電子舌技術(shù)在鑒別川牛膝中的應(yīng)用Δ

王斌，劉維，裴瑾，王黎，胡靜，唐小慧（.成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，成都637；.四川省好醫(yī)生藥業(yè)集團(tuán)有限公司，成都 60036）

川牛膝為川產(chǎn)道地常用中藥，來源于莧科杯莧屬多年生草本植物川牛膝Cyathula officinalis Kuan的干燥根，臨床用于治療血滯經(jīng)閉、風(fēng)濕痹痛、跌打損傷等癥[1]。目前川牛膝藥材市場魚龍混雜，不同產(chǎn)地、不同生長年限的市售商品摻雜流通、良莠不齊。在辨別川牛膝質(zhì)量優(yōu)劣的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)里，形態(tài)特征鑒別是其手段之一，但像“川牛膝根長圓柱形，微扭曲；麻牛膝根長圓錐形，常扭曲；土牛膝根圓柱形，彎曲；懷牛膝根圓柱形，稍彎曲”[2]等相差無幾的形態(tài)特征描述常常使其中的尺度難以精確把握，形態(tài)鑒定者無從下手，故依靠形態(tài)特征判別難以達(dá)到擇優(yōu)去拙、監(jiān)管市場的目的。川牛膝因其味甜，又稱甜牛膝[3]，而味與牛膝的基源有著微妙的關(guān)系，例如川牛膝“味甜”，麻牛膝“味微甜后苦麻”，土牛膝“味微甜”，懷牛膝“味苦而甘”[4-5]。不僅如此，川牛膝藥材甜味的差異還與產(chǎn)地、生長年限等諸多因素有關(guān)[6]。故除形態(tài)特征判別外，鑒別川牛膝藥材的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法中也常常利用味道的差異對其優(yōu)劣正偽進(jìn)行區(qū)分。

以“差之毫厘謬以千里”來形容川牛膝藥材的味道鑒別并不為過，雖然川牛膝藥材的味道差異能夠體現(xiàn)川牛膝藥材自身的質(zhì)量，但僅僅依靠鑒定人的“口嘗”難以品味出這種味道之間的微妙關(guān)系，并且人為的“口嘗”鑒定往往還受鑒定者自身主觀因素的影響，判定結(jié)果并不客觀準(zhǔn)確。電子舌技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種分析識(shí)別液體“味道”的新型檢測手段，也被稱為味覺傳感器技術(shù)或人工味覺識(shí)別技術(shù)[7]，已在食品飲料、茶葉、酒類區(qū)分和環(huán)境分析[8-12]中有了一定的應(yīng)用研究基礎(chǔ)。將此技術(shù)手段用于川牛膝藥材味道的區(qū)分鑒別研究領(lǐng)域中，不僅克服了傳統(tǒng)“口嘗”法欠客觀、欠準(zhǔn)確等缺點(diǎn)，也把經(jīng)驗(yàn)鑒別轉(zhuǎn)化為了客觀數(shù)據(jù)，使得川牛膝藥材的味道鑒別法更加科學(xué)準(zhǔn)確。

1 材料

1.1 儀器

α-ASTREEⅡ型電子舌檢測儀（法國Alpha M.O.S公司）；TW-2000W型電爐（郫縣永信電器廠）；CPA225D型電子分析天平（德國Sartorius公司）。

1.2 藥材

本試驗(yàn)野外藥材樣品的采收采用平行采樣法，分別采集于四川省和重慶市各區(qū)縣；栽培藥材樣品采集于湖南、湖北、重慶、四川等地；市售藥材樣品購于成都荷花池藥材市場，安徽亳州藥材市場及某些藥房、飲片公司。以上藥材均經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院裴瑾教授鑒定為川牛膝（杯莧屬植物川牛膝C.officinalis Kuan）、麻牛膝（莧屬植物頭花杯莧C.capitata Moq）、雜牛膝（C.officinalis Cyathulacapitata）、懷牛膝（莧科牛膝屬Achyranthes bidentate Blume）、土牛膝（莧科牛膝屬A.aspera L.），詳見表1。標(biāo)本現(xiàn)保存于成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院。

表1 川牛膝藥材來源Tab 1 Sources of C.officinalis

續(xù)表1Continued tab 1

2 方法與結(jié)果

2.1 供試品溶液的制備

取藥材樣品適量，切成厚度為0.1～0.2 cm的薄片，稱取5 g，置于燒杯中，加水50 mL浸泡30 min，電爐上沸騰后繼續(xù)煎煮20 min，趁熱濾過，濾渣加水50 mL，煎煮10 min，趁熱濾過，合并濾液，加水定容至100 mL，經(jīng)0.45 μm微孔濾膜濾過，取續(xù)濾液，即得。

