药效相关的中药感官指标测定方法的研究进展

摘要:传统的中药质量评价和控制手段主要依靠感官评价,随着中药现代化的发展,中药质量评价理念和技术水平均在提升,感官评价作为一种中药质量评价的重要方式被重新重视,针对中药药效相关感官指标,主要介绍目前常用的测定方法和数据处理方法。测定方法包括化学定量测定、颜色评价、人工感官评价、动物偏好及动物评价实验、电子仿生设备评价等;感官信息的数据处理方法包括化学计量学分析、模糊数学处理、雷达图、风味轮和感官分级系统。

随着中医药的现代化和国际化研究,中药的质量评价先后经过了外观形态鉴别、内在成分监测、整体质量评价阶段[1],随着一些中药的药效物质基础和体内代谢过程被揭示和阐明,中药的科学性被证实。与此同时,随着经济的发展和中医药生产加工和使用规模的扩大,中药材质量问题逐渐凸显。几千年来,传统的中药质量评价和控制手段主要依靠感官评价,单独用化学评价手段往往很难全面快速检测中药材的整体信息,因此不能对层出不穷的中药材质量问题进行有效控制,而感官评价更具有整体性和综合性,对药效成分不明确的中药材也适用,且经典的感官评价方法大多能够得到现代科学理论的支持且在科研和生产中行之有效[2],所以感官评价在当前中药材质量控制中的作用被重新重视,本文主要介绍目前中药常用药效相关的感官指标的测定方法,为同行研究者提供参考。

1中药感官评价指标的类别区分

感官性质指由人体的感觉器官所感受到的物体的性质,如外观(形状、颜色等)、气味、味道、质构特性(硬度、黏性、弹性、颗粒感等)等。但并不是所有的感官指标都与中药的药效相关,其中一些指标仅用来区分中药的商品规格,目前在中药感官评价指标及其研究方法相关领域中,业内学者的主要切入点为研究与中药药效密切相关的感官指标。

1.1与中药材商品规格相关的感官指标

与中药材商品规格相关的感官指标包括大小、形状、颜色和硬度等,这些指标的主要作用是在市场流通中划分中药的商品规格,以长宽比、圆球度等参数来对药材外形做定量表述,以比色法对药材颜色进行定量表述和分析,通过木材硬度测定仪、密度测定仪、孔隙度测定仪等对药材的硬度和孔隙度进行药材质地相关的物理指标测定[3]。

1.2与中药材药效相关的感官指标

与中药材药效相关的感官指标包括颜色、味道和气味等。中药材的优劣归根到底是由药效决定的,所以药效相关的中药感官评价具有更加重要的意义。药效相关的感官指标是感官定量评价的主要研究对象,它反映的是临床使用过程中中药能够发挥疗效的强弱,如味道和气味等评价指标是传统中药药性理论中“四气”“五味”的体现,是中医理论指导用药的重要依据。传统感官评价方法在中药鉴定、中药炮制及中药生产等方面发挥着重要作用。但传统感官评价方法大多为主观描述性指标,准确性相对较差,经验传承困难,评判结果的重现性差[4-5]。因此有专家指出,应借助先进的技术手段,本着实用性(快速、简便)、相关性(能够较好反映品种、产地、疗效的差异)、客观性(定性或定量评价有据,重现性好)的原则,筛选出与药材疗效优劣具有直接关系且稳定、可靠的指标,以达到对药材的质量进行定性或定量化评价和控制的目标[2]。在此理念的基础上,本文对中药材常用药效相关的中药感官评价指标测定方法进行综述。

2药效相关的中药感官指标的测定方法

理化鉴别方法已经比较成熟,而目前中药性状鉴别方法中的颜色、气味、味道指标的感官鉴别,多依赖于个人经验,受主观因素影响较大,评价标准难以统一。近年来,中药感官指标的客观量化技术取得了进步,许多感官信息测定技术在中药评价领域中逐步得到应用[6],但总体来说评价手段在中药感官定量评价中的应用并不成熟,中药感官定量尚缺乏系统的梳理,也未能形成独立的评价体系。根据测定参数的不同,中药药效相关的感官信息测定方法多样。目前常用的中药感官指标的测定方法包括化学定量测定、颜色评价、人工感官评价、动物偏好及动物评价实验、电子仿生设备评价等。

