康帥

中國食品藥品檢定研究院

張南平*

中國食品藥品檢定研究院

石佳

中國食品藥品檢定研究院

馬雙成*

中國食品藥品檢定研究院

中藥材、中藥飲片及中成藥是中藥的重要組成部分。中藥飲片和中成藥的原料均來自中藥材，由此看出，中藥材是“中藥質(zhì)量之源”。中藥材性狀和顯微鑒定作為一種獨特的中藥質(zhì)量分析方法，為保證中藥質(zhì)量、保障中藥臨床用藥安全有效發(fā)揮著重大作用。著名生藥學家樓之岑在1997年出版的《中草藥性狀和顯微鑒定法》曾提到：“由于中草藥自身的復雜性和變異性，目前尚無任何一種技術(shù)方法能夠充分替代中草藥的性狀和顯微鑒定這一古老的技術(shù)方法”[1]。近年來，在中藥分析水平顯著提升的同時，中藥質(zhì)量問題也日漸凸顯[2]。傳統(tǒng)的性狀和顯微鑒定方法仍然是不可替代的經(jīng)典方法。并且，隨著顯微技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，中藥材性狀和顯微鑒定的研究也在進一步拓展。

目前，傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅成為我國社會發(fā)展的重要趨勢之一，也在逐漸成為國家創(chuàng)新性可持續(xù)發(fā)展的重點。隨著國家在人工智能（AI）、5G 等新興領(lǐng)域的不斷投入，數(shù)字技術(shù)也在不斷迭代創(chuàng)新，為中藥材鑒定的數(shù)字化研究提供了強有力的創(chuàng)新動力。近年來，中國食品藥品檢定研究院聯(lián)合多家藥品檢驗檢測機構(gòu)，共同開展了中藥民族藥數(shù)字標本平臺的建設(shè)工作，尤其是在將傳統(tǒng)中藥材鑒定方法數(shù)字化規(guī)范的制定、圖文檢索系統(tǒng)的開發(fā)，以及人工智能識別技術(shù)的應用等方面進行了一些探索和嘗試。其中，首要的是建立一套從宏觀形態(tài)到微觀結(jié)構(gòu)的中藥材性狀和顯微鑒定數(shù)字化研究規(guī)范，創(chuàng)新中藥材鑒定和混偽品鑒別的思路方法。種子作為植物的繁殖器官，不但具有相對穩(wěn)定的鑒別特征和獨特的組織結(jié)構(gòu)，也是中藥材的重要來源。因此，中藥民族藥數(shù)字標本平臺首先以種子類藥材作為范例，對中藥材性狀和顯微鑒定數(shù)字化研究規(guī)范的建立進行初次嘗試。

1 種子鑒定術(shù)語的規(guī)范化研究

我國種子鑒定研究機構(gòu)集中在農(nóng)業(yè)與檢疫等部門，主要鑒定對象為雜草種子。以栽培藥用植物種子為研究對象的主要為藥用植物研究機構(gòu)。隨著中藥材標準研究與制定水平的提高，中藥材的性狀描述逐漸趨向科學、合理，但種子類藥材標準仍存在一些術(shù)語使用不規(guī)范、使用少數(shù)俗語等情況。

植物分類學已經(jīng)建立起了較為規(guī)范的植物形態(tài)學描述術(shù)語體系，幾乎可以對任何植物類群進行較準確的形態(tài)描述，并以此對植物進行鑒定與分類[3]。但種子形態(tài)學研究至今大多仍停留在對研究對象的描述層面，且研究范圍主要為雜草種子的鑒定，種子鑒定因缺乏鑒定與分類系統(tǒng)而困難重重。種子分類系統(tǒng)建立的前提是種子鑒定術(shù)語的規(guī)范化，對各科屬種子的特征進行歸納，以確保鑒定與分類工作的正向開展。為此，中國科學院植物研究所研究種子鑒定與分類的專家們對各國種子研究文獻進行了整理并歸納，提出了一整套種子形狀定義，如種子形態(tài)分類研究術(shù)語[4]、植物種子形態(tài)鑒定方法[5]，后又對以上分散的術(shù)語進行綜合而得“中國植物種子形態(tài)學研究方法和術(shù)語”[6]。種子形態(tài)鑒定與分類術(shù)語的規(guī)范化研究，對種子從外部形態(tài)到剖面構(gòu)造，以及微形態(tài)特征等進行了規(guī)范與標準化，為我國植物種子鑒定與分類學科奠定了研究基礎(chǔ)。

2 種子類藥材鑒定數(shù)字化規(guī)范

根據(jù)已有的研究方法、描述術(shù)語，把種子鑒定研究方法與內(nèi)容規(guī)范化地分成以下4 個部分：性狀、剖面、橫切面、粉末特征。

2.1 性狀

種子性狀包括種子大樣、種子形狀、種子大小等部分。在研究具體的種子時，首先應剔除不成熟的、畸形的樣品，并對種子表面進行清潔處理，去掉種子表面的雜質(zhì)，以保證種子鑒定特征的清晰。種子性狀特征的原始圖必須大于300 萬像素。

