基于灰色關聯(lián)度法的枸杞子質量評價△

王艷平，崔永蕾，黃麗，楊苗苗，田杰

寧夏回族自治區(qū)中醫(yī)醫(yī)院暨中醫(yī)研究院，寧夏 銀川 750021

枸杞子為茄科植物寧夏枸杞LyciumbararumL.的干燥成熟果實[1]，為常用中藥，主產于寧夏、內蒙古、新疆、甘肅、青海等西北地區(qū)[2-4]。枸杞子具有滋補肝腎、益精明目的功效，而抗氧化性是其發(fā)揮多種藥用功能的一個重要機制[5]。枸杞子含有枸杞多糖(LBP)、黃酮類、生物堿類、維生素及微量元素等多種化學成分，其中LBP是枸杞干果的主要活性成分[6-7]，具有免疫調節(jié)、抗腫瘤、抗疲勞、降低血糖、抗炎、血管保護、神經保護及抗衰老等藥理作用[8-9]；枸杞黃酮同樣具有抗氧化活性，且能夠改善血液循環(huán)、降低膽固醇[10]。

目前商品枸杞子的等級僅按照大小劃分，不能科學、綜合地評價枸杞子質量。灰色關聯(lián)度分析是依據各因素數列曲線間相似程度判斷因素間的關聯(lián)程度，近年來該方法在中藥材質量綜合評價中的應用逐漸增多[11-12]。為了客觀、有效地評價不同商品來源枸杞子藥材的質量，本研究結合水分、灰分、浸出物、LBP、黃酮含量測定的結果及抗氧化性6個指標，以灰色關聯(lián)度分析方法中相對關聯(lián)度為測度，分別以4個和6個指標構建評價商品枸杞子質量的灰色關聯(lián)分析模型，并進行對比分析，為枸杞子的商品規(guī)格等級劃分和綜合質量評價提供參考。

1 材料

1.1 試藥

枸杞藥材于2017年從內蒙古、寧夏的枸杞產地收集，經寧夏回族自治區(qū)中醫(yī)醫(yī)院暨中醫(yī)研究院藥劑科田杰副主任藥師鑒定為茄科植物寧夏枸杞LyciumbarbarumL.的干燥成熟果實，采集信息見表1。

表1 20批枸杞子樣品采集信息

對照品D-無水葡萄糖(批號：110833-201506，純度：99.9%)、蘆丁(批號：100080-200306，純度：92.6%)購自中國食品藥品檢定研究院；DPPH自由基(批號：STBB0829V，美國Sigma公司)；苯酚(批號：20131110，煙臺市雙雙化工有限公司)；硝酸鋁(上海廣諾化學試劑科技有限公司)；亞硝酸鈉(無錫縣化學試劑廠)；其他化學試劑均為分析純。

1.2 儀器

UV-1800型紫外可見分光光度計(日本島津公司)；HGZF-101-3型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海躍進醫(yī)療器械有限公司)；SG-XL1100型高溫箱式爐(上海大恒光學精密機械有限公司)；DIKW-S-6型電熱恒溫水浴鍋、FA2104型萬分之一電子天平(上海舜宇恒平科學儀器有限公司)；DV215CD型十萬分之一電子天平(美國奧豪斯公司)；KQ-500DB型數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

2 方法

2.1 水分、總灰分和浸出物檢測

水分參照《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)2015年版通則0832第二法，溫度為80 ℃的項下方法測定。總灰分參照《中國藥典》2015年版通則2302項下方法測定。浸出物參照《中國藥典》2015年版通則2201項下水溶性浸出物的熱浸法測定。

2.2 LPB、黃酮含量及抗氧化性檢測

LPB含量測定采用苯酚硫酸法[13-14]。黃酮含量測定采用硝酸鋁-亞硝酸鈉比色法[15]。抗氧化性采用DPPH法測定[16]。以上檢測方法均經過方法學考察，檢測方法均準確可靠。

