全 文 ：朱育凤:女 , 1965年生 ,主管药师 ,药学硕士
中药禹粮石的模糊评价模型
朱育凤①　丰国炳①　彭德和①　姜金祥①　任仁安②　吴德康②
① 江苏省中医院 ,南京　 210029;② 南京中医药大学 ,南京　 210029
提要　据中药禹粮石的两大药用特性—补血、止血作用和涩肠、收敛作用 ,设计了与禹粮石两大药用特性对应的两个动
物药理实验指标 ,这两个指标可成为禹粮石质量优劣的评价指标。通过模糊数学的方法把禹粮石中的有效成分与评价指标建立
横向联系 ,探寻禹粮石中各有效成分对特定的评价指标的贡献大小 ,确立了中药禹粮石主要成分之间的协同作用 ,可以客观地
评价一已知各主要成分多少的禹粮石样品 ,为鉴定和研究生药提供了一条新路径。
关键词　禹粮石 ;　模糊评价 ;　矩阵
The Assessment Model of Yul iangshi on Fuzzy Sets
Zhu Yufeng , Feng Guobing , Peng Dehe, et al.
Jiangsu Provincial Hospi tal o f Tradi tional Chinese M edicine, Nanjing 210029
Abstract　 In this paper , w e have dev ised tw o animal pharmacolog y indexes of Yuliang shi co rr esponding to its tw o drug
par ticular s of helping building blood and stopping bleeding , and ano ther means a string ent. These indexes can be the quality in-
dexes of the drug . By the w ay s o f fuzzy se ts, we make rela tion betw een quality indexes and valid ing r edients o f Yuliang shi to
explo re the va lue of contribution about va lid ing redients o f Yuliangshi to the cer tain quality index. Thus, the assessment model
o f Yuliang shi on Fuzzy Sets has been set up. This model includes the action in coopera tion with the main valid ing redients.
With the help o f model, w e can assess the sample o f Yuliang shi of unknow n quality v er y easily. This method prov ides a new
path fo r studying crude drug.
Key words　Yuliang shi; 　 Fuzzy assessment; 　 Matrix
　　禹粮石为矿物类中药 ,别名禹余粮 ,首载于《神农本草经》 [1] ,
列为上品。其性微寒 ,味甘涩 ,入脾、胃、大肠经 ,具有涩肠、止血、止
带之功效 ,可治久泻久痢、便血崩漏、赤白带下等证 ,《中国药典》收
载禹粮石其矿物来源为褐铁矿 ( Limonite) [2] ,但对其内在质量尚
无控制标准。 近几年来 ,有文献 [3, 4, 5]对其进行了比较系统的报道 ,
