中药材仓储过程质量监测与评价研究进展

B站影视 内地电影 2025-10-28 09:30 1

摘要:中药材作为中医药产业的源头,其质量直接关系到整个产业链的发展。其中仓储作为链接产地采收、加工与临床应用的关键环节,对保障中药材的质量具有重要影响。然而长期以来,由于认知不足和监管缺失,中药材的仓储环节常被忽视,普遍存在设施简陋、管理体系不完善、储存与养护水平参

中药材作为中医药产业的源头,其质量直接关系到整个产业链的发展。其中仓储作为链接产地采收、加工与临床应用的关键环节,对保障中药材的质量具有重要影响。然而长期以来,由于认知不足和监管缺失,中药材的仓储环节常被忽视,普遍存在设施简陋、管理体系不完善、储存与养护水平参差不齐等问题,导致中药材在仓储期间的质量难以保证。随着人民生活水平的提升与健康意识的增强,公众对中药质量的关注日益增强,对中药材仓储过程中的质量控制提出了更高要求。近年来,中药仓储相关研究受到国内外研究者的广泛关注,研究表明,不当的储存管理易导致中药材性状劣变、活性成分降解及微生物污染,严重影响其临床疗效与用药安全[1]。

基于此,本文首先聚焦中药材在仓储过程中的质量变化,系统梳理当前研究中关于外观性状、理化指标、安全性指标及化学成分等的变化,分析其产生变化的物质基础及影响机制;其次阐述当前中药材仓储质量控制体系的不足,并提出构建基于“过程监测”理念的中药材仓储过程质量监测与评价体系。在此基础上,归纳分析未来中药材仓储过程质量控制体系的发展趋势与研究重点,为中药材仓储环节全过程质量监测与科学管理提供系统性理论支撑和实践参考,助力中医药产业的高质量可持续发展。

1 中药材储存过程中各类指标的变化

中药材来源广泛,种类繁多,包括植物、动物及矿物等多种类型。在储存过程中常表现出多样的变质现象与质量变化规律,影响其质量稳定性与临床疗效。常见中药材储存过程中的变质现象见表1,常见的指标变化见图1。

1.1 外观性状的变化

中药材的外观性状是最直观的质量表现形式,主要包括颜色、气味、质地等。其变化不仅影响药材的感官品质,而且反映其内部活性成分的降解或转化过程,因此常作为药材质量劣变的重要判断指标[12]。

1.1.1 颜色变化 颜色变化是中药材储存期间最常见的性状变化之一,主要表现为色泽加深、褪色和变色现象,由氧化反应、美拉德反应、酶促反应及光敏成分降解等因素导致[13-14]。富含还原性成分如多酚类的药材易发生氧化反应导致颜色变化。李倩[15]发现大黄在储存过程中儿茶素等鞣质类成分氧化生成深色聚合物,蒽酚类氧化为蒽醌,导致色泽由浅黄转变为深棕色。含糖与氨基酸的药材易发生美拉德反应,通过羰基与氨基的缩合与聚合生成类黑色素等物质。Kędzierska-Matysek等[16]发现蜂蜜会在储存中发生此反应并生成5-羟甲基糠醛等产物,导致颜色加深。此外,药材中的某些酶在储存期间可能仍然活跃,朱玉芸[17]发现菊花含有的多酚氧化酶和过氧化物酶会催化内部酚类化合物如绿原酸、槲皮素等聚合生成褐色醌类化合物,影响其外观品质。光敏成分的降解也会导致药材颜色发生变化。花青素和类胡萝卜素等植物色素长时间暴露在紫外线或强光下时易发生降解反应,使药材逐渐褪色[18]。

1.1.2 气味变化 中药材的气味变化通常与其挥发性成分的变化密切相关。含挥发油类的中药材在储存过程中,其挥发油会逐渐逸散,导致香气逐渐减弱。李蓓等[19]与郑海等[20]研究表明,砂仁的乙酸龙脑酯及广藿香的广藿香酮、广藿香醇等挥发油成分含量均会随着储存时间的延长发生不同程度的下降。此外,药材储存过程中还可能通过化学反应和微生物污染产生异味。富含脂肪的中药材如苦杏仁、柏子仁等易发生氧化反应,生成醛酮类和游离脂肪酸,产生刺激性气味[21]。微生物污染方面,霉菌感染会产生明显霉味,含糖类中药材易发酵产生酒酸味,而动物类中药材则易腐败分解生成氨气、胺类等恶臭物质,均会显著影响药材品质[22]。

