李亞飛，湯璐璐，趙明方，唐 瑞，方可兒，張海瑞，杜偉鋒, 3*，葛衛(wèi)紅, 3*

基于Heracles NEO超快速氣相電子鼻麩炒白術(shù)炮制全過程氣味變化識(shí)別研究

李亞飛1, 2，湯璐璐1, 2，趙明方1, 2，唐 瑞1, 2，方可兒1, 2，張海瑞1, 2，杜偉鋒1, 2, 3*，葛衛(wèi)紅1, 2, 3*

1. 浙江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，浙江 杭州 311402 2. 浙江中醫(yī)藥大學(xué)中藥炮制技術(shù)研究中心，浙江 杭州 311401 3. 浙江中醫(yī)藥大學(xué)中藥飲片有限公司，浙江 杭州 311401

建立麩炒白術(shù)炮制全過程的定性判別模型，篩選出可以表征麩炒白術(shù)不同炮制程度的氣味成分。制備麩炒白術(shù)飲片，不同時(shí)間點(diǎn)取樣進(jìn)行分析。采用Heracles NEO超快速氣相電子鼻采集氣味圖譜，與Arochembase數(shù)據(jù)庫對比得到氣味成分信息，結(jié)合峰面積分析氣味成分的變化規(guī)律并進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)分析。通過判別因子分析（discriminant factor analysis，DFA）、正交偏最小二乘-判別分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA）、層次聚類分析（hierarchical cluster analysis，HCA）等將麩炒白術(shù)炮制全過程樣品成功分為4類：生品、炮制不及、炮制成品和炮制太過。在炮制過程中，3-甲基十五烷、十二烷基丙酸酯、正辛基環(huán)己烷、1,3-二硝基苯、8-甲基十五烷5個(gè)氣味成分的峰面積占比較高，其中1,3-二硝基苯在炮制全過程中峰面積呈降低趨勢；3-甲基十五烷從炮制不及到炮制成品的過程中峰面積呈增加的趨勢，從炮制成品到炮制太過的過程中峰面積呈降低趨勢；十二烷基丙酸酯從生品到炮制不及和炮制成品到炮制太過的過程中峰面積呈降低趨勢；正辛基環(huán)己烷、8-甲基十五烷從生品到炮制不及的過程中峰面積呈降低趨勢，從炮制不及到炮制成品的過程中峰面積呈增加趨勢，從炮制成品到炮制太過的過程中峰面積呈降低趨勢，且上述5個(gè)氣味成分的變量重要性投影值均大于1。Heracles NEO超快速氣相電子鼻能通過氣味對麩炒白術(shù)不同炮制程度樣品進(jìn)行定性判別，3-甲基十五烷、十二烷基丙酸酯、正辛基環(huán)己烷、1,3-二硝基苯及8-甲基十五烷5個(gè)氣味成分的變化可作為麩炒白術(shù)不同炮制程度的判斷依據(jù)。

麩炒白術(shù)；超快速氣相電子鼻；定性判別；炮制過程；氣味成分；3-甲基十五烷；十二烷基丙酸酯；正辛基環(huán)己烷；1,3-二硝基苯；8-甲基十五烷；判別因子分析；正交偏最小二乘-判別分析；層次聚類分析

白術(shù)為菊科蒼術(shù)屬植物白術(shù)Koidz.的干燥根莖，是“浙八味”之一，素有“十方九術(shù)”之稱[1]，性溫，味甘苦，具有健脾益氣、燥濕利水、止汗安胎之功效[2]。白術(shù)具有抗腫瘤、抗菌、抗炎、抗抑郁、降血糖、鎮(zhèn)痛、神經(jīng)保護(hù)和平衡腸道菌群的作用[3-5]?！吨袊幍洹?020年版一部收載了生白術(shù)和麩炒白術(shù)2種飲片[6]。麩炒白術(shù)較生白術(shù)具有更強(qiáng)的健脾益氣的作用[7-8]。目前，麩炒白術(shù)飲片的質(zhì)量研究主要集中在內(nèi)在成分的定量分析方面[9-10]。而外觀性狀作為評價(jià)中藥質(zhì)量的常用手段，仍停留在主觀描述層面，主要通過眼觀、鼻聞、口嘗等方式判斷質(zhì)量優(yōu)劣，這難以控制質(zhì)量且缺乏客觀性。

