基于仿生技术对不同产地茯苓品质的鉴别展望*

修慧迪，程 磊,，王文全，王秋玲，李乙平，韩 影

(1 亳州职业技术学院药学院，安徽 亳州 236800；2 安徽中医药科学院亳州中医药研究所，安徽 亳州 236800；3 中国医学科学院药用植物研究所，北京 100193；4 中药材规范化生产教育部工程研究中心，北京 100102)

茯苓是寄生在松树根上的菌类植物，即多孔菌科真菌茯苓Poria cocos(Schw.)Wolf的干燥菌核，在中国有着2000多年的应用历史[1]。临床主要用于治疗小便不利、水肿、脾胃气虚及心神不宁、惊悸等症[2]。茯苓的道地产区古今变化较大，最初产于中原地区，后来由古代泰山区域变迁至现今云南地区。如曹炳章在《增订伪药条辨》中认为：“云南产者，天然生者为多，亦皮薄起皱纹，肉带玉色，体糯质重为佳，惜乎出货不多。”其意为云南的野生茯苓断面乳白细腻，尤其以粘牙力强的茯苓质量最佳，然而产量较少。

由于古代野生茯苓的资源有限，栽培茯苓可作为补充，可其质量与野生茯苓差距较大。栽培茯苓最早载于《本草经集注》，且产地由古代江苏一带变迁至现今的大别山地区，以安徽岳西为中心[3-4]。《本草从新》中记载：“产云南，色白而坚实者佳，去皮。产浙江者，色虽白而体轻，其力甚薄[5]。”可见清代本草认为云南所产的茯苓，颜色白而质地坚实，此种茯苓质量较好。而产于浙江的茯苓，药效较为薄弱。此外，《本草经集注》曰：“今出郁州，彼土人乃假研松作之，形多小，虚赤不佳。自然成者，大如三四升器，外皮黑细，皱内坚白，形如乌兽龟鳖者，良”[6]。说明在南北朝时期江苏当地的药农所种植的茯苓体形较小，颜色多红且质量不佳。而野生茯苓较大，外皮黑而有褶皱，内部质地坚实而白，质量与形态俱佳。在隋唐时期的《新修本草》中也有记载[7]，“今太山亦有茯苓，白实而块小，不复采用。今第一出华山，形极粗大……”，意思是泰山地区虽然也有茯苓的种植，然而形体较小已经不再使用了。而质量最好的茯苓则产于华山地区，形体都较大。

如今茯苓属于大宗常用中药材，在河北、河南、山东等华北地区，浙江、安徽等中部地区，四川、贵州、云南、广西等西南地区，广西、广东等东南沿海都有分布。总体来讲，茯苓的产区分为两块，鄂豫皖地区和云贵地区。鄂豫皖大别山地区的茯苓以岳西为集散地，云南和贵州的鲜茯苓一般运输到湖南靖州进行加工，其余省份产量相比较少。就质量而言，云南地区适合茯苓的生长，质量固然是不错的。但是岳西和罗田地区人工种植和加工茯苓的技术较为先进，其质量亦佳。

药材的质量决定于诸多因素，如气候、土壤、日照、水分、生长环境、栽培技术、生长年限、收获季节、产地加工[8]等。所谓的道地药材就是在特定环境的影响下，在长期的生态适应过程中所形成的药材[9]。因此明确中药的产地来源、真实性，保证经典方剂的安全性和有效性，显然具有重要意义。然而茯苓质量的评定需要广泛的样本采集和科学的评价方法，本次综述将基于仿生技术对各地区的茯苓质量评价作出展望。

1 基于有效成分的含量对不同产地茯苓的质量研究

随着现代研究的进展，人们对茯苓的认识更加深入。茯苓中的化学成分丰富，起主要作用的是茯苓多糖和茯苓三萜类化合物。茯苓多糖具有具有保肝、利尿、抗炎、降血脂、催眠等作用，茯苓三萜具有抗肿瘤、抗衰老、增强免疫等作用[10]。茯苓中茯苓多糖和茯苓三萜的含量区域性较强，即使同省不同地区二者的含量也均有明显差异[11-12]。

张怡莎等[13]通过紫外分光光度法测定了湖南、贵州和云南省茯苓多糖的含量，结果表明湖南省的茯苓样品其多糖的含量较贵州、云南的含量偏低。而贵州和云南省不同地区的茯苓多糖的含量也有明显差异。贵州和云南两省不同地区多糖的含量如表1所示。

表1 贵州和云南省不同地区多糖的含量Table 1 The content of polysaccharides in Guizhou and Yunnan provinces

