对其中的黄色成分进行分离纯化,得到一种可溶于甲醇的黄色粉末状物质。并利用质谱、核磁共振技术,鉴定其化学结构为硫黄菊素Sulfuretin,为橙酮类化合物,推测该物质为对黄芪木质部呈亮黄色起贡献的成分之一。该物质为蒙古黄芪A.membranaceus var.mongholicus中首次报道的成分。综上,本研究以传统性状为抓手,从性状-显微-化学成分各层次对仿野生黄芪与移栽速生黄芪两大规格进行了对比分析,对传统优质黄芪的特征形成原因从不同层面进行了研究。同时应用了质谱成像这一新兴技术,并对传统优质黄芪中使木心呈黄色的可能物质进行了初步提取鉴定,为指导黄芪的科学生产及品质评价提供依据。