氣味是中藥重要的性狀特征，也是傳統(tǒng)用于推斷藥物性質(zhì)的基本依據(jù)，隨著對中藥質(zhì)量研究的深入，化學(xué)成分被證實(shí)為中藥防病治病的物質(zhì)基礎(chǔ)，中藥氣味特征與所含化學(xué)成分密切相關(guān)，能直接反映其內(nèi)在質(zhì)量[11-15]?！吨袊幍洹?020年版一部“麩炒白術(shù)”項(xiàng)下規(guī)定，應(yīng)“逸出焦香氣”[6]，目前白術(shù)炮制全過程的氣味研究多是依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的專家或者藥工的感官判斷，不可避免的會(huì)受到主觀差異的影響，且描述比較簡單，不能客觀體現(xiàn)麩炒白術(shù)的焦香氣。運(yùn)用電子鼻對其氣味進(jìn)行定性鑒別可以避免傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)所帶來的誤差。

超快速氣相電子鼻（ultra-fast gas phase electronic nose）具有靈敏度高、分析時(shí)間短、高通量、實(shí)時(shí)檢測等優(yōu)點(diǎn)[16-17]。它能快速準(zhǔn)確地檢測分析混合氣體、液體或固體樣品，分析、識(shí)別和檢測被測樣品中的復(fù)雜氣味和大多數(shù)揮發(fā)性成分，并給予樣品中揮發(fā)性成分的整體信息，也稱“指紋”數(shù)據(jù)[18-22]。因此應(yīng)用電子鼻對藥材氣味的判別更接近傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)鑒別，并有利于實(shí)現(xiàn)中藥性狀氣味客觀化表達(dá)。目前，電子鼻技術(shù)已廣泛用于多種藥材的分類鑒別，如高麗參、白術(shù)、黨參等[23-25]，但是鮮有將電子鼻運(yùn)用到白術(shù)炮制全過程氣味的研究。基于此，本研究將通過Heracles NEO超快速氣相電子鼻采集白術(shù)炮制全過程的氣味指紋圖譜，并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)分析建立白術(shù)炮制全過程的定性判別模型，通過各成分的變化規(guī)律及所占比例篩選出可用于判斷白術(shù)炮制程度變化的氣味成分，從“氣味”維度對白術(shù)全過程質(zhì)量識(shí)別進(jìn)行了補(bǔ)充。

1 儀器與材料

1.1 儀器

Heracles NEO型超快速氣相電子鼻，配備PAL RSI全自動(dòng)頂空進(jìn)樣器，非極性色譜柱MXT-5，中極性色譜柱MXT-1701，法國Alpha MOS公司；ME-204E型電子分析天平，精度0.01 g，瑞士梅特勒托利多集團(tuán)；DFT-200型手提式高速中藥粉碎機(jī)，溫嶺市林大機(jī)械有限公司；CGDC-750型電磁炒藥機(jī)，杭州海善制藥設(shè)備股份有限公司。

1.2 試劑與藥材

正構(gòu)烷烴C6～C16混合對照品，批號(hào)A10142930，購自美國RESTEK有限公司。5批白術(shù)生品（J～Z）購買于山東百味堂中藥飲片有限公司、河北春開制藥有限公司、湖南衡岳中藥飲片公司、江西江中中藥有限公司和浙江中醫(yī)藥大學(xué)中藥飲片公司用于方法建立；以及相同廠家所生產(chǎn)的白術(shù)飲片（Sa～Se）和麩炒白術(shù)飲片（Fa～Fe）各5批用于方法驗(yàn)證，生品飲片與麩炒飲片一一對應(yīng)，樣品信息如表1所示。經(jīng)浙江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院葛衛(wèi)紅教授鑒定，分別為菊科蒼術(shù)屬植物白術(shù)Koidz.干燥根莖的生品和炮制加工后的麩炒品。

