電子舌分析山楂炮制過程中“味”的變化

黎 量，　楊詩龍，　汪云偉，　鐘 戀，　劉玉杰，　艾 莉

（成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川　成都　611137）

電子舌分析山楂炮制過程中“味”的變化

黎 量，楊詩龍，汪云偉，鐘 戀，劉玉杰，艾 莉*

（成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川成都611137）

目的 采用電子舌技術(shù)區(qū)分山楂及其不同炮制品，并對山楂炮制過程“味”的變化進(jìn)行研究。方法 取凈山楂炮制成不同樣品，利用電子舌獲取山楂炮制過程樣品的味覺傳感器響應(yīng)值，并采用主成分（PCA）、判別因子（DFA）及統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制法（SQC）對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果 建立的PCA與DFA模型能夠根據(jù)生山楂炮制后“味”的不同分成炒山楂，焦山楂和山楂炭3個數(shù)據(jù)類；建立的PCA與SQC模型能夠較好地顯示山楂炮制過程“味”變化規(guī)律。結(jié)論 電子舌可以將“味”作為新的工藝參數(shù)對山楂炮制進(jìn)行客觀描述，有利于提高炮制加工的準(zhǔn)確性。

山楂；炮制；味；電子舌；判別區(qū)分；變化規(guī)律

在中藥的傳統(tǒng)質(zhì)量評價(jià)體系中，性狀（如形態(tài)、色澤、氣、味等）鑒別是其中極為重要的方面，其中“味”是重要的性狀鑒別指標(biāo)之一。山楂為薔薇科植物山里紅Crataegus pinnatifida Bge. var.major N.E.Br.或山楂Crataegus pinnatifida Bge.的干燥成熟果實(shí)［1］。常將山楂加工成不同的炮制品作為臨床應(yīng)用，如生山楂、炒山楂、焦山楂和山楂炭［2］。炮制對山楂的性狀“味”有較大影響，如生山楂為“味酸、微甜”［1］，而炮制后的焦山楂為“味酸，微澀”［3-4］等。但目前中藥性狀鑒別中關(guān)于“味”的表述多為主觀感受，憑經(jīng)驗(yàn)描述，實(shí)際操作中難以區(qū)別不同炮制品之間的味道差異。因此，急需一種技術(shù)來代替人的經(jīng)驗(yàn)判斷，實(shí)現(xiàn)山楂不同炮制品的判別與炮制過程的質(zhì)量控制。

電子舌是模擬人類味覺，利用一種選擇性、非特異性、交互敏感的多傳感器陣列對液體樣品進(jìn)行分析檢測，并通過合適的多元統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行信號模式識別以達(dá)到檢測液體樣品的味覺特征的新型儀器［5-6］。近年來，許多學(xué)者［7-9］采用電子舌技術(shù)對中藥味道進(jìn)行研究，試圖能更準(zhǔn)確地表述中藥的味道。本研究采用電子舌技術(shù)對山楂炮制過程“味”的變化進(jìn)行研究，依據(jù)味覺傳感器響應(yīng)特征，采用主成分分析（PCA）、判別因子分析（DFA）方法建立模型以區(qū)分山楂不同炮制品，并在此基礎(chǔ)上對山楂炮制過程樣品進(jìn)行主成分分析（PCA）、統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制分析（SQC），客觀描述山楂炮制過程“味”變化規(guī)律。

1　材料與方法

1.1材料 山楂飲片，購自成都荷花池中藥市場，產(chǎn)地為山東青州，樣品經(jīng)由成都中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物學(xué)教研室盧先明教授鑒定為薔薇科植物山楂Crataegus pinnatifida Bge.的干燥成熟果實(shí)。檢驗(yàn)符合《中國藥典》要求。

1.2儀器 可控溫滾筒式炒藥機(jī)（杭州春江自動化研究所，具在線式非接觸紅外測溫系統(tǒng)）；ASTREE電子舌（法國A1pha.MOS公司），由傳感器陣列、自動進(jìn)樣器、專用燒杯、信號接收處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析軟件包組成。

