基于灰色关联度法的枸杞子质量评价△

王艳平，崔永蕾，黄丽，杨苗苗，田杰

宁夏回族自治区中医医院暨中医研究院，宁夏 银川 750021

枸杞子为茄科植物宁夏枸杞LyciumbararumL.的干燥成熟果实[1]，为常用中药，主产于宁夏、内蒙古、新疆、甘肃、青海等西北地区[2-4]。枸杞子具有滋补肝肾、益精明目的功效，而抗氧化性是其发挥多种药用功能的一个重要机制[5]。枸杞子含有枸杞多糖(LBP)、黄酮类、生物碱类、维生素及微量元素等多种化学成分，其中LBP是枸杞干果的主要活性成分[6-7]，具有免疫调节、抗肿瘤、抗疲劳、降低血糖、抗炎、血管保护、神经保护及抗衰老等药理作用[8-9]；枸杞黄酮同样具有抗氧化活性，且能够改善血液循环、降低胆固醇[10]。

目前商品枸杞子的等级仅按照大小划分，不能科学、综合地评价枸杞子质量。灰色关联度分析是依据各因素数列曲线间相似程度判断因素间的关联程度，近年来该方法在中药材质量综合评价中的应用逐渐增多[11-12]。为了客观、有效地评价不同商品来源枸杞子药材的质量，本研究结合水分、灰分、浸出物、LBP、黄酮含量测定的结果及抗氧化性6个指标，以灰色关联度分析方法中相对关联度为测度，分别以4个和6个指标构建评价商品枸杞子质量的灰色关联分析模型，并进行对比分析，为枸杞子的商品规格等级划分和综合质量评价提供参考。

1 材料

1.1 试药

枸杞药材于2017年从内蒙古、宁夏的枸杞产地收集，经宁夏回族自治区中医医院暨中医研究院药剂科田杰副主任药师鉴定为茄科植物宁夏枸杞LyciumbarbarumL.的干燥成熟果实，采集信息见表1。

表1 20批枸杞子样品采集信息

对照品D-无水葡萄糖(批号：110833-201506，纯度：99.9%)、芦丁(批号：100080-200306，纯度：92.6%)购自中国食品药品检定研究院；DPPH自由基(批号：STBB0829V，美国Sigma公司)；苯酚(批号：20131110，烟台市双双化工有限公司)；硝酸铝(上海广诺化学试剂科技有限公司)；亚硝酸钠(无锡县化学试剂厂)；其他化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器

UV-1800型紫外可见分光光度计(日本岛津公司)；HGZF-101-3型电热恒温鼓风干燥箱(上海跃进医疗器械有限公司)；SG-XL1100型高温箱式炉(上海大恒光学精密机械有限公司)；DIKW-S-6型电热恒温水浴锅、FA2104型万分之一电子天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司)；DV215CD型十万分之一电子天平(美国奥豪斯公司)；KQ-500DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。

2 方法

2.1 水分、总灰分和浸出物检测

水分参照《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)2015年版通则0832第二法，温度为80 ℃的项下方法测定。总灰分参照《中国药典》2015年版通则2302项下方法测定。浸出物参照《中国药典》2015年版通则2201项下水溶性浸出物的热浸法测定。

2.2 LPB、黄酮含量及抗氧化性检测

LPB含量测定采用苯酚硫酸法[13-14]。黄酮含量测定采用硝酸铝-亚硝酸钠比色法[15]。抗氧化性采用DPPH法测定[16]。以上检测方法均经过方法学考察，检测方法均准确可靠。

2.3 参考序列的选择

从枸杞子质量评价角度分析，浸出物、LPB含量、黄酮含量越高，抗氧化性越强质量越好，水分和总灰分越低质量越好。本研究为统一评价标准，将水分和总灰分进行倒数转换。设有m个样品，每个样品有n项评价指标，由此组成评价单元序列{Xik}(i=1，2，3……m；k=1，2，3……n；本研究中m=20，n=6)。用灰色关联度作为评价测度时，应选择参考序列，一般应确定最优参考序列和最差参考序列。设最优参考序列为{Xsk}(k=1，2，3……n)，最差参考序列为{Xtk}(k=1，2，3……n)，其中最优参考序列的各项指标是m个样品对应指标的最大值，最差参考序列的各项指标是m个样品对应指标的最小值。

2.4 原始数据规格化处理

由于各评价指标间数据差异较大，测度单位不统一，应对原始数据进行规格化处理。规格化处理采用公式(1)。

Yik=Xik/XK

(1)

式中Yik为规格化处理后的数据，Xik为原始数据，XK为第n个样品第k个指标的均值。

2.5 关联系数的计算

2.5.1相对于最优参考序列的关联系数计算采用公式(2)。

(2)

式中Δmin=minYik-Ysk；Δmax=maxYik-Ysk；i=1，2，……m；k=1，2，……n；ρ为分辨系数，一般取值为0.5。

2.5.2相对于最差参考序列的关联系数计算采用公式(3)。

(3)

式中Δmin=minYik-Ytk；Δmax=maxYik-Ytk；i=1，2，……m；k=1，2，……n；ρ为分辨系数，一般取值为0.5。

2.6 关联度的计算

相对于最优参考序列和最差参考序列的关联度计算分别采用公式(4)和(5)。

(4)

(5)