2 方法與結(jié)果

2.1 白術(shù)炮制全過程樣品的制備

將收集到的5批白術(shù)生品，均按浙江中醫(yī)藥大學(xué)中藥飲片有限公司麩炒白術(shù)炮制工藝進(jìn)行炮制。具體工藝：先將炒藥鍋預(yù)熱（185 ℃），將蜜麥麩撒入熱鍋內(nèi)，待冒煙時(shí)加入白術(shù)30 kg炒炙13 min（白術(shù)-蜜麥麩10∶1），篩去麩皮，攤涼。炮制過程中分別于第1、2、3、4、5、6、10、11、12、13分鐘取樣，每次取樣量0.5 kg左右。

表1 白術(shù)樣品來源信息

自制樣品編號(hào)如下：以批號(hào)200501樣品為例，分別編號(hào)為S1～S6、S10～S13，由浙江中醫(yī)藥大學(xué)中藥飲片有限公司質(zhì)量負(fù)責(zé)人錢敏副主任中藥師依據(jù)炮制后藥材性狀判定，以S1～S5作為炮制不及樣品，S6作為麩炒成品，S10～S13作為炮制太過樣品。其余4批樣品類似處理，結(jié)果見表1。

2.2 白術(shù)供試品的制備

取白術(shù)炮制全過程樣品粉碎，過三號(hào)篩（50目），密封保存于鋁箔袋中備用。

2.3 白術(shù)氣味檢測方法的建立

2.3.1 孵化溫度考察 精密稱定樣品2.0 g，孵化時(shí)間20 min，捕集溫度45 ℃，進(jìn)樣體積5.000 mL，考察孵化溫度40、50、60、70、80 ℃。最終得出，80 ℃時(shí)色譜峰峰形良好，因此，選取80 ℃作為本實(shí)驗(yàn)的孵化溫度。

2.3.2 孵化時(shí)間的考察 精密稱定樣品2.0 g，孵化溫度80 ℃，捕集溫度45 ℃，進(jìn)樣體積5.000 mL，考察孵化時(shí)間5、10、15、20、25 min。最終得出，20 min時(shí)色譜峰趨于飽和，因此，選取20 min作為本實(shí)驗(yàn)的孵化時(shí)間。

2.3.3 稱樣量考察 進(jìn)樣體積5.000 mL，孵化溫度80 ℃，孵化時(shí)間20 min，捕集溫度45 ℃，考察樣品用量1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g。最終得出，稱樣量2.0 g后，色譜峰無明顯變化，因此，選取2.0 g作為最優(yōu)的稱樣量。

2.3.4 進(jìn)樣體積考察 精密稱定樣品2.0 g，孵化溫度80 ℃，孵化時(shí)間20 min，捕集溫度45 ℃，考察進(jìn)樣體積1.000、2.000、3.000、4.000、5.000 mL。最終得出，進(jìn)樣體積為5.000 mL時(shí)，色譜峰趨于飽和，因此，選取5.000 mL作為本實(shí)驗(yàn)的進(jìn)樣體積。

2.3.5 捕集溫度考察 精密稱定樣品2.0 g，孵化溫度80 ℃，孵化時(shí)間20 min，進(jìn)樣體積5.000 mL，考察捕集溫度35、40、45、50、55 ℃。最終得出，捕集溫度為55 ℃時(shí)，色譜峰數(shù)目無明顯變化，峰面積趨于飽和，峰形良好，因此，選取55 ℃作為本實(shí)驗(yàn)的捕集溫度。

2.4 電子鼻檢測參數(shù)確定

進(jìn)行單因素考察后，最終確定Heracles NEO超快速氣相電子鼻的檢測條件為樣品用量2.0 g，孵化溫度80 ℃，孵化時(shí)間20 min，進(jìn)樣體積5.000 mL，捕集溫度55 ℃。電子鼻檢測參數(shù)如表2所示。

對通過單因素考察而確定的檢測方法進(jìn)行精密度、重復(fù)性和穩(wěn)定性考察，以MXT-5柱中峰面積最大的4個(gè)色譜峰作為參照峰，分別為峰16、19、22、26，計(jì)算4個(gè)參照峰峰面積和保留時(shí)間的RSD值。