1.3炮制加工 委托四川省中藥飲片有限公司進(jìn)行凈選加工與炮制，課題組配合。

山楂炒制：采用非接觸紅外測溫技術(shù)采集溫度數(shù)據(jù)，以藥工經(jīng)驗(yàn)為指導(dǎo)，投料后至山楂炒制成山楂炭過程共選定6個取樣點(diǎn)，包括生山楂共得到7份樣品，見表1。同法炒制3批。將制得的山楂炮制樣品置于干燥處密封保存。

表1　山楂樣品出鍋溫度Tab.1 Tem perature of pot when Crataegi Fructus taken out of the pot

1.4分析方法

1.4.1樣品制備 取山楂樣品，粉碎，過3號篩。精密稱取生山楂粉末5.0 g，精密加水100 mL，回流提取1 h，放冷，離心，過濾，濾液定容至250 mL。備用。

1.4.2電子舌分析方法 信號采集參數(shù)為：采集溫度25℃，數(shù)據(jù)采集時(shí)間120 s，采集周期1 s。攪動速度1 r/s。以超純水為清洗液，每次測量樣品前清洗傳感器10 s。

將配制好的樣品置于100 mL標(biāo)配燒杯中，進(jìn)行測定。每份樣品按上述方法平行測定10次，為得到穩(wěn)定可靠數(shù)據(jù)，取其中最后3次數(shù)據(jù)作為輸出值；每份樣品的3次輸出值取平均值作為后期處理數(shù)據(jù)。

2　結(jié)果與分析

2.1電子舌精密度考察 電子舌由7個傳感器構(gòu)成，即ZZ、AB、BB、CA、GA、DA、JE。為考察儀器精密度，實(shí)驗(yàn)采用“1.4”項(xiàng)所述分析方法，重復(fù)測定同一批次的7個樣品各10次，取其中最后3次數(shù)據(jù)作為輸出值。數(shù)據(jù)精密度結(jié)果如表2，結(jié)果顯示，各傳感器輸出值RSD均小于2%，數(shù)據(jù)結(jié)果穩(wěn)定，儀器精密度良好。

表2　電子舌精密度考察結(jié)果（RSD/%）Tab.2 Inspection resu Its of E-tongue precision（RSD/%）

2.2山楂不同炮制品判別研究

2.2.1PCA分析 本實(shí)驗(yàn)將電子舌獲取的山楂各炮制品傳感器響應(yīng)值進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如圖1。從PCA二維圖中可知PC1與PC2總貢獻(xiàn)率達(dá)到94.821%，較好地反映了原始數(shù)據(jù)信息，處理結(jié)果可靠。判別指數(shù)DI值達(dá)到93（越接近100，表示區(qū)分效果越好），表明采用PCA模型能夠較好地區(qū)分山楂各炮制品。

圖1　山楂不同炮制品PCA分析圖Fig.1　PCA of Crataegi Fructus sam p Ies that in different stir-fried degrees

2.2.2DFA分析 本實(shí)驗(yàn)將山楂各炮制品的電子舌傳感器響應(yīng)值進(jìn)行判別因子分析，結(jié)果如圖2。從DFA二維圖中可知DF1與DF2總貢獻(xiàn)率達(dá)到99.917%，模型效果良好。模型的驗(yàn)證值為92，可用于對未知樣本進(jìn)行判別。

圖2　山楂不同炮制品DFA分析圖Fig.2　DFA of Crataegi Fructus sam p Ies that in different stir-fried degrees

依據(jù)建立的DFA模型，對由4個炮制品組成的未知樣本驗(yàn)證集進(jìn)行了判別。4個未知樣本都落在相應(yīng)的組別中，4個未知樣本識別率均為100%，判別效果良好，結(jié)果見表3。

