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基于熵权-灰色关联分析法对不同产地猫爪草的质量评价

2024-07-11 25 上传者：管理员

摘要：对8个不同产地的猫爪草药材酸不溶性灰分、水分、浸出物、总苷、多糖含量5个主要指标进行检测，以熵权法计算权重，结合灰色关联分析法对各项指标进行统计分析，建立猫爪草质量评价模型，综合评价8个产地猫爪草药材的整体质量。结果表明，酸不溶性灰分、水分、浸出物、总苷、多糖含量5个主要指标权重分别为0.156、0.157、0.154、0.221、0.312,8个产地猫爪草相对关联度为0.382～0.571。经综合评价，河南省信阳市的样品评分较高，品质较优。基于熵权灰色关联分析法所建立的质量评价模型可用于不同产地猫爪草质量评价，可为猫爪草药材质量控制研究、药材种植基地选择以及药材产地选择提供参考依据。

关键词：
三散草
灰色关联分析法
熵权法
猫爪儿草
猫爪草
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猫爪草又名三散草（浙江）、猫爪儿草（河南）、猫爪子（河南）、鸭脚板（安徽）、金花草（广西）[1]，为毛茛科植物小毛茛（Ranunculus ternatus Thunb.）的干燥块根，因其根形似猫爪及能治疗鼠疮的特点而命名为猫爪草[1,2]。猫爪草味甘、辛，性温，归肝、肺经，具有化痰散结、解毒消肿的功效[2]，对淋巴结核[3,4]、肺结核[5,6]、咽炎、关节炎、疟疾、癌肿[7,8]、瘿病[9]均有较好的治疗效果。

猫爪草多生于海拔300 m以下的平原湿地、河滩及山坡草丛中，在海拔1 200～2 500 m的高山沼泽或潮湿场所也可生长，喜温暖、阴湿的环境[7]，于河南、湖北、江苏、上海、安徽、贵州、江西、湖南、陕西、广西等地均有分布[10]，猫爪草虽分布广泛但产量较低[11]。随着市场需求的日益增加，野生资源已无法满足市场需求，河南信阳、安徽阜阳等地已有大规模种植，但由于气候、地形、土壤的不同，各产地的猫爪草品质也有所差异。为评价不同产地猫爪草质量，同时为猫爪草产地选择、资源开发和质量控制等方面提供参考依据，选择《中华人民共和国药典（2020年版）一部》（以下简称“药典”）中有关猫爪草的检查指标浸出物、水分、酸不溶性灰分以及猫爪草主要活性成分多糖、总苷含量作为评价指标，采用熵权法和灰色关联分析法相结合的质量评价模型[12]对其质量进行综合评价，避免了主观判断影响，使评价结果更加准确、客观。

1、材料与方法

1.1 材料

分别收集不同产地的猫爪草，具体包括河南省商丘市、河南省开封市、河南省信阳市淮滨县、河南省信阳市固始县、河南省武陟县、安徽省阜阳市阜南县、安徽省阜阳市临泉县、贵州省六盘水市水城县，样品产地信息见表1。

表1 不同产地猫爪草样品来源

1.2 检验方法

酸不溶性灰分、水分、浸出物检测方法参考《中华人民共和国药典（2020年版）一部》[2]，多糖与总苷检测方法参考文献[13,14]进行。

1.3 熵权灰色关联分析法

运用Excel 2016软件对酸不溶性灰分、水分、浸出物、总苷、多糖含量检测结果进行数据处理及分析。

1.3.1 熵权法

1）建立评价矩阵。

原始数据中设产地集为，指标集为，产地Mi对指标Cj的值记为，则形成矩阵如下。

2）数据标准化。

根据式（2）对矩阵X进行归一化处理，构建标准化评价矩阵

式中，max(xj)与min(xj)分别为同指标的不同产地中第j个指标值的最大值与最小值。

产地中第j个指标值的最大值与最小值。

3）特征比重。

定义第j项评价指标的第i个评价对象的特征比重为pij，按式（3）计算。

4）信息熵。

根据式（4）计算信息熵（ej）。当pij=0或pij=1时，

5）权重。

确定各指标的信息熵后，按式（5）计算各指标权重。

式中

1.3.2 灰色关联分析法

1）原始数据标准化处理。

以式（6）对矩阵X进行标准化处理。

2）参考序列选择。

设最优参考序列的各项指标是8个产地猫爪草样品对应指标的最优值，即效益型指标（越大越优）浸出物、总苷、多糖含量的最大值，成本型指标（越小越优）酸不溶性灰分、水分含量的最小值，记为。最差参考序列的各项指标是8个产地猫爪草样品对应指标的最差值，即效益型指标浸出物、总苷、多糖含量的最小值，成本型指标酸不溶性灰分、水分含量的最大值，记为