表2 電子鼻檢測參數(shù)

“/”表示無該信息

“/” indicates no such information

2.5 方法學(xué)考察

2.5.1 精密度考察 取同一供試品粉末（批號(hào)200413）2.0 g，置20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加蓋密封，置自動(dòng)進(jìn)樣器上，連續(xù)進(jìn)樣6次，按“2.4”項(xiàng)下方法檢測分析。4個(gè)色譜峰的峰面積RSD值分別為3.63%、2.87%、4.16%、3.62%，均小于5.00%，保留時(shí)間RSD值分別為0.10%、0.12%、0.13%、0.18%，均小于1.00%，表明儀器精密度良好。

2.5.2 重復(fù)性考察 取同一批樣品（批號(hào)200413），按“2.2”項(xiàng)下方法制備6份供試品粉末，分別精密稱定粉末2.0 g，置20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加蓋密封，置自動(dòng)進(jìn)樣器上，按“2.4”項(xiàng)下方法檢測分析。4個(gè)色譜峰的峰面積RSD值分別為4.00%、4.80%、3.41%、3.29%，均小于5.00%，保留時(shí)間RSD值分別為0.09%、0.10%、0.11%、0.11%，均小于1.00%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.5.3 穩(wěn)定性考察 取同一供試品粉末（批號(hào)200413）2.0 g，置20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加蓋密封，置自動(dòng)進(jìn)樣器上。分別于0、2、4、8、12、24 h，按“2.4”項(xiàng)下方法檢測分析。4個(gè)色譜峰的峰面積RSD值分別為2.09%、3.80%、4.02%、4.31%，均小于5.00%，保留時(shí)間RSD值分別為0.17%、0.20%、0.21%、0.30%，均小于1.00%，表明供試品粉末在制備后24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.6 白術(shù)電子鼻檢測

取2.0 g樣品放入20 mL樣品瓶中，加蓋密封，按“2.4”項(xiàng)下Heracles NEO最佳檢測條件，平行制備2個(gè)樣品，每個(gè)樣品重復(fù)測定2次。

2.7 數(shù)據(jù)分析

電子鼻信息的采集是通過記錄MXT-5柱子上的氣味色譜圖。采用正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（C6～C16）進(jìn)行校準(zhǔn)，將保留時(shí)間轉(zhuǎn)換為Kovats保留指數(shù)后，經(jīng)AroChemBase數(shù)據(jù)庫得出定性結(jié)果。同時(shí)，運(yùn)用DFA的統(tǒng)計(jì)方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將自制的炮制全過程飲片作為預(yù)測模型，將收集到的市售白術(shù)飲片與麩炒白術(shù)飲片各5批作為預(yù)測集，輸入數(shù)據(jù)模型中進(jìn)行預(yù)測。并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)分析篩選出麩炒白術(shù)炮制程度變化的指標(biāo)成分。

2.8 白術(shù)炮制過程氣味變化分析

作為一種新型的快速氣味分析儀，Heracles NEO超快速氣相電子鼻可以模仿人類的嗅覺，提供揮發(fā)性成分的感官信息。將白術(shù)炮制全過程樣品的氣相MXT-5色譜疊加圖及炮制前后鏡像圖對比（圖1、2），結(jié)合Arochembase數(shù)據(jù)庫信息，得到定性分析結(jié)果及峰面積變化情況（表3）。白術(shù)炮制全過程樣品中可能含有的氣味成分峰面積變化匯總見（表4）。S1～S6、S10～S13為分別于第1、2、3、4、5、6、10、11、12、13分鐘的過程取樣。結(jié)合以上圖表內(nèi)容可知，峰7在生品到成品過程中均未檢出該成分，峰11在成品中未檢出該成分；峰14在炮制全過程中峰面積呈降低趨勢；峰18、24從生品到炮制不及的過程中峰面積呈降低趨勢；峰2、4、10從炮制不及到炮制成品的過程中峰面積呈增加趨勢；峰20從炮制成品到炮制太過的過程中峰面積呈降低趨勢；峰3、27從生品到炮制不及的過程中峰面積呈降低趨勢，從炮制不及到炮制成品的過程中峰面積呈增加趨勢；峰15、17、21、23、26從生品到炮制不及和炮制成品到炮制太過的過程中峰面積均呈降低趨勢；峰12、13、22從炮制不及到炮制成品的過程中峰面積呈增加趨勢，從炮制成品到炮制太過的過程中峰面積呈降低趨勢；峰5、9、16、19、25從生品到炮制不及和炮制成品到炮制太過的過程中峰面積均呈降低趨勢，從炮制不及到炮制成品的過程中峰面積呈增加趨勢，其中峰9月桂烯具有甜香脂氣味，初步推測為白術(shù)炮制過程中的焦香氣味來源；峰1、8從炮制成品到炮制太過的過程中，峰面積呈增加趨勢，其中峰1中醛基具有焦味[27]，初步推測為焦味主要來源，后期還需實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖1 MXT-5氣味指紋圖譜疊加圖

