栀子药材商品规格等级标准研究

肖日传+苗琦+罗光明+袁源见+张风波+谢晶+李波

[摘要] 采集来自全国各地不同商品等级野生和栽培的栀子样品，以D65光源、图像信息收集软件提取果皮颜色的色泽数据，利用数显游标卡尺对栀子饱满度信息进行量化，用高效液相色谱法测定栀子6种成分的含量，利用两步聚类分析和对应分析等统计方法对10个指标进行了分类比较，确定各传统鉴别主征的显著性和重要程度，建立栀子药材传统商品规格分类与果皮颜色的多重对应关系，探索果皮颜色与活性成分指标的相关性，为栀子药材商品规格等级的合理划分提供依据。经过分析，药材可分为2类且有显著的区分意义，果皮颜色传统判别主征的重要性大于饱满度，对栀子的一、二等品能进行较为准确的区分。该研究补充并重建了栀子商品规格等级的划分标准，同时制定了栀子等级快速评判的方案，为栀子药材品质的综合评价提供了新途径和新思路。

[关键词] 栀子； 商品规格等级； 传统鉴别主征； 两步聚类分析； 品质

[Abstract] Collecting different commodity grade Gardenia jasminoides of wild and cultivated varieties all over the country， obtaining color information from each batch of G. jasminoides by the standard D65 light source and image acquisition system， quantifing the gardenia plumpness information by the digital display vernier caliper， determinating 6 kinds of effective components of G. jasminoides by HPLC， classifing from ten indicators by two step clustering analysis and correspondence analysis method of statistics， clearing the importance of the traditional identification indexes， establishing multiple corresponding relation between the skin color and commercial specification of G. jasminoides，exploring the correlation of the skin color and chemical composition， to provide the reference for the reasonable division of commercial specifications and grades of G. jasminoides. Medicine is divided into two classes and has obvious distinguish meaning， The importance of the skin color is greater than the plumpness in traditional identification characteristics， it can accurately distinguish the specifications of G. jasminoides. We improve and rebuild the standard of commodity specifications and grades of Gardenia jasminoides Ellis and establish the rapid evaluation method by the study， it provide a new way and idea for the comprehensive evaluation of G. jasminoides quality.

[Key words] Gardenia jasminoides； commercial grade； traditional identification of the main character； two step clustering analysis； quilaty

中藥材商品规格的出现有效的改善了市场流通中药材定价原则混乱的情况，为按质论价奠定了基础，也一定程度上保证了临床用药的安全有效，但是中药材规格等级划分以感官判断为依据，没有一个准确的尺度，划分等级因人而异，且药材经营人员因为一己私欲，刻意改变药材的外观性状，常常在药材处理过程中作有害处理，达到以次充好甚至以假换真的非法目的，如用工业染料人为改变药材外观颜色、用硫磺熏蒸药材提高药材外观色泽、用氯化钙改变药材重量等，上述种种现象严重制约药材市场的健康发展，并且不利于患者的生命健康。

栀子是茜草科植物栀子Gardenia jasminoides Ellis的干燥成熟果实，有泻火除湿，清热利湿，凉血解毒的功效[1]。目前栀子药材商品规格标准主要以栀子果的成熟程度、是否饱满和色泽深浅划分为两个等级[2]，关于现有栀子药材商品规格划分标准依据尚未见文献报道。1958年前，中药材等级划分太过详细，不利于中药材在市场的流通，1958年后，为了节省人力物力，简化中药材等级规格，药材公司做了一系列努力，先后有了《38种药材商品规格标准》、《54种药材商品规格标准》，到最后1984年颁布的《76种药材商品规格标准》[3]，然而随着时间推移，药材经营逐渐进入市场机制，现有标准已然无法满足市场需求，停滞的标准研究不利于药材市场的健康发展，也不利于临床安全用药，因此亟需改善。本研究以全国各主产区、次要产区栽培和野生的栀子药材为研究对象，基于传统鉴别外观量化数据和药效成分内在品质多个指标，利用现代统计学方法对现有商品规格等级划分的合理性和科学性进行了验证，改进了现有栀子商品等级标准，初步制定栀子等级快速评判的方法，对完善其商品规格评价体系有重大意义，为其他药材等级标准制定提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品来源 栀子药材来自江西、浙江、湖南等13个省区，已覆盖栀子道地产区、药材主产地、GAP基地、主要药材市场、药店，共收集77份。经江西中医药大学药学院葛菲教授鉴定为中药材栀子G. jasminoides。