2.1化学定量测定

对于风味成分很明确的中药,使用高效液相色谱法(highperformanceliquidchromatography,HPLC)、紫外分光光度法(ultravioletandvisiblespectrophotometry,UV)、气相色谱法(gaschromatography,GC)、高效液相色谱-质谱联用法(highperformanceliquidchromatographycoupledmassspectroscopy,HPLC-MS)等直接进行定量测定。如苦味的小檗碱、柚皮苷、穿心莲内酯、吴茱萸内酯(柠檬苦素),酸味的枸橼酸(柠檬酸)、苹果酸,涩味的茶多酚、表没食子儿茶素没食子酸酯、没食子酸酯、五倍子鞣质,清凉气味的薄荷脑(薄荷醇)、薄荷酮等。

郝晔等[7]建立了UV法测定苦味成分盐酸小檗碱含量的方法,从而测定了盐酸小檗碱掩味微丸的含量均匀度、上药量、溶出度等。吴菲菲等[8]在柑橘皮脱苦工艺的研究中也用UV法测定柚皮苷的含量。唐琴等[9]用HPLC法测定苦茶中儿茶素和咖啡碱,初步解释了尤溪苦茶的苦涩味突出是由于儿茶素等成分含量高引起的。谢道生[10]对黄芪药材的主要豆腥味物质正己醛和多种化学组分进行定量检测,验证了传统经验的“豆腥味浓者,为佳”。

对于一些感官呈味成分不明的药材来说,以类似成分作为含量测定指标,进行感官及感官变化的测定指标,也具有一定的可行性。如王昶等[11]以次黄嘌呤作为地龙中引起不良气味的含氮杂环化合物的指标成分进行环糊精包合工艺研究,王优杰[12]以绿原酸作为金银花和连翘合煎液中苦味成分的指标进行双黄连掩味工艺研究。

2.2颜色评价

中药材的颜色是重要的性状指标,研究表明许多中药材的颜色与其内在有效成分有一定的相关性[13],如黄芩中的黄芩素[14],红花中的羟基红花黄色素A[15],姜黄中的姜黄素[16],枸杞中的类胡萝卜素和芦丁[17]。中药颜色的细微差异往往也预示着其内在有效成分的差异,从而导致中药材的质量和临床疗效可能存在差异,因此对中药材的颜色进行客观、定量的描述对中医药行业的发展有较好的实用价值。传统的标准中均以描述性的语言进行非定量控制。目前的颜色量化研究借鉴了其他行业成熟的测定设备,如利用颜色检测仪器和计算机图像处理手段测定中药的颜色[18]。在不同的颜色模型中,R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)是3种颜色通道,它们相互叠加得到各种颜色,是屏幕显示的发光的色彩模式;C(青色)、M(洋红色)、Y(黄色)、K(黑色)是彩色印刷时的4种标准颜色,是印刷品依靠反光的色彩模式;同样的,L*(明度值)、a*(红绿分量值)、b*(黄蓝分量值)也是3个通道,它定义的色彩范围最大。

2.2.1颜色检测仪器常见的颜色检测仪器有色差计和分光测色仪。王光宁等[19]采用色彩色差计对广陈皮颜色进行客观量化研究,外观颜色是判断其陈化年份和药效质量的重要指标之一,该研究采集到了不同陈化年份的广陈皮的L*、a*、b*,采用非参数检验、秩相关检验法和判别分析等统计学方法对陈化年份与L*、a*、b*之间的相关性进行分析,最终建立了基于L*、a*、b*的广陈皮陈化年份的数学判别模型,为广陈皮的质量控制研究提供了新思路。一般来说,色差计会有一定的失真,因此只能给出相对数据,更适合用来判断色差,而分光测色仪采用的是光谱分析原理,能准确地测出颜色的绝对值,在食品和药品领域广为使用,又称电子眼或视觉分析仪。刘娟汝等[20]采用分光测色仪测定青黛粉末及提取液的色度值,对青黛中靛蓝、靛玉红的含量与其色度值进行相关性及多元线性回归分析,证明青黛的颜色与有效含量有相关性,青黛粉末外观颜色较深者有效含量较高,青黛粉末色度值与有效含量的相关性比提取液的相关性大,采用分光测色仪测定青黛色度值的方法具有稳定性、科学性和可靠性,为青黛快速鉴别方法提供参考依据。

2.2.2图像处理技术图像处理技术可以提取图片的颜色空间,并计算出颜色参数用于颜色的量化评价。Xu等[21]以红花为代表,考察颜色特征在有效成分评估中的应用,建立了实验室的计算机视觉系统采集颜色参数,将红花中的羟基红花黄色素A的含量与红花的RGB、L*a*b*和HSV颜色空间等颜色参数建立联系,用颜色判断羟基红花黄色素A的含量。

