原子核物理物理评论

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1 暋 第 27 卷 暋 第 3 期 原 子 核 物 理 评 论 Vol 灡 27,No.3 暋 暋 2010 年 9 月 NuclearPhysicsReview Sep.,2010 暋 暋 暋 文 章 编 号 : (2010) * 核 辐 照 技 术 在 中 药 领 域 中 的 应 用 梁 剑 平, 李 雪 虎, 陆 锡 宏, 陶 蕾, 王 曙 阳 ( 中 国 科 学 院 近 代 物 理 研 究 所, 甘 肃 兰 州 ) 摘 暋 要 : 核 辐 照 应 用 于 中 药 领 域 的 研 究 得 到 人 们 广 泛 关 注 综 述 了 核 辐 照 在 中 草 药 的 栽 培 育 种 和 消 毒 等 方 面 的 应 用, 指 出 辐 照 诱 变 技 术 与 生 物 技 术 相 结 合 将 为 提 高 细 胞 突 变 率 和 加 快 中 草 药 遗 传 改 良 开 辟 广 阔 前 景 关 键 词 : 核 辐 照 ; 中 药 ; 诱 变 育 种 ; 灭 菌 中 图 分 类 号 :R931 暋 暋 暋 文 献 标 识 码 :A 1 暋 引 言 药 用 植 物 是 一 类 具 有 特 殊 用 途 的 经 济 植 物 目 前 我 国 经 营 与 生 产 的 中 药 材 约 1000 种, 其 中 人 工 栽 培 的 约 200 多 种 我 国 药 用 植 物 的 良 种 选 育 远 远 落 后 于 农 作 物 和 花 卉, 选 育 和 培 育 的 优 质 药 材 品 种 约 10 余 种, 严 重 制 约 了 中 药 现 代 化 及 国 际 化 的 进 程, 且 人 工 栽 培 品 种 普 遍 存 在 有 效 成 分 降 低 出 苗 不 一 致 和 生 长 缓 慢 等 问 题, 故 良 种 选 育 和 快 速 栽 培 成 为 亟 待 解 决 的 问 题 核 辐 射 自 从 被 应 用 于 农 业 及 医 学 领 域 以 后 发 展 迅 速, 创 造 了 巨 大 的 经 济 效 益 在 中 药 领 域, 核 辐 照 也 被 广 泛 用 于 药 用 植 物 栽 培 育 种 加 工 及 储 藏 等 方 面, 特 别 是 在 中 药 的 杀 虫 灭 菌 以 及 有 效 成 分 提 取 等 方 面 取 得 了 一 系 列 成 果 2 暋 辐 照 诱 变 育 种 2.1 暋 影 响 药 用 植 物 性 状 暋 暋 植 物 辐 照 后 的 农 艺 性 状 主 要 包 括 种 子 发 芽 率 出 苗 率 株 高 分 枝 数 根 长 度 开 花 以 及 结 籽 数 等 方 面 以 往 辐 照 诱 变 育 种 主 要 应 用 于 农 作 物 和 花 卉 等 方 面 近 几 年 辐 照 诱 变 在 中 药 的 栽 培 育 种 上 应 用 渐 多, 主 要 集 中 在 恢 复 地 道 中 药 原 性, 即 提 高 有 效 成 分 提 高 综 合 性 状 缩 短 生 长 周 期 和 提 高 种 子 [1] 发 芽 率 等 方 面 翁 伯 琦 等 用 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照 珍 稀 药 食 共 用 菌 姬 松 茸 菌 丝 体, 获 得 姬 松 茸 突 变 株 J5, 并 对 其 品 质 进 行 评 价, 得 到 该 突 变 株 子 实 体 的 化 学 评 分 CS 氨 基 酸 评 分 AAS 生 物 价 BV 和 营 养 指 数 NI 等 5 项 评 价 指 标, 均 比 原 菌 株 子 实 体 的 相 应 指 标 高 整 体 评 价 结 果 表 明, 经 辐 照 诱 变 所 获 得 的 优 良 突 变 株 具 有 较 高 的 蛋 白 质 营 养 价 值 采 用 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照 中 药 材 甘 草, 其 M1 代 出 现 了 植 株 矮 化 花 期 提 前 和 育 性 降 低 的 效 应 同 时 获 得 了 具 有 优 良 性 状 和 内 在 品 质 的 甘 草 主 根, 其 各 项 指 标 均 达 到 了 药 用 优 等 品 质, 属 于 甘 草 中 的 上 品 [2] 2.2 暋 影 响 药 用 植 物 生 长 发 育 暋 暋 辐 照 诱 变 技 术 同 样 对 药 用 植 物 的 生 长 发 育 具 有 双 重 影 响, 既 可 以 促 进 生 长 和 提 高 产 量, 又 具 有 负 [3] 面 效 应 陈 怡 平 等 采 用 辐 照 菘 蓝 种 子, 发 现 不 同 程 度 的 微 波 辐 照 能 够 提 高 菘 蓝 幼 苗 光 合 速 率 色 素 含 量 净 光 合 速 率 水 