基于色度原理對(duì)薏苡仁不同飲片的判別研究

陳鵬 肖曉燕 薛蓉 秦宇雯 梅茜 李林 毛春芹 劉明貴 陸兔林 徐蔥蘢

摘要 目的：擬建立快速區(qū)分生薏苡仁、麩炒薏苡仁及法薏苡仁的客觀量化判別方法，為薏苡仁不同飲片的工藝規(guī)范化研究及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定提供科學(xué)依據(jù)，為其他中藥不同炮制品的區(qū)分提供參考。方法：采用分光光度測(cè)色儀測(cè)定生薏苡仁、麩炒薏苡仁及法薏苡仁粉末色度值L*、a*、b*，計(jì)算E*ab，統(tǒng)計(jì)分析薏苡仁不同飲片與其粉末色度值之間的相關(guān)性，建立薏苡仁不同飲片的數(shù)學(xué)判別模型和95%可信區(qū)間范圍。結(jié)果：通過(guò)秩和檢驗(yàn)與秩相關(guān)分析可知：L*、a*、E*ab與樣品之間存在高度相關(guān)性（ P <0.05;| r |>0.8）;通過(guò)Wilks′ Lambda與Fisher判別分析，實(shí)現(xiàn)了薏苡仁不同飲片標(biāo)準(zhǔn)化判別，建立專屬性線性判別函數(shù)：薏苡仁=447.378L*+393.192a*-289.087E*ab-6 664.567;法薏苡仁=268.996L*+321.422a*-116.086E*ab-6 352.510;麩炒薏苡仁=538.049L*+470.526a*-384.469E*ab-6 330.551，并通過(guò)交叉判別與L*、a*、E*ab三維散點(diǎn)圖得到驗(yàn)證。結(jié)論：本研究表明通過(guò)分光光度測(cè)色儀將薏苡仁不同飲片外觀顏色數(shù)字化，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)其進(jìn)行判別分析具有一定可行性，所建立的判別模型可為指導(dǎo)中藥鑒別實(shí)踐工作提供參考。

關(guān)鍵詞 薏苡仁;法薏苡仁;麩炒薏苡仁;色度原理;判別

Discrimination of Different Semen Coicis Decoction Pieces Based on Chromaticity Principle

CHEN Peng1，XIAO Xiaoyan1，XUE Rong1，QIN Yuwen1，MEI Xi1，LI Lin1，MAO Chunqin1，LIU Minggui2，LU Tulin1，XU Conglong2

（1 School of Pharmacy，Nanjing University of Chinese Medicine，Nanjing 210046，China; 2 Jiangxi Jingde Chinese Traditional Medicine Co.，Ltd.，Leping 333302，China）

AbstractObjective： To establish an objective quantitative discrimination method for rapid differentiation of raw Semen Coicis，bran-fried Semen Coicis and Semen Coicis Preparatum，to provide scientific basis for process standardization and quality standard of different Semen Coicis decoction pieces，and to provide reference for the differentiation of other traditional Chinese medicine processed products. Methods： L*，a* and b* of raw Semen Coicis，bran-fried Semen Coicis and Semen Coicis Preparatum powder were determined by the spectrophotometer，and E*ab was calculated.The correlation between different Semen Coicis decoction pieces and their L*，a* and b* was statistically analyzed.The discriminant mathematical model and 95% confidence intervals of different Semen Coicis decoction pieces were established. Results： The rank sum test and Spearman′s rank correlation showed that L*，a* and E*ab were highly correlated with the samples（ P <0.05，|r|>0.8），and could be used as a criterion for determining the relationship between different Semen Coicis processed products and the three important parameters.By Wilks′ Lambda and Fisher discriminant analysis，standardized discrimination of different Semen Coicis decoction pieces was realized，and specific linear discriminant functions were established：raw Semen Coicis=447.378L*+393.192a*-289.087E*ab-6 664.567; Semen Coicis Preparatum=268.996L*+321.422a*-116.086E*ab-6 352.510; bran-fried Semen Coicis=538.049L*+470.526a*-384.469E*ab-6 330.551，which were verified by cross discrimination and 3D scatter plot of L*，a* and E*ab. Conclusion： It was feasible to digitize the appearance and color of different Semen Coicis decoction pieces by spectrophotometer and carry out discriminant analysis on them in combination with statistics.The established discriminant model could provide reference for identifying traditional Chinese medicine.948A108D-8E6F-4CCB-A7D0-9D02CFA49BFF

