中药饮片等级量化评价方法研究进展与趋势

学术 2025-01-28 07:34 天津

中药饮片是中医临床诊疗的主要应用手段之一，饮片质量直接影响中医疗效。2023年国务院《中医药振兴发展重大工程实施方案》中明确提出要提升中药饮片质量，推动中药产业高质量发展。在市场流通中，中药饮片具有商品属性，其质量决定价格，将不同等级的中药进行分档议价，让高质量的中药得到相应的价格，既有利于保障药农的利益，提高农户的生产积极性，自发地提高生产中药的质量，也有利于消费者根据价格直观地判断中药的质量，选择适合自己的中药。因此，等级评价既能促进产业持续健康发展，又能确保中医良好的疗效。但是现阶段中药饮片等级量化评价研究仍在探索阶段，《中国药典》2020年版和各省、自治区、直辖市的中药饮片炮制规范及标准仅规定了中药饮片的合格标准，对等级优劣并无界定。我国在2018年出台了226种《中药材商品规格等级》团体标准，而中药饮片仅推出1个《西红花质量等级》团体标准，可见对于中药饮片的等级评价研究尚缺少科学、可靠、公认的量化评价方法。故本研究对目前已开展的中药饮片评价和标准研究进行综述，为我国中药饮片的等级评价研究提供方法学参考。

1 中药商品等级评价演变及现状

“看货评级、分档议价”是中药传统质量等级评价标准，等级评价最早见于西汉《范子计然》，其涉及药材商品89种，包括有标准的优质品39种、分规格6种、分等级4种，但多以颜色为评价依据^[1]。自古以来，中药材质量优劣是从中医临床长期实践经验中总结而来的^[2]。南北朝隋唐时期，以《本草经集注》《新修本草》《千金翼方》为代表的著作中等级评价以临床疗效为指标，为后期中药等级划分奠定了基础^[3]，古代中医在治病救人的过程中，形成了对不同产地药材疗效好坏的判断，即道地性。道地性也是中药等级划分的雏形，如《本草经集注》中言“鬼臼，生山谷，八月采，阴干。又似钩吻。今马目毒公如黄精，根臼处似马眼而柔润；鬼臼似射干、术辈。有两种：出钱塘、近道者，味甘，上有丛毛，最胜；出会稽、吴兴者，乃大，味苦，无丛毛，不如，略乃相似而乖异毒公。今方家多用鬼臼，少用毒公，不知此那复顿尔乖越也”。宋金元时期《经史证类备急本草》《本草图经》《汤液本草》等在其基础上又扩充了产区和真伪鉴别。到明清时期中药等级体系趋向成熟，《本草蒙筌》载药448种，其中有优劣评价的药材113种^[4]；《本草纲目》已根据外观形状和产地标记制定了“为胜”“为良”“为佳”和“第一”几种等级，除产地外，中药等级评价依据已包含颜色、质地、断面、气味等性状特征^[5]。

新中国成立后，卫生部、国家中医药管理局等颁布了3个中药材商品规格等级标准：《36种药材商品规格标准》《54种药材商品规格标准》《76种药材商品规格标准》。随着《药品管理法》的制定，原先的药材规格等级标准逐渐淡出人们的视野。直至2018年，中华中医药学会发布了《中药材商品规格等级》的团体标准后，等级评价才重新成为中药研究领域的热点。然而，颁布的4个标准均是针对中药材制定的，对中药饮片质量等级区分未见官方标准。

中药饮片直接用于临床。当今，对中药饮片分级评价方法的传统思路以“辨状论质”为主，该方法简便易行，但是受经验和主观性影响较大^[6]。如防风香豆素类成分主要积累在韧皮部，相比株长、芦下直径长度等传统外观性状，饮片木质部韧皮部比例才是防风等级划分的重要依据^[7]。现代分析仪器、方法的不断迭代，以指标成分含量划分中药饮片质量等级具有一定科学性，但单一或少数化学成分难以全面划分中药饮片的等级，如牡丹皮、白芍、亳芍等中药成分含量与等级间未见显著相关^[8-10]，寻找特异性的化学指标来揭示成分与饮片等级的关联性也较为困难。除了传统经验鉴别和药效物质定量分析外，以道地性的产地区分及生物药效依据也是中药饮片等级评价研究的热点^[10-14]，但因可操作性差或共性无法代表个性等原因，未见广泛应用。可见，开展体系的、标准的等级量化评价研究仍存在诸多问题，亟需要有创新、开放的研究理念和方法。

