基于灰色關聯度分析與TOPSIS 模型的不同產地鎖陽綜合質量評價

馬轉霞 孫嵐萍 顧志榮 吳國泰 馬天翔 祁 梅 許愛霞 葛 斌

（1.甘肅中醫藥大學藥學院， 甘肅 蘭州730000； 2.甘肅省人民醫院藥劑科， 甘肅 蘭州730000； 3.甘肅省中藥藥理與毒理學重點實驗室， 甘肅 蘭州730000）

鎖陽為中、蒙醫的常用藥，來源于鎖陽科植物鎖陽Cynomorium songaricumRupr.的干燥肉質莖，在《本草原始》 《中華本草·蒙藥卷》等本草著作中均有記載［1?2］，主要分布于內蒙古、新疆、青海、甘肅等半荒漠或荒漠地帶，具有補腎益精、潤腸通便之功效，中醫常用于治療陽痿、遺精、腰膝酸軟、腸燥便秘等［3］，具有調節腎功能、提高機體免疫力、抗氧化、抑制人體免疫缺陷病毒、抑制血小板聚集等廣泛的藥理作用［4?5］。近年來，市場上流通的鎖陽存在摻雜、混用、亂用等現象，且2015 年版《中國藥典》 未制定其含有量測定標準，難以全面反映其內在質量。因此，建立一種全面可靠的鎖陽質量評價體系，是目前亟需解決的問題。

灰色關聯度分析和逼近理想解排序法（TOPSIS）是目前應用較為廣泛的決策評判手段，前言已在郁金［6］、木香［7］、黃柏［8］等大宗使用的中藥質量評價中得到了廣泛的應用；后者是近年引入中藥研究領域的新型多指標決策方法［9］，目前在中藥質量評價［10］、活性部位篩選［11］、制劑工藝研究［12］、中藥市場分析［13］等方面均得到了廣泛應用。本研究采集甘肅省內13 個產地30 批鎖陽，測定沒食子酸、原兒茶酸、兒茶素、總多糖、總黃酮的含有量，并采用灰色關聯度分析與TOPSIS 模型首次綜合評價該藥材質量，以期為全面控制其質量提供依據。

1 材料

1.1 儀器 島津LC?16 型高效液相色譜儀（日本島津公司，配置SIL?16 型自動進樣器、SPD?16 型紫外?可見檢測器、CTO?16 型柱溫箱、LabSoLutions化學工作站）；UV8100A 型紫外?可見分光光度計（北京萊伯泰科儀器有限公司）；BT125D 電子天平（十萬分之一）、BSA4202S?CW 型電子天平（百分之一）（德國賽多利斯公司）；Milli?Q 超純水裝置（法國Millipore 公司）；SB25?12DTD 型超聲波清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；HH?6 型數顯恒溫水浴鍋（西安超杰儀器有限公司）；DD?5M型低速大容量離心機（湘儀離心機儀器有限公司）。

1.2 試劑與藥物 沒食子酸（批號CHB171107，純度≥98%）、原兒茶酸（批號CHB170822，純度≥98%）、兒茶素（批號CHB170313，純度≥98%）、D?無水葡萄糖（批號CHB180115，純度≥98%）、蘆丁（批號CHB170303，純度≥98%）對照品均購于成都克洛瑪生物科技有限公司。甲醇、甲酸為色譜純（天津大茂化學試劑廠）；其余試劑均為分析純（天津大茂化學試劑廠）；水為純化水。

鎖陽采自甘肅武威、敦煌、酒泉、張掖，經甘肅中醫藥大學中藥鑒定教研室李碩副教授鑒定為Cynomorium songaricumRupr.的干燥肉質莖，自然陰干、粉碎后過80 目篩，冷藏備用，具體信息見表1。

表1 樣品信息Tab.1 Information of samples

2 方法

2.1 3 種成分含有量測定

2.1.1 色譜條件 參考文獻［14］。WondaSil C18?WR 色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相甲醇?水?甲酸（9 ∶91 ∶0.1）；體積流量0.8 mL／min；柱溫30 ℃；檢測波長258 nm；進樣量10 μL。色譜圖見圖1。

2.1.2 對照品溶液制備 精密稱取沒食子酸、原兒茶酸、兒茶素對照品適量，置于10 mL 量瓶中，純化水溶解并定容至刻度，即得（三者質量濃度分別為0.11、0.01、0.40 mg／mL）。