张培等[14]采用苯酚-硫酸法测定了安徽安庆、安徽亳州、广西、福建和云南五个产地的茯苓多糖，同时采用了自由基清除实验研究了其抗氧化活性，结果如表2所示，云南茯苓的多糖含量较高，且抗氧化活性较强。

表2 安徽、广西、福建和云南等五个省份茯苓多糖的含量和抗氧化性Table 2 The content and antioxidant activity of polysaccharides in Anhui, Guangxi, Fujian and Yunnan provinces

王妍妍等[15]建立了一测多评法测定了7个省份17批不同产地茯苓中三萜类成分的含量。外标法显示(如表3所示)不同产地的茯苓其三萜类成分的含量有明显差异，且在缺乏对照品的情况下，以茯苓作为内参物测定测定去氢茯苓酸、去氢土莫酸、松苓新酸的含量是可行的，该种方法为茯苓的质量控制提供了参考方法。

表3 7个省份茯苓三萜类成分的含量Table 3 The content of triterpenes in seven provinces

此外，随着现代自然科学技术的发展，许多新学科理论和实验技术不断渗透到中药质量评价中，例如化学检测、谱效相关技术、生物效价测定技术等，中药质量评价的方法更加多样化[16]。然而中药中化学成分复杂，仅仅依靠化学检测的中药质量控制方法不能全面地反映中药的整体质量，且评价结果与临床效用和用药安全往往缺乏紧密的联系，不能充分体现中医药特色[17]，制约着中医药的发展。因此本次研究认为中药品质的评价应当与传统中医药理论相结合，如气、味特征与其内在物质直接关联，是评价中药质量的重要指标之一[18]。

2 电子鼻和电子舌技术在中药品质鉴别上的应用

2.1 电子鼻的工作原理

电子鼻的核心装置是气体传感器，相当于生物鼻子来识别空气中的气态物质[19]。人类的嗅觉依赖于鼻腔粘膜中的嗅觉受体细胞，这些细胞可以被空气中的气体分子黏附和激活，向大脑中的“嗅球”发送神经信号。同样，电子鼻的气体识别类似于人对气味的敏感度，它由气体传感器阵列、信号预处理模式和模式识别系统三部分组成。气体传感器阵列相当于嗅觉系统中的受体细胞[20]，当气体传感器与气体物质接触时，可将化学输入转化为电信号。在信号预处理阶段对其进行处理，包括去噪、特征提取和信号放大，以实现对气体样本的定性和定量分析。最后由与人脑相似的模式识别系统来处理传感器发出的信号。PEN3便携式电子鼻传感器及其灵敏度范围描述如表4所示。

表4 电子鼻传感器的性能描述Table 4 Performance description of electronic nose sensors

2.2 电子舌的工作原理

电子舌技术又称为人工味觉识别技术或味觉传感器技术，用以分析和识别单一或者复杂液体“味道”[21]，主要由味觉传感器阵列、信号采集系统和模式识别系统三部分组成。味觉传感器相当于人的舌头对被测溶液进行感应。信号采集系统模拟人的神经感觉系统。模式识别系统相当于人类的大脑，当被测液体的滋味被传感器阵列感应后，被激发的信号传递到电脑模式识别系统中，模式识别系统即发挥人类大脑的作用对信号进行特征提取，建立模式识别模型，并对不同被测溶液进行区分辨识。TS-5000Z型电子舌传感器及其检测范围如表5所示。以基准溶液的输出为“0”，0以上表明被测物质的味觉属性在人的感知范围之内。

表5 电舌传感器的性能Table 5 Performance description of electronic tongue sensors

2.3 电子鼻、舌技术在中药产地鉴别上的应用

中药材种类繁多，种植面积广泛，来源复杂。多数中药材气味浓郁、味感丰富，自古以来便是药材鉴别的重要依据之一。韩玉等[22]曾利用电子鼻系统结合相应的数据统计方法建立过中药气味的图谱，结果显示电子鼻对于药材粉末感受敏感，同一药材的不同品种，不同产地和不同炮制品皆可被区分和识别。黄得栋等[23]确定了电子鼻测定的最佳实验条件，采用利用主成分分析(PCA)结合线性判别分析区别了同一省份三个产地的南五味子，结果显示，利用南五味子的特殊气味，该种方法能细致区分甘肃省华亭县、徽县江洛镇、武都区的南五味子，且效果显著。拱建婷等[24]同样采用了电子鼻技术对青海西宁、四川北川、湖北神农架、云南曲靖的当归样品进行了区分，同时发现支持向量机能够实现当归产地的快速准确鉴别，其区分效果优于主成分分析法。

