“HPLC–电子舌–MIR”协同分析 有毒中药汤剂煎煮质量控制新方法
（本文转自：世元药苑）北京中医药大学翟华强教授团队以附子及含附子的经典名方四逆汤为代表性研究对象，建立了一种整合HPLC、电子舌和中红外（MIR）光谱的过程分析策略。研究结果表明，煎煮过程中二酯型生物碱向相应单酯型生物碱的转化具有明显的时间依赖性；MIR模型能够对目标生物碱进行较为可靠的快速定量预测，电子舌则能够根据整体多传感器响应特征区分不同煎煮时间点的样品，为煎煮过程状态的快速表征提供补充信息。该研究在保留HPLC参照和终点确认作用的基础上，将评价范围从离线终点检测进一步拓展至毒性相关生物碱转化的快速过程表征，为有毒中药汤剂煎煮过程的安全相关质量控制提供了新的分析思路。研究论文《A process analytical strategy for monitoring toxicity-related alkaloid transformation in complex herbal decoctions using mid-infrared spectroscopy and an electronic tongue》已于2026年8月12日在《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》期刊正式在线发表。 图1 A process analytical strategy for monitoring toxicity-related alkaloid transformation in complex herbal decoctions using mid-infrared spectroscopy and an electronic tongue （注：根据文献内容整理）  图2 实验图片摘要 |
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一、资料与方法 本研究首先以附子及含附子的经典方剂四逆汤为研究对象，设置生附子和制附子两种煎煮体系，并通过分阶段连续取样，采用HPLC对6种毒性相关乌头属生物碱进行定量分析；在此基础上，进一步同步采集电子舌响应及MIR、NIR光谱，结合Pearson相关分析、PCA、PLSR和SVR等化学计量学方法，评价电子舌对不同煎煮阶段的整体响应特征，并建立光谱快速定量预测模型。
研究分别设置单味附子和四逆汤煎煮实验，其中四逆汤采用生附子和制附子两种体系，每组进行3批平行实验，煎煮过程分为附子单煎、三味药合煎和药渣二煎三个阶段，并每5 min采集一次样品。光谱数据进一步结合不同预处理及变量筛选方法进行模型优化，采用Kennard–Stone算法按照3∶1划分校正集和预测集，并通过10折交叉验证评价模型性能。  图3 四逆汤煎煮工艺流程及取样策略 二、研究结果 ①HPLC方法验证及毒性相关生物碱的动态转化 本研究所建立的HPLC方法能够满足煎煮样品中目标成分的定量检测要求。经分析发现，6种生物碱在煎煮过程中呈现出明显的时间依赖性变化，其中二酯型生物碱新乌头碱（MAC）、次乌头碱（HAC）和乌头碱（AC）总体呈下降趋势，并伴随相应单酯型生物碱的动态变化，提示附子煎煮过程中毒性相关生物碱持续发生转化。 这一结果从化学成分层面反映了附子煎煮过程中毒性相关物质基础的动态变化，也为后续利用电子舌和红外光谱对煎煮过程进行快速表征提供了参照。  图4 代表性的高效液相色谱图（235 nm） （A）六种目标乌头生物碱的混合标准品：BMC，苯甲酰中乌头碱；BAC，苯甲酰乌头碱；BHC，苯甲酰次乌头碱；MAC，中乌头碱；HAC，次乌头碱；AC，乌头碱；（B）四逆汤制备过程中采集的代表性工艺样品。图B-E分别对应A1、A4、A16和A27：A1，乌头浸泡15分钟后采集的样品；A4，第一阶段乌头单次煎煮10分钟后采集的样品；A16，第二阶段乌头复煎10分钟后采集的样品；A27，第一阶段和第二阶段乌头复煎的样品。为了清晰起见，图B中的色谱图已进行垂直偏移。
②电子舌实现煎煮过程整体响应的数字化表征 电子舌分析结果显示，在单味附子煎煮体系中，电子舌传感器响应与单酯型和二酯型生物碱的变化呈现出不同的相关模式，能够在一定程度上反映煎煮过程中两类生物碱的动态变化。  图5 单批次乌头煎剂系统中生物碱类别与电子舌传感器响应之间皮尔逊相关系数的热图  图6 电子舌响应的PCA得分图 |
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采用PCA对不同煎煮阶段的样品进行分析，不同阶段呈现出一定的分布差异，表明电子舌能够捕捉煎煮过程中的整体响应变化。但随着体系由单味附子转变为四逆汤复方煎煮，电子舌响应与目标生物碱之间的相关性减弱，不同阶段样品也出现一定程度的重叠，提示复杂复方基质会影响电子舌的响应特征。因此，电子舌更适合作为煎煮过程整体状态的辅助表征工具，为快速判断煎煮阶段变化提供补充信息。
