中藥飲片炮制加工發展進程
中藥飲片作為我國中藥産業的三大支柱之一,蘊含特色中藥炮制技術,具有鮮明的中醫藥特色與優勢。《中醫藥發展戰略規劃綱要(2016-2030年)》明确“促進中藥工業轉型升級。推進中藥工業數字化、網絡化、智能化建設”。
近年來,通過科技創新、融合現代科學技術,中藥産業智能化步伐加快,取得了顯著進展。智能制造是制造業發展的主流趨勢,提升中藥飲片産業智能化生産水平是保障中藥飲片質量的重要方式。通過開展現代智能技術和大數據技術研究,裝備飲片炮制各環節智能設備,并在此基礎上建立智能化中藥飲片制造生産體系,已成為提高中藥飲片高質量發展水平的重要路徑。
中藥飲片炮制技術的發展脈絡
傳統手工作坊中藥炮制技術最早出現于春秋戰國時期,經過不斷的發展演變至今,涉及炒、炙、煅、蒸、煮、發芽、發酵、制霜、水飛、幹餾等多種炮制工藝,具有悠久的曆史。很長一段時間裡,中藥飲片的生産加工模式以“前店後坊”形式為主,依靠藥物工作者代代相傳的炮制經驗,采用傳統炮制器具進行手工炮制。
生産機械化随着工業社會的飛速發展,傳統炮制器具逐漸被機械化炮制設備所替代,中藥飲片的生産效率得到提高。中藥炮制技術因此迎來了機械化發展階段。
生産自動化“十四五”期間,在國家政策及大健康産業的支持下,中藥飲片研究和生産取得了較為重大的突破,逐漸向生産自動化的發展方向轉變。
生産智能化随着大數據時代的到來和“互聯網+”的不斷發展,将現代制藥技術延伸至飲片生産過程的創新發展中,并建立以科技創新為源頭、生産為基礎、工業為主體、制藥裝備為支撐的較為完整的中藥飲片産業鍊,促進飲片生産的自動化、智能化、高效化發展,為中藥飲片産業帶來廣闊的發展前景。
智能化生産技術在飲片産業中的應用
中藥飲片生産關鍵技術作為飲片生産環節中的核心組成部分,是飲片質量的重要影響因素。中藥飲片生産技術的優化是中藥炮制傳承創新的重要組成部分。
近年來,以技術創新助力裝備創制逐漸成為中藥炮制技術實現轉化應用的成功模式,以原理明确基礎上的工藝優化、标準提升、技術創新和過程控制為重點,研制炮制新裝備,不斷攻克傳統炮制技術産業化關鍵瓶頸問題,開始逐漸助推傳統飲片工業轉化與産業升級。如對水飛、煅制、發酵、藥汁制等傳統炮制技術的轉化研究中,結合現代微波技術、旋流與泡沫分離、傳質傳熱、熱力學形态與生物轉化等工程原理,創制泡沫分離、微波去毒等裝備和生産線,形成高效節能、生産連續、工藝穩定和質量可控的工程化體系。中藥飲片生産需結合現代自動化、智能化等新技術,進行中藥飲片工藝研究和技術創新,使中藥飲片生産走上規範化、集約化的道路,促進整個中藥飲片産業的高質量發展。
智能色選技術助力飲片智能化生産色選技術主要原理是基于光學特性來檢測材料中的異常顔色或表面缺陷和雜質,并自動對其進行分類和挑選去除。随着機器視覺理論的不斷完善和圖像識别技術的發展,基于機器視覺的分揀技術也得到了迅猛發展。中藥色選機的研發與使用,實現對飲片淨制過程中存在的異色雜質進行自動篩選,不僅滿足現代化加工潮流的需要,而且随着其性能和穩定性的不斷提高,将成為中藥淨制分選的理想設備,有效提高飲片生産智能化生産流程。目前各種智能色選機已廣泛運用于中藥材及其飲片的色選除雜,特别是果實種子類,如枸杞、酸棗仁、補骨脂、半夏、車前子、蓮子、女貞子、山茱萸和五味子等。