2.1.1 種子大樣

方法：把較多的、能夠代表種子長寬范圍的完整種子樣品放在背景顏色合適的臺面或背景物上，使種子呈自然穩(wěn)定的狀態(tài)。種子擺放的構(gòu)圖應盡量美觀，必要時可使用圖像處理軟件進行切割處理。

數(shù)量：細小種子（直徑＜5 mm）的數(shù)量不少于20 個種子，中等大?。ㄖ睆?5～15 mm）（包含5mm）的不少于15 個種子，大種子（直徑≥15mm）的種子數(shù)量不少于10 個。

標尺：種子大樣圖片在拍攝時需要在右側(cè)放置一長度與預想構(gòu)圖等高的標尺，標尺最小長度單位為1 mm，或根據(jù)實際情況確定標尺最小刻度的長度單位。

大樣擺放時的種子形狀一般按2020年版《中國藥典》性狀項進行描述，2020年版《中國藥典》以外的品種按其他標準收載的描述為準，沒有標準收載的按實際觀察情況，或參考相關(guān)文獻進行描述。

2.1.2 種子形狀

種子的形狀包括種子的正面觀、側(cè)面觀與腹（臍）面觀等三個基本面的種子形狀。這三個基本面圖片的擺設(shè)不放置標尺。選擇典型的、能夠代表種子形態(tài)特征的中等大小的種子進行觀察與拍照。

正面觀：種臍朝向下端，種子最大表面輪廓面朝上，朝上面稱為種子的正面觀。如果正反兩面種子的表面特征不同，建議拍攝兩面的圖片，并進行描述，如圖1A、圖2A 所示。

此外，直生胚的種子把種臍朝向下端；彎生或橫生胚的種子除了種臍朝下端以外，還必須把發(fā)芽孔（胚根先端指向的位置）放置在右側(cè)或右下角。

側(cè)面觀：把正面觀擺放的種子的側(cè)面立起來朝上，此時朝上面稱為種子的側(cè)面觀。如果種子的兩側(cè)表面特征不同，建議兩個側(cè)面都拍攝圖片，并進行描述，如圖1B、圖2B 所示。

腹（臍）面觀：種臍朝上，拍攝與觀察種臍的位置、大小、形狀、紋理，以及其他特征。如果種子的腹（臍）面觀與頂面觀的表面特征不同，建議兩個面都拍攝圖片，并進行描述，如圖1C、圖2C 所示。

圖1 瓜蔞子（雙邊栝樓）的三個基本面擺放示例圖（直生胚）

圖2 黎豆的三個基本面擺放示例圖（彎生胚）

按照植物形態(tài)學對形狀的描述規(guī)定：種子寬度小于長度的稱狹，寬度大于長度的稱扁或橫窄[6]。如黎豆的形狀為正面觀扁圓形或橫橢圓形，側(cè)面觀狹橢圓形；腹（臍）面觀扁橢圓形。

2.1.3 種子大小

種子的大小系指種子在規(guī)范擺放、規(guī)范測量方式下所測量種子大小的數(shù)值。種子的大小以長（L）、寬（W）和厚度（T）表示。各量度均以種子的最小值至最大值表示，單位毫米。測量種子大小時一般情況下，可使用卡尺、坐標格紙(適于大、中粒)、體式顯微鏡(適于小粒)，最小精度0.1mm，統(tǒng)一為兩位有效數(shù)字。極端小或大的種子可以不進行測量，或?qū)懪家姶笥诙嗌賯€長度單位。種子的長、寬、厚數(shù)值，以實際的測量數(shù)據(jù)為準。

長度：系指種子正面觀擺放時，種臍端至種子的相對的頂端間或著生種臍的腹面至種子相對的頂面間的軸長，如圖3A 所示。

寬度：系指種子正面觀擺放時，垂直于長度軸的種子最大直線距離，如圖3A 所示。

厚度：系指垂直于寬度的第3 平面的直線距離，即種子的側(cè)面觀擺放方式下測量種子的厚度，如圖3B 所示。

圖3 種子大小測量方式示意圖

2.1.4 表面特征

種子的表面特征是指種子的顏色、表面紋理、表面溝槽、表面毛狀物、腺體等。

表面顏色，除紅、橙、黃、綠、白、黑、灰、褐等主色外，還應根據(jù)色調(diào)不同加以修飾，如紅褐色、灰褐色、黃褐色、淺褐色等。

表面紋理包括：表面的細小條紋、網(wǎng)紋、顆粒、凹穴、溝、棱、脈、褶皺等表面具有的特征。

表面毛狀物包括種子上的冠毛、被毛、腺毛等特征。

表面顏色、紋理、毛狀物等特征的描述按植物學種子形態(tài)描述文獻進行[4]。表面特征如果較小，需要用體式顯微鏡進行拍攝，并在圖片的右下方放置合適的標尺，一般以毫米、微米為最小長度單位。