Keywords Semen Coicis; Semen Coicis Preparatum; Bran-fried Semen Coicis; Chromaticity principle; Discrimination

中圖分類號(hào)：R285.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?doi： 10.3969/j.issn.1673-7202.2022.09.006

薏苡仁為禾本科植物薏苡 Coix lacrma-jobi ?L.var. mayuen（ Roman.）Stapf的干燥成熟種仁[1]，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，被列為上品，薏苡仁性涼味甘;歸脾、胃、肺經(jīng);具有利水滲濕，健脾止瀉等功能，可用于水腫，腳氣，小便不利等病癥[2-6]。常見(jiàn)炮制方法有清炒法、糯米炒、土炒、姜汁炙、鹽制等[7-11]。除鹽制之外的炮制加工使薏苡仁性味歸經(jīng)從微寒變?yōu)樾晕?歸脾、胃、肺經(jīng)變?yōu)闅w脾、肺、肝、腎經(jīng);祛除了寒涼之性，其功效由利水滲濕轉(zhuǎn)為利水祛濕。薏苡仁不同炮制品間或多或少都存在功效的差異，目前全國(guó)及各省市炮制規(guī)范中記載的薏苡仁炮制方法，主要有炒薏苡仁、麩炒薏苡仁等，其中炒薏苡仁含直接炒制，以及蒸后干燥再清炒或砂炒，后者又稱為法制。法薏苡仁作為樟幫特色炮制產(chǎn)品在江西、浙江等地被廣泛應(yīng)用[12]，相較于薏苡仁其他炮制品，法薏苡仁品質(zhì)更好，應(yīng)用范圍更廣[13]。例如黃富遠(yuǎn)[14]、徐蔥蘢和袁貴平[15]對(duì)法薏苡仁及其他薏苡仁炮制品中指標(biāo)性成分三酰甘油類及甘油三油酸酯的含量進(jìn)行對(duì)比分析，均發(fā)現(xiàn)法薏苡仁三酰甘油類及甘油三油酸酯的含量最高。此外，邱慈桂等[16]研究表明薯蕷湯加法薏苡仁對(duì)腫瘤惡病質(zhì)患者改善癥狀有較好的療效，王茂泓等[17]研究表明法薏苡仁具有很好的預(yù)防新冠肺炎脾虛夾濕證的效果。而通過(guò)市場(chǎng)走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一方面麩炒薏苡仁與法薏苡仁存在混用現(xiàn)象;另一方面，由于缺乏完整準(zhǔn)確的檢測(cè)評(píng)價(jià)體系，目前對(duì)于薏苡仁生品及其炮制品的定性判別更多為對(duì)其性狀描述的經(jīng)驗(yàn)式判別。

顏色作為性狀鑒別的要素之一，具有簡(jiǎn)單、直觀的特點(diǎn)，隨著色度檢測(cè)技術(shù)在中藥行業(yè)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，通過(guò)顏色實(shí)現(xiàn)不同藥材之間、不同基原之間、不同炮制品之間的區(qū)分成為可能，但同時(shí)也存在易受多種外界因素（如視覺(jué)、光學(xué)、生理、心理等因素）的影響而主觀性過(guò)大的缺點(diǎn)[18-19]。本研究通過(guò)分光光度測(cè)色儀測(cè)定生薏苡仁、麩炒薏苡仁與法薏苡仁的粉末色度值L*（代表明暗度）、a*（代表紅綠色度）、b*（代表黃藍(lán)色度），并計(jì)算E*ab（總色差值），經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析處理建立一種客觀化、數(shù)字化的顏色分析方法以期實(shí)現(xiàn)薏苡仁生品及不同炮制品之間的快速準(zhǔn)確判別。

