基于灰色關(guān)聯(lián)度法的枸杞子質(zhì)量評(píng)價(jià)△

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(shí)[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(bǔ)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(gè)重要機(jī)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(hù)、神經(jīng)保護(hù)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(jí)僅按照大小劃分，不能科學(xué)、綜合地評(píng)價(jià)枸杞子質(zhì)量?；疑P(guān)聯(lián)度分析是依據(jù)各因素?cái)?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(píng)價(jià)中的應(yīng)用逐漸增多[11-12]。為了客觀、有效地評(píng)價(jià)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(gè)指標(biāo)，以灰色關(guān)聯(lián)度分析方法中相對(duì)關(guān)聯(lián)度為測度，分別以4個(gè)和6個(gè)指標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)商品枸杞子質(zhì)量的灰色關(guān)聯(lián)分析模型，并進(jìn)行對(duì)比分析，為枸杞子的商品規(guī)格等級(jí)劃分和綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)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(shí)，采集信息見表1。

表1 20批枸杞子樣品采集信息

對(duì)照品D-無水葡萄糖(批號(hào)：110833-201506，純度：99.9%)、蘆丁(批號(hào)：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(hào)：STBB0829V，美國Sigma公司)；苯酚(批號(hào)：20131110，煙臺(tái)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(jì)(日本島津公司)；HGZF-101-3型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海躍進(jìn)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(jī)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(xiàng)下方法測定?？偦曳謪⒄铡吨袊幍洹?015年版通則2302項(xiàng)下方法測定。浸出物參照《中國藥典》2015年版通則2201項(xiàng)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]?？寡趸圆捎肈PPH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(zhǔn)確可靠。

2.3 參考序列的選擇

從枸杞子質(zhì)量評(píng)價(jià)角度分析，浸出物、LPB含量、黃酮含量越高，抗氧化性越強(qiáng)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將水分和總灰分進(jìn)行倒數(shù)轉(zhuǎn)換。設(shè)有m個(gè)樣品，每個(gè)樣品有n項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，由此組成評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)測度時(shí)，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(xiàng)指標(biāo)是m個(gè)樣品對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最大值，最差參考序列的各項(xiàng)指標(biāo)是m個(gè)樣品對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最小值。

2.4 原始數(shù)據(jù)規(guī)格化處理

由于各評(píng)價(jià)指標(biāo)間數(shù)據(jù)差異較大，測度單位不統(tǒng)一，應(yīng)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)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(gè)樣品第k個(gè)指標(biāo)的均值。

2.5 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算

2.5.1相對(duì)于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)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(duì)于最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)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(jì)算

相對(duì)于最優(yōu)參考序列和最差參考序列的關(guān)聯(lián)度計(jì)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(duì)關(guān)聯(lián)度計(jì)算

相對(duì)于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)度ri(s)越大，同時(shí)相對(duì)于最差參考序列的關(guān)聯(lián)度ri(t)越小，表明所評(píng)價(jià)單元序列越理想。定義評(píng)價(jià)單元序列{Xik}相對(duì)于最優(yōu)參考序列{Xsk}和最差參考序列{Xtk}的相對(duì)關(guān)聯(lián)度見公式(6)。

(6)

根據(jù)相對(duì)關(guān)聯(lián)度的大小對(duì)評(píng)價(jià)單元序列進(jìn)行排序，最終得到優(yōu)劣評(píng)價(jià)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(jí)枸杞子藥材的常規(guī)檢測指標(biāo)水分、灰分、浸出物及內(nèi)在指標(biāo)LPB含量、黃酮含量、抗氧化性，建立評(píng)價(jià)商品枸杞子藥材質(zhì)量的灰色模式識(shí)別數(shù)據(jù)集，結(jié)果見表2，每種枸杞子藥材的6種評(píng)價(jià)指標(biāo)即為一個(gè)評(píng)價(jià)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(jìn)行規(guī)格化處理，結(jié)果見表3；并計(jì)算各評(píng)價(jià)單元序列相對(duì)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(píng)價(jià)單元序列相對(duì)最優(yōu)參考序列差值

表5 評(píng)價(jià)單元序列相對(duì)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(jì)算

依據(jù)公式(2)～(3)分別計(jì)算各評(píng)價(jià)單元相對(duì)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(píng)價(jià)單元序列相對(duì)于最優(yōu)參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)

