基于分光測色儀探析中藥質(zhì)量

李東輝，王臨艷，吳紅偉，張淑娟，張育貴，李越峰

中藥材主要來源于動物、植物、礦物，其中以植物藥居多，具有品種繁多、屬性復(fù)雜、顏色區(qū)分性等特征。近年來，我國藥材不僅僅用在臨床，還用在化妝，保健等行業(yè)[1-2]，總需求量已達(dá)40萬噸(野生資源為主)，導(dǎo)致開采速度加快，藥材生長年限變短等多因素促使藥材質(zhì)量出現(xiàn)下降現(xiàn)狀[3]。目前藥材質(zhì)量優(yōu)劣多以主觀評價(jià)為主，即“辨狀論質(zhì)”，“辨狀論質(zhì)”論是以藥材外觀特征進(jìn)行感官評價(jià)，比如說手摸、口嘗、鼻聞，在加水試和火試法對藥材進(jìn)行真?zhèn)蝺?yōu)劣判斷，但對于大生產(chǎn)化可行性低，具有主觀評價(jià)等問題[4]。為了解決這一難題，在早期就有學(xué)者提出,利用電子鼻、電子舌、分光測色計(jì)等量化中藥材的儲藏與炮制[5]。因此，“辨色論質(zhì)”應(yīng)勢而生，即從色度學(xué)分析方法和機(jī)器視覺技術(shù)等客觀評價(jià)藥材色澤，正確區(qū)分藥材的正偽與優(yōu)劣，克服中藥傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)鑒別的局限性[6]。本文通過對中藥變色與古今對顏色-質(zhì)量關(guān)系的認(rèn)知，結(jié)合分光測色儀探析中藥材色澤與中藥材質(zhì)量之間的關(guān)系，列舉了15味中藥材的應(yīng)用實(shí)例，為后續(xù)大部分藥材實(shí)現(xiàn)快速鑒別提供依據(jù)。

1 對中藥材變色認(rèn)識

基于目前研究發(fā)現(xiàn)，中藥材變色與空氣、溫度、暴曬、濕度、酶等因素相關(guān)[7-8]?？諝庵械难鯕馀c臭氧可使藥材氧化，藥材變色。李蕓等[9]通過高效液相色譜儀(HPLC)測定了不同加工方式對甘肅禮縣掌葉大黃有效含量的影響發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中趁鮮切制的大黃在室外0.5 h，室內(nèi)1 h即出現(xiàn)切面黑褐色現(xiàn)象；此外，傳統(tǒng)加工(熏干法)大黃色澤最佳，即橫切面亮黃棕色、無糠心和黑點(diǎn)，也無黑褐色現(xiàn)象，五種游離蒽醌總含量最高為2.56%；同時(shí)發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中大黃切面色澤隨時(shí)間而變化，提示可能與氧化和水分等相關(guān)。另外，唐文文等[10]以蒽醌、兒茶素、沒食子酸、質(zhì)量耗損、保質(zhì)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)效益為指標(biāo)考察最優(yōu)包裝方法發(fā)現(xiàn)，含水量為17%大黃飲片，普通包裝在第七月時(shí)就發(fā)生霉變，脫氧劑包裝(還原性鐵粉)出現(xiàn)異味但兒茶素、沒食子酸含量最高，推測其與氧化有關(guān)。

對于大多數(shù)藥材儲存溫度在15～25℃ 條件下比較穩(wěn)定。唐文文等[11]在考察大黃的最佳干燥方法實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在烘干(<65℃)、陰干、曬干其斷面色澤為黃棕色且均符合藥典要求，但經(jīng)高溫(>65℃)烘干后斷面成深棕色，當(dāng)溫度在55℃時(shí)蒽醌量達(dá)已達(dá)不到藥典要求，溫度達(dá)到85℃大黃中兒茶素和沒食酸含量已達(dá)到最低。紅花、紫蘇經(jīng)曝曬后色澤發(fā)生明顯蛻變。此外，在潮濕狀態(tài)下，黃芩在酶的作用下使黃芩苷水解成黃芩素而出現(xiàn)黃芩變綠現(xiàn)象[12]，藥典的指標(biāo)性成分黃芩苷含量減少，藥材質(zhì)量下降。綜上分析得出，藥材色澤與質(zhì)量存在密切的相關(guān)性。