智能感官技術助力炮制經驗數字化《本草蒙筌》載“凡藥制造,貴在适中,不及則功效難求,太過則氣味反失”。長期以來,中藥飲片真僞優劣的鑒别及炮制火候和終點的把握依賴于藥物工作者在長期實踐中積累的經驗,這種判斷方法重複性差、準确度低、難以形成标準,容易造成質量鑒别偏差。智能感官技術的出現,使得傳統炮制經驗可以轉化為具體工藝參數,對于控制飲片質量具有重要意義。通過模仿人體的嗅覺、視覺、味覺等感知過程,智能感官技術如電子眼、電子鼻、電子舌等實現對中藥飲片的形、色、氣、味等特征參數的數字化分析,從而将“辨狀論質”鑒定理論量化為易于實際操作判别的參數數據。
在線檢測技術促進飲片生産現代化在線檢測技術包括光譜技術、電子傳感技術、生物信息表征技術等,通過直接安裝在生産線上的過程分析儀器,對原料、中間産品和工藝過程的關鍵質量品質進行實時檢測、實時反饋。在線檢測技術應用至中藥飲片生産過程中,可以進行中藥飲片關鍵質量屬性如色澤、片型、水分、藥效成分等的實時快速檢測,結合自動化智能設備反饋控制,實現中藥飲片生産的實時控制及智能生産。電子眼等智能感官技術、微波檢測、化學成像、熱傳感等已廣泛應用于在線分析監測中,實現核心産品生産關鍵工序監測并及時反饋實時監測數據,提升了中藥飲片智能化工藝裝備過程質量控制能力,提高飲片質量與生産效率。如采用在線式非接觸紅外控溫技術可以實時監控炒制過程藥物和滾筒各時間的溫度變化,能較好地把握炮制終點。目前黃芩、當歸、大黃等大品種飲片已實現生産過程在線監測。
傳感技術促進飲片生産可視化傳感技術是利用各種傳感器,将被測量(如物理量、化學量、生物量等)轉換為與之有對應關系的、易于精确處理和傳輸的電信号或其他形式信号的技術。傳感技術的核心在于傳感器,可以感知外部信息并按照一定規律轉換成可用信号。在中藥飲片生産過程中,通過各種傳感器可以實時監測和采集關鍵數據信息,如溫度傳感器可以精确感知炮制過程中的溫度變化,濕度傳感器能監測環境濕度,光電傳感器能夠實時探測飲片的色澤、大小、形态等信息。這些數據能夠實時以可視化的形式呈現給生産人員和管理人員,使他們可以直觀地了解生産狀态,能夠确保生産過程嚴格按照标準和要求進行,及時發現異常情況并進行調整,保證中藥飲片的質量,可視化的數據也有利于進行工藝優化和改進,提升生産效率。
現代幹燥技術提高中藥飲片生産效能中藥幹燥過程按技術發展可分為傳統幹燥方法與現代幹燥方法,傳統幹燥方法分為陰幹、曬幹、烘炕幹燥、烘房幹燥,不需要特殊設備。随着科技發展,新技術引入到幹燥設備中,不僅加快了幹燥速度,而且保持了傳統幹燥所要求的四氣五味的藥性。目前,中藥材幹燥領域運用的幹燥技術主要包括熱風幹燥、熱泵幹燥、紅外幹燥、冷凍幹燥、微波幹燥、真空幹燥、高壓電場幹燥等。與自然幹燥相比,熱風幹燥等各類現代化幹燥技術通過幹燥裝備對幹燥過程進行調控,可有效改善中藥飲片幹燥品質并大幅度提高幹燥效率。如凍幹山藥采用凍幹真空幹燥,充分保留了山藥中的多酚類物質,還原鮮山藥口感、性狀。凍幹山藥較傳統山藥的炮制品表現出更好的療效,特别是補脾養胃、生津益肺之功效更佳。采用微波幹燥蜜炙甘草,其甘草酸含量高于傳統炙品,外觀性狀優于傳統炙品,質量穩定性好而利于貯存。當歸飲片采用遠紅外幹燥更容易保留當歸切片中的阿魏酸和揮發油。
