电子舌分析山楂炮制过程中“味”的变化

黎 量，　杨诗龙，　汪云伟，　钟 恋，　刘玉杰，　艾 莉

（成都中医药大学，四川　成都　611137）

电子舌分析山楂炮制过程中“味”的变化

黎 量，杨诗龙，汪云伟，钟 恋，刘玉杰，艾 莉*

（成都中医药大学，四川成都611137）

目的 采用电子舌技术区分山楂及其不同炮制品，并对山楂炮制过程“味”的变化进行研究。方法 取净山楂炮制成不同样品，利用电子舌获取山楂炮制过程样品的味觉传感器响应值，并采用主成分（PCA）、判别因子（DFA）及统计质量控制法（SQC）对数据进行分析。结果 建立的PCA与DFA模型能够根据生山楂炮制后“味”的不同分成炒山楂，焦山楂和山楂炭3个数据类；建立的PCA与SQC模型能够较好地显示山楂炮制过程“味”变化规律。结论 电子舌可以将“味”作为新的工艺参数对山楂炮制进行客观描述，有利于提高炮制加工的准确性。

山楂；炮制；味；电子舌；判别区分；变化规律

在中药的传统质量评价体系中，性状（如形态、色泽、气、味等）鉴别是其中极为重要的方面，其中“味”是重要的性状鉴别指标之一。山楂为蔷薇科植物山里红Crataegus pinnatifida Bge. var.major N.E.Br.或山楂Crataegus pinnatifida Bge.的干燥成熟果实［1］。常将山楂加工成不同的炮制品作为临床应用，如生山楂、炒山楂、焦山楂和山楂炭［2］。炮制对山楂的性状“味”有较大影响，如生山楂为“味酸、微甜”［1］，而炮制后的焦山楂为“味酸，微涩”［3-4］等。但目前中药性状鉴别中关于“味”的表述多为主观感受，凭经验描述，实际操作中难以区别不同炮制品之间的味道差异。因此，急需一种技术来代替人的经验判断，实现山楂不同炮制品的判别与炮制过程的质量控制。

电子舌是模拟人类味觉，利用一种选择性、非特异性、交互敏感的多传感器阵列对液体样品进行分析检测，并通过合适的多元统计分析方法进行信号模式识别以达到检测液体样品的味觉特征的新型仪器［5-6］。近年来，许多学者［7-9］采用电子舌技术对中药味道进行研究，试图能更准确地表述中药的味道。本研究采用电子舌技术对山楂炮制过程“味”的变化进行研究，依据味觉传感器响应特征，采用主成分分析（PCA）、判别因子分析（DFA）方法建立模型以区分山楂不同炮制品，并在此基础上对山楂炮制过程样品进行主成分分析（PCA）、统计质量控制分析（SQC），客观描述山楂炮制过程“味”变化规律。

1　材料与方法

1.1材料 山楂饮片，购自成都荷花池中药市场，产地为山东青州，样品经由成都中医药大学药用植物学教研室卢先明教授鉴定为蔷薇科植物山楂Crataegus pinnatifida Bge.的干燥成熟果实。检验符合《中国药典》要求。

1.2仪器 可控温滚筒式炒药机（杭州春江自动化研究所，具在线式非接触红外测温系统）；ASTREE电子舌（法国A1pha.MOS公司），由传感器阵列、自动进样器、专用烧杯、信号接收处理系统、数据分析软件包组成。

1.3炮制加工 委托四川省中药饮片有限公司进行净选加工与炮制，课题组配合。

山楂炒制：采用非接触红外测温技术采集温度数据，以药工经验为指导，投料后至山楂炒制成山楂炭过程共选定6个取样点，包括生山楂共得到7份样品，见表1。同法炒制3批。将制得的山楂炮制样品置于干燥处密封保存。

表1　山楂样品出锅温度Tab.1 Tem perature of pot when Crataegi Fructus taken out of the pot

1.4分析方法

1.4.1样品制备 取山楂样品，粉碎，过3号筛。精密称取生山楂粉末5.0 g，精密加水100 mL，回流提取1 h，放冷，离心，过滤，滤液定容至250 mL。备用。

1.4.2电子舌分析方法 信号采集参数为：采集温度25℃，数据采集时间120 s，采集周期1 s。搅动速度1 r/s。以超纯水为清洗液，每次测量样品前清洗传感器10 s。

将配制好的样品置于100 mL标配烧杯中，进行测定。每份样品按上述方法平行测定10次，为得到稳定可靠数据，取其中最后3次数据作为输出值；每份样品的3次输出值取平均值作为后期处理数据。

2　结果与分析

2.1电子舌精密度考察 电子舌由7个传感器构成，即ZZ、AB、BB、CA、GA、DA、JE。为考察仪器精密度，实验采用“1.4”项所述分析方法，重复测定同一批次的7个样品各10次，取其中最后3次数据作为输出值。数据精密度结果如表2，结果显示，各传感器输出值RSD均小于2%，数据结果稳定，仪器精密度良好。

