半夏研究進展及展望

楊立軍 高涵 羅偉 赫丁軒

（信陽農林學院，河南信陽 464000）

半夏[Pinellia ternata(Thunb.)Breit]是天南星科、半夏屬的植物塊莖，又名麻芋頭、旱半夏、三葉半夏，是多年生草本植物[1]。半夏以塊莖入藥，其塊莖呈球狀，株高15～30 cm，葉片約3～5片，大多數呈橢圓狀或披針形，葉片兩面光滑，無毛，葉柄6～23 cm，花期5—7月，果8—9月成熟，漿果呈卵圓形，成熟時為紅色[2-3]。

半夏在全國范圍內均有分布，主要集中分布在長江流域。作為半夏屬運用最廣泛的藥用植物[4]，半夏自古便有入藥的記載，《神農百草經》中記載其有“下氣，咽喉腫痛，頭眩，胸賬，咳逆腸鳴，止汗”等功效[5]。半夏的球莖入藥，憑借其所含物質生物堿、揮發油、有機酸、甾醇類、氨基酸、無機元素等多種化學成分，具有抗腫瘤，降血脂、降壓、抗抑郁、抗心律失常、治療呼吸疾病等藥理作用[6-10]。目前，隨著腫瘤，高血壓等疾病的頻發，高效藥品需求不斷上升，通過研究半夏的有效成分與其內生菌作用機制，能夠加快有效部位的生產，為臨床應用提供幫助。

1 化學成分及藥理作用

1.1 生物堿

半夏中的生物堿是半夏藥理作用的主要成效成分之一[11]。OSHIO等[12]從半夏中分離出5種生物堿，分別是L-麻黃堿、膽堿、胸苷、鳥苷、次黃嘌呤核苷；Jing等[13]從塊莖中分離出3種新的生物堿，并鑒定為9-（（5-甲氧基吡啶-2-基）甲基）-9H-嘌呤-6-胺、4-（2-（2）5-二氧代吡咯烷-1-基）乙基）苯基乙酸酯和N-（9-（（5-甲氧基吡啶-2-基）甲基）-9H-嘌呤-6-基）乙酰胺；胡一丹等[14]通過乙醇回流提取法分離得到7種生物堿成分，分別是胸腺嘧啶、尿嘧啶、肌苷、尿囊素、環（甘-丙）二肽、4-甲氧基喹啉-2-酮、N-苯甲酰基-L-苯丙胺醇，其中后4種為首次分離鑒定得到；徐豐清等[15]通過對半夏進行不同方法的炮制，得到生物堿含量由高到低依次為生半夏＞法半夏＞姜半夏＞清半夏，這為深入研究半夏炮制產生的生物堿含量變化提供了幫助。半夏總生物堿具有抗氧化、抗腫瘤、鎮咳止咳、抗心律失常、抗炎、鎮痛等作用[11]。此外，半夏總生物堿還有抗癲癇的作用。DENG等[16]在小鼠癲癇組中用毛果蕓香堿誘導癲癇持續狀態，同時給對照組和癲癇組小鼠注射半夏總生物堿，通過使用酶聯免疫吸附測定法測量對照組和癲癇組小鼠體內的γ-氨基丁酸（GABAergic）含量，發現半夏總生物堿能夠調節GABAergic水平，發揮抗癲癇的作用。

1.2 有機酸

半夏中的有機酸組分是半夏有效成分之一[17]，包括油酸、硬脂酸、亞油酸、11-二十碳烯酸、10，13-二十碳二烯酸、山酸、二十五烷琥珀酸（丁二酸）、十六烷酸乙酯、花生酸、十七烷酸等[18]。XUE等[19]利用代謝組學，分析確定了在陰影環境中，半夏中幾種豐富的有機酸：甲羥戊酸、12，13-二羥基-9Z-十八烯酸、尿刊酸和GABAergic，劉園等[20]依據生半夏HPLC指紋圖譜研究發現有機酸類的成分：草酸、檸檬酸、L-蘋果酸。半夏中有機酸的測定由直接電位滴定法演變為電位反滴定法、HPLC法，有機酸的檢測更加簡便、精確。駱霞等[21]通過電位反滴定法檢測半夏不同炮制品中有機酸含量的差距，發現清半夏和姜半夏中的有機酸含量相對較高；張慧慧等[22]通過電位反滴定法測得半夏經硫熏后琥珀酸含量降低；張鈺祺等[23]采用自動電位滴定法測定半夏曲中有機酸的含量，檢測出市售與自制2種半夏曲中有機酸含量為0.42%～0.87%。半夏有機酸具有止咳平喘、抑制腫瘤細胞生長的藥理作用[24]。此外，XUE等[25]發現半夏湯中多肽和有機酸能夠拮抗小鼠氣道炎癥。