上述这些颜色评价技术,都可以对颜色信息进行量化,进而建立颜色信息与药效指标的相关性,实现通过量化评价颜色达到控制中药质量的目的[22]。

2.3人工感官评价

人工感官评价即人工对中药材的味道、气味和颜色等进行描述和打分。德尔菲法是一种对中药材进行人工感官评价的方法,又称专家调查法,是采用背对背的通信方式征询专家小组成员的预测意见,专家根据经验对样品等级独立评测,最后对评测的主要感官指标加以统计[23]。王浩等[24]采用德尔菲法重新制定白术商品规格等级准则,将白术横切面油点的数量、横切面颜色、表面颜色、横切面菊花纹等与药效相关的感官特征作为新的标准。对中药药效相关的感官特征进行德尔菲法评价可以在一定程度上避免主观因素,具有一定的客观性和规范性。人工感官评价法是一种简便、易行、有效的感官测定方法,但是仍有一定的主观性,评测人员容易产生感官疲劳,且因安全性和伦理学问题对有毒性成分的药物不适用。

2.4动物偏好及动物评价实验

口感评价是一种集合了味觉、嗅觉和感觉的综合指标,单独设定口感评价的参数信息难免不够全面。很多哺乳动物的味觉感知系统与人具有一定的相似性,所以通过合理的试验设计,通过动物对味觉、颜色或其他特殊指标的喜好、厌恶的反应做出的相关举动而进行判断,这种感观评价方法也适用于中药制剂口感评价,特别是有毒或刺激性强而不适用于人体感观评价的中药制剂,目前最常用的动物偏好实验是双瓶喜好实验,实验过程中,受试动物首先适应性饲养一段时间,正常喂食及去离子水,然后在不禁食的条件下,将装有样品溶液和去离子水的水瓶同时置于饲养笼盖上,一段时间后记录两者消耗的体积。

在味觉生理领域,可以通过动物对特定口感的偏好进行样品的评价。大鼠的味觉结构和味觉偏好与人类相似,并且能对厌恶的物质做出回避反应[25]。韩雪等[26]采用涩味标准物鞣酸进行双瓶喜好实验的方法学优化及验证,确定标准实验动物为~g的雌性大鼠,得到鞣酸浓度-动物偏好指数的函数关系Y=ln(1.-0.X),r=0.。建立评价模型后,成功对典型涩味中药诃子、矮地茶、青果、儿茶、大腹皮进行涩味的精准量化评价。Han等[27]优化双瓶偏好实验,得出了奎宁浓度与动物偏好指数的关系,然后利用双瓶偏好实验测定中药的动物偏好指数,利用浓度与动物偏好指数的关系,将苦味结果转化为统一的数值系统。用人工打分评价和电子舌验证测定结果的准确度和灵敏度,结果证明该方法可以较好的区分不同苦味程度的药材。

同样,通过动物的器官或组织对特殊药物刺激性差异或特殊化合物的反应,也可以进行样品的评价。中药的炮制会显著改变药材的感官性质,如半夏、天南星、白附子、川乌等的炮制均需要确保其口感微有麻舌。对于刺激性评价主要的动物试验模型为家兔眼刺激性试验模型、家兔皮肤刺激性试验模型和豚鼠皮肤刺激性试验模型等。通过观察机体对受试物作用后的反应,并进行评分,从而评价刺激性强弱[28]。果蝇、蜜蜂和飞蛾等昆虫的味觉受体神经中的化学感受器可以感受环境中的化学物质,帮助昆虫判断食物味道并做出行为反应[29]。Jiang等[30]研究了成年雌性棉铃虫对4种浓度果糖的长鼻扩展反射,结果表明用0.01mol/LD-果糖刺激成年雌性棉铃虫触角末端就会显着提高长鼻扩展反射,当使用果糖浓度高达1mol/L时,长鼻扩展反射反应以剂量相关性方式增加,为中药甜度值的量化提供了新的思路。

2.5电子仿生设备评价

针对人工评价法的缺点和不足,近年来,随着仿生学技术和材料学的进步,模拟人体味觉细胞和嗅细胞感知原理的电子仿生评价设备电子舌、电子鼻相继被开发并用于药物口感的评价。

专家较早便开始尝试以电子舌、电子鼻的感官评价方法对中药药效物质基础进行评价[31]。曹煌等[32]利用电子鼻和电子舌技术对辛味中药、物质组群、单体的嗅觉、味觉(即气、味)进行表征,建立辛味中药的药味物质基础分析的方法。选用代表性的5种辛味中药,以药材、物质组群及单体成分作为待测样品,对样品的嗅觉、味觉进行电子鼻、电子舌检测,采用主成分分析(principal



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