1.1.3 质地变化 中药材储存过程中的质地变化常由水分含量变化引发,并其自身成分与结构特性密切相关[23]。富含多糖、黏液质的中药材在高湿下易膨胀变软[24],而过于干燥的环境会使中药材组织收缩、干裂、脆化[25]。此外,某些矿物类中药材因其特殊理化性质在储存中会发生特异性质地变化,如硼砂易因失去结晶水而风化成粉末,芒硝则因强吸湿性易潮解结块甚至液化。虫害侵蚀也是影响中药材质地的重要因素,常见于含糖或淀粉丰富的中药材,虫蛀可使其出现虫眼、空洞及粉屑,严重影响药材质量[26]。

1.2 一般性检查项理化指标的变化

1.2.1 水分含量 中药材储存期间水分变化主要受环境湿度、温度及自身理化特性影响。水分变化本质上是由药材与环境之间的蒸气压差驱动[27],表现为高湿环境中吸湿增水,低湿环境下解吸失水[28];温度变化通过影响水的蒸气压,影响吸湿与解吸的速率与动态平衡[29]。中药材的组织结构、化学成分等自身特性决定了其水分吸收能力,如富含亲水基团和组织结构疏松的药材吸湿能力较强[30-31]。

中药材中的水分包括结合水与自由水,自由水游离于细胞间隙和孔隙中,迁移性强、易挥发,是水分波动和品质劣变的主要因素;结合水以氢键等形式与极性基团结合,稳定性较好,但中药材过于干燥时也可能被破坏,导致组织结构破坏[32]。因此控制水分含量在适宜范围内,是确保中药材储存质量稳定的关键。

1.2.2 灰分含量 灰分是评价中药材纯净度和杂质含量的重要指标[33]。其主要由中药材自身不挥发的无机成分及表面附着的无机成分组成,在储存过程中通常相对稳定。但灰分含量可能因外来杂质的混入而升高,储存环境多尘或包装不严,会导致泥沙灰土附着于中药材表面,从而使灰分增加[34]。黄群等[35]指出当中药材所处的储存环境中无机颗粒物浓度较高时,这些物质易被吸附或混入中药材,导致灰分含量偏高。因此合理控制仓储环境的洁净度和密闭性,是确保灰分含量符合质量标准的关键。

1.3 安全性检查项的变化

1.3.1 霉菌毒素 霉菌毒素是由霉菌产生的一类次级代谢产物,是评价中药材储存安全控制的关键外源性指标之一[36]。霉菌毒素在药材储存初期通常不存在或浓度极低,但一旦储存条件控制不当,霉菌毒素会迅速生长繁殖并产生黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏马毒素等毒性强烈的真菌毒素。其中黄曲霉毒素B1具有极高的致癌性,已被国际癌症研究机构列为I类致癌物。Gonda等[37]研究表明黄曲霉毒素B1的形成在高湿高温条件下尤为迅速,可在6 d内达到最大毒性剂量水平。赭曲霉毒素A对肾脏具有高度靶向毒性,张太等[38]指出该毒素在中药材中的污染现象不容忽视,在30批甘草样品中的检出率高达100%。因此,中药材储存管理中应严格控制环境条件,建立长期监控机制,防范霉菌毒素污染风险。

1.3.2 重金属 中药材在生长过程中易富集土壤、大气和水源中的砷、汞、铅、铜、镉等元素发生重金属污染[39],此类元素稳定性强、难降解,污染具有长期性和累积性[40]。重金属污染的形成还可能与种植过程中施用的农药、化肥不合格,及炮制环节中容器或辅料的不当使用有关[41]。目前关于储存环节中重金属再污染的研究报道较少,但理论上若药材长期暴露于污染环境或包装密封性不足,仍可能存在外源性重金属吸附或迁移的风险。该问题的潜在危害及其在仓储中的影响机制有待进一步系统研究与关注。