揭示了禹粮石中有效成分为 FeO ( O H) , KAl2〔 A1Si3O10〕 ( O H)2 ,
K〔Al( Si3O8 )〕 , K, Ca等人体必需元素 ,并提出了禹粮石成分组
合的最优模型 [4] ,为鉴定禹粮石提供了一新颖的方法 ,但考虑到禹
粮石由于产地不同 ,个体之间存在着较大差异 ,有些不属于真品
(指本草上指的类型 )亦可代用 ,且疗效也好 [3] ,这是何因呢? 关键
在于中药禹粮石特有的 (在不太严格的场合下也可泛指一般中药 )
有效成分之间的协同作用 ,这具有较大的模糊性。 为此 ,有必要对
禹粮石建立一客观的评价标准。 本文报道了禹粮石模糊评价模型
建立的途径和方法。
1　模型设计思想
随着分析手段的不断发展 ,生药中愈来愈多的有效成分被揭
示出来 ,这些成分之间有些具有非常明显的协同作用 ,对于大多数
中药来说 ,都具有几种或多种药用特性。针对禹粮石 ,它有补血、止
血和涩肠、收敛两大药用特性 ,那么对于某一药用特性如禹粮石的
补血、止血作用 ,到底是哪些成分在对补血、止血特性起活性作用。
这些特性对补血、止血的贡献有大有小 ,对该疗效起作用的活性成
分之间不能割裂开来研究 ,这就是禹粮石中有效成分之间的协同
作用的缘故。 为此 ,我们通过成分分析知道了禹粮石 (可泛指一般
中药 )中的有效成分 ai ( i = 1, 2,… , n ) ,亦知道该药的药用特性
bj ( j= 1, 2,… , K ) ,如何寻求成分 ai ( i= 1, 2,… , n )对某一药用特
性 bj ( j= 1, 2,… , K )的贡献呢? 这就要根据药用特性设计相关的
动物实验。
针对禹粮石的补血、止血作用 ,设计了小白鼠的凝血实验。 凝
血时间越短 ,说明相关的活性成分多 ,且协同效果好 ;针对禹粮石
的涩肠、收敛作用 ,设计了小白鼠的止泻试验 ,止泻时间越短 ,说明
针对该药用目的活性物质成分多 ,且协同效果好。如果知道某一生
药的有效成分为 a1 , a2 ,… , an ,研究的药用目的为 b1 , b2 ,… bk , bj ( j
= 1, 2,… , K )由动物实验的指标如:凝血时间 t来反映 ,则 t等效
于 bj ,即 t bj。我们知道 a1 , a2 ,… , an对 t的贡献有大有小 ,分别令
其贡献值大小为 w1 , w2 ,… wn ,其中΢n
i= 1
wi = 1,即进行归一化处理 , w i
值大说明成分 ai对药用特性的贡献大。可以用下式来表示 bj t=
w1a1+ w2 a2+ …+ wn an = ΢n
i= 1
aiw i ,若写成对应的矩阵形式为:
t= ( w1 , w2 ,… , wn )
a1
a2
…
an
如果我们测试了 P份样品 ,则有 P个动物实验指标 ( t1 , t2 ,
… , tp ) ,则写成矩阵形式为:
( t1 , t2 ,… tp )= ( w1 , w2 ,… , wn )
a11　 a12　…　 a1p
a21　 a22　…　 a2p
an1　 an2　…　 anp
用大写字母 T、W、 A表示矩阵 ,可写成 T= W A那么 W=
100
时珍国医国药 1999年第 10卷第 2期 LIS HIZHEN M EDICINE AND M ATERIA MEDICA RESEARCH 1999 V OL. 10 NO. 2　
TA- 1。这样就求出了 W1 , W2 ,… Wn的大小 ,我们就可以知道生药
中哪种成分对特定的药用目的贡献大小 ,并可排出次序 ,其中可截
取出生药中针对特定药用目的的活性成分 ,如指定 Wi ( i= 1, 2,
… , n )≥λ(λ为指定值 )的成分为针对药用目的活性成分。
2　模型建立方法
2. 1　实验方法
我们收集了来自全国各地的商品禹粮石样品 25份 ,测定其全
