基于灰色關聯度法對11個產地不同商品等級大黃的質量評價

王 劍 劉書斌 沈 萍 楊江媛 陳金素

1.云南省中醫醫院，云南 昆明 650021；2.甘肅省中醫院，甘肅 蘭州 730050；3.重慶市中醫院，重慶 400020

大黃，別稱為將軍、錦紋等，主要來源為蓼科植物掌葉大黃、藥用大黃或唐古特大黃的干燥根和根莖，味苦性寒，具有瀉下攻積、逐瘀通經、清熱瀉火、涼血解毒、利濕退黃的功效[1]。據調查，大黃的人工種植分布區主要在我國西北甘肅、青海和西南地區四川、云南等地，尤其是甘肅銓水、西禮等地的“銓水大黃”塊形大，占全國大黃商品流通量75%以上，質地堅而享譽天下[2]。目前大黃藥材多采用商品等級劃分進行市場流通[3]，一般為一等品、二等品、三等品和水根。現代研究[4]表明，蘆薈大黃素作為大黃的抗菌有效成分，對葡萄球菌和鏈球菌的抑菌效果最為顯著，還具有抑制癌細胞的作用，這與大黃清熱瀉火、涼血解毒的功效相對應；兒茶素具有抗腫瘤、抗氧化、抗病菌以及保護心腦器官等多種藥理作用[5]，與大黃逐瘀通經、利濕退黃的功效相一致；大黃素可抑制Na+和K+從腸腔轉運至細胞，使水分大量的滯留在人體的腸腔內，促進大腸蠕動和排便，具有瀉下攻積作用[6]，故本研究認為通過測定大黃這3種有效成分可以綜合地、全面地對大黃不同商品等級的質量進行評價。

目前國內外對大黃的質量評價，基本以藥典規定檢查項進行評價，多體現在大黃的顯微理化、薄層鑒別和單一化學成分的含量測定[7]，或基于藥材化學指紋圖譜或活血生物效價的單一指標評價模式[8]，或采用多種化學成分的高低，難以采用科學、高效和合理的統計學模型對藥材質量進行綜合評價。灰色關聯與中醫藥理論特點相契合，采用“灰色思維”對系統模型內的各種作用指標起的作用機制不明確、對中藥材的質量評價指標信息等模糊不焦距問題可全面解決。本實驗通過測定11個不同產地共44批大黃不同商品等級樣品中浸出物、總灰分、兒茶素、蘆薈大黃素和大黃素的含量，構建大黃不同商品等級質量評價的灰色關聯度模型，為該藥材不同商品等級的質量評價提供新的參考方法。

1 材料

1.1 實驗儀器 1100系列高效液相色譜儀(美國安捷倫公司)、UPH-I-5T型優普超純水制造系統(上海優普超片設備公司)、DV 215CD型電子天平(奧豪斯儀器有限責任公司)、GB208型電子分析天平(北京賽多利斯科學儀器有限公司)。對照品為大黃素對照品(中國食品藥品檢定研究院，批號111795-201408，純度>98%)，兒茶素對照品(批號：122811，純度>98%)，蘆薈大黃素對照品(批號：03071201，純度>98%)均購自天津士蘭科技有限公司；甲醇為色譜純，其余試劑均為分析純。

1.2 樣品來源 44批樣品于2020年3月至5月分別購于青海、甘肅、四川和云南等省份，經云南省中醫醫院藥學部陳金素副主任中藥師鑒定為藥典規定的蓼科植物3種來源大黃的干燥根和根莖。以上樣品均為栽培2年生藥材，依據《新編中國藥材學》[9]中對3個不同基原大黃藥材的表面、質地、大小、氣味等外觀性狀和有無糠心、雜質、蟲蛀、霉變對大黃樣品進行商品等級劃分，具體方法為：一等品以每公斤8個以內(或每只150～250 g)，糠心不超過15%；二等品以每公斤12個以內(或每只100～200 g)，糠心不超過15%；三等品以每公斤18個以內(或中部直徑在3.5 cm以上)，糠心不超過15%；水根以中部直徑在2 cm以上，糠心不超過15%進行商品等級劃分。干燥后粉碎過4號篩，保存后留存，不同商品等級大黃樣品的信息見表1。

