牛黄为脊椎动物门哺乳纲偶蹄目洞角科动物牛的胆囊结石，少数系胆管或肝管中的结石。体内长有牛黄的牛一般在10岁以上，身体瘦弱，目光无力，起卧每发出哮喘的声音。
作为一种确有疗效的名贵中药材，《神农本草经集注》中将牛黄列为上品。其中描述为：性味苦平有小毒，功用清新解毒，开窍豁疾定惊。主治热病发狂谵语、神志昏迷、惊痛中风不语、喉痹及痈疽疔疮等症。牛黄形呈卵圆形、椭圆形或其他不规则形状，大者似鸡卵，小者如豆粒，外表淡黄褐色或金黄色，平滑有光泽，质轻而脆易破碎，碎断面黄褐色颗粒性，由薄层重叠积累而成易剥离、并常有灰白色小凹点，气清香、入口不粘牙，黄色挂舌不落。
牛黄在中国的药用史已有几千年，是中成药的重要原料之一，我国4500种中药里，约有650种含有牛黄。牛黄按产地的不同分为京黄（产于北京、河北北部地区，是胆红素-胆固醇结石类）、西黄（产于陇西、山西、最为有名，质松而气香。东黄产于辽宁、吉林、黑龙江，大部分是胆红素结石类）、苏黄（产于江苏、浙江，是胆红素-胆固醇结石类）。国外进口的还有印度牛黄和金山牛黄（澳大利亚出产）。
牛黄的产量极低。上世纪70年代，日本有报告称，在61428头牛中，有牛黄者仅129头，产黄率为0.21%。我国陕西用B超进行普查，牛黄的出现率为0.68%。
由于牛黄产量远不能满足需求。为此，上世纪50年代中期，我国药学工作者就开始研究人工合成牛黄。
15年诸侯纷争终归“江山一统”
上世纪50年代，根据国内外对天然牛黄成分、药理的分析，从五十年代开始，我国就根据天然牛黄的化学组成，制备人工牛黄供应医疗，并进行药理实验及临床总结。
1955年5月，天津药学会鉴定会上，郭巩宣读了“牛胆汁提取牛黄的经过报告”，他将牛胆汁分成乙醇、乙醚、氯仿和水提取物，再合在一起制成的人工牛黄，由于它不含游离胆酸，故不具有牛黄传统鉴别方法中“先苦后甜”的味觉特征等。1956年11月，卫生部批准天津中津药厂生产的人工牛黄，和郭巩研制的人造牛黄相似，即主要由胆红素1.5%～4%，牛胆汁乙醇提取物18%～22%，胆固醇55%～60%等组成。按现在的认识看，此人工牛黄的化学组成类似胆固醇类结石。
1957年4月，卫生部批准北京三厂试制（北京同仁堂中药提炼厂）郑起栋教授等研制的人工牛黄，其配方是：胆红素5%，胆酸（牛胆中提取）59%，胆固醇20%，无机盐（牛胆中提取）10%，水分6%。胆酸含量比天然牛黄高5～10倍以上，但不含结合胆汁酸盐。
1959年后，杭州和广州也开始生产人工牛黄，其配方和天津相同。当时用的胆红素都是以新鲜胆汁直接加氯仿提取的，故收率较低。
1963年，经卫生部批准，上海中药一厂由严修璩等研制的人工牛黄，其配方为胆红素1.5%，胆绿素5.0%（实质上主要是猪结合胆汁酸，因胆绿素极不稳定，至今难以得到游离的晶体），胆酸25%，卵磷脂0.5%，氢氧化钙2.0%，碳酸钙1.7%，水分2.0%，胆固醇加到100%。不含牛结合胆汁酸盐。
当时卫生部《关于人工牛黄检查的暂行规定》明确：干燥失重（105℃）不超过2%，炽烤残渣不超过10%，醇浸出物不少于70%，胆酸含量不少于15%。
随后十余年，各地人工牛黄生产逐渐增多，配方组成也几经变更，到1971年初全国牛黄会议时，京、津、沪、穗四市协定了暂时配方，并由北京药品生物制品检定所负责进行配方的药理和临床工作，当时的暂时配方为胆红素0.7%，胆酸12.5%，胆盐4.0%，猪去氧胆酸（熔点150℃）15%，胆固醇2.0%，无机盐5.0%，淀粉加到100%。