智能聯動技術與設備加強飲片生産過程控制中藥飲片生産聯動技術是集成融合裝備制造技術、自動化控制技術和在線檢測技術等于一體的聯動生産技術體系。研制中藥飲片炮制單元設備的數字化聯動生産線,可實現自動解包、振動篩選、除塵、清洗、浸潤、切片、幹燥、炮制和包裝全過程的流水線生産。通過智能聯動技術改變傳統的人工物料轉運和單機操作模式,大大提升飲片炮制效率和設備運行穩定性,并建立飲片流水線炮制工藝規範和标準,可從本質上提高中藥飲片質量及其穩定性。
數字化質量評價技術提升飲片質量當代中藥質量評價已發展到運用現代分析技術,從基因鑒别、化學成分分析、生物效應評價、外源性污染物控制等方面對中藥質量進行評價,形成了較為完善的中藥飲片質量控制體系。性狀電子檢測技術、顯微成像數字化技術等物理性狀評價技術,色譜質譜聯用技術、近紅外光譜技術、指紋圖譜/特征圖譜技術等化學特征評價技術,以及酶聯免疫技術、DNA條形碼技術等生物特征質控技術等被廣泛應用于中藥飲片的質量控制領域。中藥質量控制技術與信息化、智能化手段不斷融合,推動了中藥現代化發展,為中藥飲片生産過程質量控制提供了強有力的保障。
人工智能技術推動生産流程智能化管控随着中藥制造産業向信息化、智能化方向發展,人工智能等信息技術實現了生産過程中對原材料、工作人員和生産流程的實時監督和生産設備的智能化調度,可以保障工作人員的安全和工作流程的規範。如人參飲片智能生産線将機械設備與智能控制連接,基于大數據技術等的飲片生産智化管控系統可對生産溫度、濕度進行控制,聯動生産線配合信息化管理形成的智能生産體系,實現淨制、洗潤切、幹燥、包裝、倉儲、調劑、煎煮的全過程智能化生産。
現代技術集成創新加快智能制造步伐
對于如何加速智能化生産技術在中藥飲片産業的應用,筆者建議:
加快智能制造步伐,引領中藥飲片産業高質量發展。智能制造是中藥飲片産業發展的戰略選擇。将制造技術與數字技術、智能技術、網絡技術集成應用于設計、生産、管理和服務的全生命周期,研發中藥炮制智能設備,構建“數字化、智能化、集成式”為特征的中藥飲片智能制造車間及技術體系,有效降低生産成本、節約能耗、優化資源配置,持續推動傳統飲片産業向智能化轉型,構建我國中藥飲片産業競争新優勢。
推進質量控制關鍵技術開發,構建彰顯臨床價值的中藥質量标準體系。在現有基礎上,需要加強與臨床實踐的緊密結合,充分把握中醫藥理論的科學内涵,将其與現代前沿學科技術深度融合,積極推進中藥飲片質量控制關鍵技術開發,加快建立符合中藥特色的技術方法體系,以促進中藥産品質量提升和中藥産業高質量發展。
促進物聯網-互聯網有機融合,構建中藥飲片生産質量智能管控系統。采用信息化、大數據、人工智能手段,對中藥飲片生産進行信息化管理和飲片質量在線智能化檢測,構建中藥飲片生産質量智能管控系統,及時監控炮制過程中的各個環節,實現中藥飲片的實時信息收集和記錄,為生産決策提供支撐,實現生産可視化、規範化,推進中藥工業數字化、網絡化、智能化、現代化發展。
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來源:中國中醫藥報 2024年06月27日 第006版