表3　未知樣本DFA判別結(jié)果Tab.3 Distinguish resu It of unknown sam p Ies based on DFA

2.3山楂炮制過程樣品變化規(guī)律研究

2.3.1PCA分析 本實(shí)驗(yàn)將山楂炮制過程共7個樣品的電子舌傳感器響應(yīng)值進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如圖3。由圖中可見，PC1與PC3總貢獻(xiàn)率達(dá)到86.688%，較好地反映了原始數(shù)據(jù)信息，處理結(jié)果可靠；不同樣品差異較大，從生山楂（sz1）到山楂炭（sz7）隨著炮制程度的加深呈規(guī)律變化，sz1、sz2、sz3樣品在圖中分布疏遠(yuǎn)而sz3至sz7樣品分布較為集中，說明生山楂到炒山楂的過程變化較明顯，炒山楂到山楂炭的過程變化較小。

圖3　山楂炮制過程樣品PCA分析圖Fig.3　PCA of sam p Ies from Crataegi Fructus stirfried process

2.3.2SQC分析 統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制法（SQC）是在考慮樣本的差異性的基礎(chǔ)上，將未知樣本映射到圖表中，得出接受區(qū)域和拒絕區(qū)域的一種方法。對每個數(shù)據(jù)點(diǎn)而言，它在氣味單元內(nèi)的距離表明了氣味的差異［10］。

本實(shí)驗(yàn)將山楂炮制過程共7個樣品的電子舌傳感器響應(yīng)值進(jìn)行SQC分析，以sz1樣品為參照建立SQC圖模型，將其他樣品與其進(jìn)行比較，結(jié)果如圖4。由圖中可見，隨著炒制程度加深，不同樣品味覺特征數(shù)據(jù)變化趨勢明顯，呈一定規(guī)律，sz1至sz3過程中的變化較大，而sz4至sz7的過程變化更平緩，這與PCA分析結(jié)果一致。

圖4　山楂炮制過程樣品SQC分析圖Fig.4　SQC of sam p Ies from Crataegus stir-fried process

3　結(jié)論與討論

通過電子舌對山楂4種不同炮制品及炮制過程中7個樣品的味覺傳感器數(shù)據(jù)分析可知，建立PCA和DFA模型能夠準(zhǔn)確、高效地區(qū)分山楂不同炮制品，其中DFA對未知樣本的綜合判別結(jié)果為100%，效果較好；通過PCA、SQC數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖可以直觀地看到，山楂炮制過程的味覺傳感器響應(yīng)值變化具有一定的規(guī)律性。

電子舌傳感器響應(yīng)值是由于電子舌上的脂質(zhì)膜傳感器上的受體與液體中的成分相結(jié)合，引起膜電勢變化，從而產(chǎn)生電信號，其變化能間接地反映液體中化學(xué)成分的變化；山楂炮制過程中各類化學(xué)成分發(fā)生了復(fù)雜的變化，由本研究所得山楂炮制過程“味”變化規(guī)律可推測山楂炮制過程前階段化學(xué)成分變化較大，后階段化學(xué)成分變化較小。本課題組將結(jié)合化學(xué)成分對其響應(yīng)規(guī)律做進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。

中藥材的“味”與藥材內(nèi)在成分及質(zhì)量密切相關(guān)，傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)對味的判別多為人工口嘗，但與個人經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，難以保證準(zhǔn)確性與客觀性。對于刺激性、毒性藥材而言，人工口嘗對操作人員的身體健康還有潛在的威脅［11］。本研究將味覺分析中的新技術(shù)——電子舌分析技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)中藥材山楂的炮制過程味道分析，不僅能將傳統(tǒng)鑒別經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為客觀數(shù)據(jù)，還可以嘗試將“味”作為新的炮制工藝檢測參數(shù)。這將有利于中藥性狀鑒別、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高，有利于中藥傳統(tǒng)優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)的保留與傳承，為中藥飲片質(zhì)量控制及炮制過程現(xiàn)代化增添了新的思路。

［1］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：2010年版一部［S］.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：29.