1材料

1.1樣品20批薏苡仁生品收集于貴州、云南及進(jìn)口3個(gè)產(chǎn)地，經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院陳建偉教授鑒定為禾本科植物薏苡 Coix lacrma-jobi ?L.var. mayuen （Roman.）Stapf的干燥成熟種仁;20批法薏苡仁飲片購(gòu)自江西景德中藥股份有限公司，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)均為《江西省中藥飲片炮制規(guī)范》2008年版本;20批麩炒薏苡仁購(gòu)自四川同創(chuàng)康能藥業(yè)有限公司、安徽惠豐國(guó)藥有限公司、四川仁禾中藥飲片有限公司及廣東紫云軒中藥科技有限公司，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《中華人民共和國(guó)藥典（一部）》2020年版，其中編號(hào)S1-S20為薏苡仁生品，編號(hào)S21-S40為法薏苡仁，編號(hào)S41-S60為麩炒薏苡仁。所有樣品經(jīng)烘干粉碎（過(guò)3號(hào)篩）備用。見(jiàn)表1。

1.2儀器CM-5型分光測(cè)色計(jì)（柯尼卡美能達(dá)有限公司，日本，型號(hào)：CM-5），高速多功能粉碎機(jī)（上海塞耐機(jī)械有限公司，型號(hào)：HL-250），電子天平（上海菁海儀器有限公司，型號(hào)：FA1104N），電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司，型號(hào)：DHG-9140A）。

2方法與結(jié)果

2.1薏苡仁生品及不同炮制品粉末顏色測(cè)定

2.1.1薏苡仁飲片的炮制麩炒薏苡仁：按《中華人民共和國(guó)藥典（一部）》2020年版薏苡仁項(xiàng)下收載麩炒薏苡仁炮制方法[1]，制成麩炒薏苡仁飲片，供實(shí)驗(yàn)研究用。法薏苡仁：按《江西省中藥飲片炮制規(guī)范》2008年版薏苡仁項(xiàng)下收載炒薏苡仁炮制方法[20]，制成法薏苡仁飲片，供實(shí)驗(yàn)研究用。

2.1.2樣品制備將生薏苡仁、麩炒薏苡仁、法薏苡仁飲片分別粉碎，過(guò)3號(hào)篩，備用。

2.1.3測(cè)量條件測(cè)定光源D65，測(cè)定試場(chǎng)10°，視角測(cè)量口徑為φ 3 mm，測(cè)量波長(zhǎng)范圍360～740 nm，測(cè)量波長(zhǎng)間隔10 nm， 照明光源脈沖氙燈，SCE模式（不包含鏡面反射光），30 mm，對(duì)儀器進(jìn)行零校正（放置透明片、黑筒）與用戶校正（放置透明片、白板）。

2.1.4樣品檢測(cè)取樣品粉末適量，均勻平鋪在測(cè)試皿內(nèi)，測(cè)定，記錄色度值（L*、a*、b*，其中L*值越大表示顏色越亮淺、a*值越大表示顏色越偏紅、b*值越大表示顏色越偏黃[21]），并計(jì)算總色差值E*ab=（L*2+a*2+b*2）1/2。

2.1.5方法學(xué)考察

2.1.5.1精密度試驗(yàn)取薏苡仁樣品粉末（編號(hào)S1）適量（4 g），按“2.1.4”項(xiàng)下方法連續(xù)測(cè)定6次，記錄L*、a*、b*值。結(jié)果，上述色度值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（Relative Standard Deviation，RSD）均小于2%（ n =6），表明方法精密度良好。

2.1.5.2重復(fù)性試驗(yàn)取薏苡仁樣品粉末（編號(hào)S1）適量（4 g），按“2.1.4”項(xiàng)下方法連續(xù)測(cè)定6次，記錄L*、a*、b*值。結(jié)果，上述色度值的RSD均小于2%（ n =6），表明方法重復(fù)性良好。

2.1.5.3穩(wěn)定性試驗(yàn)取薏苡仁樣品粉末（編號(hào)S1）適量（4 g），按“2.1.4”項(xiàng)下方法，分別在室溫下放置0、2、4、6、8、10、12、24 h時(shí)進(jìn)行測(cè)定L*、a*、b*值。結(jié)果，上述色度值的RSD均小于3%（ n =8），表明樣品在室溫下放置24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。948A108D-8E6F-4CCB-A7D0-9D02CFA49BFF

