【摘 要】
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中药要走向全球化、现代化,完善质量控制必不可少。中药材的品质优劣会直接影响其产品的临床疗效,如何提高中药材的品质及其稳定性,一直受业内人士的高度重视。2015年版《中国药典》（一部）规定川芎来源于伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根茎,功效为活血行气、祛风止痛之功效,具有“上行头目,下行血海”的作用,为古今有名的川产大宗常用道地药材,是中医治疗心脑血管疾病的
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（81973569）； 四川省属高校科研创新团队建设计划项目（11TD004）；
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中药要走向全球化、现代化,完善质量控制必不可少。中药材的品质优劣会直接影响其产品的临床疗效,如何提高中药材的品质及其稳定性,一直受业内人士的高度重视。2015年版《中国药典》（一部）规定川芎来源于伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根茎,功效为活血行气、祛风止痛之功效,具有“上行头目,下行血海”的作用,为古今有名的川产大宗常用道地药材,是中医治疗心脑血管疾病的常用药。传统中医药理论中历来强调川芎“个大、质坚实、断面黄白、油性大、香气浓郁者为佳”的感官评价,且临床与市场流通均存在川芎不同等级药材混用、大小混卖的现象,对川芎临床使用的安全性影响重大。目前2015年版《中国药典》（一部）以阿魏酸为含量测定指标控制川芎质量,但阿魏酸在其他药材如当归、藁本等药材中也大量存在,专属性不强。并且化学成分没有与川芎传统“辨状论质”的感官分析相关联,难以体现川芎的综合质量。本研究以不同等级的川芎为研究对象,基于传统感官分析对川芎外观性状进行感官分析与特征成分分析,运用机器学习算法识别不同等级的川芎,将感官分析结果与特征成分进行关联分析,为川芎品质评价提供新方法。目的1.基于电子感官技术对川芎气味、颜色的外观性状进行客观量化分析。2.判别不同等级的川芎,评价其颜色气味与特征成分上的质量差异,并分析不同等级川芎气味与特征成分的相关性。方法1.运用电子鼻、机器视觉颜色分析技术对川芎的气味、颜色进行数字化分析,通过气味与颜色客观量化数据区分不同等级的川芎。2.采用HS-GC-MS分析不同等级川芎的挥发性成分,结合电子鼻技术分析川芎的气味物质基础。3.采用近红外光谱对川芎进行定性分析,并结合川芎气味、颜色与挥发性成分信息,运用机器学习算法SVM与ELM建立不同等级川芎的判别模型,分析不同等级川芎的差异。4.运用高效液相色谱法,对85批次不同等级川芎药材中阿魏酸、洋川芎内酯A、欧当归内酯A和藁本内酯4个成分进行含量测定,评价不同等级川芎的含量差异。5.不同等级川芎的HPLC检测阿魏酸、洋川芎内酯A、欧当归内酯A和藁本内酯4个成分含量与电子鼻气味响应最大值,运用统计学方法进行关联分析。结果1.外观性状:建立基于PEN3电子鼻的川芎气味雷达图,不同等级的川芎电子鼻的气味响应值特征图谱存在差异,PEN3电子鼻传感器中W1W、W2W、W5S、W1S4个传感器对川芎气味敏感。运用机器视觉颜色分析技术,建立了以RGB颜色空间分析川芎颜色的方法,可直观地辨识不同等级川芎的颜色差异,实现对川芎颜色的客观量化分析。统计分析得到:不同等级川芎的电子鼻气味响应值、颜色RGB值存在显著性差异（P＜0.05）。2.川芎挥发性化合物:经HS-GC-MS分析川芎的挥发性化合物,结果鉴定出共71个化合物,其中有26个化合物与区分不同等级川芎相关,相对含量最高的化合物为Z-藁本内酯。经分析得到,不同等级川芎的挥发性化合物含量有明显差异。川芎挥发性化合物与电子鼻分析经PLS载荷图分析,得到化合物与电子鼻传感器相关联的重要化合物:传感器W5S与5-pentylcyclohexa-1,3-diene,（1S,2R,5S）-2,6,6,8-四甲基三环[5.3.1.01.5]十一碳-8-烯具有紧密相关性;传感器W1S与（+）-喇叭烯有紧密的相关性;传感器W1W,W2W与4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚有紧密的联系。3.不同等级川芎的判别:与SVM算法相比,ELM能更好区分川芎质量等级,正确率均超过80%,其中HS-GC-MS检测的挥发性化合物相对含量的测试集正确率最高为89.95%。还发现电子鼻与机器视觉数据融合的识别结果比单一气味、颜色数据结果更好,测试集有89.00%的正确率,表明川芎的气味与颜色,挥发性化合物最能区分不同等级的川芎。4.川芎的质量评价:采用HPLC方法同时测定了川芎阿魏酸、洋川芎内酯A、欧当归内酯A与藁本内酯4个化学成分的含量,发现其中有4批川芎药材的阿魏酸含量不符合药典规定。对比不同等级川芎的化学成分含量范围不同,不同等级的川芎之间存在质量差异。5.不同等级川芎的化学成分含量与气味关联分析:关联分析得到:不同等级川芎的藁本内酯、阿魏酸含量与电子鼻W2S传感器有显著相关性（P＜0.05）,欧当归内酯A与电子鼻W2W传感器有显著相关性（P＜0.05）。可以借助电子鼻传感器响应值来快速判定不同等级中阿魏酸、藁本内酯与欧当归内酯A含量的高低。结论1.建立了电子感官技术客观量化川芎气味与颜色的方法,将特征成分含量与气味进行关联分析,为进一步研究川芎形色气味外观性状与药材质量的相关性提供有效参考。2.颜色、气味的感官识别结合特征成分分析,运用机器学习算法方法建立不同等级川芎的识别模型,为川芎品质整合评价研究提供新方法。
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