2 古今對中藥材色澤的認(rèn)識

從古至今就有藥材色澤越鮮明中藥材質(zhì)量越好的說法。丹參，“丹”者，紅也，丹參色紅，故名丹參，始載《神農(nóng)本草經(jīng)》，古人以色澤命名又把丹參稱為“赤參”“紫參”等[13]。2015版《中國藥典》以表面紅棕色，具有皺紋，外皮緊貼不易脫落等丹參為最佳[14]。大黃以除盡外皮者表面黃棕色至紅棕色，殘留的外皮棕褐色，質(zhì)堅(jiān)實(shí)，有的中心稍松軟，斷面淡紅棕色或黃棕色為最佳。黃芩[15]，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，在《本草綱目》載曰“或云西芩多中空而色黔，北芩多內(nèi)實(shí)而深黃”，在藥典則以斷面黃色或淺黃色，木栓細(xì)胞棕黃色為最佳。荊芥[16]在《本草綱目》載曰:“藜處處有之，即灰鑋之紅心者”，莖、葉稍大，藥典以淡黃綠色或淡紫紅色，體輕，質(zhì)脆，斷面類白色為佳。橘皮[17]在用藥發(fā)展中逐漸出現(xiàn)了青皮與陳皮(黃橘皮)，青皮始載于《珍珠囊》，在《本草蒙筌》曰: “青皮，陳皮一種……因其遲收早收，特分老嫩而立名也”。陳皮始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，為蕓香科植物橘及其栽培變種的干燥成熟果皮，藥典規(guī)定青皮外表面灰綠色或黑綠色，內(nèi)表面類白色或黃白色，陳皮外表面橙紅色或紅棕色,有細(xì)皺紋和凹下的點(diǎn)狀油室，內(nèi)表面淺黃白色為佳。大多數(shù)藥材從歷代本草古籍到當(dāng)今藥典，都把藥材色澤放在首位。因此可見，藥材顏色好壞可直接影響藥材質(zhì)量，追其根源是由于有效成分發(fā)生改變?，F(xiàn)借助色度學(xué)儀器與HPLC等儀器相結(jié)合來探究其相關(guān)性，可為后續(xù)藥材質(zhì)量實(shí)現(xiàn)快速鑒別。

3 分光測色儀探究中藥質(zhì)量可行性分析

色度學(xué)理論借助現(xiàn)代色度機(jī)器用于顏色分析，以數(shù)字值為特征反應(yīng)中藥材表面色澤的一種方法，廣泛用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，以色調(diào)、飽和度和明度3個(gè)參數(shù)綜合反應(yīng)藥材質(zhì)量，以達(dá)到快速鑒別藥材。色度學(xué)顏色空間有 L*a*b*、Luv、LCH、XYZ、Yxy 等，Lab、Luv 分別用于一般物體和自發(fā)光體色差的計(jì)算，LCH 表達(dá)色彩則更貼近人的認(rèn)知方式，因此容易被理解。

目前多用于顏色測定的有光電積分式測色儀和分光光度測色儀，光電積分式測色儀模擬人眼光譜三刺激值特性，可準(zhǔn)確測定 2 個(gè)色源之間的差別，可用于在線檢測精度要求不太高的中藥材采收行業(yè)。通過測定各個(gè)波長的顏色刺激，測試樣品的光譜成分進(jìn)而確定其顏色參數(shù)的分光光度測色儀，具有高度精確性，可用于測量特定中藥色澤。物體表面在經(jīng)分光測色儀測量后,可直接算出樣品顏色三刺激值 X、Y、Z，并可將三刺激值 X、Y、Z 轉(zhuǎn)化成顏色參數(shù)，此參數(shù)基于人類色感的三度色彩空間為原則，以人類視覺的相似性，彩色空間的均衡性為特征，并在1976年命名為 CIE L*a*b*，L*代表亮度，L= 0與100分為黑色和白色, a*代表紅-綠色軸，a負(fù)值與正值分別代表綠色與紅色 , b*代表黃-藍(lán)色軸，b負(fù)值與正值分別代表藍(lán)色與黃色，三度色彩空間與人眼感覺的色彩具有高度相似性，對藥材的快速鑒別提供了高度可行性[18-20]。

