運用電子鼻檢測活血化瘀中藥物質基礎研究

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

（1．南京中醫藥大學基礎醫學院，江蘇 南京 210023；2．Universiti Tunku Abdul Rahman，Malaysia）

運用電子鼻檢測活血化瘀中藥物質基礎研究

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

（1．南京中醫藥大學基礎醫學院，江蘇 南京 210023；2．Universiti Tunku Abdul Rahman，Malaysia）

目的 探討具有相同功效的中藥材是否具有共同的物質基礎，運用電子鼻能否對中藥的藥性進行初步量化。方法 運用電子鼻檢測常用具有活血化瘀功效的12種中藥材，分析其PCA圖和特征指紋圖譜的相似性，并通過差異指數和判別指數對其作用作進一步說明。結果 檢測的12種具有活血化瘀功效的中藥材具有相似的PCA圖和特征指紋圖譜。結論 12種活血化瘀的中藥具有共同的物質基礎。

電子鼻；活血化瘀；中藥材；實驗研究

同類中藥材大多具有相同或近似的功效，治療疾病也具有相似療效，因此，一定存有其共同的物質基礎。早在《素問·六節臟象論》中就有“五氣入鼻，藏于心肺”的論述，但至今尚未運用實驗的方法予以檢測和證實。近期發展起來的電子鼻技術為此提供了實驗研究的條件。電子鼻由氣味取樣器、氣體傳感器陣列和信號取樣系統構成，通過對人體的嗅覺進行模擬，能夠輸出被檢測樣品中揮發成分的整體信息，且具有檢測速度快、容易識別、使用方便、成本偏低等優點。現在，電子鼻檢測技術已經初步應用于中藥的氣味檢測與研究。我們用電子鼻對常用的12種具有活血化瘀功效的中藥材進行檢測，現實這些藥材確實具有共同的物質基礎，現將結果報告于下。

一 材料與方法

（一）檢測儀器

采用αFOX 4000傳感器陣列系統和法國Alpha M.O.S.公司的12金屬氧化物傳感器電子鼻。

（二） 檢測條件

載氣為合成干燥空氣，由空氣發生器供給，流速150 mL/min，人工手動進樣，獲取時間120s，延滯時間240 s。每個樣品重復檢測4次。

（三） 樣品準備

藥物用量：0.1g；操作方法：分別稱取0.1g藥品，各加5 mL蒸餾水，浸泡30 min后80℃加熱器加熱30min，冷卻后，放入37℃恒溫裝置中保溫，并進行檢測。

（四） 檢測藥物

見表1

所有檢測藥物均為中國藥品生物制品檢定所提供的標準品

表1 活血化瘀藥材傳統氣味、功效表

二 結果

（一）氣味特征指紋圖

把12個傳感器間隔30度均勻排列在圓周上，將每個傳感器的最大響應值取出并標識，這樣就形成了氣味特征指紋圖。從圖1中可以明顯地看出，被檢測的具有活血化瘀功效的中藥樣品雖然種類不同，但氣味指紋圖譜響應信號走勢相似，差異較小，表明被測樣品的氣味有一定的相似性。在傳感器P40/1、P10/2、P10/1處響應值最大。圖中僅樣品CSJ（12號，穿山甲）在LY2/LG傳感器的最大響應值與其它藥品相比差異較大，這說明穿山甲藥品還具有與其它藥品不同的特殊作用。

圖1 氣味特征指紋圖

川芎、丹參、水蛭、穿山甲都具有活血化瘀、改善血液循環等作用，雖然藥理學研究中各個藥品所含的有效成分不同，植物和動物的生命形態及物質組成也有很大差異，但它們同時都具備上述作用，且傳感器信號圖極為相似，表明它們具有共同的物質基礎。川芎為辛溫活血，丹參為苦寒活血，二者氣味相對而功效相近。水蛭咸、苦，平；穿山甲咸，微寒；二者氣味相近，因而功效相近。由此說明中藥材的“四氣”可以通過電子鼻進行檢測和客觀化表達。中藥分為“寒熱溫涼”的“四氣”就是眾多化學成分在宏觀框架下的共同體現，中醫藥理論能執簡馭繁，充分顯示了其認識客觀物質的優越性。

（二）主成分分析圖（PCA）

圖2 PCA檢測結果

在圖2中，除樣品穿山甲和桃仁距離坐標軸較遠外，其余均與坐標軸接近。

（三）各樣品間差異指數與判別指數

表2 各樣品間的差異指數

表3 各樣品間的判別指數

三 討論

用電子鼻檢測了12味常用具有活血化瘀功效的中藥材，發現它們有相似的氣味特征指紋圖，在進行主成分分析時也能體現其揮發成分具有共同的物質基礎，這就是它們均具有活血化瘀這一功效的原因，但其圖形又各不相同，由此提示它們之間還有各自個性的差別，即除活血功能之外，1-3號藥品還具有止痛作用，4-7號藥品兼具調經作用，8-9號藥品具有療傷作用，10-12號藥品在所有被檢測藥品中的活血功效最強且兼具消除癥瘕積聚的作用。