平 气 孔 导 度 与 水 分 利 用 率 可 [4] 溶 性 糖 含 量 以 及 促 进 幼 苗 生 长 发 育 申 志 英 发 现 微 波 辐 照 能 提 高 龙 胆 种 子 的 分 子 运 动 能 量, 温 度 升 高, 从 而 提 高 种 子 发 芽 率 此 外, 有 报 道 空 间 环 境 对 石 刁 柏 Asparagusoficinalis 种 子 的 萌 发 及 幼 苗 生 长 有 促 进 作 用 白 桦 Betulaplatyphyla 种 子 经 航 天 搭 载 后, 植 株 均 表 现 矮 化 现 象, 苗 木 叶 片 叶 绿 素 量 有 降 低 的 趋 势, 净 光 合 速 率 略 有 提 高 翁 伯 琦 [5] 等 用 毭 射 线 辐 照 圆 叶 决 明 Chamaecristarolundi 灢 folia 的 5 个 供 试 品 种 后, 发 现 其 现 蕾 期 初 花 期 盛 花 期 初 荚 期 盛 荚 期 和 成 熟 期 等 改 变 均 呈 双 向 性, 既 有 提 早, 也 有 推 迟 这 说 明 辐 照 诱 变 处 理 具 * 收 稿 日 期 :2010 灢 01 灢 05; 修 改 日 期 :2010 灢 02 灢 03 暋 暋 * 暋 基 金 项 目 : 甘 肃 省 重 大 科 技 专 项 资 助 项 目 (092GKDA0033); 中 国 科 学 院 百 人 计 划 资 助 项 目 (O861010ZY0) 暋 暋 暋 暋 作 者 简 介 : 梁 剑 平 (1963-), 男 ( 汉 族 ), 山 西 平 遥 人, 研 究 员, 博 士 生 导 师, 从 事 辐 射 药 物 学 研 究 ;E 灢 mail:liangjp100@sina.com

2 暋 第 3 期 梁 剑 平 等 : 核 辐 照 技 术 在 中 药 领 域 中 的 应 用 285 有 不 确 定 性, 应 该 加 强 不 同 诱 变 技 术 的 定 向 育 种 研 究, 以 提 高 育 种 效 率 2.3 暋 药 用 植 物 细 胞 学 的 影 响 暋 暋 辐 照 诱 变 的 细 胞 学 效 应 主 要 表 现 在 植 物 细 胞 和 [6] 染 色 体 结 构 方 面 的 变 异 赵 秀 娟 等 研 究 蒙 古 黄 芪 的 组 织 培 养 技 术 及 辐 照 诱 变 对 愈 伤 组 织 诱 导 的 影 响,3 种 外 植 体 分 别 在 MS+6 灢 BA2.0mg/l+NAA 2.0 mg/l,ls+6 灢 BA2.0 mg/l+naa0.1 mg/l 和 MS+6 灢 BA2.0 mg/l+naa2.0 mg/l 培 养 基 上 的 愈 伤 组 织 诱 导 率 较 高 ; 下 胚 轴 和 子 叶 的 最 佳 诱 变 时 间 均 为 15 min; 随 辐 照 诱 变 时 间 的 增 加, 下 胚 轴 愈 伤 组 织 的 长 势 增 强, 但 超 过 一 定 的 诱 变 时 间 愈 伤 组 织 长 势 减 弱 且 诱 导 率 降 低 采 用 60 Co 灢 毭 辐 照 木 槿 Hibiscussyriacus 愈 伤 组 织 后, 其 细 胞 膜 透 性 和 膜 脂 过 氧 化 水 平 随 射 线 剂 量 的 增 加 而 增 加 同 样 麻 黄 的 愈 伤 组 织 经 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照 后, 愈 伤 组 织 结 构 发 生 改 变, 其 色 泽 变 浅, 在 悬 浮 培 养 条 件 下 细 胞 增 殖 量 明 显 增 加, 分 裂 旺 盛 期 提 前 [7] 以 低 能 量 N + 离 子 注 入 银 杏 Ginkgobiloba 胚 部, 发 现 银 杏 胚 根 细 胞 中 出 现 了 核 异 常 和 染 色 体 畸 变, 显 微 观 察 发 现 有 多 核, 染 色 体 桥 游 离 染 色 体 和 落 后 染 色 体 用 C 离 子 注 入 甜 叶 菊 Steviarebaudiana 种 子 后 出 现 萌 发 迟 缓 生 长 速 度 变 慢 叶 绿 体 发 育 减 慢 和 叶 绿 体 膜 被 破 坏 等 现 象 [8] 2.4 暋 影 响 药 用 植 物 生 理 生 化 特 性 暋 暋 植 物 经 辐 照 后 会 产 生 一 系 列 的 生 理 生 化 反 应, 光 合 色 素 量 酶 蛋 白 活 性 的 检 测 和 酯 酶 同 工 酶 谱 的 分 析 就 成 为 检 验 辐 照 诱 变 生 理 生 化 效 应 的 主 要 指 标 不 同 药 用 植 物 对 辐 照 诱 变 的 反 应 差 异 显 著, 多 数 植 物 的 酶 活 性 升 高, 表 现 出 一 定 的 抗 性 特 征 烟 草 Nicotianatabacum 种 子 