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目的: 性状评价在饮片传统真伪优劣鉴别中具有不可替代的地位,中药提取物作为饮片重要的用药形式,其临床应用主要参考饮片,因此中药提取物也应具有相应的性状(颜色、气味等)特征,但相关研究还非常缺乏。本研究以黄芩提取物为研究对象,首先研究性状、成分和药效三者在黄芩提取纯化过程中的变化规律及其相互关系,确定黄芩提取纯化的“度”以避免纯化造成功效损失。然后将性状引入黄芩提取物质量评价体系中,建立“性状+成分+药效”三位一体的整体评价方法,为建立符合中药特点的中药提取物评价方法提供新的思路和参考。 方法: 1.根据药典工艺制备四组黄芩提取中间体(n=20),采用机器视觉(MV)和电子舌(ET)检测四组样品的L,a,b颜色值和味道传感器相应值,然后采用SPSS17.0和Alpha Mos Version 2012软件进行分析,探讨性状在黄芩提取纯化过程中的变化规律。 2. 采用HPLC法测定四组样品的指纹图谱,分析成分在黄芩提取纯化过程中的变化规律。 3. 采用SPSS17.0软件对各组样品的颜色—成分、味道—成分相关性进行分析,探究性状(颜色、味道)的科学内涵。 4. 通过干酵母致大鼠发热模型、二甲苯致小鼠耳肿模型和角叉菜胶致大鼠足肿模型评价四个样品的解热、抗炎活性;基于四种主要黄酮成分含量、体温升高值和肿胀率,采用灰色关联度与双变量相关法分析四种样品“成分—解热”和“成分—抗炎”相关性。 5. 绘制四个样品解热、抗炎活性变化曲线,并分别与四个样品的颜色变化曲线(SQC曲线)、味道变化曲线(SQC曲线)进行比较,寻找性状、药效变化“拐点”,探究性状在确定黄芩提取纯化“度”中的使用方法。 6. 基于多种黄酮成分的含量及浸膏率计算总评指标DI(%),采用单因素和正交实验筛选药典工艺中水提和碱溶酸沉纯化步骤工艺参数;收集来自不同产地的黄芩饮片20批,根据正交实验筛选得到的工艺参数制备四组黄芩提取中间体。 7. 采用HPLC、机器视觉和电子舌分别测量80个样品的成分、颜色和味道;采用体外抑菌率实验评价80个样品对大肠杆菌的体外抑菌活性。 8. 基于MATLAB人工神经网络工具包,以颜色、味道和成分三种指标排列组合的方式为输入,80个样品对大肠杆菌的体外抑菌率为输出,建立不同的ANN模型;以训练集和预测集的R2和RMSE为指标比较不同模型的预测能力,筛选最佳质量控制模型。 结果: 1. 四组样品(n=20)颜色外观特征显示,成分组成复杂的样品颜色中杂色很多,成分组成单一的样品颜色也很纯,颜色外观特征与成分组成特点非常吻合;相同工艺制备样品(n=20)的颜色和味道值稳定(颜色:L、a值RSD<10%, b值RSD<15%;味道:ZZ、DA、JE值RSD<8%),不同工艺制备的样品颜色和味道在DFA图中分别聚类,区分明显,数据统计结果也显示差异明显(P<0.05); 2. 统计质量分析(SQC图)结果显示四组样品颜色和味道依次递变(减弱),其递变的顺序与提取纯化工艺路线一致,提示随着黄芩提取物被不断纯化,其独特的颜色和味道特征在不断弱化损失;判别因子分析(DFA)结果显示样1和样2味道相似,样3和样4味道相似,同时SQC结果显示从样2到样3味道出现突变,此步骤味道衰减最为显著。 3. 相同工艺制备的样品(n=20)含量稳定(共有特征峰峰面积RSD<10%;样品指纹图谱与对照图谱相似度R>0.99);不同工艺制备的样品(n=20)成分含量差异显著(P<0.05);比较不同样品对照图谱相似度,结果发现相邻样品之间的差别越来越大,可知随着黄芩提取物的不断纯化,成分信息损失呈现出不断增加的趋势。 4. 