2.1.6 樣品顏色測(cè)定參照“2.1.4”項(xiàng)下方法，采用分光測(cè)色儀對(duì)薏苡仁生品及不同炮制品粉末顏色值進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次，記錄平均值。見(jiàn)表2。

2.1.7數(shù)據(jù)處理色澤采集軟件為Spectra Magic NX，采用CIE L*a*b*色空間系統(tǒng)，采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件與origin函數(shù)繪圖軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并建立判別模型。

2.2結(jié)果與分析

2.2.1正態(tài)性檢驗(yàn)與方差齊性檢驗(yàn)將收集的數(shù)據(jù)按照L*，a*，b*，E*ab分組并進(jìn)行獨(dú)立樣本正態(tài)檢驗(yàn)與方差齊性檢驗(yàn)。L*，a*，b*，E*ab值均不服從正態(tài)分布（K-S檢驗(yàn)與S-W檢驗(yàn) P <0.05）。L*與E*ab符合方差齊性（基于平均數(shù)與基于中位數(shù) P >0.05），a*與b*不符合方差齊性（基于平均數(shù)與基于中位數(shù) P <0.05）。見(jiàn)表3～4。

2.2.2秩和檢驗(yàn)根據(jù)2.2.1結(jié)果分析可知，收集數(shù)據(jù)之間不具有很強(qiáng)相關(guān)性，無(wú)法用常規(guī)分析手段對(duì)其進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，故選擇秩和檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。將所收集數(shù)據(jù)分為3類：1類為薏苡仁生品，2類為法薏苡仁，3類為麩炒薏苡仁。通過(guò)Kruskal-Wallis H秩和檢驗(yàn)結(jié)果可知，L*，a*，b*，E*ab的 P 值均小于0.05，均拒絕原假設(shè)，即在樣品類別中，L*，a*，b*，E*ab值的分布不同。該結(jié)果得到了驗(yàn)證，L*，a*，b*，E*ab值均可明顯分為3類。見(jiàn)表5，圖1。

2.2.3秩相關(guān)

將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以L*，a*，b*，E*ab值為變量分別與分組類別進(jìn)行秩相關(guān)性檢驗(yàn)。根據(jù)Spearman檢驗(yàn)結(jié)果可知，L*，a*，b*，E*ab*值與薏苡仁生品及不同炮制品之間存在相關(guān)性，其中L*、a*與E*ab值存在高度相關(guān)性，b*值具有低度相關(guān)性。見(jiàn)表6。

2.2.4判別分析根據(jù)2.2.3所得結(jié)果，選擇具有高度相關(guān)性的L*，a*與E*ab作為指標(biāo)，將收集的數(shù)據(jù)按照薏苡仁生品及不同炮制品的種類進(jìn)行分類處理，其中1類為薏苡仁生品，2類為法薏苡仁，3類為麩炒薏苡仁，共60個(gè)樣本作為訓(xùn)練樣本，建立以L*，a*，E*ab為輸入的薏苡仁生品及不同炮制品的判別函數(shù)，再用訓(xùn)練樣本回代對(duì)判別函數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

通過(guò)上述判別分析共建立2個(gè)對(duì)薏苡仁生品及不同炮制品的判別函數(shù)。函數(shù)1與函數(shù)2的 P 值均小于0.05，且2個(gè)函數(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)薏苡生品及不同炮制品的區(qū)分，建立的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化典型判別函數(shù)主要受L*，a*，E*ab參數(shù)的影響。建立的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化典型判別函數(shù)式為：函數(shù)1（類別=13.997L*+2.204a*-13.435E*ab），函數(shù)2（類別=2.723L*- 0.351a*-2.139E*ab）;建立的2個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)化典型判別函數(shù)式為：函數(shù)1（類別=17.196L*+9.387a*-17.127E*ab-0.631），函數(shù)2（類別=3.346L*-1.496a*-2.727E*ab-42.600）。薏苡仁生品及不同炮制品Fisher判別函數(shù)分別為：薏苡仁生品（1）=447.378L*+393.192a*-289.087E*ab-6 664.567;法薏苡仁（2）=268.996L*+321.422a*-116.086E*ab-6 352.510;麩炒薏苡仁（3）=538.049L*+470.526a*-384.469E*ab-6 330.551。同時(shí)，用訓(xùn)練樣本回代判別函數(shù)得到判別符合率。見(jiàn)表7～11，圖2。

