基于灰色關(guān)聯(lián)度法的枸杞子質(zhì)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(chǎn)于寧夏、內(nèi)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(xué)成分，其中LBP是枸杞干果的主要活性成分[6-7]，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗疲勞、降低血糖、抗炎、血管保護、神經(jīng)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(xué)、綜合地評價枸杞子質(zhì)量。灰色關(guān)聯(lián)度分析是依據(jù)各因素數(shù)列曲線間相似程度判斷因素間的關(guān)聯(lián)程度，近年來該方法在中藥材質(zhì)量綜合評價中的應(yīng)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(zhì)量，本研究結(jié)合水分、灰分、浸出物、LBP、黃酮含量測定的結(jié)果及抗氧化性6個指標，以灰色關(guān)聯(lián)度分析方法中相對關(guān)聯(lián)度為測度，分別以4個和6個指標構(gòu)建評價商品枸杞子質(zhì)量的灰色關(guān)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(zhì)量評價提供參考。

1 材料

1.1 試藥

枸杞藥材于2017年從內(nèi)蒙古、寧夏的枸杞產(chǎn)地收集，經(jīng)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(xué)試劑科技有限公司)；亞硝酸鈉(無錫縣化學(xué)試劑廠)；其他化學(xué)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(xué)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(xué)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(shù)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(jīng)過方法學(xué)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(zhì)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(zhì)量越好，水分和總灰分越低質(zhì)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(shù)轉(zhuǎn)換。設(shè)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(guān)聯(lián)度作為評價測度時，應(yīng)選擇參考序列，一般應(yīng)確定最優(yōu)參考序列和最差參考序列。設(shè)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(yīng)指標的最大值，最差參考序列的各項指標是m個樣品對應(yīng)指標的最小值。

2.4 原始數(shù)據(jù)規(guī)格化處理

由于各評價指標間數(shù)據(jù)差異較大，測度單位不統(tǒng)一，應(yīng)對原始數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，Xik為原始數(shù)據(jù)，XK為第n個樣品第k個指標的均值。

2.5 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計算

2.5.1相對于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)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(shù)，一般取值為0.5。

2.5.2相對于最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)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(shù)，一般取值為0.5。

2.6 關(guān)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(guān)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(guān)聯(lián)度計算

相對于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)度ri(s)越大，同時相對于最差參考序列的關(guān)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(guān)聯(lián)度見公式(6)。

(6)

根據(jù)相對關(guān)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(jié)果。

3 結(jié)果

3.1 樣品數(shù)據(jù)集的建立

測定所收集不同產(chǎn)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(nèi)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(zhì)量的灰色模式識別數(shù)據(jù)集，結(jié)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(shù)據(jù)集(n=3) %

3.2 數(shù)據(jù)規(guī)格化處理

將原始數(shù)據(jù)集按公式(1)進行規(guī)格化處理，結(jié)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(jié)果見表4～5。

表3 原始數(shù)據(jù)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(guān)聯(lián)系數(shù)與關(guān)聯(lián)度的計算

依據(jù)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(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)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(guān)聯(lián)系數(shù)

表7 評價單元序列相對于最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)

3.4 相對關(guān)聯(lián)度的計算

依據(jù)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(guān)聯(lián)度，根據(jù)公式(6)計算相對關(guān)聯(lián)度，并進行排序，確定不同商品來源枸杞子藥材質(zhì)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(gòu)建枸杞子質(zhì)量評價模型的評價結(jié)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(gòu)建枸杞子質(zhì)量評價模型的結(jié)果表9。

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

表9 不同商品來源枸杞子樣品6個指標的關(guān)聯(lián)度與相對關(guān)聯(lián)度及質(zhì)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(zhì)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(jīng)與現(xiàn)代市場不符。中藥材商品規(guī)格等級標準研究就是對“質(zhì)”的標準化。生物活性更能反映商品規(guī)格等級的內(nèi)涵。商品規(guī)格等級標準應(yīng)該發(fā)揮其對質(zhì)量的指導(dǎo)作用，促使中藥行業(yè)向著優(yōu)質(zhì)的方向演化，不應(yīng)完全按照市場現(xiàn)狀劃分。

本研究收集了20個批次的枸杞子，結(jié)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(chǎn)地實際情況，以藥材粒度(每50克枸杞子的粒數(shù))為依據(jù)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(xiàn)生物活性的抗氧化性構(gòu)建枸杞子質(zhì)量評價模型，相對關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)聯(lián)度法分析得到的這些數(shù)據(jù)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(gòu)建枸杞子質(zhì)量評價模型，相對關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(jié)枸杞子品質(zhì)略差。而一等(精貢)≤180粒的枸杞樣品質(zhì)量排名為18，其內(nèi)在質(zhì)量并不好。

以4個指標構(gòu)建的評價模型只納入了化學(xué)成分含量相關(guān)的指標，以6個指標構(gòu)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(xiàn)2種評價模型評價出的枸杞子質(zhì)量排序有較大差別。藥材水分和灰分同樣也是評價藥材質(zhì)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(xiàn)象；藥材灰分的控制可以限制藥材中泥沙等無機雜質(zhì)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(zhì)量評價結(jié)果與傳統(tǒng)規(guī)格等級評價結(jié)果有一定的差異，但由于本實驗采集的樣品大多數(shù)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(guān)聯(lián)度分析結(jié)果與傳統(tǒng)的規(guī)格等級劃分結(jié)果對比時產(chǎn)生局限性，不能更科學(xué)地評價現(xiàn)有規(guī)格等級劃分的合理性，因此采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法中相對關(guān)聯(lián)度為測度，以6個指標構(gòu)建評價商品枸杞子質(zhì)量的灰色關(guān)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(nèi)在質(zhì)量與其性狀、大小之間的規(guī)律[17-18]。

本研究通過灰色關(guān)聯(lián)度法對20批枸杞子樣品進行質(zhì)量評價，通過對比納入不同評價指標模型的評價結(jié)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(nèi)在質(zhì)量，為指導(dǎo)枸杞子規(guī)格等級劃分提供新的方法參考。