运用电子鼻检测活血化瘀中药物质基础研究

王光耀，盛 良，王兴华，△，汪 宇，Te Kian Keong，Teh Siew Hoon，Ooi Ciat Hui

（1．南京中医药大学基础医学院，江苏 南京 210023；2．Universiti Tunku Abdul Rahman，Malaysia）

运用电子鼻检测活血化瘀中药物质基础研究

王光耀1，盛 良1，王兴华1，2△，汪 宇1，Te Kian Keong2，Teh Siew Hoon2，Ooi Ciat Hui2

（1．南京中医药大学基础医学院，江苏 南京 210023；2．Universiti Tunku Abdul Rahman，Malaysia）

目的 探讨具有相同功效的中药材是否具有共同的物质基础，运用电子鼻能否对中药的药性进行初步量化。方法 运用电子鼻检测常用具有活血化瘀功效的12种中药材，分析其PCA图和特征指纹图谱的相似性，并通过差异指数和判别指数对其作用作进一步说明。结果 检测的12种具有活血化瘀功效的中药材具有相似的PCA图和特征指纹图谱。结论 12种活血化瘀的中药具有共同的物质基础。

电子鼻；活血化瘀；中药材；实验研究

同类中药材大多具有相同或近似的功效，治疗疾病也具有相似疗效，因此，一定存有其共同的物质基础。早在《素问·六节脏象论》中就有“五气入鼻，藏于心肺”的论述，但至今尚未运用实验的方法予以检测和证实。近期发展起来的电子鼻技术为此提供了实验研究的条件。电子鼻由气味取样器、气体传感器阵列和信号取样系统构成，通过对人体的嗅觉进行模拟，能够输出被检测样品中挥发成分的整体信息，且具有检测速度快、容易识别、使用方便、成本偏低等优点。现在，电子鼻检测技术已经初步应用于中药的气味检测与研究。我们用电子鼻对常用的12种具有活血化瘀功效的中药材进行检测，现实这些药材确实具有共同的物质基础，现将结果报告于下。

一 材料与方法

（一）检测仪器

采用αFOX 4000传感器阵列系统和法国Alpha M.O.S.公司的12金属氧化物传感器电子鼻。

（二） 检测条件

载气为合成干燥空气，由空气发生器供给，流速150 mL/min，人工手动进样，获取时间120s，延滞时间240 s。每个样品重复检测4次。

（三） 样品准备

药物用量：0.1g；操作方法：分别称取0.1g药品，各加5 mL蒸馏水，浸泡30 min后80℃加热器加热30min，冷却后，放入37℃恒温装置中保温，并进行检测。

（四） 检测药物

见表1

所有检测药物均为中国药品生物制品检定所提供的标准品

表1 活血化瘀药材传统气味、功效表

二 结果

（一）气味特征指纹图

把12个传感器间隔30度均匀排列在圆周上，将每个传感器的最大响应值取出并标识，这样就形成了气味特征指纹图。从图1中可以明显地看出，被检测的具有活血化瘀功效的中药样品虽然种类不同，但气味指纹图谱响应信号走势相似，差异较小，表明被测样品的气味有一定的相似性。在传感器P40/1、P10/2、P10/1处响应值最大。图中仅样品CSJ（12号，穿山甲）在LY2/LG传感器的最大响应值与其它药品相比差异较大，这说明穿山甲药品还具有与其它药品不同的特殊作用。

图1 气味特征指纹图

川芎、丹参、水蛭、穿山甲都具有活血化瘀、改善血液循环等作用，虽然药理学研究中各个药品所含的有效成分不同，植物和动物的生命形态及物质组成也有很大差异，但它们同时都具备上述作用，且传感器信号图极为相似，表明它们具有共同的物质基础。川芎为辛温活血，丹参为苦寒活血，二者气味相对而功效相近。水蛭咸、苦，平；穿山甲咸，微寒；二者气味相近，因而功效相近。由此说明中药材的“四气”可以通过电子鼻进行检测和客观化表达。中药分为“寒热温凉”的“四气”就是众多化学成分在宏观框架下的共同体现，中医药理论能执简驭繁，充分显示了其认识客观物质的优越性。