4 分光測色儀對中藥材應(yīng)用實(shí)例

基于色度學(xué)理論的發(fā)展與創(chuàng)新，中藥材結(jié)合色度學(xué)分析方法和機(jī)器視覺技術(shù)客觀評價(jià)藥材質(zhì)量的研究相繼出現(xiàn)，但目前任然處于初級階段?，F(xiàn)將研究成果總結(jié)見表1。

表1 分光測色儀對中藥材應(yīng)用實(shí)例

5 大黃顏色量化可行性分析

大黃是我國傳統(tǒng)大宗中藥材，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，至今已有1000多年的藥用歷史，具有多功效、多產(chǎn)區(qū)的特點(diǎn)。多功效追根到底就是多成分，而正是由于多成分含量受多產(chǎn)區(qū)等因素影響而導(dǎo)致大黃臨床療效不一。此外，2015版《中國藥典》只規(guī)定以5種游離蒽醌為指標(biāo)性成分，并未對其他有效成分做出明確規(guī)定。另外，研究發(fā)現(xiàn)大黃在產(chǎn)地加工[9]與儲藏過程[33]其色澤發(fā)生明顯改變，再加上大黃年需求量大(已達(dá)5500余噸)，野生大黃資源瀕危，栽培技術(shù)不規(guī)范限制了大黃的生產(chǎn)和市場供給，加速了對大黃快速量化的必要性[39-40]。值得注意的是大黃趁鮮切制時(shí)其橫切面色澤發(fā)生明顯變化，如上所述采用加速模擬實(shí)驗(yàn)考察大黃在儲存過程中出現(xiàn)色澤變暗現(xiàn)象與L*，a*，b*三者值密切相關(guān)?；跅罾诘萚41]發(fā)現(xiàn)，大黃在20℃的儲藏條件下大黃中5種游離蒽醌含量變化時(shí)發(fā)現(xiàn)符合一級反應(yīng)規(guī)律，得出大黃儲存有效期為687 d，因此，結(jié)合分光測色儀探究大黃有效期的色差范圍，大黃炮制品色差范圍等都具有可行性。

5 結(jié)束語

從古代名醫(yī)，歷代醫(yī)藥古籍到《中國藥典》都強(qiáng)調(diào)色澤對中藥材質(zhì)量的重要性。前期通過藥材外觀性狀，色澤等來評價(jià)中藥材質(zhì)量，即“辨狀論質(zhì)”已滿足不了目前大生產(chǎn)化市場。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們對色度學(xué)理論的不斷認(rèn)識與認(rèn)可，近年來，逐漸出現(xiàn)了中藥材儲存，炮制火候，飲片鑒別的量化應(yīng)用實(shí)例，但多集中在植物藥，多以藥材粉末為主，對礦物藥與動物藥的研究鮮見報(bào)道。筆者認(rèn)為在解決中藥材長期貯藏出現(xiàn)不同程度的變質(zhì)現(xiàn)象，如含量不達(dá)標(biāo)、蟲蛀、變色、走油、霉菌污染等和炮制火候(如炒黃、炒焦、炒炭)的量化提供了可行途徑，并使評價(jià)藥材質(zhì)量從“辨狀論質(zhì)”論發(fā)展到“辨色論質(zhì)”，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，借助色度學(xué)分析方法和機(jī)器視覺技術(shù)等客觀評價(jià)藥材色澤，正確區(qū)分藥材的正偽與優(yōu)劣，克服中藥傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)鑒別法的局限性對中藥材市場具有良好前景，并對中藥材色澤-質(zhì)量意識帶來新的視角。