葉洵 梁琪 王丹 龐文強 艾莉 黃永亮 彭偉 黃勤挽 吳純潔



摘要 中藥飲片系指藥材經過炮制后可直接用于中醫臨床或制劑生產使用的藥品,其質量是影響臨床療效的關鍵。本文從中藥飲片質量標準存在的問題切入,重點關注中藥飲片性狀的內容、評價方式和新技術進展等,通過文獻梳理和綜述,探索性狀數字化思路。中藥飲片性狀質量數字化有助于傳承創新中藥飲片質量評價技術,同時提升性狀評價的精確性、客觀性和可行性,是中藥飲片質量標準一個強有力的發展方向。
關鍵詞 中藥飲片;飲片質量標準;性狀;數字化;形色氣味;質地
Research Progress on Character Digitization of Quality Standards of Traditional Chinese Medicine Decoction Pieces
YE Xun,LIANG Qi,WANG Dan,PANG Wenqiang,AI Li,HUANG Yongliang,PENG Wei,HUANG Qinwan,WU Chunjie
(Chengdu University of Traditional Chinese Medicine,Chengdu 611137,China)
Abstract Traditional Chinese medicine(TCM) decoction pieces refer to the processed medicinal materials that can be directly used in clinic or preparation production.Their quality is the key factor affecting the clinical efficacy.With the problems existing in the quality standards of TCM decoction pieces as the starting point,this paper focused on the content,evaluation method,and new technology development of characters of TCM decoction pieces,and explored the idea of character digitization via literature review.The character digitization of TCM decoction pieces is helpful to inherit and innovate the quality evaluation technology of TCM decoction pieces and improve the accuracy,objectivity,and feasibility of character evaluation.It is a promising development direction for the quality standards of TCM decoction pieces.
Keywords Traditional Chinese medicine decoction pieces; Quality standard of decoction pieces; Characters; Digitalization; Shape,color,smell and taste; Texture
中圖分類號:R283 文獻標識碼:A ?doi: 10.3969/j.issn.1673-7202.2022.09.008
中藥飲片系指藥材經過炮制后可直接用于中醫臨床或制劑生產使用的藥品[1],其歷史源遠流長。中藥飲片質量關乎其臨床應用的安全性和有效性,合理的中藥飲片質量標準可保證飲片安全有效和質量穩定可控[2]。
中藥質量評價主要包括性狀、成分和藥效等多方面,其中性狀評價是傳統中藥質量評價的核心內容,經過長期的歷史經驗積累,形成了一套行之有效的特色體系。謝宗萬[3]將藥材經驗鑒別精華總結為“辨狀論質”,認為傳統中藥質量評價主要針對藥材性狀鑒別,是藥工長期實踐的寶貴財富。中藥質量性狀評價囊括了中藥材、飲片和成藥的形狀、大小、表面、質地、斷面及氣味等特征的評價,以主要性狀特征(形、色、氣、味、質)來評價中藥質量真偽優劣,在藥材、飲片、制劑加工和質量控制領域具有舉足輕重的地位。
