基于分光測色儀探析中藥質量

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、屬性復雜、顏色區分性等特征。近年來，我國藥材不僅僅用在臨床，還用在化妝，保健等行業[1-2]，總需求量已達40萬噸(野生資源為主)，導致開采速度加快，藥材生長年限變短等多因素促使藥材質量出現下降現狀[3]。目前藥材質量優劣多以主觀評價為主，即“辨狀論質”，“辨狀論質”論是以藥材外觀特征進行感官評價，比如說手摸、口嘗、鼻聞，在加水試和火試法對藥材進行真偽優劣判斷，但對于大生產化可行性低，具有主觀評價等問題[4]。為了解決這一難題，在早期就有學者提出,利用電子鼻、電子舌、分光測色計等量化中藥材的儲藏與炮制[5]。因此，“辨色論質”應勢而生，即從色度學分析方法和機器視覺技術等客觀評價藥材色澤，正確區分藥材的正偽與優劣，克服中藥傳統經驗鑒別的局限性[6]。本文通過對中藥變色與古今對顏色-質量關系的認知，結合分光測色儀探析中藥材色澤與中藥材質量之間的關系，列舉了15味中藥材的應用實例，為后續大部分藥材實現快速鑒別提供依據。

1 對中藥材變色認識

基于目前研究發現，中藥材變色與空氣、溫度、暴曬、濕度、酶等因素相關[7-8]。空氣中的氧氣與臭氧可使藥材氧化，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現，在實驗中趁鮮切制的大黃在室外0.5 h，室內1 h即出現切面黑褐色現象；此外，傳統加工(熏干法)大黃色澤最佳，即橫切面亮黃棕色、無糠心和黑點，也無黑褐色現象，五種游離蒽醌總含量最高為2.56%；同時發現在實驗中大黃切面色澤隨時間而變化，提示可能與氧化和水分等相關。另外，唐文文等[10]以蒽醌、兒茶素、沒食子酸、質量耗損、保質時間和經濟效益為指標考察最優包裝方法發現，含水量為17%大黃飲片，普通包裝在第七月時就發生霉變，脫氧劑包裝(還原性鐵粉)出現異味但兒茶素、沒食子酸含量最高，推測其與氧化有關。

對于大多數藥材儲存溫度在15～25℃ 條件下比較穩定。唐文文等[11]在考察大黃的最佳干燥方法實驗中發現，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，但經高溫(>65℃)烘干后斷面成深棕色，當溫度在55℃時蒽醌量達已達不到藥典要求，溫度達到85℃大黃中兒茶素和沒食酸含量已達到最低。紅花、紫蘇經曝曬后色澤發生明顯蛻變。此外，在潮濕狀態下，黃芩在酶的作用下使黃芩苷水解成黃芩素而出現黃芩變綠現象[12]，藥典的指標性成分黃芩苷含量減少，藥材質量下降。綜上分析得出，藥材色澤與質量存在密切的相關性。

2 古今對中藥材色澤的認識

從古至今就有藥材色澤越鮮明中藥材質量越好的說法。丹參，“丹”者，紅也，丹參色紅，故名丹參，始載《神農本草經》，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，質堅實，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《神農本草經》，在《本草綱目》載曰“或云西芩多中空而色黔，北芩多內實而深黃”，在藥典則以斷面黃色或淺黃色，木栓細胞棕黃色為最佳。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，質脆，斷面類白色為佳。橘皮[17]在用藥發展中逐漸出現了青皮與陳皮(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《神農本草經》，為蕓香科植物橘及其栽培變種的干燥成熟果皮，藥典規定青皮外表面灰綠色或黑綠色，內表面類白色或黃白色，陳皮外表面橙紅色或紅棕色,有細皺紋和凹下的點狀油室，內表面淺黃白色為佳。大多數藥材從歷代本草古籍到當今藥典，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量，追其根源是由于有效成分發生改變。現借助色度學儀器與HPLC等儀器相結合來探究其相關性，可為后續藥材質量實現快速鑒別。

3 分光測色儀探究中藥質量可行性分析

色度學理論借助現代色度機器用于顏色分析，以數字值為特征反應中藥材表面色澤的一種方法，廣泛用于醫藥產業，以色調、飽和度和明度3個參數綜合反應藥材質量，以達到快速鑒別藥材。色度學顏色空間有 L*a*b*、Luv、LCH、XYZ、Yxy 等，Lab、Luv 分別用于一般物體和自發光體色差的計算，LCH 表達色彩則更貼近人的認知方式，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，可準確測定 2 個色源之間的差別，可用于在線檢測精度要求不太高的中藥材采收行業。通過測定各個波長的顏色刺激，測試樣品的光譜成分進而確定其顏色參數的分光光度測色儀，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 轉化成顏色參數，此參數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負值與正值分別代表綠色與紅色 , b*代表黃-藍色軸，b負值與正值分別代表藍色與黃色，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用實例

基于色度學理論的發展與創新，中藥材結合色度學分析方法和機器視覺技術客觀評價藥材質量的研究相繼出現，但目前任然處于初級階段。現將研究成果總結見表1。

表1 分光測色儀對中藥材應用實例

5 大黃顏色量化可行性分析

大黃是我國傳統大宗中藥材，始載于《神農本草經》，至今已有1000多年的藥用歷史，具有多功效、多產區的特點。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區等因素影響而導致大黃臨床療效不一。此外，2015版《中國藥典》只規定以5種游離蒽醌為指標性成分，并未對其他有效成分做出明確規定。另外，研究發現大黃在產地加工[9]與儲藏過程[33]其色澤發生明顯改變，再加上大黃年需求量大(已達5500余噸)，野生大黃資源瀕危，栽培技術不規范限制了大黃的生產和市場供給，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其橫切面色澤發生明顯變化，如上所述采用加速模擬實驗考察大黃在儲存過程中出現色澤變暗現象與L*，a*，b*三者值密切相關。基于楊磊等[41]發現，大黃在20℃的儲藏條件下大黃中5種游離蒽醌含量變化時發現符合一級反應規律，得出大黃儲存有效期為687 d，因此，結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 結束語

從古代名醫，歷代醫藥古籍到《中國藥典》都強調色澤對中藥材質量的重要性。前期通過藥材外觀性狀，色澤等來評價中藥材質量，即“辨狀論質”已滿足不了目前大生產化市場。隨著科學技術的不斷進步和人們對色度學理論的不斷認識與認可，近年來，逐漸出現了中藥材儲存，炮制火候，飲片鑒別的量化應用實例，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道。筆者認為在解決中藥材長期貯藏出現不同程度的變質現象，如含量不達標、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，并使評價藥材質量從“辨狀論質”論發展到“辨色論質”，實現質的突破，借助色度學分析方法和機器視覺技術等客觀評價藥材色澤，正確區分藥材的正偽與優劣，克服中藥傳統經驗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-質量意識帶來新的視角。