2.1.5 表面構(gòu)造

種子表面構(gòu)造包括：種臍、種脊、合點、種阜、種孔（發(fā)芽孔）等種子固有的特征。需要描述各特征的位置、形狀、顏色、紋理等信息，并拍攝特寫。如果種子表面還有其他明顯的鑒別特征，也應拍攝微性狀圖，并進行描述。

2.2 剖面特征

種子剖面的擺放方式應與種子正面觀的擺放方式一致，即種臍朝向下端，胚根放在右側(cè)或右下角。種子剖面圖加注標尺。

2.2.1 縱剖面

沿種子的長軸方向縱向切開，盡量把胚縱切成左右對稱的兩瓣。雙子葉植物無胚乳種子應沿子葉中間切開，并對該特征進行拍攝。觀察與描述剖面形狀，胚乳有無，胚的類型、形狀、大小、顏色，子葉的形狀、大小、顏色等，如圖4A、圖5A 所示。

如果胚的形狀不規(guī)則或有胚乳種子的胚較短（橫剖面沒有胚）時，應取出胚單獨拍攝。

2.2.2 橫剖面

沿種子的橫軸方向的中部把種子切斷，對該特征進行拍攝，應能夠清楚地表現(xiàn)出：胚的形狀、大小、顏色，子葉形狀，以及胚乳的有無等。

胚和胚乳的界線難以區(qū)別時，對一些含淀粉為主的有胚乳種子，可將稀碘液滴在切面上，使含淀粉的胚乳顯現(xiàn)藍色。對淀粉比較少的胚乳種子，可在切面滴幾滴水，幾分鐘后，可顯現(xiàn)出胚和胚乳的分界線，如圖4B、圖5B 所示。

圖4 直生胚種子剖面擺放示例圖

圖5 彎生胚種子剖面擺放示例圖

2.3 橫切面特征

沿種子長軸方向的中部位置橫向切片，裝片。較大的種子取一半切片即可，小種子或不易切片的種子建議采用冰凍切片或石蠟切片方法進行切片。

為了保證種皮組織描述的統(tǒng)一性，種皮構(gòu)造及名稱按上述，由外向內(nèi)進行描述。首先描述外種皮細胞，如果外種皮只有1 層細胞，則從種皮表皮細胞開始描述細胞類型、形狀、顏色、大小、細胞壁厚薄等。中種皮外層重點描述細胞類型、層數(shù)、形狀、顏色、細胞壁的厚度等。中種皮層組織與中種皮內(nèi)層組織的描述方式同中種皮外層組織。內(nèi)種皮組織描述細胞類型、層數(shù)、形狀、顏色、細胞壁的厚度。由外向內(nèi)對逐層組織進行描述，直至胚乳、子葉細胞，包括細胞界限不清楚的頹廢組織，如圖6 所示。

圖6 砂仁種子橫切面示意圖

種子橫切面特征的原始圖必須大于300 萬像素，JPG 或TIFF 格式，物鏡使用20 倍或40倍，視種子大小而定。種子橫切面特征圖需在圖的右下角標注單位為50 μm 或100 μm 的標尺。

2.4 粉末特征

種子的粉末特征按照中藥材相關(guān)標準或參考文獻選擇合適的、常見的顯微特征進行觀察與拍攝。每張顯微特征圖應在300 萬像素以上，物鏡使用40 倍。如果顯微特征較大，也可用20 倍物鏡，但需在粉末特征拼圖上予以注明。各顯微特征應拼成一張四方形圖片，特征之間用相同寬度的白色線條進行分割，并在圖的右下角標注50 μm 的標尺，如圖7 所示。

圖7 草豆蔻粉末特征示意圖

種子粉末的每種顯微特征，包括形狀、大小與顏色等都有一定的變異范圍，應多觀察特征的大小、形狀的變異情況，文字描述也應與之對應?！吨袊幍洹分袑χ兴幉牡姆勰┨卣髅枋鋈杂胸S富空間，當發(fā)現(xiàn)一些新的、《中國藥典》未收載的顯微特征時，若有必要也應收入粉末特征中，文字描述按實際，以及參考文獻進行。

3 展望

中藥材及飲片的真?zhèn)舞b別是中藥質(zhì)量評價中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7-9]。隨著科學技術(shù)的進步，越來越多的新技術(shù)新方法被應用到中藥質(zhì)量控制中?；趥鹘y(tǒng)的鑒別方法，結(jié)合現(xiàn)代顯微鏡及圖像處理技術(shù)所開展的中藥鑒定數(shù)字化研究，為中藥檢驗提供科學準確參考的同時，也為實物標本向數(shù)字化標本的轉(zhuǎn)型，中藥材性狀顯微特征的遠程共享、信息比對及其數(shù)據(jù)庫的建立、實現(xiàn)中藥材的智能識別和分類，促進中藥的數(shù)字化智能化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。