2.1.3 供試品溶液制備 參考文獻［15］。精密稱取藥材粉末約2.0 g，加純化水10 mL，稱定質量，超聲（500 W、40 kHz）提取60 min，放冷，純化水補足減失質量，離心，取上清液，濾過，取續濾液，即得，于4 ℃保存備用。

2.1.4 方法學考察 按2015 年版《中國藥典》第四部指導原則中的方法，考察精密度、重復性、穩定性、加樣回收率試驗，結果RSD 均小于2.3%，表明儀器精密度、方法重復性、24 h內穩定性良好，平均加樣回收率為100.69%。

2.2 多糖含有量測定

2.2.1 對照品溶液制備 精密稱取D?無水葡萄糖對照品5.00 mg，置于50 mL 量瓶中，純化水溶解并定容至刻度，即得0.10 mg／mL 對照品溶液。

2.2.2 供試品溶液制備 精密稱取藥材粉末約2.0 g，加30 mL 純化水煎煮2 次，每次90 min，合并濾液，濃縮至20 mL，置于錐形瓶中，加無水乙醇，邊加邊攪拌，使其體積分數達80%，靜置過夜，4 000 r／min 離心10 min，殘渣用熱水溶解，置于250 mL 量瓶中，定容，即得。

圖1 各成分HPLC 色譜圖Fig.1 HPLC chromatograms of various constituents

2.2.3 檢測方法 參考文獻［16］。精密吸取對照品、供試品溶液各1 mL，置于2 個20 mL 具塞試管中，加1 mL 5%苯酚溶液，混勻，加5 mL濃硫酸，迅速放入沸水浴中加熱15 min，取出后于冰水混合液中冷卻5 min，停止反應；另精密吸取1 mL純化水于20 mL 具塞試管中，同法制備空白對照溶液，均在486 nm 波長處測定吸光度。

2.2.4 方法學考察 按2015 年版《中國藥典》第四部指導原則中的方法，考察精密度、重復性、穩定性、加樣回收率試驗，結果RSD 均小于2.4%，表明儀器精密度、方法重復性、24 h內穩定性良好，平均加樣回收率為101.02%。

2.3 黃酮含有量測定

2.3.1 對照品溶液制備 精密稱取蘆丁對照品10.00 mg，置于50 mL 量瓶中，60%乙醇溶解并定容至刻度，即得0.20 mg／mL 對照品溶液。

2.3.2 供試品溶液制備 精密稱取藥材粉末約2.0 g，加乙醇30 mL 60%回流提取3 h，4 000 r／min離心10 min，取上清液，置于500 mL 量瓶中，定容，即得。

2.3.3 檢測方法 參考文獻［16］，精密吸取對照品、供試品溶液各1 mL，置于2 個25 mL 量瓶中，加8 mL 純化水、1 mL 5%亞硝酸鈉溶液，混勻后放置6 min，加1 mL 10%硝酸鋁溶液，混勻后放置6 min，加10 mL 10%氫氧化鈉溶液，混勻后放置15 min；另精密吸取1 mL 純化水于25 mL 量瓶中，同法制備空白對照溶液，均在510 nm 波長處測定吸光度。

2.3.4 方法學考察 按2015 年版《中國藥典》第四部指導原則中的方法，考察精密度、重復性、穩定性、加樣回收率試驗，結果表明RSD 均小于2.7%，表明儀器精密度、方法重復性、24 h 內穩定性良好，平均加樣回收率為99.86%。

3 結果與分析

3.1 含有量測定 結果見表2。

3.2 灰色關聯度分析

3.2.1 原始數據規格化處理 設有m個樣品和n個評價指標，組成評價單元序列Xik（i＝1，2，3，…，m；k＝1，2，3，…，n），本研究中m＝30，n＝5。按式（1）對原始數據進行規格化處理，結果見表3。

式中Yik為處理后的數據，Xik為樣本數據，Yk為第k個評價指標的均值。

3.2.2 參考序列選擇 用灰色關聯度進行評價時，應選擇其參考序列。最優參考序列為｛Xsk｝，是m個樣品對應指標的最大值；最差參考序列為｛Xtk｝，是m個樣品對應指標的最小值（k＝1，2，3，…，n）。

3.2.3 關聯系數計算 按式（2）～（3）計算各評價單元相對于最優、最差參考序列的關聯系數。

表2 各成分含有量測定結果（mg／g）Tab.2 Results of content determination of various constituents（mg／g）