2.2 檢測條件

采集溫度：25 ℃；采集時(shí)間：120 s；采集周期：1 s；攪動(dòng)速度：1 r/s；清洗液：純化水。正式檢測前用清洗液清洗傳感器10 s，重復(fù)3次。電子舌由7個(gè)傳感器構(gòu)成，每個(gè)樣品測定7次，以第120 s所得的穩(wěn)定數(shù)據(jù)作為輸出值，由于傳感器剛開始測量時(shí)響應(yīng)值存在波動(dòng)，測定2～3次后結(jié)果趨于穩(wěn)定，故選取3次后的測量數(shù)據(jù)作為分析數(shù)據(jù)，詳見圖1。

圖1 藥材樣品電子舌傳感器響應(yīng)曲線Fig 1 Corresponding intensity curve of electronic tongue sensor of samples

2.3 精密度試驗(yàn)

取“2.1”項(xiàng)下供試品溶液（批號(hào)：CNX011）適量，按“2.2”項(xiàng)下檢測條件平行進(jìn)樣測定6次，記錄傳感器響應(yīng)值。結(jié)果，各傳感器響應(yīng)值的RSD＜1.0%，表明方法精密度良好。

2.4 藥材主成分（PC）與判別因子（DF）分析

2.4.1 川牛膝藥材及其混淆品“味”的PC與DF分析取川牛膝藥材及其混淆品供試品溶液適量，按“2.2”項(xiàng)下檢測條件平行進(jìn)樣測定6次，記錄傳感器響應(yīng)值。可得1個(gè)矩陣，以藥材樣品作為矩陣的行，傳感器響應(yīng)值作為矩陣的列（下同），分別進(jìn)行PC與DF分析，詳見圖2、圖3。

圖2 川牛膝藥材及其混淆品“味”的PC圖Fig 2 PC plots of“taste”for C.officinalis and their adulterants

圖3 川牛膝藥材及其混淆品“味”的DF圖Fig 3 DF plots of“taste”for C.officinalis and their adulterants

由圖2、圖3可知，第一PC（PC1）和第二PC（PC2）的總貢獻(xiàn)率為86.86%，1批川牛膝藥材和4批混淆品分別落在了PC二維圖中不同的5個(gè)區(qū)域；川牛膝、麻牛膝和雜牛膝藥材樣品的響應(yīng)值相近，而懷牛膝、土牛膝和川牛膝藥材樣品的響應(yīng)值相差較大。第一DF（DF1）、第二DF（DF2）和第三DF（DF3）總貢獻(xiàn)率為97.02%；1批川牛膝藥材和4批混淆品分別落在了DF三維圖中不同的3個(gè)區(qū)域；表明各藥材樣品間響應(yīng)值相差較大。對未知5號(hào)樣、未知6號(hào)樣進(jìn)樣檢測并判定，與藥材樣品實(shí)際收集的品種相符，因此該模型判定結(jié)果可靠。

2.4.2 不同產(chǎn)地川牛膝藥材“味”的PC與DF分析 取不同產(chǎn)地川牛膝藥材供試品溶液適量，按“2.2”項(xiàng)下檢測條件平行進(jìn)樣測定6次，記錄傳感器響應(yīng)值。得1個(gè)矩陣，分別進(jìn)行PC與DF分析，詳見圖4、圖5。

圖4 不同產(chǎn)地川牛膝藥材“味”的PC圖Fig 4 PC plots of“taste”for C.officinalis from different regions

由圖4、圖5可知，PC1和PC2的總貢獻(xiàn)率為76.01%，6批不同產(chǎn)地的川牛膝藥材分別落在PC二維圖中的6個(gè)區(qū)域。DF1、DF2和DF3總貢獻(xiàn)率為99.79%，6批不同產(chǎn)地的川牛膝藥材分別落在DF三維圖中的3個(gè)區(qū)域，重慶、湖南、湖北產(chǎn)地藥材樣品響應(yīng)值相近，聚為一類，四川寶興、金口河、天全產(chǎn)地藥材樣品響應(yīng)值相近，聚為一類。對未知1號(hào)樣、未知2號(hào)樣進(jìn)樣檢測并判定，與藥材樣品實(shí)際采樣地相符，因此該模型判定結(jié)果可靠。

圖5 不同產(chǎn)地川牛膝藥材“味”的DF圖Fig 5 DF plots of“taste”for C.officinalis from different regions

2.4.3 不同生長年限川牛膝藥材“味”的PC與DF分析取不同生長年限川牛膝藥材供試品溶液適量，按“2.2”項(xiàng)下檢測條件平行進(jìn)樣測定6次，記錄傳感器響應(yīng)值。得1個(gè)矩陣，分別進(jìn)行PC與DF分析，詳見圖6、圖7。

圖6 四川金口河地區(qū)不同年限川牛膝藥材“味”的PC圖Fig 6 PC plots of“taste”for C.officinalis from Sichuan Jinkouhe district with different ages

由圖6、圖7可知，PC1和PC2的總貢獻(xiàn)率為99.18%，4批不同生長年限的川牛膝藥材分別落在了PC二維圖中的4個(gè)區(qū)域；DF1、DF2和DF3總貢獻(xiàn)率為99.92%，4批不同生長年限的川牛膝藥材分別落在了DF三維圖中的3個(gè)區(qū)域；1年生與2年生川牛膝藥材響應(yīng)值相近，表明前兩者與3年生、4年生川牛膝藥材樣品響應(yīng)值相差較大。對未知3號(hào)樣、未知4號(hào)樣進(jìn)樣檢測并判定，與藥材樣品實(shí)際生長年限相符，因此該模型判定結(jié)果可靠。