（二）主成分分析图（PCA）

图2 PCA检测结果

在图2中，除样品穿山甲和桃仁距离坐标轴较远外，其余均与坐标轴接近。

（三）各样品间差异指数与判别指数

表2 各样品间的差异指数

表3 各样品间的判别指数

三 讨论

用电子鼻检测了12味常用具有活血化瘀功效的中药材，发现它们有相似的气味特征指纹图，在进行主成分分析时也能体现其挥发成分具有共同的物质基础，这就是它们均具有活血化瘀这一功效的原因，但其图形又各不相同，由此提示它们之间还有各自个性的差别，即除活血功能之外，1-3号药品还具有止痛作用，4-7号药品兼具调经作用，8-9号药品具有疗伤作用，10-12号药品在所有被检测药品中的活血功效最强且兼具消除癥瘕积聚的作用。

将活血化瘀药物整体分析，从图1、图2可以看出，虽药物种类不一，其化学成分差异较大，但通过电子鼻的检测，发现其可挥发性成分具有一定的相似性，尤其是样品1-4、样品7-10，其传感器响应行为高度一致，基本上可以认为是同类物质。将活血止痛药、活血调经药、活血疗伤药、破血消癥药各作一组，结合图1、图2所示及表1、2、3进行分析可以看出，如活血止痛药组中样品1与样品2、3的差异指数为0.36和0.33，判别指数为94.48、90.85，样品2与3之间的差异指数为0.08，判别指数为42.14，表明郁金与延胡索相似程度较高。川芎、郁金、延胡索都具有活血止痛的作用，常用于血瘀气滞的各种疼痛，郁金与延胡索味皆辛苦，且皆入心经、肝经，常用于肝郁气滞所致之疼痛，川芎辛温，能外散病邪，内行气血，通达全身，主要用于治疗头痛、风湿痹症、肢体疼痛等。将不同组药物数据进行比较分析，也能获得一些启发，如川牛膝与苏木的差异指数为0.01，与儿茶的差异指数为0.03，均较小，通过本实验证明了川牛膝也兼具疗伤作用，同时印证了《中药学》教材中关于牛膝治疗跌打损伤的说法。此外，丹参、郁金与苏木、儿茶的差异指数也较小，但若仔细分析，川牛膝、丹参、郁金同儿茶、苏木的差异越来越大，表明它们疗伤的作用越来越弱，考之于《中药学》教材，确实发现如证属跌打损伤、瘀滞作痛时，川牛膝、丹参常与当归、红花、川芎等活血祛瘀止痛之品同用，而郁金这味药的应用中则未提及此方面的功效。虽然郁金在《中药学》中并未提及此方面的功效，但根据实验结果中的差异指数，结合中医药知识，临床中若发现跌打损伤兼肝气瘀滞、血瘀内阻者，亦可将郁金作为佐使药加入使用。

综上所述，通过电子鼻对12种活血化瘀中药材进行检测，表明它们具有共同的物质基础。用电子鼻可以检测中药材的药性。电子鼻检测中药材不是单独分析部分嗅觉信息，而是分析其综合的整体信息，而中药材的药性理论正是对中药整体信息的具体描述。电子鼻检测中药材的药性，这一探索方式有助于解决中药材药效物质无法检测、中西药理论无法汇通等难题，具有广阔的应用前景。

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Study on the Material Foundation of Stasis-removing Chinese Medicine by Electronic Nose Detection

WANG Guangyao1, SHENG Liang1, WANG Xinghua1,2△, WANG Yu1, Te Kian Keong2, Teh Siew Hoon2, Ooi Ciat Hui2
(1.Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, Jiangsu, China; 2.Universiti Tunku Abdul Rahman, Malaysia)

Objective: To investigate whether there is a common material basis among Chinese medicines with similar effects, and whether the electronic nose can be used to quantify the property of Chinese medicines. Methods: Twelve kinds of Chinese medicinal herbs, which have the effect of promoting blood circulation and removing blood stasis, were tested by electronic nose. Principal component analysis(PCA) and the characteristic fingerprint were analysed together with differential index di and discriminant index. Results: The 12 kinds of Chinese medicinal herbs with the function of promoting blood circulation and removing blood stasis had similar PCA map and characteristic fingerprint. Conclusion: The 12 kinds of Chinese medicines have a common material basis.

Electronic nose; Activating blood circulation and removing blood stasis; Chinese herbal medicine; Experimental study

江苏省科学技术厅基础研究计划（自然科学基金）资助项目(BK2012857) 。国家中医药管理局重点学科，江苏省重点学科。Centre for Research in Traditional Chinese Medicine，UTAR.