表1 不同商品等級大黃藥材的編號及來源表

表1(續)

2 方法與結果

2.1 浸出物和總灰分的測定 參照《中華人民共和國藥典》[10]2020年版水溶性浸出物測定法(通則2201)項下的熱浸法測定浸出物和通則2302測定總灰分。結果見表2。

表2 44批大黃中浸出物和總灰分的測定表

2.2 含量測定 參照顏永剛等[11]的HPLC色譜條件為：ZORBAX SB-C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，流動相：甲醇(A)-0.2%乙酸(B)，梯度洗脫程序見表3，流速1.0 mL·min-1，進樣量10 μL，柱溫25 ℃，檢測波長260 nm；在上述色譜條件下，理論板數以各待測成分峰計均≥5000，各成分基線分離良好，分離度>1.5，色譜峰對稱因子均在0.95～1.05。結果見表4。

表3 梯度洗脫程序表

表4 44批大黃中3種化學成分的含量測定表

2.3 大黃不同商品等級質量評價及灰色關聯度模型的建立

2.3.1 灰色關聯度方法的建立

2.3.1.1 參考序列的選擇 參照文獻[12]的方法，本研究共有44個樣品，每個樣品有5個評價指標，分別是總灰分、浸出物、兒茶素、蘆薈大黃素和大黃素。組成一個灰色關聯度評價單元序列，記為：{Xik}(i=1，2，……44；k=1，2，3，4，5)；本研究中m=44，n=5。其次選擇參考序列，確定大黃質量評價的最優和最差參考序列。設{Xsk}=max{1≤s≤m}{Xik}是大黃質量評價最優參考序列，表明該序列是各項指標是n個樣品對應指標的最大值，反之，則{Xtk}=min{l≤t≤m}{Xik}是最差參考序列。

2.3.1.2 5個評價指標的規格化處理 因為大黃藥材的5個指標的計量單位不統一，需要對所有數據進行規格化處理才能最大限度的減少數據差異帶來的分析誤差，一般采用以該數值的均值化作為參照，進行歸一化變換，其公式為Yik=Xik/Yk，其中Yik代表評價指標規格化處理后的數據，Xik為5個指標，Yk為第m個大黃樣品的第k個指標的平均值。本研究采用均值法對5個指標的質量分數數據進行歸一化數據5個指標處理，結果見表5。

表5 44批大黃的原始數據規格化表

2.3.1.3 關聯系數與關聯度的計算 按公式①和②計算，分別計算出評價單元相對最優參考序列和最差參考序列的關聯系數。按公式③和公式④計算出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6、表7。

表6 44批大黃藥材最優參考序列的關聯系數與關聯度表

表7 44批大黃藥材最差參考序列的關聯系數與關聯度表

①

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

②

③

④

2.3.1.4 相對關聯度的計算 若該評價單元與ri(s)關聯程度距離越接近而同時與ri(t)的關聯程度最遠，說明這一批的大黃藥材是本研究系統中最佳評價單元。本研究將相對關聯度定義為ri=ri(s)/(ri(s)+ri(t))，(i=1，2，……n)，認為相對關聯度r能夠綜合、全面的代表大黃的實際質量，以相對關聯度進行排序，得出大黃不同商品等級的質量名次，見表8。

