鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建及權(quán)重分配方法優(yōu)化

張銳，顧志榮，呂鑫，毛小文，郭燕，祁梅，葛斌

鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建及權(quán)重分配方法優(yōu)化

張銳1，顧志榮2，呂鑫1，毛小文1，郭燕1，祁梅2，葛斌2

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫(yī)院，甘肅 蘭州 730000

構(gòu)建鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量的多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，優(yōu)化各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分配。從無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分兩方面構(gòu)建鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量的多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，采用層次分析法（AHP）、熵權(quán)法、主成分分析法（PCA）、變異系數(shù)法、CRITIC法及獨(dú)立性權(quán)重法建立各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分配方法。AHP確定的鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的多指標(biāo)權(quán)重排序?yàn)椋嚎偠嗵牵緵](méi)食子酸＞As＞總黃酮＞Na＞兒茶素＞Cu＞K＞Fe＞Ag＞Ca＞原兒茶酸＞Hg＞Mg＞Pb＞Zn＞Cd＞Mn＞Co＞Ni；熵權(quán)法為：Na＞兒茶素＞原兒茶酸＞Co＞Mg＞Mn＞沒(méi)食子酸＞Zn＞Fe＞Ni＞總多糖＞Hg＞K＞總黃酮＞Cd＞Ca＞As＞Ag＞Cu＞Pb；變異系數(shù)法為：沒(méi)食子酸＞Na＞Co＞Hg＞Cd＞Ag＞Cu＞兒茶素＞原兒茶酸＞Fe＞Ni＞Mg＞As＞Pb＞Zn＞Ca＞總黃酮＞總多糖＞Mn＞K；CRITIC法為：Zn＞兒茶素＞Hg＞As＞Mn＞Pb＞沒(méi)食子酸＞Fe＞總多糖＞K＞原兒茶酸＞Ni＞Mg＞總黃酮＞Na＞Cd＞Cu＞Co＞Ca＞Ag；獨(dú)立性權(quán)重法為：Na＞Hg＞K＞Pb＞Cd＞Ni＞Zn＞Co＞Mg＞沒(méi)食子酸＞As＞Mn＞原兒茶酸＞總黃酮＞Cu＞Ca＞總多糖＞Ag＞Fe＞兒茶素。AHP、熵權(quán)法與CRITIC法確定的鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重排序與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知較為符合，推薦作為鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量的多指標(biāo)評(píng)價(jià)權(quán)重分配方法。

鎖陽(yáng)；層次分析法；熵權(quán)法；主成分分析；變異系數(shù)法；CRITIC法；獨(dú)立性權(quán)重法

鎖陽(yáng)為鎖陽(yáng)科植物鎖陽(yáng)Rupr.的干燥肉質(zhì)莖，具有補(bǔ)腎陽(yáng)、益腎精、潤(rùn)腸通便之功效[1]360。其主要分布于內(nèi)蒙古、新疆、青海、甘肅等西北地區(qū)的半荒漠或荒漠地帶?，F(xiàn)代研究表明，鎖陽(yáng)具有廣泛的藥理作用，如增強(qiáng)免疫[2]、益智[3]、調(diào)節(jié)性激素水平[4]、抗氧化[5]、抗癌[6]等?；瘜W(xué)成分是中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，其形成、轉(zhuǎn)化及生物效應(yīng)具有極其復(fù)雜的特點(diǎn)，因此，中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)基于中藥質(zhì)量形成的系統(tǒng)過(guò)程及化學(xué)實(shí)質(zhì)，進(jìn)行全面認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)和控制[7]。

中藥質(zhì)量控制的基礎(chǔ)與關(guān)鍵在于闡明其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，這也是詮釋中藥作用機(jī)理的基礎(chǔ)與核心問(wèn)題，中藥的安全、有效、穩(wěn)定及可控均有賴于此。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知及當(dāng)前廣泛使用的限量規(guī)定均難以全面反映中藥的內(nèi)在質(zhì)量[8]。中藥多組分、多功效、多靶點(diǎn)的作用特點(diǎn)決定中藥質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)必須做到綜合、全面及科學(xué)，由此提出了中藥的多成分質(zhì)量控制模式[9]。目前，中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)多基于化學(xué)成分進(jìn)行，但化學(xué)成分并不完全等于藥效物質(zhì)，而中藥的作用特點(diǎn)也決定了其藥效物質(zhì)具有復(fù)雜性及交互性。因此，尋找、建立符合中藥自身化學(xué)特點(diǎn)及臨床用藥特點(diǎn)的中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)模型非常重要，而構(gòu)建中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系必須具有科學(xué)性、系統(tǒng)性、全面性、可比性及可操作性。本研究首先構(gòu)建鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量的多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，然后基于層次分析法（AHP）、熵權(quán)法、主成分分析法（PCA）、變異系數(shù)法、CRITIC法及獨(dú)立性權(quán)重法6種方法探討各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分配，為鎖陽(yáng)藥材的質(zhì)量評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

