電子舌技術在鑒別川牛膝中的應用Δ

王斌，劉維，裴瑾，王黎，胡靜，唐小慧（.成都中醫藥大學藥學院，成都637；.四川省好醫生藥業集團有限公司，成都 60036）

川牛膝為川產道地常用中藥，來源于莧科杯莧屬多年生草本植物川牛膝Cyathula officinalis Kuan的干燥根，臨床用于治療血滯經閉、風濕痹痛、跌打損傷等癥[1]。目前川牛膝藥材市場魚龍混雜，不同產地、不同生長年限的市售商品摻雜流通、良莠不齊。在辨別川牛膝質量優劣的傳統經驗里，形態特征鑒別是其手段之一，但像“川牛膝根長圓柱形，微扭曲；麻牛膝根長圓錐形，常扭曲；土牛膝根圓柱形，彎曲；懷牛膝根圓柱形，稍彎曲”[2]等相差無幾的形態特征描述常常使其中的尺度難以精確把握，形態鑒定者無從下手，故依靠形態特征判別難以達到擇優去拙、監管市場的目的。川牛膝因其味甜，又稱甜牛膝[3]，而味與牛膝的基源有著微妙的關系，例如川牛膝“味甜”，麻牛膝“味微甜后苦麻”，土牛膝“味微甜”，懷牛膝“味苦而甘”[4-5]。不僅如此，川牛膝藥材甜味的差異還與產地、生長年限等諸多因素有關[6]。故除形態特征判別外，鑒別川牛膝藥材的傳統經驗方法中也常常利用味道的差異對其優劣正偽進行區分。

以“差之毫厘謬以千里”來形容川牛膝藥材的味道鑒別并不為過，雖然川牛膝藥材的味道差異能夠體現川牛膝藥材自身的質量，但僅僅依靠鑒定人的“口嘗”難以品味出這種味道之間的微妙關系，并且人為的“口嘗”鑒定往往還受鑒定者自身主觀因素的影響，判定結果并不客觀準確。電子舌技術是近年來發展起來的一種分析識別液體“味道”的新型檢測手段，也被稱為味覺傳感器技術或人工味覺識別技術[7]，已在食品飲料、茶葉、酒類區分和環境分析[8-12]中有了一定的應用研究基礎。將此技術手段用于川牛膝藥材味道的區分鑒別研究領域中，不僅克服了傳統“口嘗”法欠客觀、欠準確等缺點，也把經驗鑒別轉化為了客觀數據，使得川牛膝藥材的味道鑒別法更加科學準確。

1 材料

1.1 儀器

α-ASTREEⅡ型電子舌檢測儀（法國Alpha M.O.S公司）；TW-2000W型電爐（郫縣永信電器廠）；CPA225D型電子分析天平（德國Sartorius公司）。

1.2 藥材

本試驗野外藥材樣品的采收采用平行采樣法，分別采集于四川省和重慶市各區縣；栽培藥材樣品采集于湖南、湖北、重慶、四川等地；市售藥材樣品購于成都荷花池藥材市場，安徽亳州藥材市場及某些藥房、飲片公司。以上藥材均經成都中醫藥大學藥學院裴瑾教授鑒定為川牛膝（杯莧屬植物川牛膝C.officinalis Kuan）、麻牛膝（莧屬植物頭花杯莧C.capitata Moq）、雜牛膝（C.officinalis Cyathulacapitata）、懷牛膝（莧科牛膝屬Achyranthes bidentate Blume）、土牛膝（莧科牛膝屬A.aspera L.），詳見表1。標本現保存于成都中醫藥大學藥學院。

表1 川牛膝藥材來源Tab 1 Sources of C.officinalis

續表1Continued tab 1

2 方法與結果

2.1 供試品溶液的制備

取藥材樣品適量，切成厚度為0.1～0.2 cm的薄片，稱取5 g，置于燒杯中，加水50 mL浸泡30 min，電爐上沸騰后繼續煎煮20 min，趁熱濾過，濾渣加水50 mL，煎煮10 min，趁熱濾過，合并濾液，加水定容至100 mL，經0.45 μm微孔濾膜濾過，取續濾液，即得。

