基于熵权法联合灰色关联度分析法的三七药材质量评价*

李秋叶，李国祥，韦继雯，张容溶，梁光会

（云南省文山壮族苗族自治州食品药品检验研究院，云南文山 663099）

中药三七为五加科植物三七Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen 的干燥根和根茎［1］，具有活血化瘀、消肿止痛等功效，民间常用于治疗跌打损伤，现代医学常用其防治心脑血管疾病［2-3］。文山三七为地理标志产品［4］，近年来，随着社会需求的增加，三七药材种植区域已由道地产地文山壮族苗族自治州（简称文山州）扩展至邻近的红河哈尼族彝族自治州（简称红河州）、曲靖市、昆明市、楚雄彝族自治州（简称楚雄州）等地，四川、贵州等地也开始引进栽培［5-6］。三七作为典型的阴生草本植物，分布区域狭窄，生长状况易受地域、气候、土壤等因素的影响。2020 年版《中国药典（一部）》收载的以三七药材为原料的提取物、成方制剂及单味制剂上百种。多项研究测定了不同产地三七药材中皂苷、重金属、营养成分等的含量［7-12］。水分、总灰分、酸不溶性灰分等指标可反映三七药材在采收、加工、运输、储存、掺质等方面的质量控制水平。灰色关联度分析法作为多因素的分析方法，可根据各批样品的相对关联度对药材质量排序［13-14］；熵权法可为灰色关联度法中各指标的权重客观赋值。本研究中以药典【检查】项水分、总灰分、酸不溶性灰分，【浸出物】项醇溶性浸出物，以及三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1含量和此3 种皂苷（合称总皂苷）含量为检测指标，采用熵权法计算各指标权重，结合灰色关联度分析法综合评价不同地区三七药材的质量，以期为其质量评价提供参考。现报道如下。

1 仪器与试药

1.1 仪器

U3000 型高效液相色谱仪（美国Thermo Fisher Scientific 公司），配有紫外吸收检测器；MS205DU 型电子分析天平（德国Mettler Toledo 公司，精度为0.01 mg）；XMTD - 4000 型电热恒温水浴锅（泰州市商华仪表有限公司）；DHG - 9101 - 2A 型电热恒温干燥箱（扬州市三发电子有限公司）；SX2-4-10 型箱式电阻炉（上海雷韵试验仪器制造有限公司）。

1.2 试药

三七皂苷R1对照品（批号为110745-201921，含量90.4%），人参皂苷Rg1对照品（批号为110703 -202034，含量93.4%），人参皂苷Rb1对照品（批号为110704-202028，含量93.1%），均购于中国食品药品检定研究院；甲醇、乙腈均为色谱纯，乙醇为分析纯，水为超纯水。三七药材样品共44批，均为3年生、摘除花薹后采挖的春三七栽培品，来源于云南省不同种植基地，经我院闫倩玲主任中药师鉴定为正品。样品信息见表1。

表1 药材样品信息Tab.1 Information of medicinal material samples

2 方法与结果

2.1 药典【检查】项及【浸出物】项指标

取药材样品各适量，分别按2020 年版《中国药典（四部）》通则项下0832 水分测定法、2302 灰分测定法、2201浸出物测定法进行检测。结果见表2。水分、总灰分、酸不溶性灰分、醇溶性浸出物含量分别为5.13%～8.84%、2.11%～4.96%、0.10%～1.89%、20.18%～28.69%。

表2 药材样品各项指标含量测定结果（%，n=3）Tab.2 Results of content determination of various indicators in medicinal material samples（%，n=3）

2.2 含量测定

色谱条件：色谱柱为Waters SunFire C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相为乙腈（A）- 水（B），梯度洗脱（0～12 min 时20%A，12～60 min 时20%A →36%A）；流速为1.0 mL/min；检测波长为203 nm；柱温为25 ℃；进样量为10 μL。