［2］李 化，楊 濱.山楂的炮制研究［J］.中國中藥雜志，2004，29（6）：501-503.

［3］江西省食品藥品監(jiān)督管理局.江西省中藥飲片炮制規(guī)范［S］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008：260.

［4］上海市食品藥品監(jiān)督管理局.上海市中藥飲片炮制規(guī)范［S］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008：160.

［5］Tian Shiyi，Deng Shaoping，Chen Zhongxiu.Mu1tifrequency 1arge amp1itude pu1se vo1tammetry：A nove1 e1ectrochemica1 method for e1ectronic tongue［J］.Sens Actuators B Chem，2007，123（2）：1049-1056.

［6］Ciosek P，W rob1ewskiW.Performance of se1ective and partia11y se1ective sensors in recognition of beverages［J］.Talanta，2007，71（2）：738-746.

［7］杜瑞超，王優(yōu)杰，吳 飛，等.電子舌對中藥滋味的區(qū)分辨識［J］.中國中藥雜志，2013，38（2）：154-160.

［8］吳 飛，杜瑞超，洪燕龍，等.電子舌在鑒別中藥枳實(shí)藥材產(chǎn)地來源中的應(yīng)用［J］.中國藥學(xué)雜志，2012，47（10）：808-812.

［9］Kataoka M，Tokuyama E，Miyanaga Y，et al.The taste sensory eva1uation ofmedicina1p1ants and Chinesemedicines［J］.Int J Pharm，2008，351（1/2）：36-44.

［10］彭華勝，程銘恩，張 玲，等.基于電子鼻技術(shù)的野生白術(shù)與栽培白術(shù)氣味比較［J］.中藥材，2010，33（4）：503-506.

［11］李文敏，吳純潔，艾 莉，等.基于電子鼻、電子舌技術(shù)實(shí)現(xiàn)中藥性狀氣味客觀化表達(dá)的展望［J］.中成藥，2009，31（2）：282-284.

EIectronic tongue anaIyzes the change of“taste”in process of Crataegi Fructus

LILiang， YANG Shi-1ong， WANG Yun-wei， ZHONG Lian， LIU Yu-jie， AILi*
（Chengdu University of Traditional Chinese Medicine，Chengdu 611137，China）

AIM To use e1ectronic tongue to discriminate the change of“taste”in stir-fried process of hawthorn fruit（Crataegi Fructus）.METHODS A11of c1eaned samp1es were ana1yzed by acquired response va1ues of e1ectronic tongue.The data from samp1eswere used to setup principa1component ana1ysis（PCA），discriminant factor ana1ysis（DFA）and statistica1qua1ity contro1（SQC）mode1s.RERULTS The processed degrees of rawsamp1es cou1d be c1assified into three types，inc1uding stir-fried，scorch-fried and charred hawthorn fruit by PCA and DFA.PCA and SQCmode1s showed the change 1aw of“taste”in the processing.CONCLUSION E1ectronic tongue can emp1oy“taste”as new parameter to objective1y describe the processing of hawthorn fruits and to improve the processing qua1ity in accuracy.

Crataegi Fructus；stir-fry；taste；e1ectronic tongue；distinguish；change 1aw

R283

A

1001-1528（2015）01-0153-04

10.3969/j.issn.1001-1528.2015.01.032

2014-02-14

四川省教育廳課題（13ZB0313）；成都市科技局（2013）；成都中醫(yī)藥大學(xué)?；鹬攸c(diǎn)課題（ZRZD201102）

黎 量（1989—），女，碩士生，研究方向：中藥炮制和制劑。Te1：13981753256，E-mai1：113127043@qq.com

艾 莉（1984—），女，碩士，講師，研究方向：中藥炮制與制劑。Te1：61801001，E-mai1：ai1i1129@foxmai1.com

日期：2014-08-13

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detai1/31.1368.R.20140813.1319.002.htm1