2 中药饮片等级量化常用的评价方法

2.1 基于感官性状

2.1.1 传统经验鉴别法中药饮片传统鉴别往往以色泽、质地、气味、厚度、长度等为指标，是中药行业漫长历史的经验总结^[15]。谢宗万教授在总结前人经验的基础上提出了“辨状论质”的观点，观其色、感其形、闻其气、品其味方可知其质而辨其真伪。传统经验鉴别方法用于白芷^[16]、赤芍^[17]、牛膝^[18]、丹参^[19]、黄芩^[20]、仙茅^[21]、僵蚕^[22]、蜈蚣^[23]等中药饮片的等级划分，虽然存在主观性强、客观依据不足等缺点，但其高效简便的特点使其能够快速地判断中药的质量等级，在中药的生产鉴别中起着不可替代的作用。

2.1.2 德尔菲法德尔菲法是通过遴选中药饮片规格等级评价领域权威专家，让专家根据自己的经验对饮片等级进行判定，最后将所有评价汇总形成最终判断的一种传统评价方法^[24]。德尔菲法广泛用于山药、栀子、白术、鹿茸、黄连、大黄^[25-30]等药材商品等级评价研究，且具有代表性和权威性。德尔菲法具备群体决策属性，避免了个体偏倚，在中药饮片传统感官评价中是一种快速、有效的研究方法。

2.1.3 仿生技术法传统经验鉴别往往依赖于人的感官判断，导致评价的主观性和经验性较强。而近代逐渐发展的仿生技术为解决这一问题提供了方法。仿生技术模仿人的感官对中药饮片的形、色、气、味进行判断并将结果数字化，使判断的结果更加准确而客观。（1）基于电子鼻的气味评价：电子鼻能够快速、准确且低成本地对中药饮片的气味进行采集和分析，近年来已用于中药饮片的质量鉴定、等级评价、真伪鉴别、产地区分等领域中。（2）基于电子舌的味道评价：电子舌将不同味道转化为电信号，定性定量地分析各种味道指标^[31-32]。近年来常用电子舌代替人工对中药的味道进行判断。（3）基于电子眼的色泽评价：电子眼是基于仿生分析复杂非均质样品的视觉信息来模拟人眼感知，将中药饮片颜色指标数字化，现已在中药饮片质量评价研究中应用。表1列出仿生技术在中药饮片等级评价研究中的主要应用。

2.2 基于物质成分

2.2.1 《中国药典》2020年版【含量测定】指标评价法《中国药典》2020年版是我国中药质量评价的依据，对大部分中药的水分、总灰分、重金属及有害元素、其他有机氯类农药残留量和有效成分的含量做出了规定，如黄芪中水分不得超过10.0%；总灰分不得超过5.0%；铅、镉、砷、汞、铜、五氯硝基苯分别不得超过5、1、2、0.2、20、0.1 mg/kg；含黄芪甲苷（C₄₁H₈₈O₁₄）不得少于0.080%。这些标准为市场饮片的质量评判提供了依据，保证了中药饮片的安全有效。

但是《中国药典》2020年版仅为中药饮片质量的合格与否做出了判断，并没有为中药饮片划分等级做出依据。使医疗机构对饮片只辨真伪不分优劣，不同质量的饮片价格相同，优质饮片价值被掩埋，不利于中药饮片质量的提高。因此，饮片部分亟需完善等级评价方法。

2.2.2 质量标志物（quality marker，Q-Marker）评价法 2016年，刘昌孝院士^[46]提出了中药Q-Marker的概念。中药Q-Marker遵循5个原则：溯源与传递、特有性、可测性、有效性和处方配伍。现在中药Q-Marker研究提出了“性-效-物”三元论确立Q-Maker的方法，突破了“物质-药效”二元论的局限，完善了Q-Marker的科学内涵。中药Q-Marker承上启下的作用^[47-48]，对于中药产业质量评价体系的建立至关重要。当前，中药Q-Marker已用于中药的各个领域，是中药质量评价的重要手段。

