基于灰色关联分析法评价毛菊苣药材的质量

杨建华， 骆旭东， 臧 薇， 胡君萍

(新疆医科大学1第一附属医院药学部， 乌鲁木齐 830054； 2药学院， 乌鲁木齐 830011)

毛菊苣(Cichoriumglandulosum)为菊科菊苣属毛菊苣植物的干燥地上部分或根[1]，在我国主要生长于新疆南疆地区。研究表明毛菊苣的主要化学成分为倍半萜、香豆素、黄酮、多糖及微量元素等[2-4]，具有清肝利胆、健胃消食、利尿消肿的功效[5-7]，临床多用于湿热黄疸，各种肝病的治疗[8-9]。本课题组前期采用HPLC法测定毛菊苣根和种子中秦皮甲素、绿原酸、秦皮乙素、咖啡酸、芦丁、菊苣酸和槲皮苷等7种化学成分的含量[10]，并对毛菊苣全草和种子不同提取部位对四氯化碳致小鼠肝损伤的保护作用进行了研究[11]。中药药理活性不仅与药材中所含化学成分有关，还与所含微量元素的种类和含量密切相关，有益的微量元素不仅可以补充人体的缺乏，还能影响人体内多种酶的作用而促进药材的药理活性，而重金属元素则会危害人体健康，因此中药材中相关无机元素的含量也是评价中药材质量的特征指标[12-13]。裴凌鹏等[14]测定了毛菊苣根中8种微量元素钾(K)、镍(Ni)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)的含量，但对毛菊苣种子中微量元素分析，以及与药材质量相关性的研究未见报道。本研究收集新疆和田地区不同来源毛菊苣根(10批)和种子(12批)，测定其中10种无机元素、结合总灰分、酸不溶性灰分、水分、醇溶性浸出物和水溶性浸出物的含量，对各成分的含量进行灰色关联度分析(grey relational analysis，GRA)，现报道如下。

1 仪器与试药

1.1 仪器PE900T型火焰石墨炉原子吸收光谱仪(美国Perkin Elmer公司)，AFS9800型原子荧光分光光度计(北京海光仪器有限公司)，BSA224S型电子天平(德国赛多利斯公司)，9FQ-40 型锤片式粉碎机(四川省建安九一锦山机械厂)， KD-S2.4型数显恒温水浴锅(江苏金坛市医疗仪器厂)，DZF-6053型干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)，SX2-4-10G型智能箱式高温炉(苏州江东精密仪器有限公司)。

1.2 试药Fe、Ca、Mn、Mg、Se、Cu、Al、Cd、As、Pb标准储备液(国家有色金属及电子材料分析测试中心)，硝酸(广东省精细化学品工程技术研究研发中心，批号170909)，氢氧化钾(天津盛奥化学试剂有限公司，批号20180709)，硼氢化钾(成都市科龙化工试剂厂，批号2018050301)，高氯酸(天津政成化学制品有限公司，批号20170215)，碘化钾(天津盛奥化学试剂有限公司，批号20180925)，抗坏血酸(天津市新精细化工开发中心，批号20180802)，水为纯净。

1.3 药材2015年10月-2017年12月收集新疆和田地区不同来源的毛菊苣根10批，毛菊苣种子12批，经新疆医科大学胡君萍教授鉴定为毛菊苣(Cichoriumglandulosum)的干燥根和种子，见表1。

表1 毛菊苣药材来源

2 方法

2.1 无机元素含量测定

2.1.1 供试品溶液制备 分别取各批药材粉碎，过40目筛，称取药材粉末1.0 g于烧杯中，加入硝酸-高氯酸(4∶1)消解液10 mL，密封，放置过夜。将消解过夜的样品置于电热板上(不超过150℃)，除去硝酸(冒黄烟)，待黄烟散尽，提高温度至220℃，除去高氯酸(冒白烟)，待样品白烟散尽取下，放凉，用2%硝酸溶液将样品转溶至100 mL容量瓶中，定容至刻度，摇匀，备用。同法制备不加药材的试剂空白溶液。

2.1.2 无机元素测定条件 采用原子吸收石墨炉法测定Cd和Pb的含量，测定条件见表2。采用原子吸收火焰法测定Fe、Ca、Mn、Mg、Cu、Al的含量，测定条件见表3。采用原子荧光法测定Se和As的含量，测定条件见表4。

表2 原子吸收石墨炉法工作条件

表3 原子吸收火焰法工作条件

表4 原子吸收荧光光度计法工作条件

2.1.3 标准曲线的建立 精密吸取标准储备液配制成系列质量浓度的各元素标准溶液，按“2.1.2”项下实验条件采集各标准溶液测定，以标准溶液质量浓度为横坐标(X)，内标校正后的峰强度为纵坐标(Y)，绘制标准曲线，各元素回归方程见表5。

表5 回归方程及相关系数

2.2 水溶性浸出物、醇溶性浸出物、总灰分、酸不溶性灰分和水分的测定

2.2.1 水溶性浸出物和醇溶性浸出物的测定方法 依据《中国药典》(2015版)浸出物测定法分别对毛菊苣根和种子的水溶性浸出物和醇溶性浸出物进行测定。称取药材粉末3.0 g，置于250 mL的锥形瓶中，加水100 mL，密塞，称定重量，静置1 h后，连接回流冷凝管，加热至沸腾，并保持微沸1 h。放冷后，取下锥形瓶，密塞，再称定重量，用水补足减失的重量，摇匀，用干燥滤器滤过，精密量取滤液25 mL，置已干燥至恒重的蒸发皿中，在水浴上蒸干后，于105℃干燥3 h，置干燥器中冷却30 min，迅速精密称定重量，计算供试品中水溶性浸出物的含量。参照水溶性浸出物测定法，以55%乙醇溶液代替水为溶剂，同法测定醇溶性浸出物的含量。