鎖陽(yáng)化學(xué)成分主要包括無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分。有機(jī)成分方面，鎖陽(yáng)的主要有效部位包括有機(jī)酸類、多酚類、黃酮類及多糖類，因此，本研究選擇總黃酮及總多糖作為質(zhì)量評(píng)價(jià)的有效部位，選擇鎖陽(yáng)有機(jī)酸類代表性有效成分原兒茶酸和沒(méi)食子酸，以及多酚類代表性有效成分兒茶素，作為指標(biāo)性化學(xué)成分。對(duì)各質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)定以重現(xiàn)性好、誤差小、操作簡(jiǎn)單的經(jīng)典方法尤其是2020年版《中華人民共和國(guó)藥典》規(guī)定的方法為主，確保質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集的可靠性。本研究構(gòu)建的鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)圖1。

圖1 鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 多指標(biāo)權(quán)重分配

2.1 層次分析法

2.1.1 建立評(píng)價(jià)目標(biāo)樹(shù)

鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量這一總評(píng)價(jià)目標(biāo)可通過(guò)指標(biāo)性成分、有效部位、有益元素、有害及重金屬元素4個(gè)次級(jí)目標(biāo)（準(zhǔn)則層）來(lái)反映，指標(biāo)層包括兒茶素、沒(méi)食子酸、原兒茶酸3個(gè)指標(biāo)性成分，總多糖、總黃酮2個(gè)有效部位，Na、K、Ca、Mg、Fe、Zn、Mn、Co、Ni共9種有益元素，Cu、Pb、Cd、Hg、Ag、As共6種有害及重金屬元素。由此建立鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的目標(biāo)樹(shù)，見(jiàn)圖2。

2.1.2 構(gòu)建判斷矩陣

根據(jù)決策判定量化原則，采用1～9標(biāo)度法[10]（見(jiàn)表1）構(gòu)建判斷矩陣，對(duì)指標(biāo)層中的20項(xiàng)指標(biāo)作出兩兩比較及重要性評(píng)判。

表1 AHP目標(biāo)樹(shù)各層次評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

相對(duì)重要性定義 1同等重要 3稍重要 5明顯重要 7強(qiáng)烈重要 9絕對(duì)重要 2、4、6、8以上重要性的中間值 倒數(shù)若i與j的重要性之比為aij，則j與i的重要性之比為1/aij

2.1.3 計(jì)算權(quán)重系數(shù)

按公式（1）計(jì)算權(quán)重系數(shù)ω[11]：

式中，為評(píng)價(jià)指標(biāo)，本研究中＝1，2，…，20；為受檢層次的子目標(biāo)數(shù)，本研究中＝20。

2.1.4 權(quán)重系數(shù)的一致性檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)指標(biāo)層各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重有無(wú)邏輯混亂，在1～9標(biāo)度法中引入一致性指標(biāo)（consistency index）進(jìn)行檢驗(yàn)[12]。定義隨機(jī)一致性比率＝/，為衡量所得權(quán)重系數(shù)是否合理的指標(biāo)，為隨機(jī)一致性指標(biāo)。若＜0.1，表明權(quán)重系數(shù)合理有效，無(wú)邏輯混亂，否則為無(wú)效。按公式（2）計(jì)算：

＝(max－)/(－1) （2）

式中，max為最大特征根，按公式（3）計(jì)算：

計(jì)算得＜0.1，表明指標(biāo)層的判斷優(yōu)先矩陣滿足一致性要求，即AHP求得的鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)合理有效。判斷優(yōu)先矩陣及多指標(biāo)權(quán)重系數(shù)、一致性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 AHP指標(biāo)成對(duì)比較的判斷優(yōu)先矩陣及權(quán)重、一致性檢驗(yàn)