铁量、全铝量和主要元素百分比 ,按文献 [4, 5 ]挑选出 11份 ,见表 1。
表 1　样品成分测定值
样品号 全铁量
(% )
铝含量
(% )
K、 Ca等主要元
素含量 (% ) 样品来源
1 22. 52 4. 43 5. 69 江西吉安
2 8. 89 7. 94 2. 33 重　　庆
3 25. 98 4. 31 0. 73 宁　　夏
4 31. 25 3. 59 4. 07 山东章丘
5 12. 31 5. 22 3. 63 江苏兴化
6 18. 44 5. 14 7. 93 江苏宿迁
7 25. 28 4. 54 5. 43 江苏泗洪
8 13. 93 5. 10 3. 74 江苏泰州
9 18. 23 5. 87 6. 51 江苏金湖
10 31. 64 4. 57 0. 40 江苏建湖
11 8. 58 7. 01 4. 21 江苏淮阴
　　从表 1可看到这样一个现象 ,即禹粮石样品中全铁含量愈高 ,
则样品中铝含量就相应较低 ;当样品中铝含量愈高时 ,则样品中全
铁含量就相应较低。通过对禹粮石样品的分析 ,其组成成分主要为
FeO( OH)粘土类物质 (含大量铝 )等 ,当 FeO ( OH)含量高时 ,相应
的粘土类物质就少一些 ,反之亦然。
供试液的制备: 分别取 11份禹粮石生品粉末 ,水煎两次 ,头煎
50 min,二煎 40 min,制成 1 g /ml水煎液 ,供凝血和止泻实验用。
2. 1. 1　凝血实验:取小白鼠 ,随机分成两组 ,每组 10只 ,雌雄各半 ,
实验组用禹粮石水煎液按 10 ml /kg灌胃 , 1次 /d,连续灌胃 1周。用
毛细玻管插入小白鼠目内眦球后静脉丛 ,自血流进入玻璃管内开
始记时。血液注满后 ,取出毛细管平放于桌上 ,每隔 30 s折断两端
毛细管约 0. 5 cm ,并缓慢地向左右拉至折断处有血凝丝出现 ,停止
记时 ,所经历时间 ,即为凝血时间。结果见表 2。
表 2　禹粮石凝血实验结果
样品号 全铁量 (% ) 对照组平均凝血时间 ( s )
试验组平均凝
血时间 ( s)
1 22. 52　 78 47
2 8. 89　 78 50
3 25. 98　 78 40
4 31. 25　 78 38
5 12. 31　 78 51
6 18. 44　 78 50
7 25. 28　 78 42
8 13. 93　 78 60
9 18. 23　 78 50
10 31. 64　 78 38
11 8. 58　 78 51
表 3　禹粮石止泻实验结果
样品号 全铁量 (% ) 对照组平均止泻时间 ( d)
试验组平均止
泻时间 (d )
1 4. 43 3. 5 2
2 7. 94 3. 5 1
3 4. 31 3. 5 2
4 3. 59 3. 5 2
5 5. 22 3. 5 2
6 5. 14 3. 5 2
7 4. 54 3. 5 2
8 5. 10 3. 5 2
9 5. 87 3. 5 1. 5
10 4. 57 3. 5 1. 5
11 7. 01 3. 5 1
2. 1. 2　止泻实验:取小白鼠 ,随机分成两组 ,每组 10只 ,雌雄各半 ,
实验组用禹粮石水煎液按 10 ml /kg灌胃 , 1次 /d,连续灌胃 1周 ,隔
2 d在 12 h内用大黄水煎液给两组小白鼠灌胃两次 ,观察到半数
左右小白鼠泻痢 ,分别记录对照组和实验组小白鼠止泻时间 ,取平
均值。结果见表 3。
2. 2　模型的建立
禹粮石的两大主要药用特性分别为补血、止血作用和涩肠、收
敛作用。针对禹粮石的补血、止血的药用特性 ,用动物实验中的凝
血时间作为评价指标 ,凝血时间愈短 ,说明该药效果愈强 ;针对禹
粮石的涩肠、收敛的药用特性 ,用动物实验中的止泻时间作为评价