2.3 參考序列的選擇

從枸杞子質量評價角度分析，浸出物、LPB含量、黃酮含量越高，抗氧化性越強質量越好，水分和總灰分越低質量越好。本研究為統(tǒng)一評價標準，將水分和總灰分進行倒數轉換。設有m個樣品，每個樣品有n項評價指標，由此組成評價單元序列{Xik}(i=1，2，3……m；k=1，2，3……n；本研究中m=20，n=6)。用灰色關聯(lián)度作為評價測度時，應選擇參考序列，一般應確定最優(yōu)參考序列和最差參考序列。設最優(yōu)參考序列為{Xsk}(k=1，2，3……n)，最差參考序列為{Xtk}(k=1，2，3……n)，其中最優(yōu)參考序列的各項指標是m個樣品對應指標的最大值，最差參考序列的各項指標是m個樣品對應指標的最小值。

2.4 原始數據規(guī)格化處理

由于各評價指標間數據差異較大，測度單位不統(tǒng)一，應對原始數據進行規(guī)格化處理。規(guī)格化處理采用公式(1)。

Yik=Xik/XK

(1)

式中Yik為規(guī)格化處理后的數據，Xik為原始數據，XK為第n個樣品第k個指標的均值。

2.5 關聯(lián)系數的計算

2.5.1相對于最優(yōu)參考序列的關聯(lián)系數計算采用公式(2)。

(2)

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

2.5.2相對于最差參考序列的關聯(lián)系數計算采用公式(3)。

(3)

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

2.6 關聯(lián)度的計算

相對于最優(yōu)參考序列和最差參考序列的關聯(lián)度計算分別采用公式(4)和(5)。

(4)

(5)

式中i=1,2,……m；k=1,2,……n。

2.7 相對關聯(lián)度計算

相對于最優(yōu)參考序列的關聯(lián)度ri(s)越大，同時相對于最差參考序列的關聯(lián)度ri(t)越小，表明所評價單元序列越理想。定義評價單元序列{Xik}相對于最優(yōu)參考序列{Xsk}和最差參考序列{Xtk}的相對關聯(lián)度見公式(6)。

(6)

根據相對關聯(lián)度的大小對評價單元序列進行排序，最終得到優(yōu)劣評價結果。

3 結果

3.1 樣品數據集的建立

測定所收集不同產地、不同商品等級枸杞子藥材的常規(guī)檢測指標水分、灰分、浸出物及內在指標LPB含量、黃酮含量、抗氧化性，建立評價商品枸杞子藥材質量的灰色模式識別數據集，結果見表2，每種枸杞子藥材的6種評價指標即為一個評價單元。

表2 枸杞子樣品數據集(n=3) %

3.2 數據規(guī)格化處理

將原始數據集按公式(1)進行規(guī)格化處理，結果見表3；并計算各評價單元序列相對最優(yōu)及最差參考序列的差值，結果見表4～5。

表3 原始數據規(guī)格化

表4 評價單元序列相對最優(yōu)參考序列差值

表5 評價單元序列相對最差參考序列差值

3.3 關聯(lián)系數與關聯(lián)度的計算

依據公式(2)～(3)分別計算各評價單元相對于最優(yōu)參考序列、最差參考序列的關聯(lián)系數，結果見表6～7。

表6 評價單元序列相對于最優(yōu)參考序列的關聯(lián)系數

表7 評價單元序列相對于最差參考序列的關聯(lián)系數

3.4 相對關聯(lián)度的計算

依據公式(4)～(5)計算各樣品相對于最優(yōu)參考序列、最差參考序列關聯(lián)度，根據公式(6)計算相對關聯(lián)度，并進行排序，確定不同商品來源枸杞子藥材質量名次，并進行對比分析。以4個評價指標浸出物、LPB含量、黃酮含量及抗氧化性構建枸杞子質量評價模型的評價結果見表8；以6個評價指標LPB含量、黃酮含量、抗氧化性、水分、總灰分、浸出物構建枸杞子質量評價模型的結果表9。