表7 評(píng)價(jià)單元序列相對(duì)于最差參考序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)

3.4 相對(duì)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

依據(jù)公式(4)～(5)計(jì)算各樣品相對(duì)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(jì)算相對(duì)關(guān)聯(lián)度，并進(jìn)行排序，確定不同商品來源枸杞子藥材質(zhì)量名次，并進(jìn)行對(duì)比分析。以4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)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(píng)價(jià)模型的評(píng)價(jià)結(jié)果見表8；以6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)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(píng)價(jià)模型的結(jié)果表9。

表8 不同商品來源枸杞子樣品4個(gè)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度與相對(duì)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(gè)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度與相對(duì)關(guān)聯(lián)度及質(zhì)量排序

4 討論

中藥材商品規(guī)格等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是解決中藥市場信息不對(duì)稱的方法之一，對(duì)促進(jìn)中藥市場的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)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(biāo)準(zhǔn)》制定于30多年前，許多藥材商品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)與現(xiàn)代市場不符。中藥材商品規(guī)格等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究就是對(duì)“質(zhì)”的標(biāo)準(zhǔn)化。生物活性更能反映商品規(guī)格等級(jí)的內(nèi)涵。商品規(guī)格等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該發(fā)揮其對(duì)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(gè)批次的枸杞子，結(jié)合《七十六種藥材商品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)》中枸杞子商品規(guī)格等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)和藥材產(chǎn)地實(shí)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(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)。以4個(gè)指標(biāo)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(píng)價(jià)模型，相對(duì)關(guān)聯(lián)度為0.313～0.390的枸杞樣品有 6個(gè)，商品規(guī)格均為四等；相對(duì)關(guān)聯(lián)度為0.406～0.495的枸杞子樣品有9個(gè)，規(guī)格等級(jí)為一等的1個(gè)，五等的1個(gè)，四等的7個(gè)；相對(duì)關(guān)聯(lián)度為0.505～0.653的枸杞子樣品有5個(gè)，規(guī)格為一等的1個(gè)，二等的1個(gè)，四等的3個(gè)。按照4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度法分析得到的這些數(shù)據(jù)信息對(duì)規(guī)格等級(jí)的劃分存在一定的難度。以6個(gè)指標(biāo)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(píng)價(jià)模型，相對(duì)關(guān)聯(lián)度<0.400的枸杞子樣品1個(gè)，商品規(guī)格等級(jí)為四等，相對(duì)關(guān)聯(lián)度為0.405～0.492的枸杞子樣品有17個(gè)，規(guī)格為一等的1個(gè)，四等的15個(gè)，五等的1個(gè)。相對(duì)關(guān)聯(lián)度>0.500的枸杞子樣品有2個(gè)，規(guī)格二等的1個(gè)，三等的1個(gè)。從收集的信息表中，相對(duì)關(guān)聯(lián)度<0.400的枸杞子是編號(hào)15的寧杞7號(hào)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(gè)指標(biāo)構(gòu)建的評(píng)價(jià)模型只納入了化學(xué)成分含量相關(guān)的指標(biāo)，以6個(gè)指標(biāo)構(gòu)建的評(píng)價(jià)模型還加入了水分和灰分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)2種評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)藥材質(zhì)量的重要指標(biāo)，藥材水分的控制可以在一定程度上延長藥材的儲(chǔ)存時(shí)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(jī)雜質(zhì)的混入。因此在評(píng)價(jià)模型中加入水分、灰分指標(biāo)非常必要。

本研究的質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果與傳統(tǒng)規(guī)格等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果有一定的差異，但由于本實(shí)驗(yàn)采集的樣品大多數(shù)為四等品，其他規(guī)格等級(jí)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(jí)劃分結(jié)果對(duì)比時(shí)產(chǎn)生局限性，不能更科學(xué)地評(píng)價(jià)現(xiàn)有規(guī)格等級(jí)劃分的合理性，因此采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法中相對(duì)關(guān)聯(lián)度為測度，以6個(gè)指標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)商品枸杞子質(zhì)量的灰色關(guān)聯(lián)分析模型，對(duì)不同規(guī)格等級(jí)的樣品進(jìn)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(duì)20批枸杞子樣品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，通過對(duì)比納入不同評(píng)價(jià)指標(biāo)模型的評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)選更合理的評(píng)價(jià)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(jí)劃分提供新的方法參考。