指标 ,止泻时间愈短 ,说明该药用效果愈强。把两个评价指标与禹
粮石中各个已知成分进行关联 ,通过对禹粮石的有效成分分析 ,从
理论上浓缩出禹粮石的 3类有效成分 ,即全铁量、铝含量和 K、 Ca
等主要元素。现在的任务是要分别求出理论上的浓缩有效成分评
价指标的贡献值及贡献次序。由上述分析 ,归纳出禹粮石的药用特
性与评价指标的关系以及评价指标与有效成分之间的关系 ,如图 1
所示:
图 1 禹粮石药用特性与评价指标及评价指标与有效成分关系示意图
1C 2C 3C 5C4C
(动物实验 )评价指标
药用特性
成分
有效成分
理论浓缩
凝血时间 止泻时间 评价指标
元素 (% )
K、 Ca等主要
Al(% )
铝含量
Fe(% )
全铁量
必需元素 K、 Ca褐铁矿 赤铁矿 绢云母 长石等物 等
止泻时间
涩肠、收敛作用
凝血时间
补血、止血作用
2. 3　模型的计算
2. 3. 1　针对评价指标Ⅰ
评价指标Ⅰ 为凝血时间 ,表 2列出了 11份样品分别对应的凝血
时间 ,换算成比对照组凝血时间快多少 s,用矩阵表示:
　　 T= ( t1 , t2 ,… t11 ) =
　　　　 ( 31, 28, 38, 40, 27, 28, 36, 18, 28, 40, 27)
所以理论浓缩成分对评价指标Ⅰ 的贡献大小为 W= TA- 1 , A为
理论浓缩成分的成分矩阵 ,即
A=
a11　 a12　 a13
a21　 a22　 a23
…　…　…
a11, 1　 a11, 2　 a11, 3
W= T A- 1= ( t1 , t2 ,… , t11 )
a11　 a12　 a13
a21　 a22　 a23
…　…　…
a11, 1　 a11, 2　 a11, 3
- 1
=
　　　　　 ( 31, 28,… , 27)
22. 52　 4. 43　 5. 69
8. 89　 7. 94　 2. 33
…　…　…
8. 58　 7. 01　 4. 21
- 1
≈
　　　　　 ( 0. 95,　 0. 32,　 0. 63) = (W1 ,　W2 ,　W3 )
进行归一化处理: W= ( w1 ,　 w2 ,　 w3 )= ( 0. 50,　 0. 17,　 0. 33)
由上述结果得出:对评价指标Ⅰ 起主要作用的成分为全铁量 ,其次
为 K、 Ca等主要元素 ,最后为铝含量。若我们取λ= 0. 40, w i≥λ的
成分仅为全铁量。这就是我们在文献 [4 ]中考虑的情况。
101
L ISHIZHEN MEDICIN E AND M ATERIAM EDICA RESEA RCH 1999 VO L. 10 N O. 2 时珍国医国药 1999年第 10卷第 2期
2. 3. 2　针对评价指标Ⅱ
评价指标Ⅱ为止泻时间 ,表 3列出了 11份样品分别对应的止泻
时间 ,换算成比对照组止泻时间快多少 d,用矩阵表示:
T= ( t1 , t2 ,… , t11 )=
　　 ( 1. 5,　 2. 5,　 1. 5,　 1. 5,　 1. 5,　 1. 5,　 1. 5,　 1. 5,
　 2,　 2,　 2. 5)
所以理论浓缩成分为评价指标 2的贡献大小为
W= TA- 1= ( t1 ,　 t2 ,　… , t11)
a11　 a12　 a13
a21　 a22　 a23
…　…　…
a11, 1　 a11, 2　 a11, 3
- 1
=
　　　　　 ( 1. 5,　 2. 5,　… , 2. 5)
22. 52　 4. 43　 5. 69
8. 89　 7. 94　 2. 33
…　…　…
8. 58　 7. 01　 4. 21
≈
　　　　　 ( 0. 44,　 0. 85,　 0. 48) = ( w1 ,　 w2 ,　 w3 )