1.3 揮發油

半夏的揮發油類成分有防止白細胞降低的藥理作用[31]。趙國虎等[26]通過索氏提取法對半夏中揮發油進行提取分離和鑒定，共檢測到18種揮發油類成分，其中烯烴含量較多，通過水蒸氣蒸餾法共檢測到28種揮發油類成分；劉布鳴等[27]先用乙醇加熱回流法提取水半夏中的揮發油，再用毛細管氣相色譜對揮發油進行鑒定，結果顯示水半夏中揮發油主要成分是脂肪烴類和脂肪酸類；IWASA等[28]采用毛細管氣相色譜儀分析了半夏干燥根莖中精油的化學成分，結果顯示存在114種化合物；彭加兵等[29]采用水蒸氣蒸餾法、乙醚提取法和蒸餾萃取法提取潁半夏中的揮發油，發現水蒸氣蒸餾法未能提取到揮發油，蒸餾萃取法鑒定的揮發油種類高于乙醇提取法，但是蒸餾萃取法揮發油的得率相對較低。不同的提取方法結果也不同，獲得成分主要有烯類、炔類、烷烴類、醛酮醇醚類、萜類、酯類、雜環類和芳香族等[30]。

1.4 氨基酸

氨基酸是蛋白質的基本組成單位，可以維持人體的正常的代謝活動，其中天冬氨酸具有止咳、祛痰的功效[31]。許衛鋒等[32]利用氨基酸分析儀測定出半夏及水半夏中含有17種氨基酸，通過對半夏以及水半夏氨基酸含量測定，發現半夏總氨基酸含量低于水半夏；李先端等[33]從半夏中檢測到蘇氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、胱氨酸、谷氨酸、4-氨基丁酸等17種氨基酸；Stark等[34]從半夏中分離得到了一種新的氨基酸類化合物環-（纈氨酸-酪氨酸）；張浩波等[35]通過采用不同的加工方法檢測半夏中氨基酸含量變化，發現硫磺熏制和焦亞硫酸鈉拌制的半夏中氨基酸含量大幅下降。

1.5 蛋白質

半夏中的總蛋白質主要有半夏蛋白、半夏胰蛋白酶抑制劑、半夏凝集素[36]。楊紅兵等[37]研究蛋白質的提取方法發現，Tris-HCl緩沖液法提取蛋白質得率較高，其次為堿提法，鹽提法最低；彭煜策等[38]對南充產半夏先用植物活性蛋白質提取試劑盒提取蛋白質，接著用考馬斯亮藍對蛋白質染色，經質譜儀得到2種含量較高的蛋白質組分。半夏凝集素（PTA）在成熟葉片中的表達量高達可溶性蛋白總量的9.2%，純化PTA顯示出與雪花蓮凝集素相似的血凝活性[39]。臨床研究證明半夏有抑菌、抗早孕的生理活性，另外半夏胰蛋白酶抑制劑是一種具有抗腫瘤活性的絲氨酸蛋白酶抑制劑，對低分化胃癌細胞BGC-823有顯著療效，并具有濃度和劑量依賴性[40]。半夏凝集素作為一種糖蛋白，具有凝血活性，并對植物病害、病毒、細菌具有殺傷功能[41]，有研究顯示，含有PTA的人工飼料具有廣泛的殺蟲作用，用煙草花葉病毒攻擊轉質體的PTA的葉子，病毒存活率較低[39]。

1.6 甾醇類

半夏中甾醇類化合物主要有β-谷甾醇、胡蘿卜苷[42]，高效液相色譜法對β-谷甾醇的分離效果較好[43]。張素清等[44]發現在波長420 nm、濃硫酸41.0 mL、水浴溫度50℃時，β-谷甾醇顯色較明顯，且清半夏中β-谷甾醇含量較高；許衛鋒等[45]采用雙波長薄層掃描法測出水半夏炮制品中β-谷甾醇含量較低；劉慧瓊等[46]研究β-谷甾醇對豬油的抗氧化作用，發現β-谷甾醇具有良好的清除自由基的能力，表現出較強的抗氧化活性；TANG等[47]將半夏與陳皮合用治療呼吸疾病，陳皮的有效成分吸收加快，半夏中的β-谷甾醇和陳皮合用也得到相同的效果。根據藥效學和藥代學分析得出：陳皮聯合β-谷甾醇相互作用能夠改善組織損傷，調節體內激素水平，增強陳皮在治療呼吸疾病的藥理作用。

