技术摘要：
针对现有技术中中药栀子在炮制生产过程中采取的以个人经验判断颜色作为唯一指标的控制方法，本发明引入了一种新的基于气味的栀子炮制控制新方法。利用可准确量化气味值的电子鼻技术采集栀子炮制过程中变化的传感器响应值，有效地解决了其在评价过程中缺乏客观性的技术  全部
背景技术：
栀子为茜草科植物栀子Gardenia  jasminoides  Eills的干燥成熟果实，具有泻火 除烦、清热利尿、凉血解毒之功效。栀子在临床运用中常有生栀子、炒栀子、焦栀子及栀子炭 等不同饮片，在现版《中国药典》、88版《全国中药饮片炮制规范》、各省中药饮片炮制规范及 《中药炮制学》等中关于栀子不同规格炮制品的炮制程度及成品性状的描述均基于外观颜 色作为重要指标。其具体如下：生品表面红黄色或棕红色，内表面色较浅，种子深红色或红 黄色；炒栀子表面黄褐色或黄红色；焦栀子表面焦褐色、焦黄色或焦黑色，果皮内表面棕色， 种子表面为黄棕色或棕褐色；栀子炭品表面黑褐色或焦黑色。由此可见，目前栀子在炮制时 只以人为评价颜色作为其唯一的指标，但在实际生产过程中，随着炮制温度与时间的增加， 栀子会在气味上发生明显的变化，如产生明显的焦香气。由于“气味”这一指标在实际评价 时较难掌控，始终未被列入检测栀子的炮制程度与质量的标准中，但实际上增加这一指标 可确保栀子饮片炮制控制及饮片质量标准更加合理稳定。 中药气味的变化是中药加工炮制程度判断的手段之一，即中药在炮制过程中，常 以其气味的变化来描述中药炮制的程度(火候)，但关于中药炮制过程的关键因素“火候”至 今仍是模糊的概念，其科学内涵尚未被阐明。同时饮片气味亦是中药饮片品质评价的重要 指标之一，其具有长期的实践基础。但“气味”等性状指标，在指标质量控制的描述上均较 “模糊”，如“有香气逸出”、“焦香气”……仅凭人类嗅觉的评价方法会受到环境和评价者等 因素的影响，达不到客观要求，即数据化衡量标准，不利于中药炮制工艺规范化的实施，饮 片质量无法得到稳定的控制，同时在饮片监管中更是无判断标准，使执法行动困难重重。因 此，以“气味”为代表的饮片外观性状指标的客观量化成为中药饮片产业中亟待解决的重要 问题。 随着现代仿生技术的飞速发展，借助传感器技术的更新，模拟人类嗅觉的电子鼻 技术可有效地解决气味评价缺乏客观性这一问题。电子鼻即人工嗅觉系统，其模仿人类对 气味的识别机制，由传感器阵列吸附气味分子并产生信号，模拟气味分子与人类嗅觉细胞 表面受体蛋白结合的过程；生成的信号经信号处理系统加工处理与传输，模拟信号被嗅觉 细胞神经网络和嗅小球进一步加工放大的过程；最后模式识别系统将处理后的信号做出判 断，模拟人大脑对气味做出判断的过程。 电子鼻检测的原始数据曲线代表每个传感器的响应强度随时间的变化过程。当挥 发性气体到达测量室时，电子鼻传感器的电阻值会因其发生氧化还原反应而发生变化，传 感器的正响应值代表还原性气体作用大于氧化性气体，而负响应值代表氧化性气体作用大 于还原性气体，其相对电阻变化率作为电子鼻传感器对样品的响应程度，又被称作气味响 应强度，其计算过程为“R＝(R0-Rt)/R0”，其中，R为传感器响应值，R0为传感器在0秒时的电 5 CN 111579736 A 说　明　书 2/20 页 阻值，Rt为传感器接触样品气味时的瞬时电阻值。在检测过程中，传感器的电阻值变化每隔 1秒被记录和计算。此外，每个传感器的最大响应强度值，即曲线的波峰或波谷的数据，在测 量同一样品时其相对标准偏差(RSD)较低，且对于不同样品的区分度通常最大。因此，在电 子鼻的数据分析与处理时，大多选取传感器原始响应曲线中的峰点或谷点作为特征点进行 分析。 本发明针对目前在栀子饮片质量控制中无“气味”指标这一空白及“气味”主观性 强不易控制的特点，引入一种能够准确量化栀子气味的技术，即电子鼻技术对栀子各饮片 测定气味的方法，量化其气味数据，制定其相关评价标准，实现对栀子各饮片的鉴定及评 价；并结合电子鼻数据明确引起栀子气味变化的物质成分，作为评价其饮片质量的指标本 发明运用于栀子饮片炮制过程中的控制，保证检测数据的客观、快速、可靠，以确保栀子饮 片的质量稳定。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于气味值的栀子炮制生产程度 控制及质量评价的方法。为了达到这个目的，采用如下技术方案： 所述方法通过对栀子4种不同饮片的电子鼻检测后得到的气味数据进行百分位数 法、判别函数和DFA分析，并结合GC-MS法与电子鼻的相关性分析确定引起气味变化的物质 成分，由此快速地对栀子饮片进行判定，此方法可有效地解决现有栀子炮制过程程度判别 不力，饮片质量控制不到位的问题。