经 离 子 注 入 后 在 烟 草 花 叶 病 毒 黄 瓜 花 叶 病 毒 侵 染 时 发 现, 超 氧 化 物 歧 化 酶 (SOD) 过 氧 化 物 酶 (POD) 过 氧 化 氢 酶 (CAT) 等 内 源 性 保 护 酶 在 病 毒 侵 染 后 能 长 时 间 保 持 较 高 活 性, 这 对 烟 草 抗 病 性 的 提 高 十 分 重 要 [9] 用 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照 袖 珍 椰 子 Cocosnucifera 后, 发 现 SOD, CAT,POD, 多 酚 氧 化 酶 (PPO) 活 性 以 及 可 溶 性 糖 和 类 胡 萝 卜 素 量 随 辐 照 剂 量 增 加 而 提 高, 淀 粉 量 基 本 不 变, 而 蛋 白 质 量 与 辐 照 剂 量 则 呈 负 相 关 [10] 但 有 研 究 发 现 毭 射 线 辐 照 能 明 显 抑 制 山 楂 Crataegus pinnatifida 试 管 苗 的 生 长 及 增 殖, 造 成 当 代 苗 叶 子 形 状 的 多 种 畸 形 变 异, 并 引 起 酯 酶 同 工 酶 的 改 变 [11] 2.5 暋 药 用 植 物 有 效 成 分 的 影 响 [12] 暋 暋 陈 怡 平 以 中 国 传 统 中 药 板 蓝 根 和 大 青 叶 的 原 植 物 菘 蓝 Isatisindigotica 为 实 验 材 料, 首 次 研 究 了 He 灢 Ne 激 光 对 增 强 UV 灢 B 辐 照 板 蓝 根 与 大 青 叶 的 品 质 和 热 解 能 的 影 响, 激 光 处 理 提 高 了 大 青 叶 靛 蓝 和 靛 玉 红 含 量 为 了 提 高 白 术 药 材 的 品 质 和 产 量, 采 用 高 效 液 相 色 谱 法 测 定 了 白 术 有 效 成 分 白 术 内 酯 I 浐 的 含 量, 从 长 势 较 好 的 4 个 白 术 辐 照 诱 变 株 系 中 筛 选 出 高 产 优 质 的 优 良 品 种 [13] 用 毭 射 线 辐 照 薯 蓣 Dioscoreaopposita 根 茎 后, 薯 蓣 皂 苷 配 基 的 量 可 以 提 高 12% 19% [14] 利 用 毭 射 线 诱 导 的 三 分 三 Anisodusacutangulus 的 愈 伤 组 织 突 变 体, 其 东 莨 菪 碱 量 比 亲 本 高 30% 且 很 稳 定 [15] [16] [17] 赵 德 修 等 和 张 美 萍 等 利 用 60 Co 射 线 辐 照 水 母 雪 莲 Sausureamedusa 和 西 洋 参 Panaxquinque 灢 folium 的 愈 伤 组 织, 分 别 获 得 高 产 细 胞 系 罗 建 平 [18] 等 用 紫 外 线 辐 照 人 参 Panaxginseng 悬 浮 细 胞 系, 筛 选 到 一 株 稳 定 的 高 产 寡 糖 素 克 隆 系 对 长 春 花 Catharanthusroseus 愈 伤 组 织 培 养 中 获 得 的 白 色 细 胞 株 系 进 行 紫 外 诱 变, 筛 选 得 到 抗 色 氨 酸 乙 酯 盐 酸 盐 突 变 株, 其 中 一 株 长 春 花 质 产 量 增 加 2.7 倍 [19] 梅 兴 国 等 经 紫 外 诱 变 筛 选 出 高 产 紫 杉 醇 的 红 豆 杉 Taxuschinensis 细 胞 系 在 药 用 真 菌 研 究 方 面, 应 用 紫 外 诱 变 技 术 分 别 选 出 多 糖 量 和 产 量 明 显 优 于 原 始 菌 株 的 赤 灵 芝 Ganodennalucidum 和 灰 树 花 Grifolafrondosa 突 变 株 此 外, 应 用 N + 离 子 注 入 技 术 选 育 出 品 质 较 好 的 莱 包 迪 A 苷 组 分 量 高 的 甜 叶 菊 新 品 种 利 用 He 灢 Ne 激 光 诱 变 选 育 出 雷 公 藤 Tripterygiumwilfordi 的 次 生 代 谢 物 高 产 细 胞 系 和 葡 萄 Vitisvinifera 的 白 藜 芦 醇 高 产 细 胞 系 [20,21] 在 空 间 诱 变 方 面, 经 卫 星 搭 载 的 藿 香 子 二 代 挥 发 油 成 分 也 发 生 了 明 显 变 化, 主 要 成 分 爱 草 脑 增 加 90%, 而 胡 薄 荷 酮 和 薄 荷 酮 量 明 显 减 少 [22] 采 用 高 空 气 球 搭 载 的 两 个 鸡 冠 花 Celosiacristata 品 种, 其 花 序 黄 酮 醇 总 量 分 别 比 对 照 组 提 高 了 90% 和 142% [23] 由 此 可 见, 采 用 辐 照 诱 变 技 术 是 提 高 药 用 植 物 活 性 成 分 含 量 的 一 种 有 效 手 段 2.6 暋 药 用 植 物 的 离 子 束 诱 变 育 种 暋 暋 离 子 束 是 某 种 元 素 的 离 子 经 离 子 加 速 器 加 速 后