2.2 檢測條件

采集溫度：25 ℃；采集時間：120 s；采集周期：1 s；攪動速度：1 r/s；清洗液：純化水。正式檢測前用清洗液清洗傳感器10 s，重復3次。電子舌由7個傳感器構成，每個樣品測定7次，以第120 s所得的穩定數據作為輸出值，由于傳感器剛開始測量時響應值存在波動，測定2～3次后結果趨于穩定，故選取3次后的測量數據作為分析數據，詳見圖1。

圖1 藥材樣品電子舌傳感器響應曲線Fig 1 Corresponding intensity curve of electronic tongue sensor of samples

2.3 精密度試驗

取“2.1”項下供試品溶液（批號：CNX011）適量，按“2.2”項下檢測條件平行進樣測定6次，記錄傳感器響應值。結果，各傳感器響應值的RSD＜1.0%，表明方法精密度良好。

2.4 藥材主成分（PC）與判別因子（DF）分析

2.4.1 川牛膝藥材及其混淆品“味”的PC與DF分析取川牛膝藥材及其混淆品供試品溶液適量，按“2.2”項下檢測條件平行進樣測定6次，記錄傳感器響應值。可得1個矩陣，以藥材樣品作為矩陣的行，傳感器響應值作為矩陣的列（下同），分別進行PC與DF分析，詳見圖2、圖3。

圖2 川牛膝藥材及其混淆品“味”的PC圖Fig 2 PC plots of“taste”for C.officinalis and their adulterants

圖3 川牛膝藥材及其混淆品“味”的DF圖Fig 3 DF plots of“taste”for C.officinalis and their adulterants

由圖2、圖3可知，第一PC（PC1）和第二PC（PC2）的總貢獻率為86.86%，1批川牛膝藥材和4批混淆品分別落在了PC二維圖中不同的5個區域；川牛膝、麻牛膝和雜牛膝藥材樣品的響應值相近，而懷牛膝、土牛膝和川牛膝藥材樣品的響應值相差較大。第一DF（DF1）、第二DF（DF2）和第三DF（DF3）總貢獻率為97.02%；1批川牛膝藥材和4批混淆品分別落在了DF三維圖中不同的3個區域；表明各藥材樣品間響應值相差較大。對未知5號樣、未知6號樣進樣檢測并判定，與藥材樣品實際收集的品種相符，因此該模型判定結果可靠。

2.4.2 不同產地川牛膝藥材“味”的PC與DF分析 取不同產地川牛膝藥材供試品溶液適量，按“2.2”項下檢測條件平行進樣測定6次，記錄傳感器響應值。得1個矩陣，分別進行PC與DF分析，詳見圖4、圖5。

圖4 不同產地川牛膝藥材“味”的PC圖Fig 4 PC plots of“taste”for C.officinalis from different regions

由圖4、圖5可知，PC1和PC2的總貢獻率為76.01%，6批不同產地的川牛膝藥材分別落在PC二維圖中的6個區域。DF1、DF2和DF3總貢獻率為99.79%，6批不同產地的川牛膝藥材分別落在DF三維圖中的3個區域，重慶、湖南、湖北產地藥材樣品響應值相近，聚為一類，四川寶興、金口河、天全產地藥材樣品響應值相近，聚為一類。對未知1號樣、未知2號樣進樣檢測并判定，與藥材樣品實際采樣地相符，因此該模型判定結果可靠。

圖5 不同產地川牛膝藥材“味”的DF圖Fig 5 DF plots of“taste”for C.officinalis from different regions

2.4.3 不同生長年限川牛膝藥材“味”的PC與DF分析取不同生長年限川牛膝藥材供試品溶液適量，按“2.2”項下檢測條件平行進樣測定6次，記錄傳感器響應值。得1個矩陣，分別進行PC與DF分析，詳見圖6、圖7。

圖6 四川金口河地區不同年限川牛膝藥材“味”的PC圖Fig 6 PC plots of“taste”for C.officinalis from Sichuan Jinkouhe district with different ages