进一步建立PLSR和SVR定量模型。结果表明，在单味附子煎煮体系中，电子舌对单酯型生物碱具有一定的预测能力，而对二酯型生物碱的预测能力相对有限；进入四逆汤复杂合煎体系后，模型预测能力进一步下降。这表明，随着煎煮体系复杂程度增加，复方基质及多成分共存会增强电子舌的交叉敏感性，削弱其对单一生物碱的定量能力。因此，电子舌更适合作为煎煮过程整体状态的辅助表征工具，而非单一生物碱的直接定量方法。
③MIR光谱为复杂煎煮体系提供更稳定的快速定量信息 电子舌能够反映样品整体响应，但对于复杂复方体系中的单一目标成分进行定量预测仍存在局限。因此，本研究进一步引入MIR，利用分子振动信息建立目标生物碱的快速定量模型。
从原始光谱来看，MIR具有相对清晰的吸收特征，而NIR光谱则表现出更宽、更容易重叠的谱带。经过SNV和一阶导数等预处理后，MIR光谱的基线变化得到改善，特征更加明显；相比之下，NIR光谱的改善相对有限。
建立MIR和NIR化学计量学模型结果显示，MIR模型整体表现优于NIR模型，大多数MIR模型RPD超过2.5，其中BMC和HAC的RPD超过3.0，表现出较好的定量预测能力。在四逆汤复杂合煎体系中，BMC和HAC的RPD分别达到3.6562和3.4440，显示出较好的预测性能。相比之下，NIR模型的整体预测能力相对有限。  图6 煎剂样品的红外光谱特征及预处理 ④SiPLS筛选关键光谱区间，提高MIR模型稳定性
为了进一步减少冗余变量和复杂背景信号对模型的影响，研究采用SiPLS算法对MIR光谱进行特征变量筛选。
结果显示，在单味附子煎煮体系中，模型主要筛选出2900～3600 cm⁻¹和650～1800 cm⁻¹等特征区间；在四逆汤合煎体系中，主要信息区间则转移至2950～3450 cm⁻¹和400～1500 cm⁻¹。这些区域涉及O–H/N–H、C–H以及C=O相关振动，同时包含较为丰富的指纹区信息。  图7 使用SiPLS算法对MIR模型进行最优光谱区间选择的结果 进一步观察预测值与实测值的散点图可以发现，MIR模型的大多数样本分布在理想的y=x附近，预测值与HPLC参照值具有较好的一致性；相比之下，NIR模型的散点离散程度更高，预测偏差也更明显。  图8 MIR 和 NIR 模型中代表性成分的预测值与测量值的散点图 三、讨论 本研究围绕复杂中药煎煮过程中毒性相关成分的动态变化，构建了由HPLC、电子舌和MIR光谱组成的过程分析策略。HPLC结果显示，附子及四逆汤煎煮过程中，二酯型生物碱逐渐减少，并伴随相应单酯型生物碱的动态变化，体现出明显的时间依赖性转化。因此，仅依靠煎煮终点检测难以完整反映这一动态过程，需要结合多时间点分析对煎煮过程中的成分变化进行表征。
在快速分析技术中，MIR在单味附子及复杂四逆汤体系中均表现出较好的定量预测能力，整体优于NIR，更适合作为快速定量分析手段。电子舌则能够从整体多传感器响应层面反映不同煎煮阶段的变化，但在复方体系中容易受到基质效应和传感器交叉敏感性的影响，因此更适合用于煎煮过程状态的辅助表征。
基于上述结果，HPLC、MIR和电子舌在本研究中分别承担定量参照、快速定量和过程状态辅助表征的作用，形成了相互补充的分析模式。在保留HPLC准确检测和终点确认作用的基础上，将快速分析技术进一步引入煎煮过程，为复杂中药煎煮由“终点检测”向“过程监测”拓展提供了新的研究思路。
四、结论
本研究发现，四逆汤煎煮过程中二酯型生物碱随加热时间延长逐渐减少，而相应单酯型生物碱总体呈累积趋势，表明毒性相关生物碱在煎煮过程中发生了明显的时间依赖性转化。HPLC为这一动态变化提供了可靠的定量参照，并可继续承担毒性相关成分的终点确认作用。
在此基础上，MIR表现出较好的快速定量预测能力，可作为复杂煎煮体系的主要快速光谱分析手段；电子舌则能够从整体多传感器响应层面反映煎煮过程状态，为过程表征提供补充信息。
该研究为复杂中药煎煮过程中毒性相关成分的快速监测及安全相关质量评价提供了新的研究思路。 参与本项研究的单位与团队有： 北京中医药大学中药调剂标准化研究中心（樊嘉琪、张囡、翟华强）、安徽医科大学附属六安医院（俞辰倩）、best365英国在线体育(中企)品牌公司-Official website（刘国秀）、首都医科大学附属北京中医医院（王莉）。相关研究论文《A process analytical strategy for monitoring toxicity-related alkaloid transformation in complex herbal decoctions using mid-infrared spectroscopy and an electronic tongue》已发表于 Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis。  编辑：樊嘉琪 排版：刘 朔 审核：张奉献 |
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