伴隨著科學技術的不斷發展,用于飲片性狀分析的設備和機器學習等輔助系統的不斷完善,使其質量標準得到提高。然而中藥飲片與單一結構的化學藥存在本質的差別,中藥飲片多成分、多靶點共同發揮藥效的特點,決定了其質量標準制定的復雜性。中藥藥效是多成分協同作用的結果,其功效主治廣泛,各成分不可或缺。
1中藥飲片質量標準
1.1中藥飲片質量標準現狀中藥飲片作為中藥產業的三大支柱之一,上承中藥材,下接中成藥,是中醫臨床用藥的核心物質基礎,是穩定中醫臨床療效和提高全民健康素質的基本物質[4]。中藥材質量良莠不齊,嚴重影響中藥飲片生產與加工。目前現代飲片炮制工藝往往片面追求創新,單純機械、盲目地改進炮制加工方法,雖可滿足現代工業化生產和儲運方便的需要,但往往會導致藥性缺失,使得中藥飲片的發展受限[5]。
2009年國務院發布了《國務院關于扶持和促進中醫藥事業發展的若干意見》,首次將中藥飲片納入國家基本藥物目錄[6]。目前,關于中藥飲片的質量標準,國內有《中華人民共和國藥典》《全國中藥材炮制規范》和省、自治區、直轄市的地方炮制規范三級標準[7]。歷版《中華人民共和國藥典》的不斷更新與完善使中藥質量標準快速提高與發展[8],收載品種不斷增加,標準體系更加完善,安全性和有效性進一步提高。但存在以下問題:用單一指標或幾個指標檢測飲片質量,且含量測定專屬性有待提高;飲片質量標準與藥材相比差距較大;缺乏標準對照物質等。此外各級標準在加工炮制方法、收載的品種數量、相同品種收載內容的項目等方面均不統一、差異很大,甚至有些相互矛盾[7]。2AE5F284-B7CF-48B1-84DF-2C913B6D0DA0
近5年國家藥品抽檢報告顯示,中藥飲片平均不合格率為10.3%,不符合規定項目中性狀占比最大[9]。抽檢發現的主要問題有:一是摻偽、正偽品混用,以次充好問題;二是有毒有害物質殘留或超限問題;三是采收與加工炮制不規范、染色問題。抽檢報告結果見表1,圖1。
我國地域廣泛,中藥資源庫龐大且豐富,經過長期的生產實踐,各個地區都形成了一批適合本地條件的道地藥材,不同地區也有自己的特色,現有的中藥飲片質量控制體系不能完全體現傳統中藥的特色。2016年,劉昌孝院士針對中藥的成分及配伍理論等提出了中藥質量標志物的新概念[10]。江振作和王躍飛[11]提出了“藥材基原為基礎、物質基礎研究為支撐,質量標志物(Q-markers)辨析為核心,質控方法為手段”中藥質量控制新模式。林永強等[12]在Q-marker的基礎上,尋找白薇、阿膠、皂礬中特有的化學標識物,用于飲片的鑒別。Jiang等[13]基于1H-NMR和多變量分析技術,采用代謝組學的方法研究18批商品化厚樸藥材的提取物,評價其質量。這些研究均為中藥飲片質量標準提供了新的思路和技術,促進了中藥飲片質量標準的發展。
1.2中藥飲片質量評價方式當前主流的中藥飲片質量評價模式借鑒西方化學藥品質量評價模式,形成了以化學成分評價為主體的質量控制方法。化學成分是中藥發揮藥效作用的物質基礎,與中藥飲片質量密切相關,依據化學成分研究評價中藥飲片質量,有助于加深對中藥質量及其內在機制的認知[14]。但存在“唯成分論”的現象,不符合中醫藥的整體觀、系統性和多成分協同的特點。現有的質量標準評價未充分體現中藥飲片的本質,強調通過化學成分指標和產品檢驗提高飲片質量。檢查方法不能反映中藥質量,方法復雜,效率低,成本高。此外中藥成分體系復雜,目前化學分析手段尚未能完全解析其化學模式,部分中藥飲片在質量控制指標的選擇上存在與功效“脫節”的現象。如瓦楞子、石決明、花蕊石、牡蠣、鐘乳石等中藥飲片均以碳酸鈣含量作為成分評價指標[1],但功效各有不同,單以碳酸鈣的含量不能解釋其各自的功效特點。
中藥經炮制后能夠減毒增效,飲片“生熟異用”是中醫臨床有效性與安全性的重要保證。《中華人民共和國藥典》飲片質量標準項目[1],“鑒別”“檢查”“含量測定”與“性狀”指標在選擇設計上不關聯,外在與內在檢測沒構成整體評價,與飲片療效未構成直接構效相關關系。干姜藥材炮制后,“檢查”“含量測定”中有的指標降低或消失了,如干姜本品含6-姜辣素不得少于0.60%,而姜炭含6-姜辣素不得少于0.050%[1],炮制質量不如藥材,難于支持炮制科學合理。
