基于變異系數權重的模糊物元模型評價中藥材品質的研究進展——以當歸、大黃為例

【摘 要】 中藥材的藥效具有作用多樣性、多成分共同作用等模糊特性，而物元分析方法的模糊性、多目標性、簡便性、客觀性、公正性等特點恰好與中藥材治病救人藥效的特性具有高度的契合性。基于此，文章簡要介紹模糊物元分析方法的理論，以中藥材當歸和大黃為研究對象，綜述了基于變異系數權重的模糊物元在當歸品質評價模型構建原理，并以當歸的種子質量評價、生境適宜性規劃，當歸和大黃品質評價、藥效評價等具體研究方向為例進行了詳細解析，最后對該方法在中藥材品質評價領域的研究發展提出了建議及展望。

【關鍵詞】 模糊物元；當歸；大黃；品質評價；種子質量評價；生境適宜性規劃；藥效評價

【中圖分類號】R282

【文獻標志碼】 A""" 【文章編號】1007-8517（2024）14-0081-05

DOI：10.3969/j.issn.1007-8517.2024.14.zgmzmjyyzz202414015

Research Progress on Fuzzy Matter-element Model Based on Coefficient of Variation Weight to Evaluate the

Quality of Chinese Medicinal Materials： Taking Angelica Sinensis and Rheum Palmatum as Examples

XU Xue1 PAN Tingting2 GUO Wenkai1*

1.Shizhen College of Guizhou University of Traditional Chinese Medicine，Guiyang 550200，China;

2.The First Affiliated Hospital of Guizhou University of Traditional Chinese Medicine，Guiyang 550200，China

Abstract：The efficacy of Chinese medicinal materials has fuzzy characteristics such as diversity of action and multi-component interaction. The characteristics of fuzziness， multi-objective， simplicity， objectivity and fairness of matter-element analysis method are highly consistent with the characteristics of Chinese medicinal materials in treating diseases and saving people. Based on this， this paper first briefly introduces the theory of fuzzy matter-element analysis method. Secondly， taking Angelica sinensisand Rheum palmatum as the research object， this paper summarizes the construction principle of fuzzy matter-element based on coefficient of variation weight in Angelica sinensis quality evaluation model， and takes the specific research directions of seed quality evaluation， habitat suitability planning， quality evaluation and efficacy evaluation of Angelica sinensis and Rheum palmatum as examples for detailed analysis. Finally， some suggestions and prospects for the research and development of this method in the field of quality evaluation of Chinese medicinal materials are put forward.

Key words：Fuzzymatter-element；Angelica Sinensis；Rheum Palmatum；Quality Evaluation；Seed Quality Evaluation；Habitat Suitability Planning；Efficacy Evaluation

目前對于中藥材的品質評價標準由中國藥典、局部頒標準、地方標準和行業標準等構成，主要測定中藥材的一個或一組指標性成分來進行定性或定量分析，常用的方法有單因子評價法和綜合評價法。單因子評價是采用某個具體的指標性成分或者已知成分來對質量進行評價，而不同研究采用不同成分往往會得到具有矛盾性、不確定性和不相容性的結果，評價標準是界限明顯的量化標準，難以作出確切評價，這將遺漏一些有用的信息甚至會導致錯誤的結論。綜合評價則是通常是采用幾個化學成分、不同極性提取物、外觀性狀量化值來對質量進行評價，或是化學成分聯用外觀性狀量化值等進行評價［1］，主要評價模式有外觀性狀評價模式、化學評價模式、藥效評價模式、臨床療效評價模式和生物評價模式，具體選用的評價模型又包括模糊物元評判法、灰色關聯度法等［2］。其中灰色關聯度法使用已經較為成熟，而模糊物元評判法是模糊與物元分析解決不相容問題規律和方法的結合，因其評判中藥材質量分級界線具有模糊性，而在近些年才逐漸被引用到中藥材品質評價中，成為中藥材質量綜合評價的一條新途徑［3］。