3 286 原 子 核 物 理 评 论 第 27 卷 暋 获 得 的 放 射 线, 可 精 确 控 制 其 入 射 深 度 和 部 位, 在 电 场 和 磁 场 的 作 用 下 被 加 速 或 减 速 以 获 得 不 同 能 量 ; 对 其 可 进 行 高 精 度 的 控 制, 从 而 获 得 平 行 束, 也 可 被 聚 焦 成 微 细 束 这 是 它 与 一 般 利 用 毭 射 线 和 太 空 中 强 烈 的 宇 宙 射 线 进 行 的 诱 变 育 种 的 主 要 区 别 [24] 与 突 出 优 点 1986 年, 我 国 余 增 亮 首 先 将 离 子 注 入 技 术 应 用 到 水 稻 诱 变 育 种, 发 现 低 能 离 子 注 入 水 稻 等 植 物 种 子 会 产 生 遗 传 修 饰, 表 现 出 生 理 损 伤 小 突 变 谱 广 突 变 频 率 高 并 有 一 定 的 重 复 性 和 方 向 性 等 特 点 利 用 兰 州 重 离 子 研 究 装 置 提 供 的 重 离 子 束 对 岷 山 当 归 辐 照 后, 已 选 育 出 茎 秆 变 粗 颜 色 变 深 茎 叶 铺 展 面 扩 大 和 生 长 茁 壮 的 新 株 系 [25] 这 表 明 低 能 离 子 束 是 一 种 新 式 的 和 有 效 的 辐 照 诱 变 源 2.7 暋 药 用 植 物 的 空 间 诱 变 育 种 暋 暋 空 间 暠 是 指 地 球 大 气 以 外 的 领 域, 空 间 环 境 具 有 强 辐 射 高 真 空 微 重 力 和 变 化 的 磁 场 等 特 点, 与 地 球 环 境 有 所 不 同, 对 进 入 其 中 的 生 物 具 有 诱 变 作 用 空 间 生 命 科 学 是 伴 随 人 类 的 载 人 航 天 活 动 所 产 生 和 发 展 的, 是 研 究 在 空 间 环 境 条 件 下 生 物 体 的 生 长 发 育 和 演 变 规 律 的 一 门 科 学 自 从 20 世 纪 60 年 代 开 始 进 行 空 间 生 物 学 实 验 以 来, 空 间 环 境 的 生 物 学 效 应 一 直 受 到 科 学 家 的 关 注, 各 国 进 行 了 大 量 的 植 物 种 子 的 搭 载 研 究, 美 国 和 前 苏 联 的 研 究 主 要 集 中 在 空 间 条 件 下 植 物 生 长 发 育 规 律, 如 植 物 对 引 力 的 感 受 和 反 应 [26], 旨 在 最 终 开 发 出 适 于 太 空 旅 行 的 植 物, 建 立 宇 航 员 生 命 保 障 系 统, 为 宇 航 员 的 空 间 作 业 和 人 类 的 太 空 旅 行 做 准 备 我 国 育 种 学 家 利 用 返 回 式 卫 星 搭 载 种 子 选 育 了 一 批 农 作 物 的 优 良 品 种, 近 年 来 还 开 展 了 空 间 环 境 诱 发 植 物 种 子 变 异 特 点 规 律 和 机 制 的 研 究 空 间 环 境 的 高 真 空 微 重 力 高 能 辐 射 以 及 强 烈 的 磁 场 等 特 殊 条 件, 对 进 入 其 中 的 植 物 材 料 具 有 明 显 的 诱 变 作 用 空 间 诱 变 育 种 暠 是 指 利 用 返 回 式 卫 星 高 空 气 球 以 及 高 空 模 拟 试 验 搭 载 生 物 种 质 材 料, 在 近 地 空 间 物 理 和 化 学 因 素 影 响 下, 使 生 物 后 代 发 生 变 异, 经 地 面 选 育 培 育 新 品 种 的 方 法 [27] 与 常 规 辐 照 育 种 相 比, 空 间 诱 变 育 种 具 有 变 异 频 率 高 变 异 辐 度 广 变 异 性 状 稳 定 等 特 性 传 统 辐 照 诱 变 的 有 益 变 异 频 率 仅 为 0.1% 0.5%, 而 太 空 辐 照 诱 变 的 有 益 变 异 频 率 为 1% 5% [28] 另 外, 与 基 因 工 程 育 种 比 较, 空 间 育 种 并 没 有 经 过 人 为 方 法 将 外 源 基 因 导 入 生 物 体 而 使 之 产 生 变 异, 这 就 不 存 在 有 关 转 基 因 植 物 安 全 的 问 题 空 间 诱 变 能 够 在 较 短 的 时 间 内 创 造 出 目 前 地 面 诱 变 育 种 方 法 难 以 获 得 的 罕 见 突 变 种 质 材 料 和 基 因 资 源, 因 此 把 空 间 诱 变 作 为 农 作 物 遗 传 育 种 的 新 途 径, 已 受 到 国 内 外 遗 传 育 种 界 的 广 泛 重 视 将 卫 星 