2.2.2 总灰分和酸不溶性灰分的测定方法 依据《中国药典》(2015版)灰分测定法对毛菊苣根和种子的总灰分和酸不溶性灰分进行测定。称取药材粉末3.0 g置炽灼至恒重的坩埚中，称定重量，缓缓炽热至完全炭化时，逐渐升高温度至600℃，使完全灰化并至恒重。根据残渣重量，计算供试品中总灰分的含量。在总灰分坩埚中小心加入稀盐酸10 mL，用表面皿覆盖坩埚，置水浴上加热10 min，表面皿用热水5 mL冲洗，洗液并入坩埚中，用无灰滤纸滤过，坩埚内的残渣用水洗于滤纸上，并洗涤至洗液不显氯化物反应为止。滤渣连同滤纸移置同一坩埚中，干燥，炽灼至恒重。根据残渣重量，计算供试品中酸不溶性灰分的含量。

2.2.3 水分的测定方法 依据《中国药典》(2015版)水分测定法(第二法-烘干法)分别对毛菊苣根和种子的水分进行测定。取药材粉末3 g，平铺于干燥至恒重的扁形称量瓶中，称定，开启瓶盖在100～105℃下干燥5 h，将瓶盖盖好，移置干燥器中，放冷30 min，精密称定，再在上述温度干燥1 h，放冷，称重，至连续2次称重的差异不超过5.0 mg为止。根据减失的重量，计算供试品中含水量。

2.3 GRA分析

2.3.1 原始数据建立 采用Matlab2018B软件分析(美国MathWorks公司)，分别以10批根和12批种子中10种微量元素的含量、醇溶性浸出物、水溶性浸出物、总灰分、酸不溶性灰分和水分等15个指标测定结果为数据来源构成分析单元数列{Xij}(i=1,2...i, j=1,2,3...15)，其中i为药材批次，j为质量评价指标。

2.3.2 原始数据标准化 由于同时存在影响药材质量的正向和负向指标，故对根和种子的原始数据进行标准化，即归一化处理，对7组正向指标Fe、Ca、Mn、Mg、Se 5种微量元素含量、醇溶性浸出物、水溶性浸出物等数据处理公式为：Yij=[Xij-min(Xj)]/[max(Xj)-min(Xj)]；对8组负向指标Cu、Al、Cd、As、Pb 5种重金属元素含量、总灰分、酸不溶性灰分和水分等数据处理公式为：Yij=[max(Xj)-Xij]/[max(Xj)- min(Xj)]。

2.3.4 绝对差值计算 根据各因素无量纲化数值，进一步求出各批次药材与各评价指标的绝对差值，即Δoi(k)=|Zij-Zsj|，并分别找出各序列中的最大二级差值Δmax和最小二级差值Δmin。

3 结果

3.1 不同批来源毛菊苣根和种子中无机元素的含量10批根各批次间10种无机元素含量差异较大，其中含量最高是Ca，其平均含量为7 526.5 mg/kg，含量最低的是Se，其平均含量仅为0.057 6 mg/kg。5种微量元素含量高低依次为：Ca>Mg>Fe>Mn>Se，5种重金属及有害元素的含量顺序为：Al>Cu>Cd>As>Pb。12批种子各批次间10种无机元素含量差异较大，含量最高是Ca，其平均含量为17 030.4 mg/kg，含量最低的是Se，其平均含量为0.039 0 mg/kg，其微量元素和有害元素含量高低顺序与根相同。种子中5种微量元素总含量高于根，5种有害元素总含量略低于根，见表6。

表6 毛菊苣药材无机元素含量(mg/kg， n=3)

3.2 不同来源毛菊苣根和种子中水溶性浸出物、醇溶性浸出物、总灰分、酸不溶性灰分和水分的测定结果各批次毛菊苣根和种子的水溶性、醇溶性浸出物均不低于10%，种子略高于根；总灰分、酸不溶性灰分和水分均低于10%，种子略低与根，见表7。

3.3 GRA分析结果10批毛菊苣根灰色关联度Ri范围为0.654 0～0.757 9，平均值为0.693 8，RSD为4.5%；12批毛菊苣种子灰色关联度Ri范围为0.661 3～0.731 7，平均值为0.684 7，RSD为3.8%，可见根的质量略优于种子，但种子质量稳定性更佳。通过对关联度Ri进行排序，确定根S12质量最佳，种子S19质量最佳，毛菊苣根和种子关联系数和灰色关联度结果分别见表8、9。

表7 毛菊苣药材水溶性浸出物、醇溶性浸出物、总灰分、酸不溶性灰分和水分(%， n=3)

表8 毛菊苣根各指标的灰色系数(ξoi)和灰色关联度(Ri)结果

表9 毛菊苣种子各指标的灰色系数(ξoi)和灰色关联度(Ri)结果

4 讨论

中药材的质量是药品安全性和有效性的保障，影响中药材质量的因素很多，如外观性状、遗传基因、化学成分、生物活性等，目前采用多指标结合数学分析的方法评价和控制中药材质量[15-17]。GRA的原理在于分析各指标与最优指标之间的相关性和强弱秩序，最终计算出灰色关联度以评价药材的质量优劣，该方法已应用于中药材质量评价研究[18-20]。本研究测定了新疆和田地区毛菊苣种子和根中与药材质量相关的15个指标，采用GRA分析灰色关联度值，确定新疆和田地区毛菊苣根的质量优于种子，种子的稳定性优于根。研究结果可为新疆地区使用毛菊苣根和种子配伍提供依据。进一步深入研究还需要结合药理药效、化学成分含量及其变化等诸多因素进行综合评价。