表3 原始數據規格化處理結果Tab.3 Normalization results of original data

3.2.4 關聯度及相對關聯度的計算 按式（4）～（5）計算各評價單元相對于最優參考序列和最差參考序列的關聯度，結果見表4。按式（6）計算相對關聯度，并進行排序，確定甘肅省不同產地鎖陽藥材質量名次。

3.3 TOPSIS 分析

3.3.1 原始數據歸一化處理 將30 批樣品中沒食子酸、原兒茶酸、兒茶素、總多糖、總黃酮含有量數據按式（7）進行歸一化處理，并建立相應矩陣，結果見表5。

式中aik表示第i個評價對象在第k個指標上歸一化處理后的數值，Xik表示第i個評價對象在第k個指標上的數值。

表4 評價單元相對于最優參考序列和最差參考序列的關聯度Tab.4 Correlation degrees by evaluation unit sequences relative to the best reference sequence and the worst reference se?quence

表5 歸一化處理結果Tab.5 Results of normalization processing

3.3.2 最優、最劣方案選擇 根據歸一化矩陣結果，選出最優方案和最劣方案。最優方案A＋為n個評價指標對應樣品的最大值，A＋最優方案＝（0.358，0.400，0.411，0.351，0.297）；最劣方案A-為n個評價指標對應樣品的最小值，A-最劣方案＝（0.007，0.035，0.020，0.047，0.102）。

3.3.4 各評價單元與最優方案接近程度計算 按式（10）計算各評價單元與最優方案的相對接近程度（Ci），0＜Ci＜1。

3.3.5 排序 按照Ci大小將各評價單元排序，Ci越大，表明評價單元綜合質量越好，結果見表6。由此可知，30 批樣品灰色關聯度分析與TOPSIS 分析結果基本一致，排名在前15 名的酒泉市金塔縣產有4 批，敦煌市產有4 批，酒泉市瓜州縣產有3 批，武威市民勤縣產有2 批，張掖市肅南縣產有2 批，分別占樣本總數13.33%、13.33%、10.00%、6.67% 及6.67%，分別占各自產地樣本總數66.67%、66.67%、37.50%、33.33%、50.00%。

表6 不同產地樣品灰色關聯度和CiTab.6 Grey correlations and Cis of samples from different growing areas

4 討論

近年來，鎖陽的藥用價值及保健價值均受到廣泛重視，有較大的開發潛力，它含有黃酮、有機酸、萜類、多糖等成分，具有抗凋亡、抗疲勞、抗骨質疏松、抗衰老、抗糖尿病、促生育等多種生物活性［17?18］，其中兒茶素是重要成員之一，具有良好的抑菌效果，抗菌譜廣［19］；沒食子酸、原兒茶酸具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤的作用。因此，本研究測定沒食子酸、原兒茶酸、兒茶素含有量，結合有效部位總多糖、總黃酮含有量來評價甘肅不同產地鎖陽的質量，從而保證評價結果的科學性。

灰色關聯度分析與TOPSIS 模型非常適合用于化學成分復雜的中藥材質量評價，在一定程度上解決了中藥質量評價中多指標評價標準不統一及評價困難的問題。灰色關聯度模型對數據容量和概率分布沒有嚴格要求，它可充分利用較少的原始數據尋找體系中的規律性；TOPSIS 法具有易理解、易計算、評估結果合理、應用靈活等優點［20］。另一方面，灰色關聯模型可以較好地反應序列間的非線性變化關系，彌補TOPSIS 法的不足，且其“灰色思維” 的思想與中醫藥理論特點相契合［21］。本研究采用這2 種方法對甘肅不同產地鎖陽質量進行綜合評價，發現所得結果基本一致，能為該藥材的綜合質量評價與控制提供一定依據。

受不同產地海拔、氣候、年降雨量、日照時數等環境因素的影響，鎖陽中化學成分含有量有較大差異。本研究發現，酒泉市金塔縣、敦煌市所產藥材質量最好，兩地海拔為960～1 270 m，氣候類型為溫度干旱氣候，降雨量為39.9～60.0 mm，全年日照時數為3 193.2～3 246.7 h，年平均蒸發量2 486～2 623 mm。今后，課題組將深入開展產地氣候、環境因子與鎖陽多指標成分、質量形成的相關性研究。