表8 大黃樣品相對關聯度質量排序名次表

2.3.2 質量評價 由表8可知，相對關聯度越大，則不同商品等級的大黃質量評價越高。44批樣品中各評價單元序列的相對關聯度>0.400的樣本有33批，這些樣本的質量評價較高，主要來源于大黃主產區甘肅省禮縣、青海省化隆縣、四川省阿壩州九寨溝縣的樣本。相對關聯度排名在前25名的樣本中，甘肅產有10批，青海產有6批，云南產有5批，四川產有4批，分別占各樣本總數的40.0%、24.0%、20.0%和16.0%，說明采購于甘肅、青海的大黃質量較優，這與當地藥農認為“甘肅、青海的的大黃評價度較高”一致。另外，前25名排序中，一等品(n=11)>二等品(n=8)>三等品(n=4)>水根(n=2)，觀察數據發現，同一產地的不同大黃商品等級排名一般為：一等品>二等品>三等品>水根，這與《七十六種藥材商品規格標準》中商品等級劃分結果相吻合，說明依據大黃藥材的質地輕重、直徑大小等性狀差異對大黃進行商品等級劃分具有一定意義，與主產地藥農根據商品等級進行“優形即優價”評價方法的科學內涵相一致。

3 討論

對中藥材質量評價研究和類似模糊不明確的系統，灰色系統作為有效手段已被廣泛應用。因為灰色系統理論中，“中藥成分與中藥質量的關系是一種灰色關系”，關聯度能遵從中醫藥的灰色思維，極大限度地排除未知因素對灰色關聯度法整體評價的影響，尤其適用于現代多因素相互影響、相互制約的問題的研究[13-14]。由本研究建立的模型可知，以大黃素、兒茶素、蘆薈大黃素、總灰分及浸出物為指標建立的灰色關聯度模型應用于大黃不同商品等級藥材的質量評價，能夠較為客觀地反映大黃不同商品等級的內在質量，與傳統鑒別評價結果基本一致。在走訪調查中，大黃由于種植、采收、初加工方法不同，藥農一般在采挖后除去雜質，用線串起來晾干，有些部分地區則剝去外皮后熏干，人為隨意加工造成商品規格等級混亂的情況多有發生，說明“辨狀論質”雖然具有很強的操作性，但其科學內涵理論研究還是要基于多種化學成分來闡述商品規格劃分的科學性，探索新技術、新方法在根及根莖類藥材商品規格等級中的應用，不斷提高標準的穩定性、科學性和實用性。

目前國內不同產地大黃的流通交易多以“小規模、自加工”的農戶生產模式普遍存在[15]，加之各主產區鄉鎮因種植不規范、采收年限短等原因，導致該藥材商品質量參差不齊。本文收集了44批大黃不同商品等級，能夠代表全國不同產地不同商品等級大黃質量的實際情況。由表7可以看出，蒽醌類化學成分含量均有不同程度的降低，順序均為一等品>二等品>三等品>水根。原因可能是蒽醌類化學成分多聚集在大黃藥材組織的韌皮部內部，隨著樣品的性狀變化，相比其內部橫切面減少程度增加，故蒽醌類化學成分隨著商品等級的變化而顯著降低，另外，樣品具有“質地堅實，大黃藥材的斷面呈深黃色，橫切面具有明顯的放射狀紋理，口嘗后味較苦”的優質性狀，其蒽醌類化學成分含量相對較多，與王雁梅等[16]研究結果一致，說明制訂規格等級以藥材形狀、長短、粗細、色澤、斷面等特征傳統的性狀特征作為主要依據，并結合藥材內在化學成分的質量，來制定商品規格等級標準較為合理。

中藥材既有藥物屬性，又有商品屬性，尤其大黃藥材在流通和貿易中有著不同的商品規格等級，以保證中藥材市場交易的有序性和藥材的品質。本研究采用灰色關聯法，將中醫藥的灰色思維運用于大黃藥材商品等級劃分，進行大黃藥材質量綜合評價的研究，可探索藥材物理特征變化和化學特性變化的相關性，能更好地反映了不同產地中不同商品等級的大黃質量特性。數據結果表明不同商品等級劃分與大黃中多種有效成分含量存在一定相關性，優形即優價，說明現行的大黃商品等級劃分具有一定的科學性和合理性，建議在臨床的使用上，應根據病癥的程度不同，選擇對應的商品等級，使中藥飲片更好地發揮藥效。