具体如下： 本发明提供的一种栀子炮制生产程度控制及质量评价的方法，包括以下步骤：用 电子鼻测定栀子气味值，用气味值全部符合用百分位数法建立的规定范围，或符合用贝叶 斯判别法建立的“火候”科学表达函数，或符合判别因子分析建立的判别模型，来控制栀子 炮制过程的程度与栀子炮制品的质量；或用气相色谱-质谱分析法分析成分含量，成分含量 全部符合用含量限度法制定的规定范围，来控制栀子炮制过程的程度与栀子炮制品的质 量。 方法1：用电子鼻测定栀子气味值，用气味值全部符合用百分位数法建立的规定范 围，或符合用贝叶斯判别法建立的“火候”科学表达函数，或符合判别因子分析建立的判别 模型，来控制栀子炮制过程的程度与栀子炮制品的质量 所述栀子气味值为电子鼻的传感器响应值，其测定包括如下步骤：称取样品，设定 载气种类与流速,设定顶空孵化参数、顶空注射参数、采集参数，气味检测；所述栀子炮制生 产程度与栀子炮制品的质量控制包括如下步骤：用18根或8根传感器的响应值全部符合用 百分位数法建立的规定范围，或用8根传感器的响应值符合用贝叶斯判别法建立的“火候” 科学表达函数，确定样品炮制至相应的饮片类型。 进一步的，所述栀子气味值为电子鼻的传感器响应值，测定包括如下步骤：称取样 品，设定载气种类与流速,设定顶空孵化参数、顶空注射参数、采集参数，气味检测；所述栀 子炮制生产程度与栀子炮制品的质量控制包括如下步骤：采用判别因子分析建立的判别模 型，对传感器响应值进行判别因子分析，采用贡献率最大的3个特征因子得到三维得分图， 对于未知样品在进行电子鼻检测得到的8根传感器的响应值后，根据其与三维图的相应区 域的重合度判定炮制至相应的饮片类型。所述顶空孵化参数包括孵化时间、孵化温度、搅动 6 CN 111579736 A 说　明　书 3/20 页 速度，所述顶空注射参数包括注射体积、注射速度、注射针温度，所述采集参数包括获取时 间、冲洗时间、延滞时间。 进一步的，所述传感器为18根，其响应值的规定范围如下： 生栀子的气味值范围同时符合：传感器LY2/LG的气味值0.041～0.157，传感器 LY2/G的气味值-0.231～-0.101，传感器LY2/AA的气味值-0.164～-0.077，传感器LY2/GH的 气味值-0.316～-0.129，传感器LY2/gCTl的气味值-0.251～-0.101，传感器LY2/gCT的气味 值-0.064～-0.029，传感器T30/1的气味值0.394～0.610，传感器P10/1的气味值0.566～ 0.731，传感器P10/2的气味值0.442～0.526，传感器P40/1的气味值0.511～0.624，传感器 T70/2的气味值0.425～0.651，传感器PA/2的气味值0.469～0.656，传感器P30/1的气味值 0.599～0.760，传感器P40/2的气味值0.596～0.733，传感器P30/2的气味值0.663～0.839， 传感器T40/2的气味值0.308～0.421，传感器T40/1的气味值0.337～0.366，传感器TA/2的 气味值0.392～0.484。 炒栀子的气味值范围同时符合：传感器LY2/LG的气味值0.028～0.496，传感器 LY2/G的气味值-0.484～-0.086，传感器LY2/AA的气味值-0.358～-0.066，传感器LY2/GH的 气味值-0.717～-0.112，传感器LY2/gCTl的气味值-0.640～-0.084，传感器LY2/gCT的气味 值-0.133～-0.026，传感器T30/1的气味值0.355～0.824，传感器P10/1的气味值0.539～ 0.875，传感器P10/2的气味值0.433～0.646，传感器P40/1的气味值0.495～0.765，传感器 T70/2的气味值0.383～0.854，传感器PA/2的气味值0.443～0.850，传感器P30/1的气味值 0.573～0.906，传感器P40/2的气味值0.571～0.877，传感器P30/2的气味值0.616～0.939， 传感器T40/2的气味值0.288～0.567，传感器T40/1的气味值0.338～0.495，传感器TA/2的 气味值0.387～0.667。 