1 模糊物元評價模型［4-5］

1.1 模糊物元概念 模糊物元主要由所描述的事物M及其所描述的特征C和量值X組成R=（M，C，X），三者稱為物元的三要素，通常把m個事物的n維組合在一起，構成m個事物的n維復合模糊物元Rmn，即：

Rmn=M1M2……Mm

C1X11X12……Xm1

C2X12X22……Xm2

CnX1nX2n……Xmn

（1）

式中Rmn為m個事物的n維模糊特征的復合物元，Mj為第j個事物（j=1，2，……m），Ci為第i個特征（i=1，2，……n），Xji為第j個事物的第i個特征對應的模糊量值。

其計算過程主要包含以下四個步驟：①從優隸屬模糊物元Rmn：由從優隸屬度原則予以確定，包含越大越優型和越小越優型；②標準模糊物元R0n與簡單絕對值復合模糊物元RΔ：R0n的各項由Rmn內各評價指標的從優隸屬度的最大值或最小值確定，RΔ由標準模糊物元R0n與復合從優隸屬度模糊物元Rmn中各項差值的絕對值構成；③貼近度復合模糊物元RρH和綜合評價：采用歐氏貼近度ρHj（j=1，2，……，m）作為評價標準：④指標權重：采用變異系數法計算有關評價指標值的權重。

2 基于變異系數權重的模糊物元模型在中藥材品質評價中的應用

本研究以“中藥材”“模糊物元”等為關鍵詞在“中國知網”“萬方數據庫”“維普網”進行檢索統計，發現該評價方法在中藥材種子質量評價、生境適宜性規劃、品質評價、提取工藝優選、藥效評價均有研究報告（見表1）。其中又以中藥材當歸和大黃的品質評價研究相對成熟，故本研究以當歸和大黃為對象，對基于變異系數權重的模糊物元模型評價中藥材當歸和大黃品質的研究進展進行綜述，以期為中藥材的品質的綜合評價提供一套參考模型。

2.1 基于變異系數權重的模糊物元在中藥材當歸品質評價模型構建原理 模糊物元分析把事件用“事物、特征、量值”3個要素來描述，這與中藥材的“樣品、成分、含量”具有高度契合性，目前多數研究者均以盡可能多批次的中藥材為“事物M”，以此盡量證明其研究具有一定代表性。其次根據研究目的以中國藥典、局部頒標準、地方標準和行業標準中規定測定藥材的一個或一組指標性成分、揮發油、總灰分、酸不溶性灰分、浸出物、不同極性提取物等為“特征C”。最后以特征C的具體數值為“量值X”，最后就形成模糊物元事件R=（M，C，X），具體流程如圖1所示。

2.2 基于變異系數權重的模糊物元模型在中藥材當歸種子質量評價中的應用 優良的種子是優質藥材質量的前提保障，目前關于中藥種子質量評價的方法，基本上是借鑒農業種子檢驗規程，測定千粒重、發芽率、生活力等指標［29］，但種子的質量受到環境等多種因素的綜合影響，如何建立一套符合中藥材種子可量化、操作性強的質量評價體系是中藥材行業的重點關注內容。王立娟等［3］用AHP法優化的模糊物元法將20個不同品種（品系）當歸種子中的物理品質千粒重、發芽率、種子活力和生理生化指標超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶作為有效指標，利用歐式貼進度構建綜合評價體系，發現當歸藥材的道地產區“岷縣”的岷歸1～4號種子質量最優，同時得出當歸種子的生物育種＞正常種子＞市售種子（抽薹種子）規律，最后將評價結果與引用李碩［30］采用灰色關聯度分析的結果進行對比，發現該評價方法的排序結果與灰色關聯度分析基本吻合。最后展望如果結合生態、土壤和重金屬等因子進行進一步綜合評價，將為中藥材種子的品質評價提供一種更加科學的、符合中藥材行業的參考方法。