1-2-甲基丙醛 2-2-甲基戊烷 3-乙烷 4-二環(huán)戊烷 5-環(huán)己烷 6-2-乙醇 7-2-甲基乙醛 8-1,1,2,2-四氯乙烷 9-月桂烯 10-4-羥基-5-甲基-3(2H)-呋喃酮 11-戊酸戊酯 12-γ-壬內(nèi)酯 13-3-甲替啶烷 14-1,3-二硝基苯 15-α-紫羅蘭酮 16-正辛基環(huán)己烷 17-十五烷 18-α-蛇床烯 19-8-甲基十五烷 20-5-甲基十五烷 21-4-十一烷醇化物 22-3-甲基十五烷 23-十六烷 24-四氯間二甲苯 25-正癸苯 26-十二烷基丙酸酯 27-丁草胺

表3 白術(shù)氣味物質(zhì)基礎(chǔ)及感官描述信息(MXT-5柱)

“RI”表示保留指數(shù)；“+”表示檢出成分，“?”表示未檢出成分；“↑*”表示與上一炮制程度相比，峰面積顯著增加，“↓*”表示與上一炮制程度相比，峰面積顯著降低；“/”表示未識(shí)別出氣味信息

“RI” represents retention index; “+” indicates the detected component, “?” indicates that the component is not detected; “↑*” indicates that the peak area is significantly increased compared with the previous processing degree, “↓*” indicates that the peak area is significantly reduced compared with the previous processing degree; “/” indicates that the odor information is not identified

表4 白術(shù)中色譜峰峰面積(MXT-5柱)

“?”表示峰面積＜1000或未檢出

“?” indicates the peak area < 1000 or not detected

2.9 化學(xué)計(jì)量學(xué)分析

2.9.1 判別因子分析（discriminant factor analysis，DFA） DFA是一種在主成分分析基礎(chǔ)上擴(kuò)大組間差異、減少組內(nèi)差異的方法。本研究采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻自帶軟件Alphasoft 11.0軟件進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)分析。對白術(shù)生品及其麩炒品進(jìn)行DFA分析，結(jié)果見圖3，白術(shù)生品及炮制不及、炮制成品和炮制太過樣品能明顯分為4個(gè)區(qū)域，生品白術(shù)集中在第4象限，炮制不及樣品集中在第1、4象限，麩炒成品集中在第1象限，炮制太過樣品集中在第3象限，按照逆時(shí)針順序進(jìn)行依次分布，符合炮制變化趨勢。從圖中可知，判別因子1（DF1）的貢獻(xiàn)度為91.911%，判別因子2（DF2）的貢獻(xiàn)度為6.413%，二者累積貢獻(xiàn)度為98.324%，表明Heracles NEO超快速氣相電子鼻技術(shù)可以快速鑒別白術(shù)炮制全過程樣品，且區(qū)分效果顯著。