層次模型判斷矩陣ωi一致性檢驗(yàn) A-BAB1B1B2B3B4 δmax＝4.112 1 B11765 0.650 5CR＝0.042 0 B21/7121/2 0.103 3 B31/61/211/3 0.070 3 B41/5231 0.175 9 B1-CB1C1C1C2C3 δmax＝3.003 7 C111/23 0.309 0CR＝0.003 6 C2215 0.581 6 C31/31/51 0.109 5 B2-CB2C1C4C5 δmax＝2.000 0 C412 0.666 7CR＝0.058 4 C51/21 0.333 3 B3-CB3C1C6C7C8C9C10C11C12C13C14 δmax＝10.165 9 C61344559990.328 5CR＝0.099 8 C71/3133249990.204 4 C81/41/311/21/236990.110 9 C91/41/3211/31/26490.091 8 C101/51/22311/23690.116 5 C111/51/41/32212250.081 4 C121/91/91/61/61/31/211/240.026 4 C131/91/91/91/41/61/22120.025 7 C141/91/91/91/91/91/51/41/210.014 2 B4-CB4C1C15C16C17C18C19C20 δmax＝6.368 1 C15127421/2 0.236 4CR＝0.058 4 C161/2121/211/5 0.082 5 C171/71/211/41/41/6 0.037 3 C181/42411/21/4 0.100 1 C191/214211/7 0.113 9 C20256471 0.429 7

2.2 熵權(quán)法

2.2.1 信息熵定義

式中，為一個(gè)大于0的恒量。

2.2.2 熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重的原理

熵權(quán)法是利用各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值所提供的信息量大小來(lái)決定指標(biāo)權(quán)重的客觀賦權(quán)方法，其賦權(quán)原理是根據(jù)某指標(biāo)的全體觀測(cè)值之間的差異程度反映該指標(biāo)的重要程度。指標(biāo)觀測(cè)值的差異程度越大，表明該指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)所起的作用越大。熵權(quán)的特殊意義在于，它表示在給定評(píng)價(jià)對(duì)象集后，各評(píng)價(jià)指標(biāo)在競(jìng)爭(zhēng)上的相對(duì)激烈程度系數(shù)大小與被評(píng)價(jià)對(duì)象直接相關(guān)，從信息角度考慮，其表示該指標(biāo)在評(píng)價(jià)目標(biāo)中貢獻(xiàn)了多少有用信息[14]。因此，某指標(biāo)的熵值越小而熵權(quán)越大，表明該評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息量越大，則該指標(biāo)就越重要；反之，某指標(biāo)的熵值越大而熵權(quán)越小，表明該指標(biāo)越不重要。由此即可客觀地得出評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的大小。

2.2.3 基于熵權(quán)法的權(quán)重決策模型建立

2.2.3.1 建立決策矩陣

設(shè)所有被評(píng)價(jià)事物構(gòu)成的多指標(biāo)決策問(wèn)題的方案集為＝（1，2，∧，m），指標(biāo)集為＝（1，2，∧，n），項(xiàng)目M對(duì)指標(biāo)C的值記為x（＝1，2，…，；＝1，2，…，），則形成的多目標(biāo)決策矩陣為：

2.2.3.2 決策矩陣歸一化

為了消除各指標(biāo)量綱不同對(duì)方案決策的影響，或處理指標(biāo)值為負(fù)的決策問(wèn)題時(shí)，需要對(duì)決策矩陣進(jìn)行歸一化處理，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣＝[v]。對(duì)于越大越優(yōu)型指標(biāo)（效益型指標(biāo)）及越小越優(yōu)型指標(biāo)（成本型指標(biāo)）分別按公式（6）、（7）計(jì)算：

式中，max（x）、min（x）分別為同指標(biāo)的不同方案中第個(gè)指標(biāo)值的最大值和最小值。可以看出，經(jīng)歸一化后，0≤v≤1。

2.2.3.3 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的特征比重

對(duì)于某評(píng)價(jià)指標(biāo)，v的差異越大，表明該指標(biāo)對(duì)方案集中被評(píng)價(jià)對(duì)象的作用越大，即該評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象提供的有用信息越多。定義第項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的第個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的特征比重為p，按公式（8）計(jì)算：