1.7 其他成分

半夏中除了生物堿、有機酸、揮發油、氨基酸、蛋白質、甾醇類，還有多糖、無機元素和一些黃酮類。半夏中的黃酮類主要有抗菌、抗氧化作用。據報道半夏和柑橘皮聯合可以治療癡呆的行為和心理作用，其中黃酮類具有精神藥理活性[48]。半夏中糖類含量較高，包括甘露糖、果糖、葡萄糖、木糖、半乳糖等，其中淀粉含量最高[49]，具有抗氧化、抗腫瘤等作用[50]。研究顯示，生半夏中的核苷是維持生命活動的基本成分，可以改善腦細胞代謝、增強免疫、預防心血管疾病等[51]。半夏中無機元素含量比較豐富，具有參與體內新陳代謝作用。陳鋼等[52]采用電感耦合等離子發射光譜法對半夏中無機元素分析，發現主要有K、Ca、Na、Mg、Al、Fe、Zn還有少量的Ba、Mn、Ni、Co、Cu Cr、Hg和Cd等。

2 存在問題及對策

2.1 常見病害及其防治技術

隨著環境破壞和過度采挖，野生半夏數量不斷減少。作為一種藥用植物，有必要深入了解半夏的病害原理并完善防病害技術，促進其生產。研究[53]顯示，塊莖腐爛病是人工栽培地發病最廣最難治的病害，主要發病原因是長期高溫、降水過多等環境因素，主要防治方法是調用異地良種，播種前對塊莖消毒，使用不同濃度的多菌靈、草木灰、高錳酸鉀等化學試劑浸種，并在降雨天氣及時排水做好防御工作。此外，還有莖腐病、葉斑灰霉病、病毒病以及猝倒病，主要是高溫陰雨天土壤水分過多，蚜蟲作為介質傳播，霉害、病菌過度繁殖造成。翟玉玲等[54]通過浸種處理，篩選出了10種預防病害的藥劑，其中5%石灰水、多菌靈、百菌清浸種后，種子具有良好的抵御病害能力。有研究[55]顯示，立枯絲核菌會引起半夏出現多種病害，可以通過合理的倒茬、浸種、加強栽培管理和化學防治進行預防和處理。此外，據報[56]顯示蕓苔素內酯（BR）有提高半夏營養成分和抗氧化活性的功能。因此，可以通過調節植物生長調節劑比例提高半夏質量。

2.2 塊莖誘導，保證遺傳穩定性

半夏作為我國優良大宗藥材，其較高的遺傳多樣性已被廣泛研究[4]。近年來，突破半夏人工種子技術是實現半夏產業化的優良方法。劉智等[57]通過優化半夏疏松愈傷組織誘導條件及建立游離塊莖懸浮培養體系，并采用SSR標記技術鑒定組培游離塊莖體細胞無性系的遺傳穩定性，結果顯示組培形成的半夏游離塊莖保持了其天然母株的遺傳特性。有研究[58]報道了完整的半夏質體，鑒定出130個基因，包含86個編碼蛋白、8個rRNA（4個rRNA種類）和36個tRNA基因，這為半夏遺傳多樣性和系統發育研究奠定了基礎。半夏作為一種熱敏感物種，高溫是限制其農業生產的一種非生物因素。有研究[59]通過對半夏中熱激蛋白基因進行改良，發現轉基因植物具有很強保水性和抗氧化能力，為半夏的遺傳改良提供了方向。

2.3 加快內生菌的研究

植物內生菌是一種寄生在健康植物體內部的微生物，主要有內生真菌、內生細菌和內生放線菌等[60]。目前國內對于半夏資源的研究主要集中在植物資源本身的利用，有關其內生菌資源報道甚少。因此，開發內生菌對于未來醫藥發展、環境污水治理和農業種植生產有很大幫助[61]。王帆帆等[62]采用高通量測序技術，研究了半夏中內生細菌在半夏組織中分布情況和代謝途徑；毛其芬等[63]通過對峙法，篩選出39株具有較強拮抗性的半夏內生菌。大量文獻資料都表明：從具有藥用價值的植物中分離到的大多數內生真菌，能夠產生新的生物活性化合物或抗真菌[64]。在大多數分離內生菌的試驗過程中，出現了分離不徹底、污染等問題，故建立一套快速、精準的內生菌分離技術，對內生菌作用機制、代謝活性等方面的研究具有重要意義。

3 展望

目前，對于半夏的研究主要集中于半夏的化學成分、藥理活性等領域，對于半夏內生菌研究較少，并且相關研究僅停留于內生真菌的分離、化學成分的鑒定以及藥理活性的研究。因此，未來關于半夏的研究，可將目光放在半夏中內生菌和宿主的相互作用關系上，還可以運用現代色譜技術、熒光技術、原子追蹤技術等通過追蹤內生菌來研究作用機理。研究內生菌和宿主體內的其他菌以及害蟲的關系，可以輔助治理污水、減少田間病害。加大對半夏中放線菌的研究，有助于對發現新的抗生素、促進醫藥的發展。