將活血化瘀藥物整體分析，從圖1、圖2可以看出，雖藥物種類不一，其化學成分差異較大，但通過電子鼻的檢測，發現其可揮發性成分具有一定的相似性，尤其是樣品1-4、樣品7-10，其傳感器響應行為高度一致，基本上可以認為是同類物質。將活血止痛藥、活血調經藥、活血療傷藥、破血消癥藥各作一組，結合圖1、圖2所示及表1、2、3進行分析可以看出，如活血止痛藥組中樣品1與樣品2、3的差異指數為0.36和0.33，判別指數為94.48、90.85，樣品2與3之間的差異指數為0.08，判別指數為42.14，表明郁金與延胡索相似程度較高。川芎、郁金、延胡索都具有活血止痛的作用，常用于血瘀氣滯的各種疼痛，郁金與延胡索味皆辛苦，且皆入心經、肝經，常用于肝郁氣滯所致之疼痛，川芎辛溫，能外散病邪，內行氣血，通達全身，主要用于治療頭痛、風濕痹癥、肢體疼痛等。將不同組藥物數據進行比較分析，也能獲得一些啟發，如川牛膝與蘇木的差異指數為0.01，與兒茶的差異指數為0.03，均較小，通過本實驗證明了川牛膝也兼具療傷作用，同時印證了《中藥學》教材中關于牛膝治療跌打損傷的說法。此外，丹參、郁金與蘇木、兒茶的差異指數也較小，但若仔細分析，川牛膝、丹參、郁金同兒茶、蘇木的差異越來越大，表明它們療傷的作用越來越弱，考之于《中藥學》教材，確實發現如證屬跌打損傷、瘀滯作痛時，川牛膝、丹參常與當歸、紅花、川芎等活血祛瘀止痛之品同用，而郁金這味藥的應用中則未提及此方面的功效。雖然郁金在《中藥學》中并未提及此方面的功效，但根據實驗結果中的差異指數，結合中醫藥知識，臨床中若發現跌打損傷兼肝氣瘀滯、血瘀內阻者，亦可將郁金作為佐使藥加入使用。

綜上所述，通過電子鼻對12種活血化瘀中藥材進行檢測，表明它們具有共同的物質基礎。用電子鼻可以檢測中藥材的藥性。電子鼻檢測中藥材不是單獨分析部分嗅覺信息，而是分析其綜合的整體信息，而中藥材的藥性理論正是對中藥整體信息的具體描述。電子鼻檢測中藥材的藥性，這一探索方式有助于解決中藥材藥效物質無法檢測、中西藥理論無法匯通等難題，具有廣闊的應用前景。

[1] 畢麗君, 高宏巖. 電子鼻(EN)及其在多領域中的應用[J]. 醫學信息, 2006, (07): 1283-1286.

[2] 祝佳婧. 電子鼻傳感器技術的研制進展[J]. 北京生物醫學工程, 2002, (04): 208-301.

[3] 劉紅秀, 駱德漢, 李衛東, 等. 基于電子鼻的中藥材鑒別新方法研究[J]. 遼寧中醫藥大學學報, 2011, 13(10): 32-35.

[4] 陳林, 劉友平, 陳鴻平, 等. 電子鼻在川芎不同產地不同等級評價中的應用[J]. 中藥與臨床, 2013, 4(1): 7-10.

[5] 盛良. 用電子鼻、電子舌檢測中西藥物共同藥效物質基礎[J]. 現代中西醫結合雜志, 2008, 17(18): 2778-2780.

[6] 盛良. 論中藥四氣五味的宏觀化學成分說[J]. 上海中醫藥雜志, 2008, 42(7): 63-67.

[7] 杜瑞超, 馮怡, 徐德生, 等. 電子鼻技術及其在中藥行業中的應用前景[J]. 中國實驗方劑學雜志, 2013, 19(5): 348-351.

[8] 屠鵬飛, 史社坡, 姜勇. 中藥物質基礎研究思路與方法[J]. 中草藥, 2012, 43(2): 209-215.

[9] 裴艷霞，川芎的藥理作用及其臨床應用[J].中國醫藥指南, 2010, 9(34): 197-198.

[10] 盛良. 再論用電子鼻、電子舌檢測中西藥物共同藥效物質基礎[J]. 現代中西醫結合雜志, 2008, 17(28): 4386-4387.

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

江蘇省科學技術廳基礎研究計劃（自然科學基金）資助項目(BK2012857) 。國家中醫藥管理局重點學科，江蘇省重點學科。Centre for Research in Traditional Chinese Medicine，UTAR.