中藥質量評價是中藥標準化與現代化的關鍵問題之一[15],傳統經驗評價是歷代醫家鑒別中藥真偽優劣實踐經驗的珍貴總結,方法簡便、通俗易懂、重點突出,是符合中醫藥理論思想的特色質量評價體系,是歷代臨床經驗總結的大數據集成。中藥飲片的“形、色、氣、味、質”與其內在質量密切關聯,是飲片成分含量、生物活性的外在表征,具有較高的科學價值和豐富的內涵。厚樸以“皮厚肉紫、油性大、斷面紫棕色有發亮結晶物,氣香味苦者”為佳,荊文光等[16]發現厚樸皮的厚度、粉末顏色與β-桉葉醇、厚樸酚含量顯著正相關。傳統認為巴戟天“條粗、肉肥厚而色紫藍、味甜、木心細者質佳”[17],楊麗等[18]發現可以根據根直徑、木心直徑和斷面顏色進行等級劃分,根直徑和木心直徑越小,斷面顏色越紫的巴戟天質量越好。傳統經驗評價歷史積累豐富源遠流長,質量信息豐富,可較為全面反映中藥綜合質量,且檢測成本低效率高,經驗越豐富的鑒別人員,檢驗飲片時間越短。
中藥飲片的傳統經驗鑒別是歷代臨床經驗的珍貴總結,但存在主觀判斷的影響,且操作耗時,難以量化,不滿足當今大眾的用藥需求。此外,現階段老藥工經驗傳承出現斷層,從業者水平良莠不齊,尤其是對于外觀性狀差異較小的中藥飲片,能夠依據經驗、精準評價中藥飲片質量的專家日漸稀缺[14]。性狀鑒別如何數字化成為亟待解決的難題。
2中藥性狀數字化發展現狀
性狀鑒別是傳統中藥質量評價常用辦法之一[19]。傳統性狀鑒別是通過眼觀、手摸、鼻聞、口嘗、水試和火試等操作簡便的手段對中藥飲片進行觀察并且揭示質量的優劣,但性狀鑒別往往會受人、環境的主客觀影響,使結果的客觀性和準確性飽受爭議。中藥飲片性狀數字化是指借助先進儀器對飲片的外觀特征參數進行分析,將飲片的質量與視覺、嗅覺等信息聯系起來,相比起傳統的性狀鑒別,此種方法使判別結果更加客觀化、直觀化和標準化,極大程度上避免了傳統經驗評價的不足之處,可更好地評價和控制中藥的質量[20],推動中醫藥現代化發展和助力中醫藥走向世界。目前的中藥飲片性狀數字化研究現狀見表2。
2.1形、色的數字化人類的神經對形色有著敏捷的反應,能快速識別中藥特定的顏色[21],是實現中藥“辨狀論質”的重要基礎。機器視覺即計算機視覺,通過計算機模擬人眼的視覺功能,結合現代科學技術進行圖像處理并得出結論,該技術在農產品、成品檢驗和質量控制的應用廣泛[22-23]。采用機器視覺對中藥圖像客觀化描述,不僅可以長期觀察,還具有分辨率高、速度快和操作簡單等優點[24]。機器視覺自動檢測技術具有快速、無損的優勢,有助于實現制藥過程中涉及的物料、儀器設備和環境等的數字化客觀表征。
2.2氣、味的數字化氣、味是中藥重要的性狀特征,不同的中藥往往氣味也不同[25],常用感官上的描述如:“氣特異”“氣微香”和“氣濃香”等模糊詞匯,不夠精準[26]。電子鼻和電子舌是一種能夠快速準確分析氣、味的技術,現已經廣泛應用于中藥氣、味的分析工作中[27-30]。電子鼻又被稱為人工鼻、仿生鼻,是通過模擬人類嗅覺系統、以特定的傳感器和模式識別系統快速對單一或復雜氣體或揮發性成分做定性或定量檢測[31]。電子舌又稱味覺芯片[32],味覺感受器或味覺感受系統,適用于分析和識別單一或混合的溶液,可用于測量液體中的離子和不揮發性物質[33]。電子舌可對天然藥物的酸、甜、苦、辣4味進行辨識[34]。隨著科技的不斷進步,采用氣相色譜-嗅聞-質譜聯用法檢測物品的氣味,這一技術是目前較為完善的人工感官檢測技術[35],在食品產業已經廣泛應用,可將此方法應用到中藥領域,有助于中藥飲片質量的評價。2AE5F284-B7CF-48B1-84DF-2C913B6D0DA0
2.3質地的數字化質地是中藥飲片的內在特性,是品質優劣的重要標志。在經營活動中常用一些概括性很強的術語,如堅實、松泡、粉性和油性等來描述[36]。為克服感官鑒定方法中存在的不足,可采用質構儀客觀評價飲片質地。質構儀是精確的感官量化測量儀器,通過探頭以穩定速度進行下壓、穿透樣品時受到的阻力和阻力曲線來表示物品多個機械性能參數和感官評價參數[37],分析得到硬度、黏性、凝聚性和彈性等參數,較客觀地反映飲片的質地特性[38],已被研究者開創性地應用到對飲片的質地評價[39]。質構分析豐富了飲片質地品質的評價指標,能給感官以量化指標,數據精確,避免了人為因素的干擾,克服了傳統檢測方法的缺點[40]。
