山楂饮片辨状论质客观化数据分析及质量评价数学模型研究

Chinese quality evaluation experienced sensory evaluation, physical evaluation, biological evaluation of the development process, and now physical evaluation is the major method; Research has always been concerned about the material basis but the experience evaluation is not taken seriously. Look back at history, traditional quality assessment of TCM and key technologies of processing are mainly controlled by experienced workers; According to TCM appearance (shape, color and odor) and some other characteristics, they can judge authenticity and grade of TCM and the "heat" of processed products. Analyzing the status of quality assessment, our project combines the Hawthorn Chaojiao technology, material basis, pharmacodynamic studies and some other preliminary work and selects Hawthorn slices (hawthorn, fried hawthorn, coked hawthorn, hawthorn carbon) for the study. Based on the idea of “identified-like theory of quality” theory and the intelligent sensory technology, we innovatively apply intelligent sensory technology (machine vision, electronic nose, electronic tongue) to evaluating traits of hawthorn and it’s slices; Achieve its objective trait expression and establish a standard database which is good for quality evaluation. Then, combining with internal quality indicators (material bases) and efficacy (drug action), research the correlation of trait-material-efficacy and find the characteristic evaluating index for different slices, and establish the new model of quality evaluation of hawthorn slice. The model provides a reference for the quality control of TCM processing procedure, lays the foundation for the establishment of the quality evaluation system which is suitable for the TCM slices’ characteristic and helpful to enrich the “identified-like theory of quality”.

中药质量评价经历了感官评价、理化评价、生物学评价的发展过程，目前以理化评价为主，关注物质基础研究，而经验评价未受到重视。回顾历史，传统中药质量评价与炮制关键技术主要靠药工经验掌控，依据中药外观性状（形色气味）和某些特征，判断中药的真伪优劣及炮制品的“火候”。通过分析质量评价现状，本项目结合有关山楂炒焦技术、物质基础及药效学研究等前期工作基础，选择山楂饮片（净山楂、炒山楂、焦山楂、山楂炭）为研究对象，创新性提出遵循“辨状论质”经验理论，以“性状”研究为切入，采用智能感官技术（由机器视觉、电子鼻、电子舌三种技术集成）评价与实现山楂饮片性状客观化表达并建立性状数据库，与内在质量指标（物质基础）和功效（药效）相结合，研究“性状—物质—药效”的相关性，建立山楂饮片质量评价数学模型。为中药炮制过程质量控制研究提供借鉴，并为建立适合中药饮片特点的质量评价模式奠定基础，同时有助于丰富辨状论质的经验理论。

中药材及饮片的质量评价从先前单一化学分析手段，到现在开始形成联合物理、化学、生物等方法进行多元分析的趋势。相对化学、生物评价在方法与技术上的成熟，外观性状评价方法的相关技术还亟待提高，传统方法是通过老药工的经验眼看、鼻闻、口尝及手试等方式获取性状信息来评价饮片质量，多依靠主观感受，易受到外界因素干扰，对于炮制经验的术语传承可操作性差，难以保证准确性与客观性。本项目在谢宗万先生针对药材真伪优劣总结提出的“辨状论质”理论基础上，将其拓展于中药饮片质量研究。遵循“辨状论质”经验理论，以客观量化性状经验鉴别为突破口，按照“理论与技术、经验与规律、药工与机器、外观与内在”相结合的研究思路，创新性地采用了智能感官分析技术将饮片性状特征客观化，将经验“辨状”转变为客观“辨状”。以山楂饮片为研究对象，采用机器视觉、电子鼻、电子舌等技术客观量化样品性状的颜色、气、味特征，建立山楂饮片“色、气、味”标准数据库。通过PCA、DFA及SQC分析，可对不同产地、不同基源及不同炮制程度的山楂样品进行较好地识别与区分，客观反映生山楂到山楂炭炮制过程性状（色、气、味）变化规律，实现了量化“性状”达到客观“辨状”。通过主成分分析法降维，依据灰色关联度分析、皮尔逊相关性分析等对山楂样品的性状、成分与药效进行相关性研究。结果表明山楂饮片炒制过程的性状（色、气、味）与其五种成分之间的变化具有显著相关性。建立可预测山楂样品含量的人工神经网络模型，实现通过量化性状信息来预测五种成分含量，成分实际值与预测值的拟合优度 (R2)值为0.9897、0.9252、0.9837、0.9813、0.9919，标准误差(RMSE)值为0.217、0.511、0.278、0.011、0.059。采用支持向量机等模式识别技术建立性状客观评价模型，全部属性仿真效果最好，识别率达到98.56%。采用因子分析进行性状与成分、药效的“论质”研究，根据因子得分系数矩阵，得到旋转后的因子得分表达式f1，f2，各因子的方差贡献率占两个因子总方差贡献率的比重作为权重进行加权汇总，得出质量评价的综合得分f，建立了质量综合评价数学模型，实现“辨状论质”。项目的研究思路、方法与技术上的突破及质量评价数学模型的建立，为中药质量评价提供新思路与方法，有利于中药炮制技术经验的传承与创新，对提升炮制技术水平和制定适合中药饮片特点的质量标准具有重要意义。