2.9.2 DFA模型預(yù)測 在DFA模型的基礎(chǔ)上，將用于方法驗(yàn)證的生品白術(shù)飲片與麩炒白術(shù)飲片各5批作為預(yù)測集，采用“2.9.1”項(xiàng)下建立的DFA模型對此10批樣品（Sa～Se、Fa～Fe）進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測圖見圖4，2批生品白術(shù)飲片（Sb、Se）落入DFA模型的生品范圍內(nèi)，3批生品白術(shù)飲片（Sa、Sc、Sd）落入未知區(qū)域，2批麩炒白術(shù)飲片（Fa、Fb）落入DFA模型的炮制不及范圍內(nèi)以及3批麩炒白術(shù)飲片（Fc、Fd、Fe）落入DFA模型的炮制成品范圍內(nèi)。

圖3 4類不同炮制程度白術(shù)樣品DFA圖

雖然2批麩炒白術(shù)飲片未落入炮制成品范圍內(nèi)，但是可以和生品明顯區(qū)分開，預(yù)測出是炮制后樣品，說明建模較好。分析2批麩炒白術(shù)飲片未落入對應(yīng)范圍的原因，可能是由于飲片購買自不同飲片公司，炮制工藝不同，對麩炒成品的判斷不同，或者是樣品在貯藏和運(yùn)輸過程中氣味發(fā)生略微變化所致。

2.9.3 正交偏最小二乘-判別分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA） OPLS-DA為偏最小二乘-判別分析（partial least squares- discriminant analysis，PLS-DA）的擴(kuò)展。相比于PLS-DA，該方法可以在不降低模型預(yù)測能力的前提下，有效減少模型的復(fù)雜性和增強(qiáng)模型的解釋能力，從而最大程度詮釋組間差異[26]。

以生品白術(shù)與麩炒白術(shù)的27個(gè)氣味色譜峰峰面積為變量，采用SIMCA 14.1軟件進(jìn)行OPLS-DA。結(jié)果顯示，模型解釋率（R2）為0.967，模型預(yù)測率（2）為0.573，均大于0.5，表明模型具有良好的解釋率和可靠性。不同樣品點(diǎn)之間的距離反應(yīng)不同樣品間存在特異性差異的程度，生品白術(shù)與炮制成品均位于第1象限，炮制不及樣品位于第4象限，炮制太過樣品位于第2象限與第3象限，表明生品到炮制不及與炮制成品到炮制太過階段，氣味發(fā)生了顯著性的變化，而生品與炮制成品的氣味信息較為相似，氣味變化趨于穩(wěn)定。結(jié)果見圖5。

S、Z-生品 S1～S5-炮制不及 S6、Z6-炮制成品 S10～S13-炮制太過

2.9.4 變量重要性投影（variable importance projection，VIP） VIP值大于1被認(rèn)為是對分類貢獻(xiàn)較大的變量[28]。結(jié)果顯示，3-甲基十五烷、1,1,2,2-四氯乙烷、十二烷基丙酸酯、正辛基環(huán)己烷、1,3-二硝基苯、環(huán)己烷、8-甲基十五烷的VIP值均大于1，提示這7個(gè)氣味成分是影響白術(shù)飲片氣味的差異標(biāo)志物。其中1,1,2,2-四氯乙烷、環(huán)己烷的峰面積占比較低，因此可將3-甲基十五烷、十二烷基丙酸酯、正辛基環(huán)己烷、1,3-二硝基苯、8-甲基十五烷作為判斷麩炒白術(shù)炮制程度變化的指標(biāo)成分。結(jié)果見圖6，橫坐標(biāo)指峰號(hào)，縱坐標(biāo)指VIP值。

2.9.5 層次聚類分析（hierarchical cluster analysis，HCA） 對白術(shù)炮制全過程的27個(gè)氣味色譜峰峰面積信息值進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果顯示，生品及炮制不及、炮制成品及炮制太過均能單獨(dú)聚為一類。HCA結(jié)果與OPLS-DA結(jié)果相符，結(jié)果見圖7。

3 討論

本研究采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻技術(shù)對不同炮制程度的白術(shù)粉末樣品采集色譜數(shù)據(jù)，進(jìn)行Kovats保留指數(shù)定性及化學(xué)計(jì)量學(xué)分析，建立了麩炒白術(shù)炮制全過程的定性判別模型。該模型彌補(bǔ)了傳感器型電子鼻不能對白術(shù)成分定性的劣勢，它能快速獲取目標(biāo)物的氣相色譜信息。使用電子鼻代替人類嗅覺系統(tǒng)，能夠?qū)鹘y(tǒng)鑒別經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為客觀數(shù)據(jù)，有利于氣味的客觀化和整體化[29]。