搭 载 的 黄 芩 Sculariabaicalensis 与 普 通 植 株 对 比 发 现, 航 天 材 料 的 染 色 体 类 型 发 生 了 畸 变, 出 现 了 染 色 体 裂 片 染 色 体 桥 落 后 染 色 体 和 先 行 染 色 体 [29] 研 究 甘 草 RadixGlycyrrhiza 桔 梗 Platy 灢 codongrandiflorum 洋 金 花 Daturainnoxia 藿 香 Agastacherugosa 等 材 料 空 间 飞 行 后 的 超 微 结 构 变 化, 结 果 发 现 不 同 药 用 植 物 材 料 对 空 间 环 境 的 反 应 不 同, 叶 绿 体 的 基 粒 片 层 和 其 中 的 淀 粉 粒 较 其 他 细 胞 部 位 变 化 明 显 [30 33] 3 暋 中 药 材 的 辐 照 灭 菌 3.1 暋 中 药 材 加 工 中 的 应 用 暋 暋 辐 照 灭 菌 技 术 是 指 利 用 毭 射 线 加 速 器 产 生 的 高 能 电 子 束 或 转 换 成 的 X 射 线 杀 灭 微 生 物 的 过 程 中 药 在 储 藏 与 加 工 的 过 程 中 非 常 容 易 生 虫 子 及 霉 菌 细 菌 污 染, 不 仅 严 重 影 响 药 物 的 质 量, 还 会 直 接 导 致 药 源 性 疾 病 的 发 生 [34] 因 此 中 药 材 的 杀 虫 [35] 灭 菌 是 必 不 可 缺 的 环 节 波 兰 药 典 1990 年 规 定 外 用 类 药 品 应 该 不 含 病 原 菌, 好 氧 菌 和 真 菌 类 的 数 量 不 能 超 过 100CFUs/g,(CFUs,Colong 灢 forming units), 口 服 药 品 应 该 不 含 有 大 肠 杆 菌 和 寄 生 菌 等 病 原 菌, 好 氧 菌 的 数 量 不 能 超 过 1000CFUs/g, 酵 母 菌 和 霉 菌 等 真 菌 类 的 数 量 应 该 低 于 100CFUs/g, 未 加 工 药 品 中 好 氧 菌 的 数 量 应 低 于 10000CFUs/g, 真 菌 和 普 通 杆 菌 的 数 量 低 于 100CFUs/g, 不 能 含 有 大 肠 杆 菌 等 病 原 菌 与 传 统 的 蒸 汽 压 力 消 毒 灭 菌 紫 外 线 及 微 波 消 毒 灭 菌 化 学 及 过 滤 灭 菌 法 相 比, 辐 照 灭 菌 法 具 有 灭 菌 彻 底 耗 能 低 无 化 学 残 留 和 不 污 染 环 境 等 优 点 20 世 纪 60 年 代 初, 辐 照 技 术 首 先 应 用 于 农 业 诱 变 育 种, 之 后, 一 些 中 药 厂 为 解 决 其 成 品 药 卫 生 指 标 不 合 格 问 题 开 始 试 验 和 部 分 应 用 辐 照 技 术 直 到 1997 年 我 国 卫 生 部 发 布 60 Co 灢 毭 中 药 灭 菌 标 准 [36], 辐 照 灭 菌 方 法 才 在 我 国 制 药 业 得 到 广 泛 的 应 用, 逐 步 成 为 制 药 业 对 卫 生 指 标 不 合 格 产 品 最 终 消 毒 暠 的 过 关 方 法 进 入 21 世

4 暋 第 3 期 梁 剑 平 等 : 核 辐 照 技 术 在 中 药 领 域 中 的 应 用 287 纪, 大 规 模 商 业 化 辐 照 设 施 在 我 国 许 多 地 区 先 后 建 成 截 至 2004 年, 我 国 设 计 装 源 能 力 为 11.1PBq 以 上 的 工 业 辐 照 装 置 65 座, 总 装 源 能 力 达 到 2200 PBq, 平 均 装 源 强 度 为 17.1PBq 这 些 装 置 分 布 在 27 个 省 市 自 治 区 直 辖 市 的 40 个 城 市, 从 而 为 辐 照 灭 菌 技 术 在 制 药 业 中 的 应 用 推 广 打 下 了 坚 实 基 [37] 础 随 着 蒙 特 利 尔 国 际 公 约 的 生 效, 化 学 灭 菌 法 将 被 国 际 社 会 禁 止, 蒸 汽 消 毒 灭 菌 由 于 会 影 响 药 品 中 挥 发 性 物 质 和 不 耐 热 成 分 而 受 到 限 制 可 以 预 见, 辐 照 消 毒 灭 菌 必 将 成 为 未 来 医 药 行 业 药 品 消 毒 灭 菌 的 首 选 方 法 暋 暋 用 4.0,6.0 和 10.0kGy 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照 牡 丹 皮 辛 夷 陈 皮 青 黛 苦 参 砂 仁 厚 扑 洋 金 花 益 母 草 黄 芩 等 10 种 药 材, 通 过 检 测, 结 果 表 明 辐 照 后 药 材 含 菌 量 大 幅 度 下 降, 杂 菌 存 活 率 随 辐 照 剂 量 的 