表2　电子舌精密度考察结果（RSD/%）Tab.2 Inspection resu Its of E-tongue precision（RSD/%）

2.2山楂不同炮制品判别研究

2.2.1PCA分析 本实验将电子舌获取的山楂各炮制品传感器响应值进行主成分分析，结果如图1。从PCA二维图中可知PC1与PC2总贡献率达到94.821%，较好地反映了原始数据信息，处理结果可靠。判别指数DI值达到93（越接近100，表示区分效果越好），表明采用PCA模型能够较好地区分山楂各炮制品。

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

2.2.2DFA分析 本实验将山楂各炮制品的电子舌传感器响应值进行判别因子分析，结果如图2。从DFA二维图中可知DF1与DF2总贡献率达到99.917%，模型效果良好。模型的验证值为92，可用于对未知样本进行判别。

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

依据建立的DFA模型，对由4个炮制品组成的未知样本验证集进行了判别。4个未知样本都落在相应的组别中，4个未知样本识别率均为100%，判别效果良好，结果见表3。

表3　未知样本DFA判别结果Tab.3 Distinguish resu It of unknown sam p Ies based on DFA

2.3山楂炮制过程样品变化规律研究

2.3.1PCA分析 本实验将山楂炮制过程共7个样品的电子舌传感器响应值进行主成分分析，结果如图3。由图中可见，PC1与PC3总贡献率达到86.688%，较好地反映了原始数据信息，处理结果可靠；不同样品差异较大，从生山楂（sz1）到山楂炭（sz7）随着炮制程度的加深呈规律变化，sz1、sz2、sz3样品在图中分布疏远而sz3至sz7样品分布较为集中，说明生山楂到炒山楂的过程变化较明显，炒山楂到山楂炭的过程变化较小。

图3　山楂炮制过程样品PCA分析图Fig.3　PCA of sam p Ies from Crataegi Fructus stirfried process

2.3.2SQC分析 统计质量控制法（SQC）是在考虑样本的差异性的基础上，将未知样本映射到图表中，得出接受区域和拒绝区域的一种方法。对每个数据点而言，它在气味单元内的距离表明了气味的差异［10］。

本实验将山楂炮制过程共7个样品的电子舌传感器响应值进行SQC分析，以sz1样品为参照建立SQC图模型，将其他样品与其进行比较，结果如图4。由图中可见，随着炒制程度加深，不同样品味觉特征数据变化趋势明显，呈一定规律，sz1至sz3过程中的变化较大，而sz4至sz7的过程变化更平缓，这与PCA分析结果一致。

图4　山楂炮制过程样品SQC分析图Fig.4　SQC of sam p Ies from Crataegus stir-fried process

3　结论与讨论

通过电子舌对山楂4种不同炮制品及炮制过程中7个样品的味觉传感器数据分析可知，建立PCA和DFA模型能够准确、高效地区分山楂不同炮制品，其中DFA对未知样本的综合判别结果为100%，效果较好；通过PCA、SQC数据统计图可以直观地看到，山楂炮制过程的味觉传感器响应值变化具有一定的规律性。

电子舌传感器响应值是由于电子舌上的脂质膜传感器上的受体与液体中的成分相结合，引起膜电势变化，从而产生电信号，其变化能间接地反映液体中化学成分的变化；山楂炮制过程中各类化学成分发生了复杂的变化，由本研究所得山楂炮制过程“味”变化规律可推测山楂炮制过程前阶段化学成分变化较大，后阶段化学成分变化较小。本课题组将结合化学成分对其响应规律做进一步实验研究。

中药材的“味”与药材内在成分及质量密切相关，传统经验对味的判别多为人工口尝，但与个人经验有关，难以保证准确性与客观性。对于刺激性、毒性药材而言，人工口尝对操作人员的身体健康还有潜在的威胁［11］。本研究将味觉分析中的新技术——电子舌分析技术应用于传统中药材山楂的炮制过程味道分析，不仅能将传统鉴别经验转化为客观数据，还可以尝试将“味”作为新的炮制工艺检测参数。这将有利于中药性状鉴别、质量标准的提高，有利于中药传统优秀经验的保留与传承，为中药饮片质量控制及炮制过程现代化增添了新的思路。

［1］国家药典委员会.中华人民共和国药典：2010年版一部［S］.北京：中国医药科技出版社，2010：29.

［2］李 化，杨 滨.山楂的炮制研究［J］.中国中药杂志，2004，29（6）：501-503.

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［8］吴 飞，杜瑞超，洪燕龙，等.电子舌在鉴别中药枳实药材产地来源中的应用［J］.中国药学杂志，2012，47（10）：808-812.

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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

四川省教育厅课题（13ZB0313）；成都市科技局（2013）；成都中医药大学校基金重点课题（ZRZD201102）

黎 量（1989—），女，硕士生，研究方向：中药炮制和制剂。Te1：13981753256，E-mai1：113127043@qq.com

艾 莉（1984—），女，硕士，讲师，研究方向：中药炮制与制剂。Te1：61801001，E-mai1：ai1i1129@foxmai1.com

日期：2014-08-13

网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detai1/31.1368.R.20140813.1319.002.htm1