圖6 白術(shù)27個(gè)氣味色譜峰的VIP值

Heracles Neo超快速氣相電子鼻具有2根極性存在差異的色譜柱（10 m×180 μm），即MXT-5（低極性，固定液膜厚0.4 μm）和MXT-1701（中極性，固定液膜厚0.4 μm），一次注射進(jìn)樣，雙柱同時(shí)分析，譜圖同時(shí)呈現(xiàn)2根色譜柱的分離結(jié)果。通過對白術(shù)炮制全過程樣品的氣相色譜信息進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明MXT-5柱的分離效果優(yōu)于MXT-1701柱，故選擇MXT-5柱的峰面積結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，推測出白術(shù)焦香氣味和焦味的主要色譜峰來源。白術(shù)氣味的定性分析結(jié)果表明，可能存在的化合物大多為烷烴類化合物，僅月桂烯為揮發(fā)油成分，這些化合物的感官信息主要被描述為“香油、糖果、水果、霉味、甜的、樹脂”。但是并未發(fā)現(xiàn)蒼術(shù)酮和白術(shù)內(nèi)酯類成分，由此可知，電子鼻技術(shù)不能對白術(shù)化學(xué)成分進(jìn)行準(zhǔn)確的測定。

S、Z-生品 S1～S5-炮制不及 S6、Z6炮制成品 S10～S13-炮制太過

在炮制全過程中，白術(shù)焦香氣味特征峰環(huán)己烷、月桂烯、γ-壬內(nèi)酯、3-甲替啶烷、正辛基環(huán)己烷、8-甲基十五烷、正癸苯的峰面積呈先增加后降低的趨勢，峰面積總體在炮制6 min時(shí)達(dá)到最大值，這提示白術(shù)的炮制時(shí)間不宜過長，時(shí)間過長會(huì)使麩炒白術(shù)的焦香氣消失。此外，隨著炮制時(shí)間的增加，白術(shù)焦味來源特征峰2-甲基丙醛、1,1,2,2-四氯乙烷的峰面積在炮制太過中峰面積顯著性增加，而2-甲基丙醛吸入過多可造成中毒，且對眼睛有刺激性，1,1,2,2-四氯乙烷屬于2類致癌物質(zhì)，這也提示了白術(shù)的炮制時(shí)間不宜過長。故將白術(shù)的麩炒時(shí)間設(shè)定為6 min達(dá)到最佳。

DFA定性預(yù)測結(jié)果表明，2批麩炒白術(shù)飲片分布于炮制不及范圍，推測的原因有：（1）氣味略差于本研究所建立的麩炒白術(shù)氣味模型；（2）藥材來源于不同飲片公司，炮制工藝不同，故對麩炒成品的判斷不同；（3）樣品在貯藏或運(yùn)輸過程中氣味發(fā)生略微變化，故落于模型范圍外。OPLS-DA與HCA均可以有效區(qū)分不同炮制程度的麩炒白術(shù)。結(jié)果顯示，隨著炮制時(shí)間增加，麩炒白術(shù)的氣味發(fā)生了明顯變化，這為辨別不同炮制時(shí)間麩炒白術(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。此外3-甲基十五烷等7個(gè)成分的VIP值均大于1，且3-甲基十五烷、十二烷基丙酸酯、正辛基環(huán)己烷、1,3-二硝基苯、8-甲基十五烷峰面積占比較高，是影響白術(shù)氣味的差異標(biāo)志物，結(jié)合氣味變化分析結(jié)果，提示3-甲基十五烷、十二烷基丙酸酯、正辛基環(huán)己烷、1,3-二硝基苯、8-甲基十五烷可作為判斷麩炒白術(shù)炮制程度變化的指標(biāo)成分。

