一、引言

激光誘導擊穿光譜（LIBS）是一種新興的、快速的多元素檢測技術，它可以在幾秒鐘內用一個激光脈沖快速檢測樣品的多元素光譜。與傳統的元素分析技術不同，它快速、安全、綠色、簡單樣品預處理且支持多元素檢測。目前該項技術已被廣泛應用于農業、食品行業等許多領域，然而LIBS技術在中藥領域內的應用不多，因此將LIBS技術與中藥制藥過程結合，實現中藥質量快速評價與基本無損檢測，為LIBS技術在中藥智能制造中的實際應用提供借鑒意義。

LIBS技術在中藥原料質量檢測中的應用

中藥原料的質量很大程度會影響最終制藥產品質量。中藥原料的質量控制主要圍繞產地溯源和真偽鑒別兩個研究領域展開。前者要求原料必須是符合相關規定的道地藥材，后者則是要求原料的主要成分滿足生產質量的需求。相關研究人員采用LIBS技術在這兩個檢測領域進行了大量細致的研究工作，取得了顯著進展，為該技術與中藥制藥工藝的深度結合提供了重要的數據支持。

2.1 產地溯源

現代研究表明藥材除了受自身遺傳特性的影響，其生長環境也是決定其品質的重要因素之一，因此，不同產地的同種中藥材其含有的有機物成分有較大差異，故而藥效也有所不同。道地藥材作為中藥的精髓，具有良好的品質和較高的藥效，同時也是評價中藥質量的獨特標準。LIBS技術被用于進行基于元素的產地溯源。基于LIBS技術產生的無機離子的指紋圖譜，首次采用LIBS技術進行了艾香的全元素譜圖的采集工作，探討LIBS技術快速分析中藥材成分和種源的可行性，通過對LIBS數據進行多元分析以及模式識別篩選出對應的鉀（K）、鈣（Ca）和鈉（Na）等特征元素，數據和模型分析結果表明LIBS技術是一種產地溯源的有效手段。用LIBS技術結合PCA及人工神經網絡數據處理方法對不同產地或部位的當歸、黨參和川芎3種中草藥的根進行了分析鑒定，結果顯示此方法的平均分類準確率高達99.89%，可見LIBS技術結合PCA和反向傳播人工神經網絡對于中藥產地鑒定可行性。

2.2 中藥材真偽、品次鑒別

LIBS技術可同時進行多種元素的檢測，其優勢足以匹敵價格昂貴或前處理麻煩的傳統分析技術。通過相關元素信息的提取，該項技術可以進行快速辨別中藥材的真偽。植物體內的微量元素的含量和分布具有一定的特殊性，對其進行一定的譜圖分析再結合相關的數據處理技術，即可實現不同品次、不同品種植物類中藥區分。采用LIBS技術測定了植物標準物質顆粒中大量營養素[磷（P）、K、Ca和鎂（Mg）]的含量，證明了LIBS技術對植物中的微量元素和常量元素進行采集分析的可行性。使用LIBS技術特征波段提取與化學計量學方法結合，探究證明了兩者結合鑒別硫熏程度不同的浙貝母的可行性，這為硫熏中藥的相關鑒別以及中藥材質量檢測分級評定系統建立提供一定方法與思路，為中藥質量的快速檢測提供了一定的理論依據，為同類藥材元素檢測提供理論與數據支持。可見將LIBS技術用于中藥材真偽、品次鑒別的可行性。

LIBS技術在中藥制藥過程質量控制中的研究

為了保證中藥產品質量，有效的生產過程質量控制是重中之重。而生產過程質量控制的關鍵是對生產的重要環節進行及時監測，并對生產過程進行反饋和控制以減少生產過程中影響質量的不利因素。目前，LIBS指紋圖譜對于中藥生產過程質量控制主要體現在重金屬檢測以及重要工藝過程評價上。

3.1 重金屬快速檢測中藥材的重金屬超標嚴重

影響了中藥的品質，隨著中藥現代化與國際化需求，中藥重金屬問題已成為國內外關注的焦點，重金屬檢測是中藥質量安全控制的重要保障。中藥中重金屬不僅來源于原料藥的種植過程還可能存在于生產加工運輸各個過程中。因此有必要對中藥制藥生產全流程中各個生產階段產品的重金屬含量進行檢測。起初為了驗證LIBS技術對中藥內重金屬銅（Cu）檢測的可行性，結合內標法對茯苓、附片、黃連飲片中的Cu元素進行了含量測定，結果顯示，與直接定標法相比，內標法可以提升擬合精度，該方法可用于中藥重金屬Cu含量的快速檢測。