1.3.3 农药残留 为防控病虫害,中药材在种植过程中通常需要施用农药。部分农药毒性大、稳定性强、难降解,易在环境中长期残留并在药材中富集,对人体健康构成严重威胁[40,42]。《中国药典》2025年版已全面禁止47种高毒、难降解农药的使用,但中药材农药残留问题仍时有发生[43]。

在中药储存过程中,农药残留会因环境变化表现出不同的降解特性,部分农药在温湿度升高的条件下降解速率显著加快。Ding等[44]指出在温度为30 ℃时,相对湿度从50%升高至80%,三唑磷的半衰期由10.62 d缩短至8.04 d;而在相对湿度为50%条件下,温度从20 ℃提高至40 ℃,其半衰期则由13.53 d缩短至6.59 d。在中药材仓储过程中,应评估农药的降解趋势与残留风险,确保药材安全性。

1.3.4 植物生长调节剂(plant growth regulators,PGRs) PGRs是一类能够调节植物生长发育、提高产量的化学物质,已被广泛用于中药材种植[45]。然而,部分PGRs及其代谢产物可能具有生殖毒性、发育毒性等潜在风险。如6-苄腺嘌呤可在斑马鱼胚胎中诱导细胞凋亡并干扰心脏发育[46]。不同类型的PGRs在储存过程中的稳定性差异显著。史雪琴[47]研究发现赤霉素的降解速率受温度影响较大,其在20 ℃储存25 d时的消解率可达44.44%~59.46%,显著高于4 ℃储存55 d时的33.33%~50.10%;而氯吡脲在相同条件下降解速率显著较低,具有更强的稳定性和长期残留的风险。PGRs污染主要来源于种植阶段的施用残留,储存过程中不会自发产生,因此,储存管理的重点应放在入库前检测,确保符合安全标准[48]。

1.4 化学成分的变化

1.4.1 皂苷类 皂苷类化合物是许多中药材的重要活性成分,在储存过程中容易发生降解和转化。Chung等[49]指出经过1年贮藏后,不同类型人参的总人参皂苷含量下降至20%~80%。韩喜桃等[50]将党参置于不同条件下储存,发现其总皂苷含量随储藏温度、湿度、氧含量的升高而降低,其中湿度的影响最为显著。储存过程中,皂苷的构型也可能发生变化,进而影响其生物活性。如人参皂苷Rb2在高温条件下,去除葡萄糖分子后形成了人参皂苷Rd,随后经过单分子亲核取代反应的异构化后还会转化为20(S)-人参皂苷Rg3和20(R)-人参皂苷Rg3[51]。

1.4.2 黄酮类 黄酮类化合物广泛存在于植物中,包括黄酮、黄酮醇、异黄酮和花青素类型。储存过程中,这些成分受多因素影响,其含量和结构均会发生变化。黄酮和黄酮醇类含有多个酚羟基,易被氧化或光照降解。Šarić等[52]表明在蜂蜜中的黄酮类储存期间会逐渐下降,尤其在高温环境下更易降解。异黄酮同样稳定性较差,李强等[53]发现不同产地黄芪的毛蕊异黄酮葡萄糖苷在储藏前后含量均有不同程度的下降。花色素类则最为不稳定,极易因光照、氧化或pH值变化而降解,导致颜色褪变[54]。值得注意的是,陈皮等“越陈越好”的药材会表现出特殊的变化规律,其含有的黄烷酮苷类如橙皮苷、柚皮苷在储存初期会逐渐发生水解、氧化,但随着储存时间进一步增加,多甲氧基黄酮如川陈皮素、橘皮素等显著升高,值得进一步探索与研究[55-56]。

1.4.3 生物碱类 生物碱大体可分为游离型与结合型2类,二者在储存过程中的变化各不相同。游离型生物碱结构中羟基、胺基或不饱和键易受到氧、热、光和水分的协同作用而发生氧化、光降解或水解等反应。嵇书霞等[57]表明钩藤代煎液中生物碱在低温条件下稳定性较好,而在高温储存28 d后,其总含量下降至初始浓度的76.08%。周文菊[58]将槟榔储存12个月后发现高温高湿条件下,槟榔外观颜色加深,槟榔碱、槟榔次碱和去甲基槟榔次碱的含量显著降低。结合型生物碱通常以酯键或苷键与糖、酸等基团结合,这些键合位点在储存中可能在酸催化、酶促或高湿环境下发生水解生成新的结构,如附子的双酯型乌头碱会被逐步水解为单酯型生物碱[59]。