本研究建立了白術(shù)炮制全過程的定性判別模型，通過對5批炮制全過程樣品的氣味物質(zhì)峰面積分析，篩選出了3-甲基十五烷等5個(gè)氣味成分可用于判斷不同炮制程度的白術(shù)。雖然電子鼻技術(shù)還不能對炮制特征性成分建立定量模型，但其建立的定性模型可從“氣味”維度對白術(shù)炮制全過程質(zhì)量識(shí)別進(jìn)行補(bǔ)充，具有良好的應(yīng)用前景。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Identification of odor changes in whole process ofprocessing based on Heracles NEO ultra-fast gas phase electronic nose

LI Ya-fei1, 2, TANG Lu-lu1, 2, ZHAO Ming-fang1, 2, TANG Rui1, 2, FANG Ke-er1, 2, ZHANG Hai-rui1, 2, DU Wei-feng1, 2, 3, GE Wei-hong1, 2, 3

1. School of Pharmaceutical Sciences, Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 311402, China 2. Research Center of TCM Processing Technology, Zhejiang Chinese Medical University, Hangzhou 311401, China 3. Zhejiang Chinese Medical University Chinese Medicine Yinpian Co., Ltd., Hangzhou 311401, China

Establish a qualitative discriminant model for the whole process of Baizhu (, AMR) stir-fried with wheat bran (wbAMR), and screen out the odor components that can characterize the different processing degrees wbAMR.AMR decoction pieces with different processing time were prepared by wheat bran stir-frying method. The odor spectrum was collected by ultra-high-speed gas phase electronic nose, and the odor component information was obtained by comparing with the Arochembase database. The variation of odor components was analyzed by peak area and chemometrics analysis was carried out.Through discriminant factor analysis (DFA), orthogonal partial least squares-discriminant analysis (OPLS-DA), hierarchical cluster analysis (HCA), etc., the whole process samples of wbAMR were successfully divided into four categories: raw products, less processed, processed products and processed too much. The peak area of 1,3-dinitrobenzene showed a decreasing trend during the whole processing process. The peak area of 3-methylpentadecane showed an increasing trend from raw products to less processed, and the peak area showed a decreasing trend from processed products to processed too much. The peak area of dodecyl propionate decreased from raw products to less processed and from processed products to processed too much. The peak area of-octylcyclohexane and 8-methylpentadecane showed a decreasing trend from raw products to less processed products, an increasing trend from less processed products to processed products, and a decreasing trend from processed products to processed too much. And the variable importance projection values of the above five odor components were all greater than 1.Heracles NEO ultra-fast gas phase electronic nose can qualitatively distinguish the samples of different processing degrees of wbAMR by odor. The changes of 5 odor components of 3-methylpentadecane, dodecyl propionate,-octylcyclohexane, 1,3-dinitrobenzene and 8-methylpentadecane can be used as the basis for judging the different processing degrees of wbAMR.

stir-fried with wheat bran; ultra-fast gas phase electronic nose; qualitative discrimination; processing; odour component; 3-methylpentadecane; dodecyl propionate;-octylcyclohexane; 1,3-dinitrobenzene; 8-methylpentadecane; discriminant factor analysis; orthogonal partial least squares-discriminant analysis; hierarchical cluster analysis

R283.6

A

0253 - 2670(2023)15 - 4812 - 11

10.7501/j.issn.0253-2670.2023.15.006

2023-03-01

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃—中藥飲片質(zhì)量識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)研究（2018YFC1707001）；杭州市農(nóng)業(yè)與社會(huì)發(fā)展科研重點(diǎn)項(xiàng)目（202204A06）；寧波市“科技創(chuàng)新2025”重大專項(xiàng)（2020Z089）

李亞飛（1997—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)橹兴幣谥萍爸兴幩幚硌芯俊el: 15772170377 E-mail: 949087021@qq.com

通信作者：杜偉鋒（1984—），男，副研究員，從事中藥炮制及質(zhì)量控制研究。Tel: (0571)87195895 E-mail: duweifeng_200158@sohu.com

葛衛(wèi)紅（1969—），男，教授，從事中藥藥理與新產(chǎn)品開發(fā)研究。E-mail: geweihong@hotmail.com

[責(zé)任編輯 鄭禮勝]