2.2.3 指纹图谱评价法中药成分多样、组成复杂，仅对单一成分检测无法准确评价中药饮片质量。指纹图谱则借助波谱、色谱等技术，根据光谱或色谱图来映射中药中成分、含量整体情况，并结合化学计量学的方法对数据进行处理和分析，实现对中药等级的分类鉴别。指纹图谱通常与相似度、聚类、主成分分析等相结合。

2.2.4 其他检测方法除了基于化学成分的中药饮片等级评价方法外，国内外研究者还开展了对于中药饮片重金属元素、浸出物、灰分、水分等成分的质量等级评价方法的探索^[49-53]。在检测技术方法上，电感耦合等离子体质谱、近红外光谱、X-衍射技术在中药饮片等级量化评价中也有应用^[49,54-55]。表2列出了基于物质成分在中药饮片等级评价研究中的主要文献。

2.3 基于生物活性

传统的等级鉴别经验是基于临床疗效对中药质量的固化及映射。因此，中药饮片质量等级量化评价，仍绕不开对生物活性的价值。杜洪志等^[76]开展了基于腹泻模型药效学试验的白术饮片等级研究，楚笑辉等^[77]比较了枸杞子抗氧化生物效价与商品等级的关联性。由于生物活性评价方法的操作复杂且可重复性差等原因，仅依靠该方法划分中药饮片等级的研究并不多，目前多以联合物质成分、外观性状共同建立综合评价方法。

3 中药饮片等级量化综合评价方法

3.1 质量常数法

中国中医科学院刘安团队提出了基于中药外观性状与内在活性成分含量的质量常数等级评价方法，以中药中活性成分为内在质量指标（M）与其饮片外观性状参数（h）平方之比计算中药饮片的质量常数（A）^[78]，根据质量常数的数值对饮片质量进行等级评价的综合性方法。常根据最大的质量常数计算其余样品的百分质量常数（A%），将A%＞80%的样本归为一等，50%～80%的归为而等，＜80%的归为三等，见表3。对于部分根及根茎类的中药，增加浸出物指标，构建相对质量常数和复合质量常数，质量常数法在中药饮片等级量化评价研究见表3。

3.2 感官性状-物质成分关联评价

与质量常数法不同，感官性状-物质成分评价分析方法多样，文献报道有采用相关性分析、聚类分析、主成分分析（principal component analysis，PCA）、偏最小二乘法（partial least squares，PLS）等量化方法^[96-104]；感官性状参数有一定特异性，如根类饮片多采用颜色指标（防风^[97]、川白芷^[101]）和直径指标（丹参^[98]、防风）；皮类饮片采用厚度指标（厚朴^[103]）；草类饮片多采用茎、叶的颜色和长度指标（穿心莲^[100]、广金钱草^[104]）；种子类饮片采用单位颗粒数指标（薏苡仁^[99]）。该方法综合了中药饮片外观和成分2个维度对饮片等级进行量化评价，较质量常数法在参数选择和分析方法上更具有灵活性，是基于质量并结合性状的综合评价方法。

3.3 物质成分-生物活性关联评价

生物活性是评价中药饮片质量优劣的最终验证指标，但是因中药成分复杂性，且每个中药饮片无法用简单的1个或几个生物活性指标来完整评价。目前的物质成分-生物活性评价方法常用于活血祛瘀类中药饮片，将凝血酶时间作为体外活性指标，如桃仁^[105]、红花^[106]、丹参^[107]。该方法在物质成分指标选择上多选用Q-Marker^[106-108]，在量化评价方法上多采用Logistic回归模型^[105-109]。该方法基于中药饮片成分和生物活性2个维度，是一种质量结合功效的综合评价方法。