溶液制备：分别称取三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1对照品各适量，精密称定，置同一容量瓶中，加75%甲醇溶解，制成质量浓度分别为0.101 3，0.410 7，0.421 3 mg/mL的混合对照品溶液。称取药材样品粉末（过4 号筛）0.6 g，精密称定，加75%甲醇50 mL，过夜，水浴加热保持微沸2 h，放冷至室温，用75%甲醇补足减失的质量，室温下4 000 r/min 离心10 min，0.22 μm微孔滤膜滤过，取续滤液，即得供试品溶液。

方法学考察：按相关要求进行方法学考察。结果供试品溶液色谱中，在与混合对照品溶液色谱相应位置有吸收峰，详见图1。以三七皂苷R1、人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1的质量浓度（X，μg/ mL）为横坐标、峰面积（Y）为纵坐标进行线性回归，得回归方程分别为Y1=0.058 46X1-0.210 5（R2=0.999 9）、Y2=0.065 45X2-0.697 4（R2= 0.999 6）、Y3= 0.046 83X3+ 0.369 8（R2= 0.999 3）。结果表明，3 种成分质量浓度分别在20.26～253.25 μg/mL、82.14～1 026.80 μg/mL、84.26～1 053.20 μg/mL 范围内与峰面积线性关系良好。精密度、稳定性、重复性试验结果的RSD均小于2.0%，表明仪器精密度良好，供试品溶液在室温放置24 h 内基本稳定，方法重复性良好。平均加样回收率分别为100.84%，99.53%，98.87%，RSD分别为0.59%，0.78%，1.02%（n=6）。

1. 三七皂苷R1 2. 人参皂苷Rg1 3. 人参皂苷Rb1A. 混合对照品溶液 B. 供试品溶液图1 高效液相色谱图1.Notoginsenoside R1 2.Ginsenoside Rg1 3.Ginsenoside Rb1A.Mixed reference solution B.Test solutionFig.1 HPLC chromatograms

样品含量测定：取药材样品各适量，按拟订方法制备供试品溶液，按拟订色谱条件项进样测定，平行2次，记录峰面积，按外标法计算样品中三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1及总皂苷含量。结果分别为0.80%～1.58%、2.82%～5.20%、2.79%～5.00%、6.54%～11.44%，详见表2。

2.3 数据分析

2.3.1 各地样品含量比较

采用SPSS 20.0 统计学软件对不同地区药材样品的3种皂苷及总皂苷含量进行单因素方差分析（见表3）。结果显示，不同产地药材样品的三七皂苷R1、人参皂苷Rg1含量及总皂苷含量无显著差异（P＞0.05），人参皂苷Rb1含量有显著差异（P＜0.05）；不同地区药材样品的人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1含量及总皂苷含量排序均为文山州＞红河州＞曲靖市＞昆明市＞楚雄州；但文山州药材样品的三七皂苷R1含量与其他地区相比较低。

表3 各地药材样品含量比较（±s，%）Tab.3 Comparison of content determination of relevant components in samples from different areas（X ± s，%）

表3 各地药材样品含量比较（±s，%）Tab.3 Comparison of content determination of relevant components in samples from different areas（X ± s，%）

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2.3.2 权重

采用熵权法计算权重。设有m个研究样本，每个研究样本的评价指标有n项，形成评价单元序列｛Xij｝。其中，i= 1，2，3，…，m；j= 1，2，3，…，n［15-17］（本研究中m=44，n=8；后文同）。

数据同向化处理：由于各指标量纲不一致，从三七药材质量评价角度分析，水分、总灰分、酸不溶性灰分属低优指标；其余指标属高优指标。分别按公式Yij=［max（Xi）-Xij］/［max（Xi）-min（Xi）］或［Xij-min（Xi）］/［max（Xi）-min（Xi）］对2 种指标进行同向化处理［18］。其中，Yij为同向化处理后数据，Xij为第i个样品第j个指标值。