同年底，在全国人工牛黄总结工作会议上，会议提出了人工牛黄药理试验报告与临床疗效观察总结，对年初的暂时配方进行审定及协商，最后通过了部颁人工牛黄统一处方，以及人工牛黄中主要原料质量控制。人工牛黄统一处方是：胆红素（含量按100%计算）0.7%，胆固醇2.0%，牛羊胆酸（含量按100%计算）12.5%，猪（去氧）胆酸（熔点150℃以上）15%，无机盐5%（其中，硫酸镁1.5%、硫酸亚铁 0.5%、磷酸三钙 3%）、淀粉加至100%。
45年后续研究未能“黄袍加身”
“统一处方后的人工牛黄一直备受业界科研人员诟病。”参与过当时北京三厂人工牛黄配方研制以及后续配方改良、退休前任北京同仁堂中药提炼厂厂长的张能荣说，人工牛黄胆红素含量与天然牛黄胆红素含量相差50多倍，人工牛黄中的猪去氧胆酸在天然牛黄里并不存在。“其实质就是一个胆酸汁制剂。很难说与牛黄相似。”
对于业界一直颇为疑惑的人工牛黄胆红素含量为什么设定那么低？张能荣认为有三个方面的因素：一是还是受当时资源限制，50年代总体上还是物质缺乏的年代，加上胆红素提取收率低；二是受当时研究水平认知所限，仅凭一家之言，认为胆红素“其生理作用并不显著，尚未发现有药用价值”；三是由于当时正值“文革”，很多一直从事人工牛黄的科研人员不能参加会议，论证不够充分。
“人工牛黄统一处方当时就是一个应急的手段。”原国家药典委相关人士说，当时统一处方主要是结束各地标准不一的问题，从而达到规范产品质量的目的。“但是，没有做到与时俱进，科学界对牛黄的研究在上世纪80年代、90年代又有了许多新的发现，而人工牛黄处方沿用的还是70年代肤浅的研究成果，没有充分吸收国内外对牛黄后续研究的成果。”
“后续研究表明，牛黄的主要成分是胆红素。”张能荣说，上世纪80年代，他通过与北京大学、北京医科大学和中国医学科学院病毒所等单位合作，对天然牛黄和人工牛黄的成分和药理进行了十多年的研究。结果表明牛黄的主要成分是胆红素钙盐及其他结合胆红素，而不含游离胆红素。并经药理实验表明胆红素对“乙脑”病毒、W256瘤株有抑制作用。美国学者也肯定胆红素有减轻癌症、炎症、衰老和心脏病引起的组织损伤等作用。
“此外，对牛黄中胆红素的认识也在进步。1972年以前认为是一种，现在知道是3种。”张能荣说，除了人工牛黄所含的游离胆红素，还有两种结构不同的非天然胆红素，即结合胆红素和共价胆红素
研究显示，牛黄中所含的蛋白质主要以无轨线团形式存在，估计牛黄生成的病理与此蛋白组织直接相联系的。牛黄中含有使平滑肌收缩的肽类( SMC)，含有10种氨基酸。此外，醇提液中含牛磺酸0.35%，水解液中含牛磺酸1.2%～1.5%。这些成分不仅有它本身的药理作用，而且和胆红素的共存可增加胆红素的稳定性。
“这些都是人工牛黄所不具有的成分。”张能荣说，人工牛黄与天然牛黄相比，既不“形似”，也不“神似”，但是，目前除了在急重症药生产不能投料外，几乎全盘继承了中医对牛黄治疗理论的遗产，遍布各类中药制剂和中西医复方制剂。
“与天然牛黄比，疗效肯定有差异。”北京中医药大学教授林瑞超说，目前人工牛黄当务之急是要充分吸收后续的科研成果，否则，终将被淘汰。