1.2 栀子传统鉴别指标的测量

1.2.1 果皮颜色指标的提取 药材的买卖过程中，药材的外观是最为直观的感官评价，所以果皮颜色是区分栀子优劣的关键主征[4]。以D65标准光源避光环境下随机选取20颗栀子拍摄药材，用Adobe Photoshop15.0分别读入各批药材照片文件，读取栀子的色泽指标数据L，a，b。

1.2.2 果实饱满度的测量 随机抓取各批栀子中的20颗，使用数显游标卡尺对栀子果实及去皮后栀子种子团的最大直径进行测量，以这20颗栀子种子团横截面积与果实横截面积之比的平均值代表这批栀子样品饱满度情况。

1.3 化学品质指标的测定

栀子的化学和药理研究表明，栀子中主要含有环烯醚萜类、二萜类、有机酸酯类等化合物[5]，栀子苷、西红花苷-Ⅰ、京尼平1-β-D龙胆二糖苷、西红花苷-Ⅱ京尼平苷酸和绿原酸为其主要有效成分。以这6种成分为内在品质指标，用HPLC测定了77批栀子中6种药效成分的含量。

分别制备供试品和对照品溶液，色谱条件为：Durashell C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相乙腈（A）-0.1%磷酸水（B）；梯度洗脱：0～18 min（8%～15% A）；18～25 min（15%～23% A）；25～40 min（23%～35% A）；40～50 min（35%～50% A）；流速 0.8 mL·min-1；柱温30 ℃；检测波长 238，330，440 nm；进样量10 μL。按以上条件用对照品溶液分别进行线性关系、精密度试验、稳定性试验、重复性试验、加样回收率试验5种方法学考察，最后通过对相关系数r，RSD和平均加样回收率的计算结果表明此方法的线性关系、仪器精密度、24 h的稳定性、重复性和回收率均较好。故可制备不同产地77批栀子样品，经0.45 μm有机滤头过滤后进样10 μL，以上述条件测定，根据标准曲线计算栀子6种有效成分含量。

1.4 数据分析

利用SPSS 19.0统计软件对77批栀子药材中包括传统商品规格鉴别和化学成分在内的10个指标进行描述统计分析、两步聚类分析，通过各变量的均值、标准差、均值的联合置信空间判断该分类是否显著合理，同时对传统经验鉴别主征的重要性进行判别，分析内在品质与外在指标的相关性；以商品规格等级为分类变量，从道地产区与次要产区、栽培品种与野生品种两个方面对栀子药材的传统鉴别指标进行了多重对应分析。结合市场实际情况，完善栀子商品规格等级标准。

2 结果与分析

2.1 两步聚类分析结果

2.1.1 两步聚类分析分类依据 自动聚类表由两步聚类分析工具生成，表明了最佳聚类数的选择过程。一般来说，每种可能的聚类数都用聚类标准（BIC）运算[6]。聚类模型和相应聚类数的优劣与BIC的大小成反比。

考虑到聚类数的增加可能会使BIC减小，此时便不能以单纯的BIC来衡量聚类模型的好坏。所以，BIC的变化（ratio of BIC changes）和距离测量的变化（ratio of distance measures）[7]才是判断一个模型优劣的重要指标。若距离测量比的值和BIC变化率都较大，而BIC值较小，表明聚类有意义且最优。分成2类时，BIC最小，其变化率和距离测量比为最大，故分成2类是最优的方案，见表1。