用LIBS技術的藥材元素圖譜結合PCA算法對吉林省5個產地6種人參進行了產地和不同部位聚類分析研究，并且使用人參粉末壓片法定量計算了人參中摻雜的重金屬元素鉛（Pb）和鎘（Cr）的含量，結果表明該方法對于人參產地分類和重金屬檢測效果良好。通過將全譜圖特征變量提取的數據處理方法與其他分析框架相結合，建立了穩定準確的桑葉和桑葚的重金屬定量測定模型。

3.2 中藥制藥過程質量評價

對中藥生產制劑制造過程中重要工藝過程進行質量評價是過程質量控制的重要環節。將質量原于技術（QbD）理念的控制策略用來解決大品種中藥-安宮牛黃丸混合終點判斷問題，提出一種基于LIBS技術的總體混合終點的判斷方法。基于藥物混合中間體的LIBS數據，通過微區時序分析方法的結合比較朱砂、雄黃和珍珠粉相鄰混合時間光譜的差異，對整體的混合過程進行評價，得到建議混合終點，該方法既可為含礦物類中藥混合提供一定的參考方法也可快速評價生產中整體混合過程，進行相應過程控制。鑒于此項使用LIBS技術建立的過程控制方法具有快速分析、幾乎無損、樣品前處理簡單且無需標準光譜庫等優點，很大程度上為中藥制劑的質量研究提供了一種新思路。LIBS作為一種先進的過程分析技術，是否也可以通過相關過程方法學的建立，實現其他制藥工藝過程的預測與評價。總而言之，LIBS技術有望持續推動在線過程分析與控制的發展，加快中藥制藥智能生產的進程。

3.3 中藥產品在線質量評估

隨著元素檢測技術的進步以及常量和微量元素對健康作用研究的不斷深入，中藥中所包含的元素越來越引起了人們的關注。元素作為中藥有效成分的重要組成部分，是中藥質量控制不可或缺的特征參數，而元素的種類及含量與中藥性味、歸經、功效等密切相關，是潛在的一個質量標志物。在中藥制藥過程中，復雜繁瑣的提取，濃縮，干燥等的中藥工序會對中藥質量產生一定的影響，而作為一種綠色的多元素快速檢測技術，將LIBS技術應用于中藥制藥過程中中間體質量的一個快速檢測，具有較大的優勢。例如：一種元素的發射線只存在于藥物劑型的特定成分中，如從某種藥物中釋放P，而從其他特殊制劑輔料中釋放Mg，使用多元素指紋圖譜進行制藥中間體的一個質量評價，可以快速分析與檢測產品有效成分的高低，從而進一步實現過程藥效測定。未來，甚至可以對中藥質量與功能進行分類研究或中藥組方解析研究等，從而為中藥產品質量控制標準和實際應用提供科學依據。

四、總結

LIBS技術作為光譜分析領域一種嶄新的元素分析手段，由于其本身只能用于無機元素的質量檢測劣勢，目前在一些領域內與其他光譜存在聯合應用，主要表現為通過光譜結合實現高靈敏檢測或將其他光譜分析提供的有機物信息等和自身檢測的無機元素信息相結合，從而進一步達到對質量檢測與控制的準確性和全面性。將LIBS技術與其他光譜聯合應用具有一定的優勢性與實際應用性，這在中藥制造過程質量控制上同樣適用。除了將不同光譜測量目標數據融合增加LIBS技術檢測靈敏度以外還可以進行不同光譜信息優勢互補，如通過可見光技術測量宏觀判斷目標樣品的好壞，使用近紅外光譜技術進一步檢測含水量、硬度以及其他指標，再使用LIBS技術對其重金屬或其他特征元素進行檢測等。這樣一套綜合的光譜聯用檢測系統可以最大限度的控制制造過程質量，為最終產品的質量提供保證。

應將已有的譜圖分析方法與強化學習相結合，深入研究尋找基于人工智能的解譜方法，提高譜圖解析的智能性、專業性和準確性，達到LIBS技術準確與便捷分析的目的，同時在充分了解 LIBS技術原理的基礎上繼續深挖提升LIBS技術檢測精度的方法，如儀器精度校正軟件的開發等，進一步完善LIBS光譜分析技術。隨著LIBS技術的不斷發展，其在中藥智能制造等領域一定具有更加廣泛的應用前景，可以發揮更大的應用價值。

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審核編輯 黃宇