圖7 四川金口河地區(qū)不同生長年限川牛膝藥材“味”的DF圖Fig 7 DF plots of“taste”for C.officinalis from Sichuan Jinkouhe district with different ages

2.4.4 不同批次川牛膝藥材市售商品“味”的PC與DF分析 取不同批次川牛膝藥材市售商品供試品溶液適量，按“2.2”項(xiàng)下檢測條件平行進(jìn)樣測定6次，記錄傳感器響應(yīng)值。得1個(gè)矩陣，分別進(jìn)行PC與DF分析，詳見圖8、圖9。

圖8 川牛膝藥材市售商品“味”的PC圖Fig 8 PC plots of“taste”for commercially available C.officinalis

圖9 川牛膝藥材市售商品“味”的DF圖Fig 9 DF plots of“taste”for commercially available C.officinalis

由圖8、圖9可知，PC1和PC2的總貢獻(xiàn)率為81.07%，7批川牛膝藥材市售商品分別落在了PC二維圖中不同的7個(gè)區(qū)域；DF1、DF2和DF3總貢獻(xiàn)率為88.57%，7批川牛膝藥材市售商品分別落在了DF三維圖中不同的3個(gè)區(qū)域；表明不同批次市售商品之間響應(yīng)值具有一定差異，個(gè)別市售藥品可能為川牛膝混淆品。

3 討論

由于各地用藥習(xí)慣不同，市場上常出現(xiàn)各種混淆品種，而正品川牛膝藥材與其混淆品在根的形態(tài)上又大同小異，肉眼難辨真?zhèn)?。電子舌技術(shù)在解決該難點(diǎn)上具有自身優(yōu)勢。通過PC給出的響應(yīng)值數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，土牛膝、雜牛膝、麻牛膝、懷牛膝藥材各自的響應(yīng)值與川牛膝藥材具有明顯的差異，利用建立的DF判別模型對未知樣品進(jìn)行判定，結(jié)果也與實(shí)際相符；加之，本課題組通過電子舌技術(shù)對川牛膝藥材市售商品進(jìn)行分析鑒定，結(jié)果都達(dá)到了成功鑒別川牛膝藥材混淆品的理想效果。

道地藥材是傳統(tǒng)公認(rèn)的來源于特定產(chǎn)地的名優(yōu)正品藥材，是中藥材精神之所在[13]。然而隨著藥材種植業(yè)的發(fā)展，異地引種現(xiàn)象日益突出，導(dǎo)致品質(zhì)優(yōu)異的道地藥材與品質(zhì)低劣的非道地藥材一同流入市場，藥材質(zhì)量混亂不堪。川牛膝藥材的道地產(chǎn)區(qū)位于四川天全與金口河[14]，通過PC分析可知，道地產(chǎn)區(qū)樣品的響應(yīng)值彼此接近聚為一類，與湖南、湖北、重慶等非道地產(chǎn)區(qū)的響應(yīng)值之間具有差別。本研究建立的DF判別模型也能準(zhǔn)確地識(shí)別未知藥材樣品的產(chǎn)區(qū)來源，表明PC分析可準(zhǔn)確地區(qū)分不同產(chǎn)區(qū)的川牛膝藥材。

生長年限是決定川牛膝藥材質(zhì)量的一個(gè)重要因素，川牛膝多糖、杯莧甾酮等有效活性成分的含量隨著生長年限的延長而提高，并在3年以后趨于相對穩(wěn)定[15]。但在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，一些種植戶將生長年限低于3年的川牛膝藥材提前采收販賣，在市場中這種不合格的川牛膝藥材屬于次品，相應(yīng)的，具有3年及3年以上生長年限的川牛膝藥材被列為佳品。佳品與次品在PC分析中響應(yīng)值具有明顯的差別。筆者發(fā)現(xiàn)1年生與2年生藥材樣品響應(yīng)值相似，與3年及3年以上生的藥材樣品形成了明顯的差別，建立的DF判別模型對未知藥材樣品進(jìn)行了成功判別，準(zhǔn)確區(qū)分出了次品，與實(shí)際相符。這說明電子舌技術(shù)具有區(qū)分不同生長年限川牛膝藥材的能力。

綜上所述，本試驗(yàn)利用電子舌技術(shù)初步實(shí)現(xiàn)了對川牛膝藥材及其混浠品，不同產(chǎn)地、不同生產(chǎn)年限藥材以及不同批次川牛膝藥材市售品的區(qū)分，不僅為豐富和發(fā)展川牛膝藥材傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)鑒別增添了新的思路，同時(shí)也對未來川牛膝藥材的市場監(jiān)管及其產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供了一定的技術(shù)理論保障。

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