表8 不同商品來源枸杞子樣品4個指標的關聯(lián)度與相對關聯(lián)度及質量排序

表9 不同商品來源枸杞子樣品6個指標的關聯(lián)度與相對關聯(lián)度及質量排序

4 討論

中藥材商品規(guī)格等級標準是解決中藥市場信息不對稱的方法之一，對促進中藥市場的優(yōu)質優(yōu)價有積極作用。然而目前我國使用的《七十六種藥材商品規(guī)格標準》制定于30多年前，許多藥材商品規(guī)格標準已經與現代市場不符。中藥材商品規(guī)格等級標準研究就是對“質”的標準化。生物活性更能反映商品規(guī)格等級的內涵。商品規(guī)格等級標準應該發(fā)揮其對質量的指導作用，促使中藥行業(yè)向著優(yōu)質的方向演化，不應完全按照市場現狀劃分。

本研究收集了20個批次的枸杞子，結合《七十六種藥材商品規(guī)格標準》中枸杞子商品規(guī)格等級劃分標準和藥材產地實際情況，以藥材粒度(每50克枸杞子的粒數)為依據將枸杞子藥材規(guī)格等級劃分為5個等級。以4個指標浸出物、LPB含量、黃酮含量及體現生物活性的抗氧化性構建枸杞子質量評價模型，相對關聯(lián)度為0.313～0.390的枸杞樣品有 6個，商品規(guī)格均為四等；相對關聯(lián)度為0.406～0.495的枸杞子樣品有9個，規(guī)格等級為一等的1個，五等的1個，四等的7個；相對關聯(lián)度為0.505～0.653的枸杞子樣品有5個，規(guī)格為一等的1個，二等的1個，四等的3個。按照4個指標進行灰色關聯(lián)度法分析得到的這些數據信息對規(guī)格等級的劃分存在一定的難度。以6個指標浸出物、LPB含量、黃酮含量、抗氧化性、水分、灰分構建枸杞子質量評價模型，相對關聯(lián)度<0.400的枸杞子樣品1個，商品規(guī)格等級為四等，相對關聯(lián)度為0.405～0.492的枸杞子樣品有17個，規(guī)格為一等的1個，四等的15個，五等的1個。相對關聯(lián)度>0.500的枸杞子樣品有2個，規(guī)格二等的1個，三等的1個。從收集的信息表中，相對關聯(lián)度<0.400的枸杞子是編號15的寧杞7號枸杞子，枸杞樹生長年限15年，所結枸杞子品質略差。而一等(精貢)≤180粒的枸杞樣品質量排名為18，其內在質量并不好。

以4個指標構建的評價模型只納入了化學成分含量相關的指標，以6個指標構建的評價模型還加入了水分和灰分作為評價指標，通過對比發(fā)現2種評價模型評價出的枸杞子質量排序有較大差別。藥材水分和灰分同樣也是評價藥材質量的重要指標，藥材水分的控制可以在一定程度上延長藥材的儲存時間，避免藥材發(fā)霉、變色等現象；藥材灰分的控制可以限制藥材中泥沙等無機雜質的混入。因此在評價模型中加入水分、灰分指標非常必要。

本研究的質量評價結果與傳統(tǒng)規(guī)格等級評價結果有一定的差異，但由于本實驗采集的樣品大多數為四等品，其他規(guī)格等級的樣品量少，這種取樣方法使得灰色關聯(lián)度分析結果與傳統(tǒng)的規(guī)格等級劃分結果對比時產生局限性，不能更科學地評價現有規(guī)格等級劃分的合理性，因此采用灰色關聯(lián)度分析方法中相對關聯(lián)度為測度，以6個指標構建評價商品枸杞子質量的灰色關聯(lián)分析模型，對不同規(guī)格等級的樣品進行比較均勻的取樣將更有利于尋找枸杞子內在質量與其性狀、大小之間的規(guī)律[17-18]。

本研究通過灰色關聯(lián)度法對20批枸杞子樣品進行質量評價，通過對比納入不同評價指標模型的評價結果，優(yōu)選更合理的評價模型，能夠較為客觀地反映商品枸杞子的內在質量，為指導枸杞子規(guī)格等級劃分提供新的方法參考。