进行归一化处理: W= ( w1 ,　 w2 ,　 w3 )= ( 0. 25,　 0. 48,　 0. 27)
由上述结果得出: 对评价指标Ⅱ起主要作用的成分铝含量 ,其次为
全铁量和 K、 Ca等元素。若取 λ= 0. 40, w i≥λ的成分仅为铝含量 ,
这就是我们在文献 [4]中考虑的情况。
3　结果与讨论
通过以上理论分析 ,动物实验及复杂的模糊计算 ,我们得出下
列结论。
3. 1　影响评价指标Ⅰ 即凝血时间长短的主成分为全铁量 , K、 Ca
等元素对评价指标Ⅰ 也有影响 ,但影响程度不太大 ,有时可根据需
要略去不计。全铝量对评价指标Ⅰ 的影响很小 ,几乎可以不计。众
所周知 ,铁元素是补血的物质 ;铝对补血没有多大效果 ;而 K、 Ca
等主要元素则不然。现代研究表明 , Ca2+ 能促进血液凝固从而有利
于止血 ,于是在和铁元素混合 ,在禹粮石这个天然药物中 ,就产生
了协同作用 ,即在禹粮石的补血、止血的药用特性中 , K、 Ca等主
要元素 (宏量和微量 )是起一定的作用的 ,但根据计算结果 ,起的作
用也即贡献大小不是非常明显 ,有时我们可根据需要在禹粮石的
所有成分中近似认为仅全铁量对止血、补血药用特性起作用 ,即禹
粮石生品中仅有褐铁矿和赤铁矿经炮制后产生可溶性铁盐 ,吸收
入血 ,促进红细胞和血红蛋白的新生 ,其它成分的作用可略去不
计。这也是我们在文献 [4 ]中把禹粮石的 3大功效中的首功效 (补血、
止血的药用特性 )与褐铁矿 C1、赤铁矿 C2相关 ,而与绢云母 C3、长
石等 C4、必需元素 C5无关的缘故。
3. 2　影响评价指标Ⅱ即止泻时间长短的主成分为铝含量 ,贡献权
值为 0. 48。全铁量对止泻指标也有贡献 ,这是因为该成分与主成分
疗效上的协同作用的缘故 , K、 Ca等元素对止泻指标亦有贡献 ,对
于禹粮石可近似地认为仅铝含量 (粘土类 )对涩肠、收敛药用特性
起作用 ,即禹粮石中粘土类物质能降低肠蠕动 ,吸附肠道的水分 ,
而达到涩肠 ,收敛的药用效果 ,其它成分的作用可略去不计。
3. 3　求出了禹粮石的有效成分对评价指标Ⅰ 的贡献值大小 W=
( w1 ,　 w2 ,　 w3 ) ,若知道任一未知质量的禹粮石样品的成分 a=
( a1 ,　 a2 ,　 a3 ) ,我们可非常容易地知道该样品的评价指标Ⅰ 的值
大小 ,即:
t= ( w1 ,　 w2 ,　 w3 )
a1
a2
a3
= w1a1+ w2 a2+ w3 a3
根据评价指标Ⅰ 的值的可清楚地知道该样品的补血、止血的
药用特性的效果好坏 ,进而非常客观地评价该份样品在补血、止血
药用特性上的质量 ;同时也可以对未知样品在涩肠、收敛药用特性
上的质量进行客观评价 ,这主要通过评价指标Ⅱ来分析 ,方法同
上。本文的模糊评价模型的建立途径和方法可用作其它复杂成分
且具有多种疗效的生药模糊评价模型的建立 ,科学性强。
参考文献
1　孙星衍 ,孙冯翼 .神农本草经 .池阳学海据孙氏问经堂刊 .清光绪十七年
辛卯 (1891)
2　中华人民共和国卫生部药典委员会 .中国药典 1部 .广州:广东科技出版
社 . 1995 230
3　任仁安 ,朱育凤 .中药禹粮石的鉴定分析 .药物分析杂志 , 1992, 12 ( 2)
92
4　朱育凤 ,丰国炳 .用模糊数学确立禹粮石的优选模型 .中国药学杂志 .
1995, 30( 2) 72
5　朱育凤 ,丰国炳 .中药禹粮石质量的模糊识别 .现代应用药学 , 1995, 15
( 4) 2
( 1998- 08- 28收稿 )
102
时珍国医国药 1999年第 10卷第 2期 LIS HIZHEN M EDICINE AND M ATERIA MEDICA RESEARCH 1999 V OL. 10 NO. 2