1.4.4 蒽醌类 蒽醌类成分主要以游离型和结合型2种形式存在,其储存稳定性差异较大。结合型蒽醌如番泻苷、蒽醌苷相对稳定,但久贮后仍然会缓慢降解;游离蒽醌如大黄素、芦荟大黄素较易分解或氧化。陈晨等[60]考察了常温贮藏2年的唐古特大黄中主要活性成分含量的变化,发现常温下属于游离蒽醌的大黄素、芦荟大黄素损失率为21.43%、33.33%,而双蒽酮苷类番泻苷A、番泻苷B的损失率为17.56%、9.26%。

1.4.5 挥发油类 挥发油成分如萜类、芳香醛类在储存中极不稳定。由于其化学结构中含有不饱和键和易氧化基团,极易发生氧化、异构化、光环加成及分解等反应,从而导致成分损失和香气劣变[61]。黄梅等[62]对不同储存时间草果挥发性成分进行分析,发现储存2.5年后的草果挥发油含量显著下降。同时,高温会极大程度加剧挥发油的流失,邰佳等[63]发现姜黄挥发油表现出明显的热不稳定性,随着温度升高和加热时间延长,其挥发性成分发生了显著变化,进一步加剧了有效成分的流失。

1.4.6 脂肪油类 脂肪油类中药材因富含不饱和脂肪酸,储藏期间极易发生氧化与水解反应,生成游离脂肪酸及短链醛、酮等挥发物,并导致脂肪油外溢与过氧化值和酸值的升高,最终产生刺激性的酸败异味。颜继忠等[64]发现瓜蒌子饮片中的不饱和脂肪酸如亚油酸和瓜蒌酸,随着储存时间的延长,其含量逐渐降低,且氧化产物如2,4-癸二烯醛和9-氧代壬酸等含量逐渐增加,产生刺鼻的“哈喇味”。程云霞[65]研究了苦杏仁在储存过程中走油变质的机制,发现高温、高湿环境会加速苦杏仁脂肪油的外溢,进而引发酸败味的产生。Liu等[66]采用HS-SPME-GC-MS技术分析变质酸枣仁中的挥发性化合物,发现短链有机酸的含量显著增加,这些酸被认为是异味产生的主要来源。

1.4.7 多糖、蛋白质类 多糖与蛋白质同属大分子物质,在储存过程中易受到外界环境影响而发生变质。二者分子结构中均富含大量亲水性基团,如羟基、氨基和羧基等,易在储存过程中吸湿,导致药材表面出现黏结、软化等现象,进而引发水解、氧化或美拉德反应后发生变质[67]。同时,由于多糖与蛋白质本身属于营养类物质,是微生物生长的物质基础,因此在不当储存条件下更易诱发细菌、霉菌等繁殖[68]。

2 中药材仓储过程监测与质量评价体系

2.1 传统检测模式的局限性

长期以来,中药材仓储期间的质量评价多依赖于静态、被动式的检测方法,即在其采收加工完成后、入库前、出库时或特定周期通过感官鉴别、微生物限度检测及化学指标测定等方法进行单点抽样分析[69]。虽然这类检测方式能够在一定程度上反映特定时间点的中药材质量状况,但也存在着显著的局限性。

传统的感官评价高度依赖经验丰富的鉴定人员,主观性强,缺乏稳定性与可重复性,中药材性状细微差异如色泽深浅、质地变化、气味强弱等难以实现精准定量描述[70]。传统的微生物和理化指标检测的操作流程繁琐复杂,成本较高。此外,传统检测方式仅反映特定时刻的药材质量状态,无法动态监测储存过程中的变化趋势,缺乏主动预警与干预能力,质量问题一旦发生往往只能废弃处理,造成巨大的经济损失。在保质期预测方面,传统经验公式如阿伦尼乌斯方程通常假设储存环境条件恒定,以便推算药材的劣变速率。但实际仓储环境会受季节、昼夜及设施的影响产生波动,导致模型预测准确性降低[71]。