式中i=1,2,……m；k=1,2,……n。

2.7 相对关联度计算

相对于最优参考序列的关联度ri(s)越大，同时相对于最差参考序列的关联度ri(t)越小，表明所评价单元序列越理想。定义评价单元序列{Xik}相对于最优参考序列{Xsk}和最差参考序列{Xtk}的相对关联度见公式(6)。

(6)

根据相对关联度的大小对评价单元序列进行排序，最终得到优劣评价结果。

3 结果

3.1 样品数据集的建立

测定所收集不同产地、不同商品等级枸杞子药材的常规检测指标水分、灰分、浸出物及内在指标LPB含量、黄酮含量、抗氧化性，建立评价商品枸杞子药材质量的灰色模式识别数据集，结果见表2，每种枸杞子药材的6种评价指标即为一个评价单元。

表2 枸杞子样品数据集(n=3) %

3.2 数据规格化处理

将原始数据集按公式(1)进行规格化处理，结果见表3；并计算各评价单元序列相对最优及最差参考序列的差值，结果见表4～5。

表3 原始数据规格化

表4 评价单元序列相对最优参考序列差值

表5 评价单元序列相对最差参考序列差值

3.3 关联系数与关联度的计算

依据公式(2)～(3)分别计算各评价单元相对于最优参考序列、最差参考序列的关联系数，结果见表6～7。

表6 评价单元序列相对于最优参考序列的关联系数

表7 评价单元序列相对于最差参考序列的关联系数

3.4 相对关联度的计算

依据公式(4)～(5)计算各样品相对于最优参考序列、最差参考序列关联度，根据公式(6)计算相对关联度，并进行排序，确定不同商品来源枸杞子药材质量名次，并进行对比分析。以4个评价指标浸出物、LPB含量、黄酮含量及抗氧化性构建枸杞子质量评价模型的评价结果见表8；以6个评价指标LPB含量、黄酮含量、抗氧化性、水分、总灰分、浸出物构建枸杞子质量评价模型的结果表9。

表8 不同商品来源枸杞子样品4个指标的关联度与相对关联度及质量排序

表9 不同商品来源枸杞子样品6个指标的关联度与相对关联度及质量排序

4 讨论

中药材商品规格等级标准是解决中药市场信息不对称的方法之一，对促进中药市场的优质优价有积极作用。然而目前我国使用的《七十六种药材商品规格标准》制定于30多年前，许多药材商品规格标准已经与现代市场不符。中药材商品规格等级标准研究就是对“质”的标准化。生物活性更能反映商品规格等级的内涵。商品规格等级标准应该发挥其对质量的指导作用，促使中药行业向着优质的方向演化，不应完全按照市场现状划分。

本研究收集了20个批次的枸杞子，结合《七十六种药材商品规格标准》中枸杞子商品规格等级划分标准和药材产地实际情况，以药材粒度(每50克枸杞子的粒数)为依据将枸杞子药材规格等级划分为5个等级。以4个指标浸出物、LPB含量、黄酮含量及体现生物活性的抗氧化性构建枸杞子质量评价模型，相对关联度为0.313～0.390的枸杞样品有 6个，商品规格均为四等；相对关联度为0.406～0.495的枸杞子样品有9个，规格等级为一等的1个，五等的1个，四等的7个；相对关联度为0.505～0.653的枸杞子样品有5个，规格为一等的1个，二等的1个，四等的3个。按照4个指标进行灰色关联度法分析得到的这些数据信息对规格等级的划分存在一定的难度。以6个指标浸出物、LPB含量、黄酮含量、抗氧化性、水分、灰分构建枸杞子质量评价模型，相对关联度<0.400的枸杞子样品1个，商品规格等级为四等，相对关联度为0.405～0.492的枸杞子样品有17个，规格为一等的1个，四等的15个，五等的1个。相对关联度>0.500的枸杞子样品有2个，规格二等的1个，三等的1个。从收集的信息表中，相对关联度<0.400的枸杞子是编号15的宁杞7号枸杞子，枸杞树生长年限15年，所结枸杞子品质略差。而一等(精贡)≤180粒的枸杞样品质量排名为18，其内在质量并不好。

以4个指标构建的评价模型只纳入了化学成分含量相关的指标，以6个指标构建的评价模型还加入了水分和灰分作为评价指标，通过对比发现2种评价模型评价出的枸杞子质量排序有较大差别。药材水分和灰分同样也是评价药材质量的重要指标，药材水分的控制可以在一定程度上延长药材的储存时间，避免药材发霉、变色等现象；药材灰分的控制可以限制药材中泥沙等无机杂质的混入。因此在评价模型中加入水分、灰分指标非常必要。

本研究的质量评价结果与传统规格等级评价结果有一定的差异，但由于本实验采集的样品大多数为四等品，其他规格等级的样品量少，这种取样方法使得灰色关联度分析结果与传统的规格等级划分结果对比时产生局限性，不能更科学地评价现有规格等级划分的合理性，因此采用灰色关联度分析方法中相对关联度为测度，以6个指标构建评价商品枸杞子质量的灰色关联分析模型，对不同规格等级的样品进行比较均匀的取样将更有利于寻找枸杞子内在质量与其性状、大小之间的规律[17-18]。

本研究通过灰色关联度法对20批枸杞子样品进行质量评价，通过对比纳入不同评价指标模型的评价结果，优选更合理的评价模型，能够较为客观地反映商品枸杞子的内在质量，为指导枸杞子规格等级划分提供新的方法参考。