由圖6、圖7可知，PC1和PC2的總貢獻率為99.18%，4批不同生長年限的川牛膝藥材分別落在了PC二維圖中的4個區域；DF1、DF2和DF3總貢獻率為99.92%，4批不同生長年限的川牛膝藥材分別落在了DF三維圖中的3個區域；1年生與2年生川牛膝藥材響應值相近，表明前兩者與3年生、4年生川牛膝藥材樣品響應值相差較大。對未知3號樣、未知4號樣進樣檢測并判定，與藥材樣品實際生長年限相符，因此該模型判定結果可靠。

圖7 四川金口河地區不同生長年限川牛膝藥材“味”的DF圖Fig 7 DF plots of“taste”for C.officinalis from Sichuan Jinkouhe district with different ages

2.4.4 不同批次川牛膝藥材市售商品“味”的PC與DF分析 取不同批次川牛膝藥材市售商品供試品溶液適量，按“2.2”項下檢測條件平行進樣測定6次，記錄傳感器響應值。得1個矩陣，分別進行PC與DF分析，詳見圖8、圖9。

圖8 川牛膝藥材市售商品“味”的PC圖Fig 8 PC plots of“taste”for commercially available C.officinalis

圖9 川牛膝藥材市售商品“味”的DF圖Fig 9 DF plots of“taste”for commercially available C.officinalis

由圖8、圖9可知，PC1和PC2的總貢獻率為81.07%，7批川牛膝藥材市售商品分別落在了PC二維圖中不同的7個區域；DF1、DF2和DF3總貢獻率為88.57%，7批川牛膝藥材市售商品分別落在了DF三維圖中不同的3個區域；表明不同批次市售商品之間響應值具有一定差異，個別市售藥品可能為川牛膝混淆品。

3 討論

由于各地用藥習慣不同，市場上常出現各種混淆品種，而正品川牛膝藥材與其混淆品在根的形態上又大同小異，肉眼難辨真偽。電子舌技術在解決該難點上具有自身優勢。通過PC給出的響應值數據不難發現，土牛膝、雜牛膝、麻牛膝、懷牛膝藥材各自的響應值與川牛膝藥材具有明顯的差異，利用建立的DF判別模型對未知樣品進行判定，結果也與實際相符；加之，本課題組通過電子舌技術對川牛膝藥材市售商品進行分析鑒定，結果都達到了成功鑒別川牛膝藥材混淆品的理想效果。

道地藥材是傳統公認的來源于特定產地的名優正品藥材，是中藥材精神之所在[13]。然而隨著藥材種植業的發展，異地引種現象日益突出，導致品質優異的道地藥材與品質低劣的非道地藥材一同流入市場，藥材質量混亂不堪。川牛膝藥材的道地產區位于四川天全與金口河[14]，通過PC分析可知，道地產區樣品的響應值彼此接近聚為一類，與湖南、湖北、重慶等非道地產區的響應值之間具有差別。本研究建立的DF判別模型也能準確地識別未知藥材樣品的產區來源，表明PC分析可準確地區分不同產區的川牛膝藥材。

生長年限是決定川牛膝藥材質量的一個重要因素，川牛膝多糖、杯莧甾酮等有效活性成分的含量隨著生長年限的延長而提高，并在3年以后趨于相對穩定[15]。但在經濟利益的驅使下，一些種植戶將生長年限低于3年的川牛膝藥材提前采收販賣，在市場中這種不合格的川牛膝藥材屬于次品，相應的，具有3年及3年以上生長年限的川牛膝藥材被列為佳品。佳品與次品在PC分析中響應值具有明顯的差別。筆者發現1年生與2年生藥材樣品響應值相似，與3年及3年以上生的藥材樣品形成了明顯的差別，建立的DF判別模型對未知藥材樣品進行了成功判別，準確區分出了次品，與實際相符。這說明電子舌技術具有區分不同生長年限川牛膝藥材的能力。

綜上所述，本試驗利用電子舌技術初步實現了對川牛膝藥材及其混浠品，不同產地、不同生產年限藥材以及不同批次川牛膝藥材市售品的區分，不僅為豐富和發展川牛膝藥材傳統經驗鑒別增添了新的思路，同時也對未來川牛膝藥材的市場監管及其產業健康發展提供了一定的技術理論保障。

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