2.1.2 聚类结果 根据两步聚类分布结果，在77批栀子样品中，分在聚类1中有57批，分在聚类2中有20批，见表2，3。

从上面2个数据透视表中可以查看每个聚类中各项变量的均值和标准差，化学成分和外观指标（饱满度和果皮颜色L，a，b）在2个聚类中都较好的区分了出来，虽然在2个聚类中各变量存在或大或小的標准差，聚类结果给出的临界值并不能认为是严格意义上的区分界限，同时查看各聚类均值的联合置信区间，发现分组之间存在一定的交叉情况，但是其分组的指导意义仍然显著。内在品质方面，聚类1中的栀子苷、西红花苷-Ⅰ、京尼平1-β-D龙胆二糖苷、西红花苷-Ⅱ含量大，绿原酸、京尼平苷酸含量小，聚类2中6中成分含量正好相反；传统经验鉴别主征方面，聚类1中的栀子果皮颜色指标值均比聚类2中要大，而果实饱满度均值结果十分相似。从栀子的实际情况来看，栀子中京尼平1-β-D龙胆二糖苷、栀子苷、西红花苷-Ⅰ、西红花苷-Ⅱ含量普遍较绿原酸、京尼平苷酸含量大很多，且果皮颜色红黄色、橙红色和果实饱满度大者为佳，综合分析可知，聚类1应属于一级品，聚类2属于二级品。

2.2 各传统经验鉴别主征重要性

对于聚类1、聚类2，为了反映各变量与单个聚类重要性的对应情况，可以绘制变量沿Y轴向下重要性递减排列的图示。虚线表示各变量对本聚类具有显著性作用的临界值。当变量的Test Statistic越过相应正负虚线临界值时，则认为该变量具有显著性影响，见图1。

从2个主征在聚类1中重要性来看，标示果皮颜色的3个指标L，a，b的T统计量均超出了虚线标出的临界值，而饱满度的T统计量未超出临界值，单就从栀子2个传统鉴别指标出发，果皮颜色对聚类1的形成具有显著作用，所以聚类1的组别特点应重点突出果皮颜色这一指标，见图2。

同理从2个主征在聚类2中重要性来看，果皮颜色和饱满度的T统计量均超出了虚线标出的临界值，从栀子2个传统鉴别指标出发，果皮颜色和饱满度对聚类2的形成均具有显著作用，所以聚类2的组别特点应包括这2项指标，但果皮颜色的重要性大于饱满度。

综合2个主征在两类别中的表现发现，可以确定果皮颜色是栀子传统经验的首要鉴别主征，而饱满度在一、二等的区分中表现无法统一，一等品中饱满度不呈显著作用，二等品中饱满度呈显著作用，且一等中饱满度较二等中饱满度小。

2.3 栀子药材内在品质与果皮颜色的相关性分析

为了研究栀子内在活性成分与外在果皮颜色间的关系，利用SPSS 19.0对栀子化学成分和果皮颜色L，a，b做Pearson相关性分析，结果表明，栀子活性成分与果皮颜色指标值存在一定的相关性，其中L，a与栀子苷呈显著关系，对其含量的增加起正相关作用，而绿原酸含量则与L呈显著的负相关作用；a，b与西红花苷-Ⅱ呈极显著关系，西红花苷-Ⅰ只与a呈极显著关系，两者均为促进作用；京尼平苷酸含量与L，a，b呈极显著关系，随着L，a，b的升高，京尼平苷酸含量反而减小；京尼平1-β-D龙胆二糖苷含量与颜色指标值无显著关系，见表4。

2.4 栀子商品规格等级标准研究

2.4.1 不同等级栀子样品色泽信息散点图 利用SPSS软件对来自道地产区、次要产区的各批次栀子栽培和野生品种药材进行样品和等级规格的多重对应分析，见图3，4。

从图3分布情况来看，无论野生还是栽培品栀子的二等品均有较为明显的集中趋势（L，a，b均小），且两步聚类给出的L，a，b 3个临界值能较为准确的对栀子等级进行区分，表明果皮颜色这一判别主征可以对栀子的一，二等品进行较为准确的区分。同时也发现单就果皮颜色3个指标值（L，a，b）不能区分同一等级中的栽培和野生品，表明栀子野生和栽培的果皮颜色无显著差异，无法以果皮颜色对二者进行区分。

从图4可知，无法从果皮颜色L，a，b指标对栀子的主产区和次要产区进行区分，道地产区栀子也存在栀子品质参差不齐的情况，药材的高产中心与高质中心分离或偏离的现象也不在少数，个别次要产区（例如四川，广西）栀子品质亦有反超之势，导致这一现象的原因可能是道地产区萎缩和转移，优质品种在次要产区引种栽培的结果。