由0≤v≤1可知，0≤p≤1。

2.2.3.4 計(jì)算指標(biāo)熵值

第項(xiàng)指標(biāo)的熵e按公式（9）計(jì)算?？芍?dāng)p＝0或p＝1時(shí)，plnp＝0。

2.2.3.5 計(jì)算指標(biāo)差異性系數(shù)

由公式（8）、（9）可知，對(duì)于某一項(xiàng)指標(biāo)C，v的差異越小，則e越大。當(dāng)方案集中某評(píng)價(jià)對(duì)象M的第項(xiàng)指標(biāo)值全部相等時(shí)，e＝e＝1。由熵的定義可知，某評(píng)價(jià)對(duì)象M的第項(xiàng)指標(biāo)值差異越大，則該指標(biāo)反映的信息量越大。由此，第項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)d被定義為公式（10）。

d＝1－e（10）

可知，d越大，表明該指標(biāo)所提供的信息量越大，越應(yīng)給予較大的指標(biāo)權(quán)重。

2.2.3.6 確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)熵權(quán)

第項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)按公式（11）計(jì)算：

2.2.4 熵權(quán)法確定多指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)上述建立的熵權(quán)法模型確定鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的多指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的多指標(biāo)熵權(quán)

指標(biāo)熵權(quán) 指標(biāo)熵權(quán) 指標(biāo)熵權(quán) 兒茶素0.137 5 Ca0.020 6 Cu0.017 2 沒(méi)食子酸0.056 8 Mg0.059 5 Pb0.014 1 原兒茶酸0.086 5 Fe0.050 9 Cd0.021 2 總多糖0.026 7 Zn0.054 5 Hg0.024 4 總黃酮0.023 4 Mn0.057 1 Ag0.017 9 Na0.181 4 Co0.074 6 As0.019 3 K0.024 3 Ni0.032 1

2.3 主成分分析法

以鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的20個(gè)指標(biāo)為變量，采用PCA進(jìn)行分析，PCA初始解對(duì)原有變量的總體描述情況見(jiàn)表4。鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)共提取8個(gè)主成分，解釋了原始數(shù)據(jù)83.728%的信息量，其中PC1的方差貢獻(xiàn)率達(dá)17.042%。每個(gè)主成分權(quán)重系數(shù)的計(jì)算依據(jù)其方差貢獻(xiàn)率大小，按公式（12）計(jì)算[15]，結(jié)果見(jiàn)表4。

式中，Vc表示第個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率（%），＝1，2，…，8。

表4 PCA初始解對(duì)原有變量的總體描述情況及主成分權(quán)重

主成分特征值貢獻(xiàn)率/%累計(jì)貢獻(xiàn)率/%權(quán)重 PC13.40817.04217.0420.203 5 PC22.77713.88430.9260.165 8 PC32.51312.56543.4910.150 2 PC42.10210.50853.9990.125 5 PC51.903 9.51463.5130.113 6 PC61.474 7.37070.8830.088 0 PC71.388 6.93977.8220.082 9 PC81.181 5.90683.7280.070 5

2.4 變異系數(shù)法

變異系數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重的原理是依據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)在決策集各評(píng)價(jià)對(duì)象上達(dá)到平均水平的難易程度進(jìn)行賦權(quán)[16]。設(shè)評(píng)價(jià)對(duì)象構(gòu)成的方案集為＝（1，2，∧，m），指標(biāo)集為＝（1，2，∧，n），項(xiàng)目M對(duì)指標(biāo)C的值記為x（＝1，2，…，；＝1，2，…，）。按下述步驟確定鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的多指標(biāo)權(quán)重。

②按公式（15）計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異系數(shù)V：

③將變異系數(shù)V作歸一化處理，按公式（16）計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異系數(shù)權(quán)重：

鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的20個(gè)指標(biāo)變異系數(shù)權(quán)重計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的多指標(biāo)變異系數(shù)權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重 指標(biāo)權(quán)重 指標(biāo)權(quán)重 兒茶素0.058 5 Ca0.029 2 Cu0.063 4 沒(méi)食子酸0.086 0 Mg0.042 7 Pb0.038 6 原兒茶酸0.050 0 Fe0.048 2 Cd0.071 4 總多糖0.027 0 Zn0.035 4 Hg0.074 9 總黃酮0.027 2 Mn0.026 8 Ag0.066 3 Na0.078 4 Co0.078 2 As0.042 2 K0.011 9 Ni0.043 7