增 加 而 递 减 其 中 陈 皮 青 黛 苦 参 厚 扑 益 母 草 和 黄 芩 经 4.0kGy 的 辐 照, 辛 夷 砂 仁 和 洋 金 花 经 6.0kGy 的 辐 照 以 后 含 菌 量 可 降 低 到 国 家 药 品 卫 生 标 准 范 围 内 ( 细 菌 数 量 小 于 10 4 CFUs/g, 霉 菌 数 量 小 于 10 3 CFUs/g),10.0kGy 的 辐 照 可 基 本 达 到 彻 底 灭 菌 的 效 果 对 辐 照 前 后 成 分 的 含 量 测 定 表 明, 经 10.0kGy 的 辐 照 后,10 种 药 材 中, 除 陈 皮 中 的 橙 皮 甙 略 有 降 低 (5.2%) 外, 其 余 9 种 药 材 中 有 效 成 分 的 含 量 基 本 不 变 但 经 过 4.0 和 6.0 kgy 辐 照 后 的 陈 皮 中 橙 皮 苷 非 常 接 近, 说 明 在 4.0 [38] 和 6.0kGy 剂 量 下 不 影 响 陈 皮 中 橙 皮 苷 的 含 量 通 过 0,1,2,3,4,6,8 和 10kGy8 个 吸 收 剂 量, 对 党 参 进 行 辐 照 实 验, 观 察 不 同 计 量 下 的 效 果 结 果 显 示,2kGy 以 上 剂 量 即 可 较 好 地 抑 制 贮 藏 党 参 的 虫 害, 但 能 有 效 地 抑 制 霉 菌 生 长 的 剂 量 在 4kGy 以 上 根 据 实 验 结 果 认 为, 适 宜 的 辐 照 杀 虫 剂 量 为 2 3kGy, 灭 菌 剂 量 为 4 8kGy [39] 3.2 暋 中 药 材 有 效 成 分 的 影 响 暋 暋 对 各 种 药 材 和 药 用 植 物 的 灭 菌 条 件 要 求 相 当 高 传 统 中 药 材 灭 菌 方 法 主 要 有 : 湿 热 灭 菌 法 干 热 灭 菌 法 热 蜜 合 坨 灭 菌 和 环 氧 乙 烷 灭 菌 法 等, 但 是 这 些 方 法 均 存 在 很 大 的 缺 陷, 适 应 性 很 小 像 湿 热 干 热 灭 菌 法 均 不 适 用 于 含 有 挥 发 性 成 分 的 中 药 材, 热 蜜 合 坨 法 对 外 观 色 泽 和 硬 度 达 不 到 要 求 及 成 分 易 损 失 的 品 种 不 适 用, 环 氧 乙 烷 容 易 对 含 有 维 生 素 氨 基 酸 的 营 养 药 品 造 成 破 坏 另 外, 残 留 的 环 氧 乙 烷 与 其 它 产 物 结 合, 可 生 成 有 毒 性 的 乙 烯 氯 乙 醇 与 乙 二 醇, 造 成 再 次 污 染 辐 照 灭 菌 技 术 可 利 用 毭 射 线 或 加 速 器 产 生 的 高 能 电 子 束 或 转 换 成 的 X 射 线 杀 灭 微 生 物, 基 本 上 不 会 存 在 上 述 传 统 方 法 中 的 弊 端 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照 灭 菌, 用 HPLC 法 测 定 安 息 香 在 10kGy 剂 量 辐 照 前 后, 其 有 效 成 分 肉 桂 酸 含 [36] 量 无 明 显 变 化 用 60 Co 灢 毭 射 线 对 牡 丹 皮 和 延 胡 索 等 经 48h 辐 照 前 后, 薄 层 分 析 表 明 其 有 效 成 分 [40] 的 含 量 基 本 不 变 通 过 用 1.5 和 6kGy 不 同 的 剂 量 对 当 归 党 参 进 行 辐 照, 通 过 辐 照 前 后 和 放 置 半 年 后 对 比, 结 果 表 明 对 当 归 中 的 阿 魏 酸 党 参 中 的 多 糖 没 有 显 著 影 响 ; 从 辐 照 前 后 和 放 置 半 年 后 的 薄 层 层 析 图 中 看 出 分 别 在 相 同 的 位 置, 显 相 同 的 斑 [41] 点, 说 明 辐 照 对 药 材 成 分 无 影 响 通 过 对 活 血 止 痛 胶 囊 中 土 鳖 虫 粉 在 灭 菌 前 其 微 生 物 限 度 未 达 标, 而 当 60 Co 辐 照 累 计 剂 量 在 8 和 10kGy 时, 细 菌 数 小 于 10 霉 菌 数 小 于 10 大 肠 杆 菌 沙 门 菌 活 螨 均 未 检 出, 即 微 生 物 限 度 达 标 土 鳖 虫 粉 在 灭 菌 前 后 游 离 氨 基 酸 和 水 解 氨 基 酸 含 量 几 乎 没 有 变 化 ; 挥 发 油 成 分 在 灭 菌 前 和 60 C0 灢 毭 辐 照 累 计 为 4,6 和 8 kgy 时 无 明 显 差 异, 但 色 谱 图 中 土 鳖 虫 挥 发 油 成 分 在 10kGy 时 出 现 了 几 种 新 物 质, 说 明 土 鳖 虫 用 60 Co 灢 毭 辐 照 灭 菌 照 度 在 6 8kGy 即 能 达 到 灭 菌 效 果, 而 游 