焦栀子的气味值范围同时符合：传感器LY2/LG的气味值0.049～0.295，传感器 LY2/G的气味值-0.345～-0.118，传感器LY2/AA的气味值-0.241～-0.089，传感器LY2/GH的 气味值-0.473～-0.153，传感器LY2/gCTl的气味值-0.389～-0.120，传感器LY2/gCT的气味 值-0.058～-0.029，传感器T30/1的气味值0.373～0.596，传感器P10/1的气味值0.559～ 0.726，传感器P10/2的气味值0.439～0.523，传感器P40/1的气味值0.503～0.617，传感器 T70/2的气味值0.417～0.646，传感器PA/2的气味值0.473～0.657，传感器P30/1的气味值 0.586～0.777，传感器P40/2的气味值0.594～0.723，传感器P30/2的气味值0.648～0.837， 传感器T40/2的气味值0.297～0.418，传感器T40/1的气味值0.331～0.359，传感器TA/2的 气味值0.387～0.481。 栀子炭的气味值范围同时符合：传感器LY2/LG的气味值0.036～0.149，传感器 LY2/G的气味值-0.177～-0.079，传感器LY2/AA的气味值-0.132～-0.060，传感器LY2/GH的 气味值-0.223～-0.101，传感器LY2/gCTl的气味值-0.178～-0.076，传感器LY2/gCT的气味 值-0.045～-0.019，传感器T30/1的气味值0.298～0.523，传感器P10/1的气味值0.492～ 0.663，传感器P10/2的气味值0.414～0.483，传感器P40/1的气味值0.465～0.568，传感器 T70/2的气味值0.323～0.559，传感器PA/2的气味值0.396～0.593，传感器P30/1的气味值 0.491～0.709，传感器P40/2的气味值0.527～0.675，传感器P30/2的气味值0.535～0.776， 传感器T40/2的气味值0.251～0.376，传感器T40/1的气味值0.326～0.342，传感器TA/2的 气味值0.369～0.427。 7 CN 111579736 A 说　明　书 4/20 页 进一步的，传感器为8根，用传感器响应值的规定范围或“火候”的科学表达函数进 行判定： 判定方法一：用传感器响应值的规定范围进行判定： 生栀子的气味值范围同时符合：传感器LY2/LG的气味值0.041～0.157，传感器 LY2/G的气味值-0.231～-0.101，传感器LY2/gCTl的气味值-0.251～-0.101，传感器T30/1 的气味值0.394～0.610，传感器PA/2的气味值0.469～0.656，传感器P30/1的气味值0.599 ～0.760，传感器T40/1的气味值0.337～0.366，传感器TA/2的气味值0.392～0.484。 炒栀子的气味值范围同时符合：传感器LY2/LG的气味值0.028～0.496，传感器 LY2/G的气味值-0.484～-0.086，传感器LY2/gCTl的气味值-0.640～-0.084，传感器T30/1 的气味值0.355～0.824，传感器PA/2的气味值0.443～0.850，传感器P30/1的气味值0.573 ～0.906，传感器T40/1的气味值0.338～0.495，传感器TA/2的气味值0.387～0.667。 焦栀子的气味值范围同时符合：传感器LY2/LG的气味值0.049～0.295，传感器 LY2/G的气味值-0.345～-0.118，传感器LY2/gCTl的气味值-0.389～-0.120，传感器T30/1 的气味值0.373～0.596，传感器PA/2的气味值0.473～0.657，传感器P30/1的气味值0.586 ～0.777，传感器T40/1的气味值0.331～0.359，传感器TA/2的气味值0.387～0.481。 栀子炭的气味值范围同时符合：传感器LY2/LG的气味值0.036～0.149，传感器 LY2/G的气味值-0.177～-0.079，传感器LY2/gCTl的气味值-0.178～-0.076，传感器T30/1 的气味值0.298～0.523，传感器PA/2的气味值0.396～0.593，传感器P30/1的气味值0.491 ～0.709，传感器T40/1的气味值0.326～0.342，传感器TA/2的气味值0.369～0.427。 