3.4 感官性状-Q-Marker-生物效应关联评价

秦宇雯等^[110]提出基于“性状-Q-Marker-生物效应”的中药饮片质量评价体系，通过结合电子检测、色谱质谱联用技术、多效应生物评价等关键技术来建立快速、客观、有效的中药饮片质量评价方法和标准，达到整体综合地评价中药饮片的效果。杨冬平等^[111]采用网络药理学的研究策略，深入剖析了枸杞子功效所关联的生物活性与化学成分，针对枸杞子特性进行“生物-化学”“化学-形性”及“化学-化学”的多维度相关性分析，筛选出枸杞子等级划分的核心指标，构建基于“生物-化学-形性”，符合中药饮片整体性和独特性的高质量识别技术，为枸杞子的质量评价与等级划分提供了科学依据。

3.5 经验-成分-活性-电子感官

李明利^[112]提出了基于“经验-成分-活性-电子感官”的中药饮片质量综合评价体系，旨在构建以经验评价为核心、以可真实反映经验鉴别的化学成分为内涵、以生物效应评价为支撑、以电子感官评价为出口的中药饮片综合评价方法。该方法与“感官性状-Q-Marker-生物效应”评价方法的区别在于：其将传统的经验评价同仿生技术手段有机结合作为中药饮片等级评价的感官性状综合参数。并通过三七饮片进行了方法学探索，从传统经验评价、斑马鱼活性效应、代谢组差异成分、仿生电子感官多角度验证了该中药饮片质量评价体系，拓展了“感官性状-物质成分-生物活性”量化维度，使得对中药饮片质量的评价更加完整和全面，为制定传统经验评价与现代科技深度融合的中药饮片质量标准提供了新的思路。

3.6 数学模型法

数学模型法是一种利用数学和计算机手段，结合中药饮片的化学成分、物理特性、生物活性等多维成分，通过PLS、PCA和支持向量机等模型，实现中药饮片质量控制的标准化和智能化的方法。崔丹丹等^[100]以PLS回归分析法建立穿心莲饮片规格等级的预测方程：饮片等级（Y）＝3.726－0.015×叶含量－0.900×穿心莲内酯含量－1.546×新穿心莲内酯含量－0.639×脱水穿心莲内酯含量－0.428×4个内酯总含量－0.054×醇溶性浸出物含量＋0.096×杂质含量＋0.040×茎颜色＋0.023×叶颜色，Y＝0.5～1.4，则预测穿心莲饮片为一等品，若Y＝1.5～2.4，则预测为合格品。此外，GA-BPNN近年来在中药饮片等级划分中有所应用，邱丽媛等^[54]利用GA-BPNN将等级划分、α-香附酮含量、香附烯酮含量分别与醋香附近红外光谱信息进行拟合，建立等级预测模型。数学模型法将中药直观鉴别或物质成分表征定量建模，实现中药饮片质量等级区间的客观评价。

3.7 中药质量综合评价指数法

中药质量综合评价指数法通过赋予不同成分以权重系数，反映其对样品质量的贡献，再通过加权计算得出综合评价指数，以量化中药质量等级。白钢等^[113]针对当归开展质量综合评价指数研究，测定水分、总灰分、酸不溶性灰分、浸出物、挥发油及阿魏酸含量6项指标，通过偏离度计算及权重分配优化，构建当归质量的综合评价指数。荆文光等^[102]选取厚朴饮片平均厚度、粉末颜色、挥发油中的β-桉叶醇成分及厚朴酚、和厚朴酚和辣薄荷基厚朴酚含量6项指标，利用三角形面积法构建综合评价指数，并据该指数对厚朴饮片等级划分。

综合评价指数通过将多个指标汇总成1个得分，提供了一种简单而全面的中药评价方法，最后得到概括中药多个方面的简单评价指数，能够快速对中药进行评价，但缺点是可能由于主观因素造成对1种或几种成分权重的误判；而PLS提供了一种复杂的统计方法，能够建模化学成分与药效之间的关系来预测未知的样品，使用统计学的方法进行建模和验证，保证了结果的准确性，但缺点是对专业知识的要求较高，并且需要较大的数据量。