离 氨 基 酸 和 水 解 氨 基 酸 含 量 挥 发 油 成 分 [42] 没 有 明 显 变 化 和 差 异, 是 可 行 的 分 别 用 1,2, 3,4 和 5kGy 剂 量 60 Co 灢 毭 射 线 对 三 黄 片 中 大 黄 粉 进 行 辐 照, 通 过 检 测 主 要 成 分 大 黄 素 和 大 黄 酚 的 含 [43] 量, 结 果 没 有 明 显 的 变 化 ; 辐 照 剂 量 在 2kGy 的 照 度 下 即 可 以 达 到 消 毒 要 求 用 1,3,5,7 和 9 kgy 剂 量 60 Co 灢 毭 射 线 对 5 种 虫 类 药 进 行 辐 照 灭 菌, 当 剂 量 到 3kGy 时 卫 生 学 指 标 可 达 到 灭 菌 要 求, 而 蜈 蚣 的 含 氮 量 全 蝎 醇 溶 性 浸 出 物 土 鳖 虫 水 溶 性 [44] 浸 出 物 和 水 蛭 含 量 均 没 有 明 显 变 化 3.3 暋 辐 照 灭 菌 的 安 全 性 暋 暋 长 久 以 来, 对 于 将 核 辐 射 用 于 中 药 材 和 食 物 灭 菌 的 可 行 性 一 直 存 在 很 大 争 议 原 因 就 在 于 人 们 不 能 确 定 其 安 全 性, 人 们 忧 虑 的 焦 点 集 中 在 关 于 辐 照 后 是 否 会 留 有 残 毒, 以 及 口 服 用 辐 照 的 中 成 药 是 否 会 诱 发 生 成 致 癌 物 质 或 出 现 致 畸 突 变 等 问 题 上 我 国 从 1997 年 卫 生 部 发 布 60 Co 灢 毭 中 药 灭 菌 标 准 后, 辐 照 灭 菌 方 法 才 在 我 国 制 药 业 上 得 到 广 泛 的 应 用

5 288 原 子 核 物 理 评 论 第 27 卷 暋 用 毭 辐 照 药 用 牡 丹 的 根, 然 后 对 其 提 取 物 分 别 进 行 艾 姆 斯 氏 试 验 和 微 核 试 验 在 艾 姆 斯 氏 试 验 中 将 辐 照 后 的 提 取 物 质 接 种 入 沙 门 氏 菌, 结 果 未 发 现 任 何 突 变 的 产 生 在 亚 洲 灰 鼠 卵 巢 内 进 行 的 微 核 试 验 也 没 有 发 现 细 胞 毒 性 的 发 生 液 相 色 谱 法 显 示, 药 用 牡 丹 辐 照 后 并 没 有 产 生 任 何 的 辐 照 分 解 物 质 因 此 毭 辐 照 药 用 牡 丹 具 有 毒 理 安 全 性 和 化 学 稳 定 性 [45] Co 射 线 辐 照 中 药 质 量 评 价 研 究 [46] 明 确 大 部 分 中 成 药 均 可 以 采 用 辐 照 方 法 进 行 消 毒 灭 菌, 特 别 是 对 一 些 含 不 耐 高 温 易 挥 发 成 分 的 药 物 和 中 成 药 尤 为 适 用, 不 会 对 成 分 造 成 很 大 的 影 响 用 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照 当 归 党 参 防 虫 贮 藏 是 可 行 的, 即 使 大 剂 量 辐 照 也 未 引 起 成 分 的 变 化 和 有 效 成 分 含 量 的 显 著 性 变 化 [41] 选 用 7 种 有 代 表 性 的 川 产 道 地 中 药 材 进 行 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照 试 验, 结 果 表 明, 用 8000Gy 的 剂 量 辐 照 后, 中 药 材 主 要 有 效 成 分 组 织 形 态 和 感 观 性 态 不 变, 能 有 效 地 防 止 霉 变 和 虫 蛀, 无 毒 副 作 用 [43] [47] 且 卫 生 安 全 Paula 等 对 罗 勒 洋 蓟 迷 迭 香 3 种 药 材 进 行 0,10,20 和 30kGy 的 60 Co 灢 毭 射 线 辐 照, 对 其 中 的 各 种 黄 酮 类 化 合 物 精 油 单 宁 酸 酚 类 化 合 物 和 胡 萝 卜 素 进 行 测 定, 发 现 3 种 药 材 中 以 上 各 成 分 随 着 辐 照 剂 量 的 变 化 没 有 明 显 的 变 异 [48] Owczarczyk 等 对 大 黄 等 10 种 药 用 材 料 进 行 电 离 辐 照, 对 辐 照 后 的 药 用 成 分 和 其 活 性 进 行 了 比 较 发 现 各 种 药 材 辐 照 后 与 未 辐 照 的 材 料 相 比 较, 其 主 要 成 分 和 药 理 活 性 均 没 有 差 异 中 药 材 经 辐 照 后, 一 般 不 会 对 其 外 观 特 征 产 生 影 响 相 关 资 料 表 明 [49], 对 人 参 毛 桔 梗 羚 羊 角 川 芎 肉 桂 檀 香 草 豆 蔻 白 术 青 木 香 豆 蔻 艾 叶 菊 花 阳 春 砂 和 