2.5 CRITIC法

CRITIC法是一種客觀的權(quán)重賦值法，較主觀權(quán)重賦值法能更直觀反映各指標(biāo)權(quán)重的關(guān)系，凸顯較大的科學(xué)合理性[17]。采用CRITIC法計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即：指標(biāo)成分＝（實(shí)測(cè)值－最小值）÷（最大值－最小值）。由公式（17）、（18）計(jì)算得到各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表6。

（18）

2.6 獨(dú)立性權(quán)重法

獨(dú)立性權(quán)重法是一種客觀賦權(quán)法，其思想在于利用指標(biāo)之間的共線性強(qiáng)弱來(lái)確定權(quán)重。如果某指標(biāo)與其他指標(biāo)的相關(guān)性很強(qiáng)，表明信息有較大重疊，意味著該指標(biāo)的權(quán)重較低；反之，表明該指標(biāo)攜帶的信息量較大，應(yīng)賦予較高的權(quán)重[18]。采用獨(dú)立性權(quán)重法確定各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，以每項(xiàng)指標(biāo)為因變量，以其他項(xiàng)指標(biāo)為自變量，得到復(fù)相關(guān)系數(shù)，按公式（19）計(jì)算。復(fù)相關(guān)系數(shù)越大，則重復(fù)信息越多、權(quán)重越小。因此，以復(fù)相關(guān)系數(shù)的倒數(shù)為得分，再經(jīng)歸一化處理得到權(quán)重系數(shù)。結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的多指標(biāo)CRITIC權(quán)重

指標(biāo)指標(biāo)變異性指標(biāo)沖突性信息量權(quán)重 沒(méi)食子酸0.23519.8514.6560.055 4 原兒茶酸0.20920.0284.1810.049 7 兒茶素0.29919.5135.8330.069 4 總多糖0.20920.7494.3440.051 7 總黃酮0.18920.4423.8700.046 0 Na0.19519.3873.7890.045 1 K0.23218.5334.3020.051 0 Ca0.15418.2662.8060.033 4 Mg0.20918.6913.9100.046 5 Fe0.22919.7314.5250.053 8 Zn0.30820.1906.2190.074 0 Mn0.26418.6744.9340.058 7 Co0.18017.8293.2160.038 3 Ni0.22118.5164.0890.048 6 Cu0.20018.2253.6390.043 3 Pb0.25718.8774.8550.057 8 Cd0.20618.3163.7720.044 9 Hg0.30317.8445.4150.064 4 Ag0.01520.1610.3080.003 7 As0.25721.0005.4010.064 3

表7 鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的多指標(biāo)獨(dú)立性權(quán)重

指標(biāo)R1/R權(quán)重 沒(méi)食子酸0.8141.2290.049 2 原兒茶酸0.8391.1920.047 4 兒茶素0.9301.0760.043 0 總多糖0.8821.1340.045 4 總黃酮0.8511.1750.047 0 Na0.6251.5990.064 0 K0.6631.5090.060 4 Ca0.8801.1360.045 5 Mg0.8071.2390.049 6 Fe0.9161.0920.043 7 Zn0.7961.2560.050 2 Mn0.8431.1860.047 5 Co0.7991.2520.050 1 Ni0.7931.2610.050 5 Cu0.8731.1450.045 8 Pb0.7371.3570.054 3 Cd0.7691.3010.052 0 Hg0.6581.5200.060 8 Ag0.8901.1240.045 0 As0.8241.2140.048 6