4 趋势与讨论

4.1 中药饮片等级评价的政策与实践

分档议价、优质优价一直是中药市场的客观运行规律，但中药饮片质量评价体系的不完善是造成中药市场以次充好、以假乱真现象的原因之一。在《“十四五”中医药发展规划》中明确提出要“引导形成以质量为导向的中药饮片市场价格机制”“推动中药产业高质量发展”。2023年《中医药振兴发展重大工程实施方案》中也强调“完善中药饮片质量标准，保证饮片质量”。浙江省在《推动浙江省中药产业传承创新发展行动方案（2022—2024年）》中要求完善“浙产中药”标准体系，制定浙江省医疗机构中药饮片验收规格等级标准。2022年出版《浙江省中药饮片医院验收质控手册》，从外观现状上对临床常用273个品种、359个炮制品区分了规格等级，但仅有8个品种细分至1～3等品。原因一方面是中药本身的复杂性，另一方面是缺乏统一标准，中药材质量评价体系的建立已非易事，中药饮片质量等级量化评价工作也仅处在逐步完善的阶段。

4.2 推动中药饮片的优质优价是等级评价研究的最终目标

中药饮片在临床治疗中的核心目标是实现治病救人，而达成这一目标的关键在于中药饮片质量优劣。中药饮片质量影响因素复杂，涉及种植、加工、生产各个环节，影响因素包括种质、播种、收获、加工工艺、真伪鉴别、质量标准评价控制、包装和储存等方面^[114]。从中药饮片全链条维度来看，大致可把控3个重要阶段，即前段中药的道地性，中段中药全过程的可控性，及末段中药饮片质检的优劣性。目前从国家到地方层面均在发布道地药材目录，特别是《道地药材标准汇编》的出版，有助于明确中药饮片的道地产区。在中药全过程管理方面，中国中药协会搭建“中药质量追溯系统”，并制订中药追溯系列标准。贵州、陕西等地也搭建区域内中药材全产业追溯平台，浙江、上海还将中药追溯链延伸至医疗机构端，真正实现种植到消费者的产业闭环，达到中药饮片过程质量可控。但是在末端质检上，《中国药典》2020年版和各省《中药炮制规范》仅有合格标准，中药饮片质量等级细分也仅有少部分省市进行了尝试，探索中药饮片等级评价是区分饮片质量差异的关键。

中药饮片开展质量等级评价研究是确保中药质量，实现按质论价的市场规律，促成中药产业优胜劣汰良性发展运行的重要环节。通过中药饮片等级评价可优化中药饮片资源配置，促进一等或优等饮片流向卫生医疗用途，中低等级饮片流向食品、保健品、饲料、兽药等行业。此外，还可保护消费者的健康权益，避免因中药饮片质量问题而引发的安全隐患，满足患者对中药饮片质量的知情权。最终达到确保中药饮片质量安全，推动中药饮片行业规范化、标准化发展的目的。

此外，优质优价政策与等级评价相互促进中药饮片质量的提升。一方面，等级评价体系可激励生产企业提高饮片质量；另一方面，优质优价政策保障优质饮片的市场地位和经济利益，激发生产企业提高饮片质量的积极性。因此，中药饮片等级评价为中药优质优价提供了基础依据，为优质优价政策的实施提供了科学依据。同时，优质优价政策也促进了中药饮片等级评价体系的完善和可持续发展。

4.3 多维度综合评价是等级评价的方向

本研究将国内外对中药饮片等级评价研究综述后发现，中药材或中药饮片等级量化评价的基础维度集中在感官性状、物质成分和生物活性3个方面。但是，仅靠单一维度的评价方法往往无法有效的区分出饮片等级，多维度的评价方法能弥补其不足，如质量常数法、生物活性-Q-Marker关联评价法、性状-Q-Marker-生物效应关联评价法、经验-成分-活性-电子感官关联评价法均可实现对某一种或几种特定中药饮片划分出等级，见图1。其中一种底色代表一种基础方法，多种颜色的组合代表使用几种基础方法的组合从多个方面对中药进行评价的多维度方法。可见多维度综合评价方法较单一维度具有适用性强、覆盖面广的优势，但同时也带来检测指标多、操作复杂的矛盾。