中藥飲片的真偽優劣評價,性狀是重要指標。中藥的外觀性狀主要是通過形(形狀)、色(顏色)、氣(氣味)、味(味道)、質(質地)來評判中藥的質量[55],在智能感官的基礎上,課題組率先提出利用電子鼻、機器視覺等先進儀器對中藥的“形、色、氣、味、質”客觀化分析。此外四川省炮制規范已經將機器視覺納入性狀評價的技術指導內容,用于中藥的質量評價[56]。
現代智能感官分析技術的應用,為感官評價的“形、色、氣、味、質”的數字化提供了技術基礎。智能感官分析技術由機器視覺、電子鼻和電子舌等技術集成,結合中藥飲片的性狀特點,加強對感官分析技術研究與應用推廣,為實現中藥飲片的性狀客觀化評價提供技術與方法支撐。因此采用顯微鑒別、電子鼻和電子舌等技術構建可視化、數字化的中藥飲片質量評價方法[15],可以實現中藥飲片的自動識別,有助于推動中藥飲片的客觀化研究[57]。
3小結與討論
將經驗評價變成數字化性狀質量評價,從而提高評判方法的專屬性和評判結果的準確性,避免“唯成分論”“劣質飲片”等行業負面現象,更好地保留藥工評價中藥質量的精華,對傳統中藥質量鑒別經驗技術的傳承保護具有重要借鑒意義。中藥飲片性狀質量數字化有助于傳承創新中藥傳統質量評價技術,同時提升性狀評價的精確性、客觀性和可行性,是中藥質量標準一個強有力的發展方向,為“數字飲片”提供一定的理論支撐。性狀數字化研究思路見圖2。未來研究和應用過程中,以下方面是重點內容。
中藥性狀數字化的第一步是數據采集,數據采集的精準性決定了后續工作的意義。只有精準采集數據信息,并形成數據,才能進行準確的特征提取、標準制定、質量評定等工作。傳統性狀質量評價方法依靠人的感官,無法形成數據。隨著智能感官技術的發展,飲片的“形、色、氣、味、質”均可進行機器采集,如機器視覺采集形狀、顏色,電子鼻、電子舌采集氣味,質構儀采集硬度、黏性。但數據采集依賴于相機等傳感設備所采集的信息,位置的變化,采集環境的變化均會對檢測結果帶來影響。此外采集的數據是否精準還需要進一步研究,如機器視覺多采用二維圖片,對中藥的長寬高無法精準提取,且只能采集一個平面的顏色,在不控制光源的情況下,顏色數據不易穩定。電子鼻、電子舌多采用傳感器陣列,但其檢測靈敏度、信息覆蓋廣度也遠不及人體嗅覺和味覺。因此如何提高設備檢測精確性、靈敏度成為未來發展重點。
要實現中藥性狀數字化采集和評判,必須建立中藥性狀數據庫。精準采集中藥性狀數據后,納入統一的數據庫進行管理,逐步建立中藥材、中藥飲片數據庫,形成數字化的“中藥庫”。并可根據需要對數據進行分類,如不同炮制品、不同炮制工藝的中藥飲片數據,以及中藥偽品數據。在此基礎上,結合傳統質量評定,可以形成數字化對照飲片標準,供質量評價參考。建立數據庫還可以達到大量、長久存儲中藥質量數據的目的,對中藥質量溯源、質量研究具有重要意義。
由經驗判斷變為人-機組合判斷甚至人工智能判斷,需充分調動計算機、電子信息、中藥等相關專業技術人員,采集道地飲片并由中藥研究人員進行算法評判結果的驗證、系統使用的反饋和調優升級。數據是進行算法研究的基礎,算法是發揮數據功能的臺階。通過人工智能算法,可以充分利用性狀數據,建立中藥性狀質量智能評定方法。現階段可以通過人和人工智能算法相結合,進行智能輔助評價,隨著技術的發展,最終可實現人工智能對中藥性狀質量進行評價,大大提升工作效率,實現質量評價全覆蓋。
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(2022-03-10收稿本文編輯:吳珊)
基金項目:四川省科技計劃項目(2021YJ0112);四川省中醫藥管理局項目(2021MS017);成都中醫藥大學“杏林學者”學科人才科研提升計劃人才項目(QNXZ2019018);成都中醫藥大學中醫藥信息化研究專項(MIEC1803)——中藥川貝母飲片性狀鑒別數字化研究作者簡介:葉洵(1997.05—),男,碩士研究生在讀,研究方向:中藥炮制與制劑研究,E-mail:mgyx051023@163.com通信作者:吳純潔(1965.10—),男,博士,研究員,研究方向:中藥炮制與制劑,E-mail:wcj-one@263.net2AE5F284-B7CF-48B1-84DF-2C913B6D0DA0