木 青 等 药 材 进 行 辐 照, 杀 虫 灭 菌 后 药 材 外 观 [50] 均 未 发 生 明 显 变 化 而 来 自 Kim 等 对 姜 黄 属 植 物 的 两 种 提 取 物 研 究, 发 现 经 过 毭 辐 照 以 后, 不 但 不 会 破 坏 其 外 观 特 征, 反 而 能 够 显 著 地 提 高 姜 黄 材 料 中 姜 黄 素 含 量, 并 明 显 改 善 两 种 提 取 物 的 外 观 颜 色, 具 有 较 高 的 市 场 推 广 意 义 4 暋 建 议 和 展 望 暋 暋 (1) 扩 大 药 用 植 物 辐 照 诱 变 的 范 围, 尽 快 形 成 诱 变 育 种 的 技 术 体 系 我 国 虽 然 有 丰 富 的 中 药 资 源, 但 进 行 辐 照 诱 变 研 究 的 药 用 植 物 种 类 较 少 应 该 加 大 核 辐 射 在 中 药 材 辐 照 诱 变 育 种 中 的 应 用, 有 针 对 性 地 选 择 诱 变 源, 在 处 理 方 法 上 可 以 采 用 综 合 处 理 办 法 例 如, 重 离 子 微 波 和 激 光 在 刺 激 作 物 生 长, 早 熟 增 产 增 强 种 子 的 代 谢 能 力 促 进 植 株 生 长 和 增 强 抗 逆 性 等 方 面 效 果 显 著, 可 以 主 要 用 于 种 子 繁 育 困 难 生 长 缓 慢 生 长 周 期 长 和 幼 苗 生 理 抗 性 差 的 中 药 材 而 对 于 离 子 束 诱 变 和 航 天 诱 变 等 相 对 突 变 频 率 高 突 变 谱 广 的 措 施, 可 以 用 于 诱 变 选 育 优 良 品 质 的 中 药 材 将 辐 照 诱 变 和 其 它 诱 变 源 结 合 使 用, 尤 其 是 辐 照 诱 变 与 现 代 生 物 和 育 种 技 术 的 结 合 使 用 是 比 较 容 易 突 破 的 方 向 例 如, 可 以 采 用 物 理 诱 变 和 化 学 诱 变 综 合 处 理, 将 不 同 诱 变 源 搭 配 使 用 或 者 辐 照 诱 变 与 组 织 培 养 相 结 合 等 暋 暋 (2) 研 究 不 同 植 物 组 织 器 官 以 及 离 体 培 养 物 等 对 辐 照 环 境 的 敏 感 性 差 异, 为 提 高 辐 照 诱 变 效 率 提 供 技 术 支 持 目 前 药 用 植 物 辐 照 遗 传 育 种 方 面 的 研 究 工 作 明 显 不 足, 未 能 深 入 系 统 地 进 行 良 种 选 育 研 究 暋 暋 (3) 加 强 辐 照 诱 变 技 术 对 药 用 植 物 的 生 物 学 效 应 和 次 生 代 谢 物 变 化 规 律 研 究 目 前 大 多 数 研 究 仅 停 留 在 对 药 用 植 物 田 间 农 艺 性 状 的 观 察 方 面, 对 影 响 其 遗 传 物 质 变 异 的 细 胞 水 平 生 理 生 化 和 分 子 机 制 研 究 等 有 待 进 行 深 入 探 讨 暋 暋 (4) 从 细 胞 学 生 理 学 以 及 分 子 生 物 学 等 方 面 深 入 探 讨 不 同 诱 变 因 素 对 药 用 植 物 遗 传 改 良 机 制 对 药 用 植 物 辐 照 后 的 生 长 发 育 动 态 及 其 次 生 代 谢 物 变 化 规 律 的 研 究 较 少, 而 这 正 是 药 用 植 物 区 别 于 普 通 植 物 的 关 键 所 在 笔 者 的 课 题 组 正 开 展 使 用 ( 随 机 扩 增 多 态 ) 技 术 RAPD 对 获 得 的 菘 蓝 突 变 植 株 进 行 分 子 多 态 性 分 析 研 究, 同 时 对 其 辐 照 生 物 学 效 应 和 突 变 机 理 做 了 初 步 研 究 暋 暋 (5) 针 对 药 用 植 物 诱 变 育 种 存 在 的 问 题, 要 特 别 重 视 低 能 重 离 子 注 入 技 术 在 药 用 植 物 上 的 定 向 诱 变 研 究, 提 高 药 用 植 物 诱 变 育 种 的 整 体 水 平 暋 暋 总 之, 当 今 世 界 辐 照 诱 变 研 究 方 兴 未 艾, 应 继 续 发 挥 辐 照 诱 变 育 种 的 创 新 优 势, 并 与 现 代 生 物 技 术 相 结 合, 为 创 造 生 长 周 期 短 有 效 成 分 高 的 药 用 植 物 资 源 做 出 贡 献 参 考 文 献 (References): [1] 暋 WengBoqi,JiangZhihe.ActaAgriculturaeNucleataeSinica, 2004,19(6):462(inChinese). ( 翁 伯 琦, 江 枝 和. 核 农 学 报,2004,19(6):462.)

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