从中药饮片等级评价策略方法来分析，国内的“二步法”“三步法”在一定程度上能简化操作流程，陈苡然^[115]和仲瑞雪等^[116]在附片、天麻等级量化评价中利用“二步法”鉴别出一级品；并在此基础上增加了更高级的成分指标或结合道地性筛选出优级品。但在中药饮片的外观性状及成分差异不显著时，依旧需要借助生物活性或其他评价方法加以完善评价策略。

基于此，笔者提出可将中药饮片等级评价分为3种策略：（1）外观性状与中药饮片的质量等级呈显著相关，即通过外观、形态、质地、感官、性状就可以判定饮片的质量等级；（2）外观性状与其质量的有相关性、但不显著，仅通过外观性状无法准确区分饮片等级，需要结合有生物活性的Q-Marker进行等级评价；（3）部分中药饮片的研究不深入（如动物药、矿物药、多糖等大分子中药），没有明确的Q-Marker，且外观特征参考性不强，这类中药将联合药效对比或生物活性评价等方法进行中药饮片质量等级的区分，见图2。策略1用于等级与外观性状呈显著相关的中药饮片的等级评价，通过中药饮片的外观性状直接判断中药饮片的等级；策略2用于结合中药饮片的外观性状与等级并无直接关联或关联不明显的中药饮片的等级评价，通过结合中药饮片的化学成分对中药饮片进行评价；策略3用于外观性状不明显且成分含量与等级的关系尚未明确的中药饮片的等级评价，根据临床的药效和生物活性对中药饮片进行评价。

4.4 深度学习模型是中药等级评价的重要工具

本研究分析中药饮片等级评价时，现有研究在区间量化方法学中多采用化学计量学技术，常见为PCA、PLS、OPLS-DA、二分类Logistic回归分析等。随着信息化技术的不断发展，人工智能已紧密融合到各个领域，数据分析方法也在不断演进。Wang等^[121]在对薏苡仁的产地溯源和成分预测中就运用到了集成深度学习长短期记忆网络模型，该模型组合了注意机制、卷积神经网络和长短期记忆3部分，能够精准对地理信息和含量信息进行识别和预判。可见，基于综合维度的中药饮片等级评价指标，结合深度学习模型技术方法，能够给评价体系提供更强的预测能力，同时提高了对数据条件的适应性。将来在深度学习模型结合可视化的机器视觉技术、便携化的近红外光谱技术以及兼顾图像与光谱的高光谱成像技术下，中药饮片的等级量化评价研究将迈入实时化、便捷化、精确化、集成化融合的新高度。

随着计算机视觉技术的发展，将中药饮片的影像数据导入到目标检测模型（如YOLO、Fast-RCNN等）模型中训练后，能够快速地对中药饮片的外观形状做出判断，对于外观与等级正相关的中药饮片，能够通过这种方法简便、快捷地判断中药饮片的质量等级。对于需要化学成分分析的饮片，通过机器学习如随机森林、支持向量机对检测到的化学成分进行数据处理，能够快速、准确地对不同等级的中药饮片进行分类。计算机技术与中药饮片等级评价的结合，显著降低等级评价的工作时间，并且提高了等级评价的准确度，是中药饮片等级评价领域研究的重点方向。

5 结语

构建中药饮片等级量化评价体系是中药饮片质量升级建设的基础与依据，笔者整理了近年来等级量化评价方法文献，发现在技术上始终围绕感官性状、物质成分和生物活性3个维度指标，在单一维度无法有效区分、评价时，多维度综合评价方法是有效的解决手段；化学计量学是量化饮片等级区间的有效数据分析手段，新的深度学习模型可提升评价的准确度。研究团队在此基础上提出基于“形质效”的3类饮片等级评价策略，旨在建立一个便捷、有效、适用度高的中药饮片质量评价方法体系。先以形，后以质，再以效，既有传统评价的快捷又兼具质量成分评价和生物活性评价的客观，可为将来开展中药等级量化评价研究提供参考。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献（略）

来源：钱淼华，张晓勇，朱斐，梁卫青，汪涛，向文，史星雲，冷华南，贾良权，姚冲．中药饮片等级量化评价方法研究进展与趋势 [J]. 中草药, 2024, 56(2): 667-679.

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