2.3 基于變異系數權重的模糊物元模型在中藥材當歸生境適宜性規劃中的應用 對于特定中藥物種采用MaxEnt模型、生態位因子分析和Logistic回歸模型等對潛在分布區與適宜性分布區預測研究技術已經較為成熟，但生境適宜性評價涉及多項評價因子，且各單項因子評價結果具有不相容性、模糊性。如何利用模糊物元對原始統計數據標準化和最大信息熵原理確定權重系數，并與GIS技術相結合確定中藥生境適宜性進行綜合量化評價，以期確定中藥材適宜生境中生態地理因子的范圍，量化適宜生境的面積和分布成為難題之一［31］。有研究表明生態因子是藥用植物賴以生存的影響因子，也是品質形成的關鍵因子，與大多數根莖類藥材相比，當歸對生態因子的變化比較敏感。因此尚忠慧等［6］建立當歸藥材代表性化學成分阿魏酸含量與氣候、地形和土壤三大類14個生態因子之間的模糊隸屬函數，然后基于GIS空間分析功能區劃當歸在我國西部十省的潛在生境適宜性空間分布做了科學評價。結果顯示當歸高、中適宜生境僅占研究區面積的9.64%，不適宜生境則有80.56%，可見當歸對生態環境要求苛刻，生長區域相對狹窄，預測結果顯示當歸在我國西部十省的適生區主要集中在甘肅東南部、四川北部、云南西北部和西藏東南部高海拔區域，而甘肅道地藥材“岷當歸”的產地岷縣則正好在這其中，因此也從側面驗證了該方法的科學性。

2.4 基于變異系數權重的模糊物元模型在中藥材當歸和大黃品質評價中的應用 中藥材受到自身成分復雜性和中藥研究思路相對滯后原因的影響，目前對當歸藥材的質量評價主要以單一指標性成分或者一組化學成分為指標，而且同一種藥材的品質受到各產地生態環境、種植管理上的區別而在存在較大差異［32］。因此評價的結果常存在不確定性、矛盾性和不相容性，如何采集和利用藥材多維度的多指標進行綜合質量評價成為新的評價模式，但各指標在評價中的貢獻率僅依靠專家的主觀經驗進行打分不夠權威，而基于變異系數權重的模糊物元模型恰好能夠為解決中藥成分復雜且成分間不相容的問題提供一種綜合評價方法。李陽等［16］測量了當歸藥材中的總揮發油、總多糖和阿魏酸等多個維度數據，基于從優隸屬度原則建立模糊物元評價不同產地當歸藥材的品質，并計算得到的貼近度值與藥材外觀性狀對應，將貼近度值在0.648～0.446區間內劃分為優質當歸藥材，在0.436～0.339區間內劃分為質量中等當歸藥材，在0.305～0.248區間內劃分為劣質當歸藥材。

2020版《中國藥典》規定了大黃藥材的質量控制主要集中在游離蒽醌類及結合蒽醌類的總含量達到最低限度為要求［33］。而多項研究表明大黃的鞣質類、苷類和有機酸類化學等成分具有保肝利肝和抗腫瘤等功效，其藥理作用是多成分共同作用的結果，以單一成分或一大類成分進行質量評價存在一定缺陷。因此李喜香等［34］以中國藥典規定的蒽醌類化學成分結合鞣質類、苷類和有機酸類14種化學成分，采用基于變異系數權重的模糊物元模型27個產地大黃藥材的質量，結果顯示歐氏貼近度ρHj＞0.2209的樣品符合“紅肉白筋，體重質堅，星點環列，味苦”的優品性狀特征，而ρHj＜0.1604的樣品具有“個頭普遍偏小，體輕質松，內部又糠心”的次品特性，對含有復雜化學成分的大黃藥材做出了更加科學有效的綜合質量評價與控制。