通过对照品确定6个共有特征峰中4个成分分别为黄芩苷、汉黄芩苷,黄芩素和汉黄芩素,4种成分峰面积之和占对照图谱所有峰面积之和的90%以上,即4个成分基本能代表整个图谱的含量信息;比较四组样品中四种成分的含量变化,结果显示碱溶酸沉步骤对提高四种成分和总黄酮的含量非常有效,醇沉步骤对提高四种成分的含量作用不明显,第二次碱溶酸沉步骤有利于提高总黄酮、黄芩苷和黄芩素的含量,但是对汉黄芩苷和汉黄芩素造成的损失较大。 5.四组样品(n=20)共80个,其颜色与成分的相关性均高(R>0.85),四组样品(n=20)的味道与成分相关性强(R>0.8),说明颜色、味道均与成分高度相关性,是内在微观成分的外在综合表征,以颜色和味道为主要内容的性状作为提取物质量评价指标具有其科学内涵。 6. 从样1到样4是黄芩逐步纯化精制的产物,药效实验结果显示样1在不同时间点的体温升高值最低,其解热效果最好,样2的肿胀率最小,其抗炎作用最强,表示随着黄芩被不断纯化其解热和抗炎活性并没有随之增强,反而有所降低;灰色关联度和双变量相关性分析结果均显示与体温升高值、肿胀率关联最强的成分是黄芩苷,但其它几种成分与体温升高值、肿胀率的双变量相关系数为负,说明提高除黄芩苷外的其它几种黄酮成分的含量,有利于降低体温升高值和肿胀率,即提高黄芩提取物的整体解热、抗炎药效;综上可知黄芩提取物中黄芩苷的含量并不是越高越好,纯化精制应该有个“度”,当纯化引起活性降低时就不能再继续纯化了,这就是中药提取纯化的“度”。 7. 比较四个样品解热效应变化曲线和颜色、味道变化曲线(SQC曲线),结果显示三条曲线均呈不断下降趋势趋势,提示当样品的颜色和味道逐渐减弱时,其解热作用也随之减弱;比较抗炎效应变化曲线和味道变化曲线(SQC 曲线),结果发现味道相似的样品,其抗炎效应也相近,样2是味道衰减变化的“拐点”,同时也是抗炎药效降低的“拐点”;综上可知,当样品的性状出现明显变化或减弱时,其药理活性也出现相应的变化和减弱,提示我们可以通过检测性状变化的“拐点”快速确定黄芩提取纯化的“度”,以此避免纯化后的样品出现药理活性损失。 8. 正交实验确定水提工艺参数为:煎煮次数 2次,每次煎煮时间1 h,料液比 1:12;正交实验确定碱溶酸沉工艺参数为:酸沉pH值1.5,保温温度80℃,保温时间60 min:制备不同产地的黄芩提取中间体,为下一步建立人工神经网络(ANN)模型提供样品。 9. 分别建立了颜色—抑菌率ANN模型、味道—抑菌率ANN模型、成分—抑菌率ANN模型、颜色&味道—抑菌率ANN模型、颜色&成分—抑菌率ANN模型、味道&成分—抑菌率ANN模型、颜色&味道&成分—抑菌率 ANN 模型,共计七个模型;采用R2和RMSE比较以上七种模型的训练和预测能力,结果发现采用某单一指标与药效建模,模型的训练和预测结果都较差,采用两种指标相结合与药效建模,模型的训练和预测结果有所提高,采用颜色、味道和成分三种指标相结合与药效建立的模型效果最好(R2=0.92,RMSE=3.96),说明颜色、味道、成分三种指标之间存在信息互补,三种指标相结合能全面快速评价黄芩提取物的整体质量。 结论: 本研究创新性地将性状(颜色与味道)引入黄芩提取物的质量评价体系中,通过研究黄芩提取纯化过程中性状、成分和药效的变化规律发现:纯化对提高黄芩提取物的药效有一定作用,但不是绝对的,提取物纯化一定有个“度”,当超过这个“度”时,药效不升反降,此时就不能再继续纯化了,这就是中药提取纯化的“度”;黄芩提取纯化过程中性状变化趋势与药效变化趋势一致,性状变化“拐点”同时也是药效变化“拐点”,可以根据性状变化“拐点”快速确定黄芩提取纯化的“度”;基于黄芩提取物性状、成分和药效三者相关性研究的基础,本项目成功建立了基于“性状+成分+药效”三位一体的整体质量评价方法,为提高中药提取物质量评价提供新的思路和参考。