3）关联系数的计算。

根据式（7）、式（8）计算最优参考序列和最差参考序列的关联系数。

式中，ρ为分辨系数，取ρ=0.5。

4）关联度计算。

根据式（9）与式（10）计算最优参考序列关联度ri(s)与最差参考序列关联度ri(t)。

5）相对关联度。

根据式（11）计算相对关联度。根据相对关联度大小对药材产地进行排序。

2、结果与分析

2.1 不同产地猫爪草质量检验结果

由表2可知，不同产地猫爪草酸不溶性灰分含量为1.51%～3.71%，满足《中华人民共和国药典（2020年版）》猫爪草项下酸不溶性灰分含量不得过4.0%的要求，其中安徽省阜阳市临泉县最高，河南省商丘市最低；水分含量方面，不同产地猫爪草水分含量为7.91%～10.84%，满足药典猫爪草项下水分含量不得过13.0%的要求，其中河南省开封市最高，河南省商丘市最低；浸出物含量方面，不同产地猫爪草浸出物含量为40.46%～48.25%，满足药典猫爪草项下浸出物含量不得少于30.0%的要求，其中贵州省六盘水市水城县最高，河南省武陟县最低；总苷含量方面，不同产地猫爪草总苷含量为0.70%～2.23%，其中河南省信阳市固始县最高，贵州省六盘水市水城县最低；多糖含量方面，不同产地猫爪草多糖含量为0.95%～3.20%，其中河南省信阳市淮滨县最高，河南省商丘市最低。

表2 不同产地猫爪草质量检验结果

2.2 熵权法分析

表3为熵权法所得信息熵及权重。由表3可知，所选的5种指标中多糖的不确定性最小，其信息熵最小，权重最大；反之，浸出物的不确定性最大，其信息熵最大，权重最小。

表3 熵权法所得信息熵及权重

2.3 灰色关联分析

由表4可知，不同产地的猫爪草相对关联度为0.382～0.571，表明各产地猫爪草质量存在一定差异，不同省之间、相同省内不同地区之间的猫爪草药材质量也有一定差异。总体来说，河南省信阳市产猫爪草药材质量较优。

表4 不同产地猫爪草相对关联度及质量排序

3、讨论

中药材是多组分、多成分的复杂体，组分与组分之间以及组分内各成分之间整体协同作用对药效的发挥起一定作用，其中任何一种活性成分都不能代表中药的整体疗效[15]，因此，中药材质量需采用多指标进行综合评价，而熵权-灰色关联分析法可在指标数量较多且各指标重要程度未知的情况下，通过熵权法计算各指标权重，然后采用灰色关联分析法对各项指标进行统计分析，建立质量评价模型，避免了主观判断影响数据的客观性，排除了主观干扰，可用于不同产地猫爪草质量评价，结果准确、客观，同时该方法也可用于其他中药材的质量评价。

利用熵权法对猫爪草药材质量评价指标进行权重排序，不同指标的权重大小依次为多糖、总苷、水分、酸不溶性灰分、浸出物。评价指标中，多糖与总苷的总权重超过0.500，而酸不溶性灰分、水分、浸出物三者权重相近。总体来看，采用熵权法所计算的猫爪草各指标权重设置合理。其中，猫爪草多糖具有抗肿瘤[16]、抗氧化[17]、抗过敏[18]、调节免疫功能[19,20]、抗肝损伤[21,22]等作用，猫爪草总苷具有抗癌[23,24,25]的作用，二者是猫爪草发挥药理作用的重要组成成分，酸不溶性灰分、水分是中药材的基础质量指标，浸出物也是药材疗效的基础，研究显示，猫爪草的水提物、醇提物均对结核病有一定治疗作用[26,27,28]。因此，需要注意的是，在用该方法进行评价的过程中，参考序列不宜总是选择数值越大越优，而应分效益型指标（数值越大越优）和成本型指标（数值越小越优），对本研究来说，浸出物、总苷、多糖含量属于效益型指标，而酸不溶性灰分、水分含量为成本型指标。

利用熵权-灰色关联分析法对不同产地猫爪草质量进行评价，结果表明，8个猫爪草产地中，河南省信阳市产猫爪草相对关联度（0.497、0.571）远超其他产地（0.382～0.432），表明河南省信阳市产猫爪草质量较优，其他产地猫爪草质量则相似，该评价结果与利用多糖、有机酸、总糖与黄酮含量作为评价指标对猫爪草最佳产地选择结果基本符合[13,29,30]，表明该评价方法作为猫爪草药材质量的评价方法以及评估猫爪草主要产区为河南信阳的合理性，可为建立种植基地、药材产地选择、质量控制等提供参考依据。

参考文献:

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[11]罗伟,杨立军,班佳雯,等.猫爪草的成分､药理及栽培技术研究进展[J].广州化工,2022,50(21):24-26,32.