基于灰色關(guān)聯(lián)度法評價(jià)西紅花飲片質(zhì)量

孫振陽，張景珍，王思雨，王英姿?，宋 嬿，張玉蓮，邱佳妹

（1.北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 100029；2.上海上藥華宇藥業(yè)有限公司，上海 200002）

西紅花為鳶尾科植物番紅花Crocus sativusL.的干燥柱頭，具有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神的功效［1］。目前，西紅花飲片質(zhì)量評價(jià)在化學(xué)成分方面主要以西紅花苷Ⅰ和西紅花苷Ⅱ的含有量為指標(biāo)［2-5］，難以對不同產(chǎn)地或不同等級(jí)的飲片進(jìn)行綜合、科學(xué)的評價(jià)。

灰色關(guān)聯(lián)度分析蘊(yùn)含的“灰色思維”與中醫(yī)藥理論特點(diǎn)相吻合，其通過計(jì)算各批次樣品的關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度和相對關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)相對關(guān)聯(lián)度的大小對各批樣品進(jìn)行排序，給予系統(tǒng)發(fā)展變化趨勢量化的測定［6-7］，而且該方法對樣本數(shù)量和數(shù)據(jù)規(guī)律性的要求較低，易于掌握。灰色關(guān)聯(lián)度在中藥質(zhì)量評價(jià)中的應(yīng)用［7-9］主要是基于樣本各指標(biāo)成分定量數(shù)據(jù)，建立灰色關(guān)聯(lián)度評價(jià)模型，計(jì)算評價(jià)單元序列與參考序列間的相對關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)其對評價(jià)單元進(jìn)行排序。本實(shí)驗(yàn)為客觀、有效地評價(jià)不同產(chǎn)地、商品等級(jí)西紅花飲片的質(zhì)量，結(jié)合主要質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)西紅花苷Ⅰ、西紅花苷Ⅱ、醇浸出物、水浸出物、總灰分、酸不溶性灰分、干燥失重測定結(jié)果，采用灰色關(guān)聯(lián)度法構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)分析模型，以期為其質(zhì)量評價(jià)和等級(jí)劃分提供新方法。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 LC-20AT 高效液相色譜儀（配置SIL-20A 自動(dòng)進(jìn)樣器、SPD-20A 檢測器、LC Solution 色譜工作站，日本島津公司）；BSI10 型電子天平［萬分之一，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司］；KH7200DB 型數(shù)控超聲波清洗機(jī)（昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司）；Research plus 單道可調(diào)量程移液器（312031213122，德國Eppendorf 公司）。

1.2 試藥 西紅花苷Ⅰ（批號(hào)111588-201303）、西紅花苷Ⅱ（批號(hào)111589-201304）對照品均購自中國食品藥品檢定研究院。甲醇（色譜純，美國Fisher 公司）；其他試劑均為分析純。西紅花飲片由上海華宇藥業(yè)有限公司提供，經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)劉春生教授鑒定為鳶尾科植物番紅花Crocus sativusL.的干燥柱頭，具體見表1。

表1 樣品信息Tab.1 Information of samples

2 方法

2.1 指標(biāo)測定 本研究中西紅花飲片的西紅花苷Ⅰ、西紅花苷Ⅱ、醇浸出物、水浸出物、總灰分、酸不溶性灰分、干燥失重按照2015 年版《中國藥典》進(jìn)行測定，結(jié)果見表2。

2.2 參考序列選擇 設(shè)樣品有m批，每批樣品有n個(gè)評價(jià)指標(biāo)，因此組成評價(jià)單元序列｛Xik｝（i=1，2，3，…，m；k=1，2，3，…，n；本實(shí)驗(yàn)中m=20，n=7）。從質(zhì)量評價(jià)角度分析，醇浸出物、西紅花苷Ⅰ、西紅花苷Ⅱ越高質(zhì)量越好，干燥失重、總灰分和酸不溶性灰分越低質(zhì)量越好［10］。為了統(tǒng)一評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將干燥失重、總灰分和酸不溶性灰分進(jìn)行取倒數(shù)轉(zhuǎn)換。評價(jià)指標(biāo)統(tǒng)一后，將m個(gè)樣品各項(xiàng)對應(yīng)指標(biāo)的最大值｛Xsk｝ 計(jì)為最優(yōu)參考序列，m個(gè)樣品各項(xiàng)對應(yīng)指標(biāo)的最小值｛Xtk｝ 計(jì)為最差參考序列。

2.3 原始數(shù)據(jù)規(guī)格化處理 由于各項(xiàng)指標(biāo)的量綱不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)差異較大，因此原始數(shù)據(jù)應(yīng)該按照如下公式進(jìn)行規(guī)格化處理［9-10］。

其中Yik為原始數(shù)據(jù)規(guī)格化后的數(shù)據(jù)，Xik為原始數(shù)據(jù)，Xk為m 批樣品第k個(gè)指標(biāo)的均值。

2.4 關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算 分別按式（1）和式（2）計(jì)算相對于最優(yōu)參考序列｛Xsk｝和最差參考序列｛Xtk｝的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