2.4.2 栀子商品规格等级划分标准描述 通过上述分析，聚类1中果实饱满度小的情况与栀子饱满度大者属于优品的实际情况相悖，在与相关专家进行商讨后，考虑到饱满度在一、二等中的显著性表现不一，且饱满度判别与实际不符，但饱满度确实关乎栀子单位体积的质量，故一致同意保留原《76种中药材商品规格标准》栀子项下对饱满度的描述，即一等品较二等品栀子果实饱满，但应对词条做适当补充。经过栀子药材商品规格感官判别主征与内在品质的相关研究，可以将栀子商品划分为2类，对2类别栀子商品规格等级划分标准做如下描述，见表5。

2.5 栀子等级快速评判解决方案

根据上述研究结果，栀子药材果皮颜色与化学信息及传统质量等级评价结果相关性最好，是栀子传统经验鉴别的首要主征。但是目前在果皮颜色实际判别过程中，仍然存在很大的差异性和模糊性，个人主观感受强，不同的药农和药商对同种果皮颜色的描述各有不同，缺乏形象、可靠、明确、具体的评判体系，导致栀子等级评价产生一定偏差。故本研究重点选择栀子果皮颜色显色后的颜色，参照两步聚类给出的临界值L=35.948，a=29.546，b=30.324，以采集的栀子为颜色库，利用Photoshop中的拾色器面板进行参数比对，将栀子药材果皮颜色进行等级划分，可制备用于对栀子药材果皮颜色等级快速评判的比色卡，开创了栀子品质快速评价的新途径，见图5。

3 讨论

栀子作为市场上常用的大宗中药材之一，对其商品规格等级的划分研究还处于30年前的等级标准，尚且缺乏现代科学内涵的阐释，市场上商家定价随意混乱，采购者的感官评价模糊主观性强，难以体现药材的综合品质。目前已有一些常用中药材以传统定性指标、化学成分定量指标等多成分综合定量颜色等级描述（依据色板对照）：一等品.表面红褐色、红色、棕红色、橙红色、橙色、橙黄色；二等品.表面深褐色、褐色、棕黄色、棕色、淡棕色、枯黄色。

评价其商品规格等级的相关研究，如三七[8]、羌活[9]、秦艽[10]、金银花[11]、太子参[12]等，本文以栀子为研究对象，通过对传统外观鉴别指标栀子果皮颜色和饱满度的定量化数据采集，同时基于6种有效成分为内在品质指标，对各级各类指标进行优化和量化后，综合分类分析77批栀子药材，确定了传统经验鉴别主征果皮颜色的重要性和栀子商品规格划分与药材内在品质的相关性，在传统“辩状论质”[13]的基础上对栀子药材商品规格标准评价体系进行了重建和提高，结果更为明确、具体、可靠，同时开创了一种栀子等级快速评判的方案，确保栀子品质提高临床药效，为市场栀子的优质优价提供了有力依据和参考价值。

栀子作为江西的传统道地药材，在实际市场流通中，栀子产地的多样，品种的混杂，品质的混乱，极大地模糊了栀子的道地性，对栀子实施分类分级管理，能更有效地保证栀子品质，现代药理学研究表明，栀子具有抗炎、保肝、利胆等多种药理活性，而环烯醚萜苷类成分是其主要的活性成分，在把传统外观指标量化直观化的基础上，引入与栀子品质密切相关的有效成分如栀子苷、西红花苷等的含量作为内在指标，以此制定的标准从外在到内在、从定性到定量、从主观到较为客观，都更准确合理地阐述了栀子的等级分类，既是对原有商品规格的传承，也是一种现代补充，从而满足市场的变化和需求，有效控制梔子饮片的质量。

中药材商品规格划分依据关系到中药材商品规格能否与中药材质量保持一致，所以从多个角度、多个指标、多种方法阐述其现代科学内涵，发掘因药材而异的划分依据，针对不同的药材形成各自独特的商品规格将是未来中药材商品规格等级标准制定的方向。

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