3 討論

中藥成分的多樣性、作用的整體性及成分間相互作用的復(fù)雜性，導(dǎo)致單一成分檢測(cè)難以有效評(píng)價(jià)中藥質(zhì)量[19]。為使評(píng)價(jià)結(jié)果更具有科學(xué)性、代表性，選擇指標(biāo)成分時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮。當(dāng)前，指標(biāo)性成分與有效部位是中藥材質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)普遍采用的指標(biāo)，也是中藥新藥研發(fā)的熱點(diǎn)。鎖陽(yáng)含有黃酮、有機(jī)酸、多糖、萜類、氨基酸、礦質(zhì)元素等多種化學(xué)成分[20]，目前研究認(rèn)為，多糖[21]、黃酮[22]、酚酸類[23]成分是鎖陽(yáng)發(fā)揮藥效的主要成分，也是藥理藥效研究的重點(diǎn)。尤其兒茶素是鎖陽(yáng)重要指標(biāo)性成分，具有良好的抗氧化性[24]，可降低葡萄糖毒性和腎臟損傷[25]。沒(méi)食子酸和原兒茶酸均具有抗菌、抗病毒作用[26]，原兒茶酸可增加冠狀動(dòng)脈流量、降低心肌耗氧量[27]。中藥有機(jī)成分常與微量元素共生共存，故推測(cè)有機(jī)成分-微量元素復(fù)合物可能是中藥藥效的主體及核心。微量元素在中藥中多以含水絡(luò)合離子或含水團(tuán)聚型離子的形式存在，金日光等[28]從“生命來(lái)自海洋”觀念出發(fā)，將離子群體分為八類，其中Mn、Cu、Fe、Co、Ni、Zn等元素被認(rèn)為具有催化、激活作用的生命動(dòng)力元素，Mg、Ca等元素被看作能量傳遞及酶中心元素，Na、K等元素被歸為神經(jīng)傳遞功能元素。另外研究發(fā)現(xiàn)，Zn/Cu比值與中藥的補(bǔ)腎助陽(yáng)作用密切相關(guān)[29]，貧血患者補(bǔ)充Ni、Co元素后血紅素、紅細(xì)胞和白細(xì)胞均明顯增加[30]。本研究選擇的Na、K、Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Zn等有益元素均是鎖陽(yáng)藥效成分的核心組分，與其補(bǔ)腎助陽(yáng)、提高免疫力、抗氧化作用密切相關(guān)。中藥微量元素的“歸經(jīng)”假說(shuō)認(rèn)為，無(wú)機(jī)元素是中藥的主要活性成分，是中藥歸經(jīng)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。無(wú)機(jī)元素主要從安全性角度對(duì)有害及重金屬元素進(jìn)行控制。2020年版《中華人民共和國(guó)藥典》中藥材重金屬元素限度規(guī)定為：Pb≤5.0 μg/g，Cd≤1.0 μg/g，As≤2.0 μg/g，Hg≤0.2 μg/g，Cu≤20.0 μg/g[1]33；我國(guó)外貿(mào)部制定的《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（WM2-2001）規(guī)定與之基本相同，但Cd≤0.3 μg/g，同時(shí)規(guī)定重金屬總量≤20.0 μg/g[31]。

本研究采用HPLC測(cè)定鎖陽(yáng)指標(biāo)性成分沒(méi)食子酸、兒茶素、原兒茶酸含量，色譜柱為WondaSil C18-WR（4.6 mm×150 mm，5 μm），以甲醇-0.1%甲酸水溶液（9∶91）為流動(dòng)相，流速0.8 mL/min，柱溫30 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)258 nm，進(jìn)樣量10 μL。有效部位總多糖、總黃酮采用紫外分光光度法測(cè)定，分別以D-無(wú)水葡萄糖、蘆丁為對(duì)照品，在波長(zhǎng)486、510 nm處測(cè)定不同產(chǎn)區(qū)鎖陽(yáng)中粗多糖及總黃酮含量。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定鎖陽(yáng)中15種無(wú)機(jī)元素的含量，以HNO3-H2O2為消解體系對(duì)樣品進(jìn)行微波消解，等離子體射頻功率1 300 W，霧化氣（氬氣）體積流量1.1 L/min，等離子流量15 L/min，霧化室溫度2 ℃，采樣錐孔徑1.1 mm，截取錐孔徑0.4 mm，采樣深度7.0 mm；脈沖電壓為1 050 V；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)數(shù)為40 r/min；炬管為石英一體化，2.5 mm中心通道；駐留時(shí)間30 ms；動(dòng)能歧視（KED）電壓3 V。Na、K、Ca、Mg、Fe、Zn、Mn、Cu、Co、Ni、As以Ge為內(nèi)標(biāo)，Ag、Pb、Hg、Cd以In為內(nèi)標(biāo)。對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，內(nèi)標(biāo)進(jìn)樣管需始終置于內(nèi)標(biāo)溶液中，同時(shí)樣品管需插入濃度由低到高的對(duì)照品溶液中，依次測(cè)定3次，取平均值。