2.5 基于變異系數權重的模糊物元模型在中藥材當歸和大黃藥效評價中的應用 正如上文2.4所述，中藥的藥效是多成分、多化學物質組共同作用的結果，關于其作用機制尚未清晰，具有一定的模糊性和互不相容性。目前關于中藥藥效評價如果按單變量分別進行統計分析，可能使檢驗效果降低，難以得出綜合的判斷結果而多推薦應用多指標綜合評價的方法［35］，而基于變異系數權重的模糊物元模型，可以將中藥藥效評價中模糊不相容問題轉換為模糊相容問題求解產生更加準確、客觀的結果成為研究方向之一。根據2020版《中國藥典》記載，當歸具有補血活血、調經止痛、潤腸通便的功能。因此朱順娟團隊［23-25］擬從當歸藥材的7個不同極性提取部位中篩選出補血、活血、潤腸通便三個功效的具體有效部位，先以當歸的7個不同極性提取部位為實驗藥物給模型動物給藥，后采集實驗動物外周血象紅細胞計數、血紅蛋白含量和胸腺等指數作為補血功能的評價指標；采集血液流變學的血漿黏度和凝血四項作為活血功能的評價指標；采集首次排黑便時間、排便粒數和碳末推進率等作為潤腸通便的評價指標。最后采用基于變異系數權重的模糊物元模型分別在7個提取部位中篩選出當歸補血、活血、潤腸通便三個功效的具體最佳有效部位，結果表明當歸補血、活血、潤腸通便三個功效的有效部位均為70%乙醇浸漬部位，為當歸藥材進一步研究藥效物質奠定了基礎。

現代藥理研究表明中藥大黃具有降低血脂功效，但具體有效物質尚不明確。因此楊蕊菁等［36］使用水、乙醇和乙酸乙酯溶劑提取了大黃不同極性的提取物作為實驗藥物，連續給藥28天后采集實驗動物的血清含量、糞便和精神狀態作為評價指標，建立基于變異系數權重的模糊物元模型評價大黃降血脂效果的具有有效部位，通過貼進度排名得出大黃的水提物為降血脂的最佳有效部位，驗證了傳統煎煮大黃藥物使用的水為煎煮劑的科學性。

3 總結與展望

基于模糊物元分析方法具有模糊性、多目標性、簡便性、客觀性、公正性等特點，且該方法的模糊性、多目標性與中藥作用多樣性、作用模糊性等特性具有高度的契合性。采用該評價模式可以對中藥種子優選、生境適宜性規劃、質量評價、提取工藝優選和藥效評價等方面進行有效評價，并且該評價方法可以將矛盾性、不確定性和互不相容性評價結果轉化為相容性問題并加以解決。但同時該方法也存在一定的局限性，如使用的評價指標具有不確定性，缺乏客觀的評價體系，對單味中藥材從種子到成藥的整個生產體系研究不完整，大多數以其中的一個環節為研究對象。作者團隊通過整理文獻發現，該方法在中藥材當歸和大黃的研究相對成熟，因此將其整理成如上綜述正文，以期為中藥材全生產鏈條提供一套統一的客觀評價體系，從而使該方法更好地服務于中醫藥發展。

作者團隊［15］也嘗試將該方法應用到民族藥小花清風藤品質評價中，將該藥材的浸出物、總黃酮含量和總皂苷含量作為評價指標，構建基于上述評價指標的模糊物元品質評價模型，并與灰色模式識別的結果進行比較。結果表明兩種方法對小花清風藤藥材的質量評價結果基本一致，同時還初步篩選出了小花清風藤藥材的最佳生長區域為黔桂交界地區，為下一步團隊探索區域規劃奠定了基礎。

從“知網、維普、萬方”三大文庫檢索的文獻可以發現，該方法用于中藥全生產過程的品質評價在近10年來呈上升趨勢，可見該方法在中藥品質中具有較大的研究價值和參考意義，下一步如何制定一套從中藥種子優選、生境適宜性規劃、質量評價、提取工藝優選和藥效評價的中藥材全生產過程評價系統尤為重要。同時該方法還在住院醫療績效評價［37］、中醫臨床研究方案優化［38］和護理服務質量綜合評價［39］等醫療衛生領域有潛在研究價值，如何制定一套中醫醫療系統從就診、臨床、護理、藥學、后勤等全過程管理評價的也可以成為研究方向之一。

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（收稿日期：2023-11-01 編輯：杜玲玉珊）