2.2.5空間分布分析根據(jù)2.2.3所得結(jié)果，選擇具有高度相關(guān)性的L*，a*與E*ab作為指標(biāo)，采用origin函數(shù)繪圖軟件，以薏苡仁生品及不同炮制品色度L*值作為X軸，a*值作為Y軸，E*ab值作為Z軸，建立薏苡仁生品及不同炮制品色度L*、a*、E*ab值三維散點(diǎn)圖，所收集數(shù)據(jù)可明顯分為3類，包括薏苡仁生品、麩炒薏苡仁及法薏苡仁，該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)2.2.4所建薏苡仁生品及不同炮制品判別函數(shù)的可行性。見(jiàn)圖3。

2.2.6參考范圍 將所收集數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算薏苡仁生品及不同炮制品L*、a*、b*值95%置信區(qū)間：薏苡仁生品L*（82.195 5～84.809 5），a*（0.720 0～1.229 0），E*ab（83.016 5～85.670 0）;麩炒薏苡仁L*（75.530 0～79.183 0），a*（2.642 5～3.008 0），E*ab（76.900 0～80.505 5）;法薏苡仁L*（78.792 5～81.019 5），a*（1.810 0～2.798 5），E*ab（80.548 5～82.855 0）。

3討論

本研究采用分光光度測(cè)色儀測(cè)定薏苡仁生品、麩炒薏苡仁與法薏苡仁粉末色度值，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析薏苡仁生品及不同炮制品與粉末顏色的相關(guān)性，建立了薏苡仁生品、麩炒薏苡仁與法薏苡仁的判別方法。結(jié)果表明：L*、a*、E*ab與樣品之間存在高度相關(guān)性（ P <0.05;| r |>0.8），可作為判別薏苡仁生品及不同炮制品的3個(gè)重要參數(shù)，結(jié)合Wilks′ Lambda與Fisher判別分析，建立了基于L*、a*、E*ab相關(guān)的薏苡仁生品及不同炮制品判別函數(shù)并確定了參考值的范圍。本方法證實(shí)了基于顏色變化及色度分析原理實(shí)現(xiàn)中藥藥材與飲片的快速判別的可行性，相較于經(jīng)驗(yàn)式憑借肉眼對(duì)藥材飲片進(jìn)行顏色判斷，本研究建立的顏色分析方法，具有準(zhǔn)確、客觀、可量化等優(yōu)點(diǎn)，并克服經(jīng)驗(yàn)式判別易受多種外界因素的影響而主觀性過(guò)大的缺點(diǎn)。

本研究探索了基于顏色與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)薏苡仁生品及不同炮制品進(jìn)行快速鑒別的新方法，為不同生品藥材及炮制品之間的鑒別提供了參考。后續(xù)實(shí)驗(yàn)需進(jìn)一步補(bǔ)充樣品量，建立更加準(zhǔn)確的顏色特征信息，此外，在此研究基礎(chǔ)上，由于薏苡仁炮制前后藥效的改變，可進(jìn)一步探索薏苡仁生品及不同炮制品顏色與藥效間是否存在相關(guān)性，并將與藥效作用相關(guān)性較強(qiáng)的顏色參數(shù)進(jìn)行研究，最終實(shí)現(xiàn)依據(jù)顏色對(duì)藥材飲片品質(zhì)進(jìn)行全面客觀化評(píng)價(jià)。948A108D-8E6F-4CCB-A7D0-9D02CFA49BFF

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（2022-03-10收稿本文編輯：吳珊）

基金項(xiàng)目：江西省“雙千計(jì)劃”項(xiàng)目（S2019CXTD2300）;國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFC1707000）;江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程“研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃”（SJCX21-0659）作者簡(jiǎn)介：陳鵬（1997.04—），男，碩士研究生在讀，研究方向：中藥學(xué)，E-mail：chenpenggzy@163.com通信作者：陸兔林（1963.09—），男，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：中藥炮制，E-mail：lutuling2005@126.com;徐蔥蘢（1972.01—），男，本科，醫(yī)師，研究方向：中藥飲片的生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)研究，E-mail：490272406@qq.com948A108D-8E6F-4CCB-A7D0-9D02CFA49BFF