本研究分別采用AHP、熵權(quán)法、PCA、變異系數(shù)法、CRITIC法、獨(dú)立性權(quán)重法確定鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的多指標(biāo)權(quán)重。AHP確定的權(quán)重排序?yàn)椋嚎偠嗵牵緵](méi)食子酸＞As＞總黃酮＞Na＞兒茶素＞Cu＞K＞Fe＞Ag＞Ca＞原兒茶酸＞Hg＞Mg＞Pb＞Zn＞Cd＞Mn＞Co＞Ni；熵權(quán)法為：Na＞兒茶素＞原兒茶酸＞Co＞Mg＞Mn＞沒(méi)食子酸＞Zn＞Fe＞Ni＞總多糖＞Hg＞K＞總黃酮＞Cd＞Ca＞As＞Ag＞Cu＞Pb；變異系數(shù)法為：沒(méi)食子酸＞Na＞Co＞Hg＞Cd＞Ag＞Cu＞兒茶素＞原兒茶酸＞Fe＞Ni＞Mg＞As＞Pb＞Zn＞Ca＞總黃酮＞總多糖＞Mn＞K；CRITIC法為：Zn＞兒茶素＞Hg＞As＞Mn＞Pb＞沒(méi)食子酸＞Fe＞總多糖＞K＞原兒茶酸＞Ni＞Mg＞總黃酮＞Na＞Cd＞Cu＞Co＞Ca＞Ag；獨(dú)立性權(quán)重法為：Na＞Hg＞K＞Pb＞Cd＞Ni＞Zn＞Co＞Mg＞沒(méi)食子酸＞As＞Mn＞原兒茶酸＞總黃酮＞Cu＞Ca＞總多糖＞Ag＞Fe＞兒茶素。比較可知，AHP確定的鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重排序與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知較為符合，這是由于AHP基于專家經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知，而非基于評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)特征，因此與決策者的判斷推理及實(shí)際情況聯(lián)系緊密[32]。但AHP難以區(qū)分有害及重金屬元素指標(biāo)的權(quán)重大小，經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知及實(shí)際情況均表明Cu、Pb、Cd、As、Hg、Ag等元素對(duì)人體有害，但又難以僅憑經(jīng)驗(yàn)判斷孰輕孰重。而熵權(quán)法則可以避免人為因素對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的干擾，確保所確定的指標(biāo)權(quán)重能夠反映絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)的原始信息，從而使評(píng)價(jià)結(jié)果更符合質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)本身的信息特征。因此，熵權(quán)法所確定的鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重排序亦與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知及實(shí)際情況較為符合，較AHP、PCA能夠區(qū)分有害及重金屬元素指標(biāo)的權(quán)重大小。但是，總黃酮和總多糖含量作為鎖陽(yáng)最重要的有效部位，其權(quán)重排序卻較為靠后，與經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知及實(shí)際情況差別較大。這是由于熵權(quán)法本質(zhì)上基于評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵大小，且與評(píng)價(jià)指標(biāo)觀測(cè)值之間的差異程度有關(guān)，與經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知并無(wú)聯(lián)系。PCA所得權(quán)重是多種評(píng)價(jià)指標(biāo)貢獻(xiàn)的綜合反映，因此無(wú)法得出每一個(gè)具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)鎖陽(yáng)質(zhì)量評(píng)價(jià)的貢獻(xiàn)大小。但是，PCA的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)數(shù)據(jù)降維減少了評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)，因而也減少了鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的計(jì)算量。變異系數(shù)法、CRITIC法和獨(dú)立性權(quán)重法主要利用數(shù)據(jù)的波動(dòng)性或數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行權(quán)重計(jì)算。變異系數(shù)法能夠客觀反映指標(biāo)數(shù)據(jù)的變化信息而不考慮其他信息，當(dāng)指標(biāo)數(shù)據(jù)變化差異較大時(shí)該指標(biāo)權(quán)重較大，因此需要謹(jǐn)慎使用，建議結(jié)合經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知綜合考量。獨(dú)立性權(quán)重法僅考慮到指標(biāo)間的共線性強(qiáng)弱，若該指標(biāo)與其他指標(biāo)的相關(guān)性很強(qiáng)，表明信息有較大的重疊，意味著該指標(biāo)的權(quán)重會(huì)比較低。變異系數(shù)法和獨(dú)立性權(quán)重法僅依賴于樣本指標(biāo)數(shù)據(jù)的分布特征，容易受樣本本身影響，因此有害及重金屬元素Hg、Cd、Ag、Pb、As、Cu權(quán)重較大，提示藥用、食用時(shí)應(yīng)關(guān)注鎖陽(yáng)的有害及重金屬元素。CRITIC法在應(yīng)用時(shí)既考慮指標(biāo)內(nèi)變異大小對(duì)權(quán)重的影響，又考慮各指標(biāo)間的沖突性，有助于篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)。已有研究發(fā)現(xiàn)Zn、Mn、Mg等無(wú)機(jī)元素為鎖陽(yáng)中含量較高的人體必需微量元素[33]，且具有抗衰老作用，與鎖陽(yáng)藥效密切相關(guān)。