2.2 基于过程监测理念的质量控制体系

随着中药材仓储质量保障要求的不断提升,以静态、被动检测为主的传统质控模式已难以满足全过程质量控制的需求。而现代制药业已广泛使用过程分析技术(process analytical technology,PAT)[72]建立起基于实时数据的动态质量管理体系。PAT通过采集高频数据,实时监测关键工艺参数和关键质量属性并加以控制和调整,有效提高了药品的一致性与可控性。

借鉴这一成功经验,本文提出将“过程监测”理念引入中药材仓储质量控制体系。该体系通过在仓库内布设在线传感器,实时采集中药材及环境的多模态信息,并借助物联网等数据传输技术传送至云端平台。云端平台借助各类先进算法对数据进行处理与分析后,可进行风险识别并主动决策与干预。与传统单点检测模式不同,该体系能够全面反映中药材在仓储期内的质量劣变趋势并通过大数据驱动决策,促进仓储质量管理由“静态、被动检测”向“动态、主动干预”模式的转型[73]。“过程监测”强调的是一种动态跟踪和实时干预的质量控制思路,图2展示了基于这一理念构建的中药材仓储质量控制体系框架。

2.3 “过程监测的实现路径

基于“过程监测”的中药材仓储质量控制体系的核心在于构建“信息采集-数据传输-分析决策”的闭环,通过多源感知、高效传输与数据驱动决策的协同作用,以实现中药材仓储的全程质量控制。信息采集是实现“过程监测”体系的基础环节;需具备实时、无损、连续和自动化特征,感知范围应涵盖饮片外观性状、成分特征及温湿度、光照等环境参数,实现多模态、多时点的全面感知[74]。数据传输是信息传递的桥梁,传输系统需适应数据多源、高频与强时序性的特点,结合5G与物联网技术,确保在干扰环境下的数据稳定、高效传输[75]。分析决策是实现“过程监测”体系的核心环节,应基于多源数据评估药材在仓储周期内的质量变化趋势,统筹安全性与有效性,构建微生物生长模型进行污染风险预警,同时关注质量标志物的动态变化[76]。为避免传统检测中“以偏概全”的局限性,可引用白钢等[77]提出的质量综合评价指数,整合环境参数、活性成分及微生物指标,构建综合质量评价模型。图3展示了该体系中的3个关键模块。

2.4 人工智能(artificial intelligence,AI)过程监测中的应用

AI是实现中药材仓储“过程监测”体系从数据采集到智能决策全流程的技术基石。通过深度学习算法和多模态数据融合技术,AI能够整合来自不同传感器的多维数据如图像、气味、光谱、环境参数等,实现更为全面的质量评估[78]。而通过学习历史数据中的质量劣变规律,AI能够识别环境参数微小波动、成分含量细微变化等早期风险信号,在变质问题显现前发出预警,突破传统“问题发生后再处理”的被动模式。基于预警信息,AI系统可自主执行分析决策,如自动调节温湿度、启动通风除湿等环境控制措施,或根据不同中药材特性和储存状态,动态优化出入库调度策略[79]。

3 中药材仓储过程质量控制体系的发展趋势与研究重点

3.1 现场分析与便携检测的软硬件技术发展

当前,中药材的分析检测技术正逐步从传统实验室依赖的分析设备与操作流程转向现场可部署、快速响应的软硬件技术。近年来,包括电子鼻、便携式光谱、便携式质谱、机器视觉等技术设备被广泛应用并搭载于移动平台、手持终端或嵌入式系统中,具备小型化、低功耗、非破坏性等特征,可实现药材性状与成分的快速识别与监测。与此同时,结合化学计量学与嵌入式算法优化,支持数据在设备端的快速处理与初步判断,显著提升了检测效率。部分检测技术在中药材分析的应用见表2,体现了其在中药材仓储过程质量控制体系的广阔前景。