陈栋杰等[25]利用电子舌技术对宁夏、内蒙古、青海、甘肃四个省份不同产地的54批枸杞子样品作出了检测，结合着感官评价法并对两者作出了相关性分析，相关性分析结果显示感官评价结果与电子舌传感器响应值显著相关。说明电子舌技术能够替代人工实现对枸杞的味觉属性的评价。吴浩善等[26]采用电子舌对来自辽宁、吉林、黑龙江、山西、河南、陕西的39批五味子样品作出了定量表征并构建了判别模型，结果显示PCA和DFA两种计量方法都能有效区分南、北五味子的不同产地。此种方法为五味子产地的鉴别提供了借鉴。曾燕等[27]采用电子舌技术结合高效液相色谱检测，考察了河北、山西、山东、内蒙古的19批黄芩药材其味觉信息和主要化学成分之间的相关性。结果显示不同产地的黄芩其苦味、涩味、鲜味差异均较大，黄芩苷的含量与苦味、涩味、苦回味、涩回味、酸味呈现显著的正相关，与鲜回味出现显著的负相关。苦味和汉黄芩苷含量呈现显著正相关。说明电子舌能客观评价味道，在表达和控制中药材外观质量方面有着广阔的应用前景。

虽然电子鼻和电舌实现了气味的客观化表达，使气味成为可以量化的指标，但是并不代表电子鼻和电子舌就能取代传统的含量测定手段，这只是气味可以用于标准化质量控制的前提。气味和有效组分、临床疗效的相关性研究还有待加强。

3 电子鼻、舌用于茯苓质量控制的前景展望

3.1 茯苓的气与味的识别

在远古至西周时期，“气”和“味”指的是药材真实的气味和滋味，通过口尝而获得。如“必尝异味”、“非口不能味也”[28]。 由此可以判断，春秋之前味是通过口尝获得。经过长期的实践，人们发现中药的功效与某些口尝滋味有关，然后抽象地推断出药物的功效。五味的理论在春秋战国时代就出现了，如四时五味的宜忌，过食五味所产生的不良后果等[26]。现在所说的五味，首先是作为药性理论，代表着药物的作用。其次五味可作为鉴别药材和评价质量的一种方法。中药的“气”“味”是药材内在化学成分最为直接的外在表现，即其气味是由其含有的化学成分决定的[29]。化学成分的种类、含量又直接决定了药材的药效，最终决定了药材的质量。

中医理论中的“四性五味”理论作为中医基础理论的核心组成部分，一直是中医理论研究的重点和难点之一。然而，该研究的进展有限，许多理论问题没有得到有效解决。传统的“五味”理论仍有局限性，不能完全适用于每种药味[30-31]。比如历代中医对茯苓“气”与“味”的看法存在争议[32-34]。例如，茯苓的“味”有两种观点，即甜味和淡味[35]。淡味实际上是甜味的余味[36]，但没有相关的文献对茯苓的感官特征进行综述。同时，仅仅通过口尝[37]来反映中药的真实味道是困难的，不能作为一种科学的定量方法。李学林[38]认为，有必要从辩证的角度看待传统的五味说，并运用科学的手段对其进行重新校正。电子鼻和电子舌，这两种技术则可用于不同产地茯苓的气味和滋味的测定，并转化为定量的指标，作为基础来客观地评价茯苓的“五味”，为中药产地的鉴别和质量的评价提供依据。

3.2 结合有效成分对不同产地茯苓质量的鉴别

基于气与味的仿生技术是中药质量评价和质量控制中的新型手段，其优势在于灵敏性、客观性和综合性。即使对于气味淡薄的茯苓药材，其嗅觉属性和味觉属性在人的感受范围之外，此技术亦能量化表达。同时电子鼻、舌对于不同产地茯苓的区分结果是它们整体上的差异，区分效果具有说服力。然而其缺陷在于并不能阐明各个产地的茯苓根本上的差异，如茯苓中的呈味物质是否存在量的差异，其药效物质基础又有何不同。此时，基于指纹特征谱、谱-效关系的研究和药效物质基础的测定就显得尤为重要。因此认为将二者有机联系起来，利用统计学手段加以分析建立某种关联，如建立多元统计回归模型，利用仿生技术的结果预测各产地茯苓中有效成分的含量，从而更加方便、快捷地评价茯苓的质量未尝不是一种新颖评价模式。

4 结 语

与茯苓气味相关的化学成分、药效成分是需要进一步研究。结合电子鼻对茯苓的“气”“味”进行综合分析，确定造成这些产地区别的关键 的“气”“味”成分。利用现代分析方法进行仿生技术检测结果与化学成分的相关性分析，同时建立定量分析预测模型，这种方法可引入到中药质量评价中。以期建立科学、合理、客观的中药质量评价模式，这对于中药品质的评价与传统中医药理论相结合具有现实意义和长远的科学价值。