綜上可知，結(jié)合指標(biāo)性成分、有效部位、有益元素、有害及重金屬元素綜合考慮，認(rèn)為AHP、熵權(quán)法及CRITIC法確定的鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重排序與傳統(tǒng)醫(yī)藥經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知較為符合，推薦作為鎖陽(yáng)藥材質(zhì)量的多指標(biāo)評(píng)價(jià)權(quán)重分配方法。

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Construction of Multi-index Evaluation System and Optimization of Weight Allocation Method for the Quality of Cynomorii Herba

ZHANG Rui1, GU Zhirong2, LYU Xin1, MAO Xiaowen1, GUO Yan1, QI Mei2, GE Bin2

To construct a multi-index evaluation system for the quality of Cynomorii Herba; To optimize the weight distribution of each evaluation index.The multi-index evaluation system of the quality of Cynomorii Herba was constructed from two aspects of inorganic and organic components. The weight distribution method of each evaluation index was established by using analytic hierarchy process (AHP), entropy weight method, principal component analysis (PCA), coefficient of variation (CV) method, CRITIC method and independent weight method.The multi-index weight ranking of Cynomorii Herba quality evaluation determined by AHP was: total polysaccharides > gallic acid > As > total flavonoids >Na > catechin > Cu > K >Fe > Ag > Ca > protocatechuic acid > Hg > Mg > Pb > Zn > Cd > Mn > Co > Ni; entropy weight method: Na > catechin > protocatechuic acid > Co > Mg > Mn > gallic acid >Zn > Fe > Ni > total polysaccharide > Hg > K > total flavonoids > Cd > Ca > As > Ag > Cu > Pb; CV method: gallic acid > Na > Co > Hg > Cd > Ag > Cu > catechin > protocatechuic acid > Fe > Ni > Mg > As > Pb > Zn > Ca > total flavonoids > total polysaccharides > Mn > K; CRITIC method: Zn > catechin > Hg > As > Mn > Pb > gallic acid > Fe > total polysaccharides > K > protocatechuic acid > Ni > Mg > total flavonoids > Na > Cd > Cu > Co > Ca > Ag; independent weight method: Na > Hg > K > Pb > Cd > Ni > Zn > Co > Mg > gallic acid > As > Mn > protocatechuic acid > total flavonoids > Cu > Ca > total polysaccharides > Ag > Fe > catechin.The weight ranking of quality evaluation indexes of Cynomorii Herba determined by AHP, entropy weight method and CRITIC method is consistent with the cognition of traditional medicine experience. The three methods are recommended as a multi-index evaluation weight distribution methods for quality of Cynomorii Herba.

Cynomorii Herba; analytic hierarchy process; entropy weight method; principal component analysis; coefficient of variation method; CRITIC method; independence weight method

R284.1

A

1005-5304(2021)12-0074-08

10.19879/j.cnki.1005-5304.202102259

甘肅省自然科學(xué)基金（20JR5RA154）；甘肅省人民醫(yī)院科研基金青年項(xiàng)目（20GSSY4-29）；甘肅省中藥質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（ZYZL18-004）；甘肅省中藥藥理與毒理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（ZDSYS-KJ-2018-010）

葛斌，E-mail：gjy0630@163.com

（2021-02-21）

（修回日期：2021-05-05；編輯：陳靜）