各指标的信息熵：信息熵（Ej）是数据无序程度的度量，数据离散程度越高，熵值越小。按公式和计算各指标的Ej（若Pij=0，定义

各指标的权重：按公式Wi=（1-Ej）/（j-∑Ej）［19］计算各指标的权重（Wi），即灰色关联度分析中各指标对应的分辨系数（ρ），见表4。结果显示，高优指标的权重均较大，低优指标的权重均较小，提示皂苷及醇溶性浸出物对三七药材质量评价结果的影响较大。

表4 三七药材各指标的信息熵及权重Tab.4 Information entropy and weight of various indicators of Notoginseng Radix et Rhizoma

2.3.3 相对关联度计算

采用灰色关联度分析法计算相对关联度。统一各评价指标，将低优指标高优化（即倒数转换），再与其他指标形成评价单元序列｛Xik｝，其中，i= 1，2，3，…，m；k= 1，2，3，…，n。对数据｛Xik｝进行规格化处理后，计算各指标相对于最优、最差参考序列的关联系数（ρ取值为Wi）及最优、最差关联度，获得相对关联度（ri），详见表5 至表7［20-21］。结果44 批药材样品的相对关联度为0.163 7～0.773 9，提示不同产地三七药材质量有差异。

表5 相对于最优参考序列的药材样品关联系数Tab.5 Relation coefficient of medicinal material samples relative to the optimal reference sequence

表7 各地药材样品关联度Tab.7 Relation degree of medicinal material samples from different areas

2.3.4 样品质量排序及等级

以ri为样品质量综合测评排序的依据，并与44 批三七药材总皂苷含量比较，结果见表8。总皂苷含量排序与综合测评排序结果整体趋势相近，但存在一定差异，尤其是W4，K2，K3，排序的绝对差值为14～16，提示除皂苷含量外，其他检测指标对药材样品质量也有影响，故仅以皂苷含量来评价三七药材质量有一定局限性。根据ri划分等级（ri≥0.55，0.45 ≤ri＜0.55，0.35 ≤ri＜0.45，0.25 ≤ri＜0.35，ri＜0.25分别为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级，其中Ⅰ级质量最好）。结果Ⅰ级至Ⅴ级药材样品分别有11 批、14 批、8 批、8 批、3 批；红河州药材样品5 种等级均有，文山州、昆明市和曲靖市均无Ⅴ级，楚雄州无Ⅰ级。

表8 各地药材样品质量排序及等级Tab.8 Quality ranking and grading of medicinal material samples from different areas

3 讨论

在检测总灰分、酸不溶性灰分时，需对药材样品进行炭化，该过程需缓慢加热，炭化温度过高时，易使局部产生大量气体，造成部分微粒及钾、钠、氯等元素散失，从而导致检测结果偏低。

预试验中考察了皂苷的提取溶剂，在其余条件相同的前提下，分别比较了50%，75%，100%甲醇提取的皂苷含量。结果显示，75%甲醇为提取溶剂时，皂苷含量最高，故选择75%甲醇。

熵权法是一种客观赋权法，能避免人为因素带来的偏差，所得权重系数可反映各指标对其质量评价的权重。本研究中采用熵权法结合灰色关联度分析法，通过相对关联度将三七药材的8个检测指标转化为1个综合指标，从而避免了仅以皂苷含量为评价指标的局限性。

文山州作为三七药材的道地产区，连作障碍限制了其在本地区的发展，故被迫向临近区域转移。本研究结果显示，云南其他产区的三七药材均符合2020 年版《中国药典（一部）》要求，可为发展多地区种植三七药材提供参考。但由于各地区间地理环境、气候等有差异，故后续需引入多糖、氨基酸、黄酮、多种稀有皂苷、重金属、农药残留等检测指标，并结合多指标综合评价模式，从而全面评价不同地区三七药材的质量。

综上所述，本研究中所建立的质量评价方法能客观地评价不同产地三七药材的质量，可为其质量研究提供参考。