3.2 数据驱动的质量模型化与保质期预测

中药材仓储质量控制正经历从经验驱动向数据驱动的转变,传统上依靠老药工“看、闻、尝、摸”等感官经验判断药材优劣的方式,如今可以通过现代传感技术和数据分析方法实现标准化和数字化。通过分析大量历史数据,运用统计学和机器学习方法,可以建立反映药材质量劣变规律的数学模型,揭示储存时间、环境条件与质量指标之间的关系[92]。在此基础上,保质期预测技术正向动态化、智能化方向快速发展。深度学习模型特别是Transformer架构和长短期记忆网络,擅长捕捉质量变化中的长程依赖关系并处理时序数据的动态特征。更重要的是,数据驱动的模型具有持续优化能力,随着数据积累不断提升预测精度,真正实现从静态估算到动态预测的技术跨越,为中药材的精准库存管理和质量风险防控提供了有力支撑[93]。

3.3 针对药材特点的个性化储存策略

与普通货物不同,中药材来源广泛、种类繁多,不同药材在成分组成、物理性质及变质机制上差异显著。在仓储管理中,难以通过统一标准实现全品种的质量保障。因此在储存时应充分考虑药材的自身特性并构建“分品类、分指标、分策略”的个性化储存体系,同时针对不同药材开展系统稳定性实验,采集多维度数据,构建专属的质量劣变模型,最终形成覆盖多品种、多场景的智能决策数据库,实现“一药一策”的精准化仓储管理[94]。部分中药材的个性化储存策略见表3。

3.4 法规体系与标准规范的构建完善

近年来,随着中药材仓储在质量控制体系中的重要性日益凸显,国家监管层面亦逐步强化对相关环节的政策引导与规范制定。2014年,商务部办公厅便推出《关于加快推进中药材现代物流体系建设指导意见的通知》,旨在提升中药材仓储管理水平,推动现代物流体系建设;2021年印发《关于“十四五”时期促进药品流通行业高质量发展的指导意见》,要求加快发展现代仓储物流,提升药品流通能级;2023年国家药品监督管理局相继发布《中药饮片标签管理规定》《中药饮片保质期研究确定技术指导原则(试行)》,明确要求企业自2025年8月1日起,中药饮片必须标注保质期,并鼓励企业使用现代质量评价指标制定保质期;2025年国务院办公厅印发《国务院办公厅关于提升中药质量促进中医药产业高质量发展的意见》,要求加强中药材流通和储备体系建设,提升中药材储备和供应保障能力。这些政策文件的出台,标志着我国在中药材仓储质量控制方面的法规体系日益完善,为行业的规范发展提供了有力支撑。

4 结语与展望

中药材在储存过程中易发生多种变质问题,严重影响疗效与用药安全。本文系统分析了中药材仓储过程中的质量变化规律,提出了基于“过程监测”理念的质量控制体系,通过对仓储环境与药材状态的多维感知与动态追踪,实现质量变化的预警与干预控制,为提升仓储期间的药材质量稳定性提供了新的技术路径。

尽管当前中药材仓储质量控制体系取得了一定的进展,但在实际应用过程中仍面临诸多挑战:(1)虽然智能化技术已经开始在一些大型药材储存设施中得到应用,但在中小型企业中,这些技术的普及和应用仍然面临着成本、技术门槛等方面的挑战。(2)中药材仓储受地域、气候、设备条件等多因素影响,如何构建适应不同环境条件的智能监测与干预策略,实现技术方案的本土化适配,是亟需解决的关键问题。(3)在确保药材质量的前提下,如何实现节约能源与成本的目标,开发既能保证质量又能降低能耗的仓储技术,构建低碳绿色型的中药材储存体系,仍需深入探索。

未来,中药材仓储过程质量控制体系的升级,将成为中医药产业现代化、国际化发展的重要支撑。通过持续技术创新与标准完善,有望实现中药材仓储过程的全程可视化、质量可控化与风险可预警化,为中药材的安全、有效提供有力保障,助力中医药产业高质量可持续发展[95]。

来 源:张 尧,闫明宇,胡云飞,金若钒,吴皖慧,章顺楠,李文龙.中药材仓储过程质量监测与评价研究进展 [J]. 中草药, 2025, 56(19): 7200-7210.

来源:天津中草药一点号

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