或判定方法二：用“火候”的科学表达函数进行判定： 生栀子“火候”函数： F1＝175.9SRLY2/LG-12701.9SRLY2/G 13775.6SRLY2/gCTl-9777.4SRT30/1-2684.5SRPA/2 9908.0SRP30/1 3873.3SRT40/1 15272.5SRTA/2-4007.3 炒栀子“火候”函数： F2＝301.7SRLY2/LG-12571.5SRLY2/G 13779.1SRLY2/gCTl-10659.4SRT30/1-1898.8SRPA/2 10019.2SRP30/1 3539.7SRT40/1 15667.0SRTA/2-4131.4 焦栀子“火候”函数： F3＝367.7SRLY2/LG-12050.5SRLY2/G 13224.5SRLY2/gCTl-11336.2SRT30/1-613.4SRPA/2 9634.9SRP30/1 3192.1SRT40/1 15123.8SRTA/2-3930.5 栀子炭“火候”函数： F4＝538.1SRLY2/LG-12128.8SRLY2/G 13518.9SRLY2/gCTl-10888.0SRT30/1-908.6SRPA/2 9472.6SRP30/1 3385.9SRT40/1 15052.4SRTA/2-3885.9 其中，SR为样品在各传感器上的响应值，下标为相应的传感器名称。 或判定方法三：用判别因子分析建立判别模型，对传感器响应值进行判别因子分 析，采用贡献率最大的3个特征因子得到三维得分图，对于未知样品在进行电子鼻检测得到 气味值后，根据其与三维图的相应区域的重合度判定炮制至相应的饮片类型。用如下8根传 感器：LY2/LG，LY2/G，LY2/gCTl，T30/1，PA/2，，P30/1，T40/1，TA/2。 以下为本发明的进一步改进，所述电子鼻传感器的响应值以最大响应值作为计算 值，以每个样品测定2次后计算的平均值为样品气味值。 8 CN 111579736 A 说　明　书 5/20 页 所述样品需粉碎后过三号筛，称取0.4g样品上样分析；所述载气参数中载气种类 为合成干燥空气，流速150mL/min；所述顶空孵化参数中孵化时间300s，孵化温度50℃，搅动 速度500rpm；所述顶空注射参数中注射体积1500μL，注射速度500μL/s，注射针温度60℃；所 述采集参数中获取时间120s，冲洗时间120s，延滞时间600s。 方法2：用气相色谱-质谱分析法分析成分含量，成分含量全部符合用含量限度法 制定的规定范围，来控制栀子炮制过程的程度与栀子炮制品的质量 采用气相色谱-质谱分析法分析成分含量，以成分含量全部符合规定范围来控制 栀子炮制生产程度与栀子炮制品的质量，所述规定范围为乙酸甲酯、2,5-二甲基吡嗪、乙 酸、糠醛、4-亚甲基异佛尔酮的相对百分含量为栀子炮制的评价指标：乙酸甲酯以生栀子中 相对百分含量为1，计算炒栀子、焦栀子、栀子炭与生栀子相对百分含量的比值，炒栀子、焦 栀子、栀子炭应分别控制在1.75-2.47，1.74-2.71，2.10-3.70；2,5-二甲基吡嗪以生栀子中 相对百分含量为1，计算炒栀子、焦栀子、栀子炭与生栀子相对百分含量的比值，炒栀子、焦 栀子、栀子炭应分别控制在9.76-15.64，4.19-8.15，1.86-3.30；乙酸以生栀子中相对百分 含量为1，计算炒栀子、焦栀子、栀子炭与生栀子相对百分含量的比值，炒栀子、焦栀子、栀子 炭应分别控制在5.13-7.40，3.89-5.34，2.48-3.48；糠醛以生栀子中相对百分含量为1，计 算炒栀子、焦栀子、栀子炭与生栀子相对百分含量的比值，炒栀子、焦栀子、栀子炭应分别控 制在246.60-397.65，111.60-184.80，61.20-101.75；4-亚甲基异佛尔酮以生栀子中相对百 分含量为1，计算炒栀子、焦栀子、栀子炭与生栀子相对百分含量的比值，炒栀子、焦栀子、栀 子炭应分别控制在12.11-18.21，14.11-18.81，6.86-12.46。 有益效果 本发明引入的监控炮制过程中气味的变化以实现栀子炮制生产程度控制及质量 评价的方法，旨在利用电子鼻对栀子样品测定其气味，量化其气味数据，并结合GC-MS法，经 过统计计算，实现以数字化、模型化、函数化以及特定物质限量化表征的栀子气味。将此法 用于栀子的炮制在线生产中，可保证栀子饮片质量的稳定性，并具有客观、快速、可靠的优 点。 附图说明 图1为栀子不同检测条件对传感器最大响应值的RSD值影响结果图。A：粉碎粒度， B：称样量，C：进样量，D：孵化温度，E：孵化时间 图2为栀子饮片传感器阵列线性判别分析图。A：原始阵列，B：优化阵列；1：生栀子， 2：炒栀子，3：焦栀子，4：栀子炭 图3为栀子饮片DFA判别模型图。SZZ：生栀子CZZ：炒栀子JZZ：焦栀子ZZT：栀子炭 图4为栀子饮片GC-MS图。A：GC-MS叠加图，B：GC-MS指纹图谱共有模式(图中所标峰 1，3，4，5，7，10，12，20，22，24，26，33，41，68，78，83，106，108，110，112，121，126，132，137， 140，150，178，222，236，278为栀子样品的30个共有色谱峰) 图5为各类化合物在栀子炒制过程中的相对百分含量变化趋势图。