式中Δmin=min ｜Yik-Ysk｜，Δmax=max｜Yik-Ysk｜（i=1，2，3，…，m；k=1，2，3，…，n）。

式中Δmin=min ｜Yik-Ytk｜，Δmax=max｜Yik-Ytk｜（i=1，2，3，…，m；k=1，2，3，…，n）。ρ稱為分辨系數(shù)，一般取值為0.5。

2.5 關(guān)聯(lián)度計(jì)算 分別按式（3）和式（4）計(jì)算相對于最優(yōu)參考序列和最差參考序列的關(guān)聯(lián)度。

2.6 相對關(guān)聯(lián)度計(jì)算 按式（5）計(jì)算各評價(jià)單元序列的相對關(guān)聯(lián)度。

式中i=1，2，3，…，m。將相對于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)度最大，同時(shí)相對于最差參考序列的關(guān)聯(lián)度最小者定義為最佳評價(jià)單元［11-12］，根據(jù)m批樣品的相對關(guān)聯(lián)度的大小進(jìn)行排序，最終得到優(yōu)劣評價(jià)結(jié)果。

3 結(jié)果

3.1 樣品數(shù)據(jù)集建立 測定所收集不同產(chǎn)地、不等商品等級(jí)的20 批樣品7 種指標(biāo)，建立評價(jià)西紅花飲片質(zhì)量的灰色模式識(shí)別數(shù)據(jù)集，結(jié)果見表2。

3.2 數(shù)據(jù)規(guī)格化處理 將所測得的20 批飲片原始數(shù)據(jù)按“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)行規(guī)格化處理，結(jié)果見表3。

3.3 關(guān)聯(lián)系數(shù) 依據(jù)式（1）～（2）計(jì)算20 批飲片相對于最優(yōu)參考序列和最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)果見表4～5。

3.4 關(guān)聯(lián)度和相對關(guān)聯(lián)度 依據(jù)式（3）～（4）計(jì)算各批飲片相對于最優(yōu)參考序列和最差參考序列的關(guān)聯(lián)度，根據(jù)式（5）計(jì)算相對關(guān)聯(lián)度，確定質(zhì)量排序，結(jié)果見表6。

表2 不同批次樣品中7 種指標(biāo)（%）Tab.2 Seven indices in different batches of samples（%）

表3 原始數(shù)據(jù)規(guī)格化Tab.3 Normalization of original data

表4 相對于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)Tab.4 Correlation coefficients referring to the optimal unit sequences

表5 相對于最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)Tab.5 Correlation coefficients referring to the worst unit sequences

4 討論

本研究以西紅花苷Ⅰ、西紅花苷Ⅱ、醇浸出物、水浸出物、總灰分、酸不溶性灰分和干燥失重為綜合評價(jià)指標(biāo)，對不同產(chǎn)地、商品等級(jí)的西紅花飲片進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，能較客觀地反映其內(nèi)在質(zhì)量。

《七十六種藥材商品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)》中沒有西紅花藥材的商品規(guī)格等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，市場上主要依據(jù)其花絲顏色、花絲長度、花絲頂端寬度、斷碎花絲比例分為特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)、統(tǒng)貨。本研究收集了國內(nèi)外4 個(gè)產(chǎn)地的西紅花共20 批，按市場評價(jià)飲片質(zhì)量優(yōu)劣的方法確定S1、S4、S7、S11、S14、S17 為特級(jí)飲片，S2、S5、S8、S12、S15、S18 為一級(jí)飲片，S3、S6、S9、S13、S16、S19 為二級(jí)飲片，S10、S20 為統(tǒng)貨；通過灰色關(guān)聯(lián)度分析，按照傳統(tǒng)形性指標(biāo)和現(xiàn)代化學(xué)指標(biāo)相結(jié)合的方法確定S4、S7、S14、S17 為 一 級(jí) 飲 片，S1、S5、S8、S11、S15、S18 為二級(jí)飲片，S2、S6、S9、S12、S16、S19 為三級(jí)飲片，S3、S10、S13、S20 為統(tǒng)貨，表明不同產(chǎn)地飲片質(zhì)量存在一定差異，且產(chǎn)地為伊朗的質(zhì)量排序并不完全與其商品等級(jí)劃分一致，其原因可能是伊朗西紅花的種球莖相對較小，栽培均為室外，光照強(qiáng)烈，采摘周期較長，貯藏方式不規(guī)范；上海、浙江西紅花采用“二段法”［13-14］，即室內(nèi)培育采花和室外田間種球繁育，采摘后及時(shí)干燥、貯藏，因此藥材質(zhì)量受環(huán)境影響較小，其外觀性狀、有效成分含有量均較高。

表6 不同批次樣品相對關(guān)聯(lián)度及質(zhì)量排序Tab.6 Relative correlation degrees and quality ranking orders of different batches of samples

本研究基于中藥成分與中藥質(zhì)量是一種灰色關(guān)系［15-16］的認(rèn)識(shí)，將多指標(biāo)數(shù)據(jù)通過相對關(guān)聯(lián)度體現(xiàn)，使評價(jià)指標(biāo)更直觀，可避免西紅花飲片質(zhì)量評價(jià)方法不完善的問題，并建立用于質(zhì)量評價(jià)的灰色關(guān)聯(lián)度分析模型，將現(xiàn)代多指標(biāo)成分與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)鑒別的感官判斷評價(jià)相結(jié)合，以期為飲片等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的制定和劃分提供參考。