本發(fā)明屬于中藥檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于紫外可見光譜及化學(xué)模式識別的三七及其偽品鑒別方法。

背景技術(shù)：

三七，又稱為山漆、田七和金不換等，是一種名貴的中藥。它是五加科植物三七經(jīng)過干燥處理以后的根，具有止血散瘀、消腫定痛、提高記憶力等功效，被廣泛應(yīng)用于心腦血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等疾病的治療。由于市場上三七資源緊缺，價格不斷上漲，在經(jīng)濟利益的驅(qū)動下常出現(xiàn)混偽品。如高良姜、姜黃和莪術(shù)等。不僅造成了藥材市場混亂，藥效下降，甚至?xí)a(chǎn)生毒副作用，給人體帶來傷害。因此，有必要建立三七及其偽品的鑒別方法，防止三七混偽現(xiàn)象。

三七傳統(tǒng)鑒別方法是考察藥材的來源、性狀、理化性質(zhì)等多方面的因素進(jìn)行綜合鑒別。但是三七與其偽品的形貌極為相似，需要鑒定人員具有豐富的經(jīng)驗，且鑒別結(jié)果存在主觀影響。近年來紅外光譜(張延瑩，張金巍，劉巖，趙國磊，張培，三七的近紅外光譜鑒別方法，中國發(fā)明專利，2009，cn200910069866.7)、磁核共振成像、熒光光譜、電子舌或電子鼻(謝紹鵬，楊添鈞，楊杰，一種三七真?zhèn)蝺?yōu)劣快速鑒別方法，中國發(fā)明專利，2014，cn201410784877.4)等多種方法被應(yīng)用于三七與其偽品的鑒別。但這些方法存在工作量大，儀器價格昂貴和耗時等缺點。分子鑒定手段運用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)從分子水平上客觀地反應(yīng)物種基因片段的差異(李文莉，肖炳燚，羅暉明，聶平，劉麗，舒畢瓊，丁野，孫輝，一種鑒定三七的特異引物對及方法，2015，cn201510270247.x)，分析結(jié)果可靠，但操作復(fù)雜，存在物種界限和種內(nèi)變異幅度的判斷基準(zhǔn)問題。

紫外可見光譜技術(shù)具有儀器價格便宜、分析速度快、操作簡單、無污染等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于有機物的鑒別，但尚未用于三七及其偽品的鑒別。中藥一般含有成百上千種組分，其紫外可見光譜峰重疊嚴(yán)重，無法直接根據(jù)譜峰的位置進(jìn)行鑒別，因此需要借助化學(xué)模式識別技術(shù)。

化學(xué)模式識別是利用統(tǒng)計學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機等工具從化學(xué)量測數(shù)據(jù)中找出樣品的特征，進(jìn)而對樣品進(jìn)行識別和歸類的一門技術(shù)。常用的化學(xué)模式識別方法包括偏最小二乘-判別分析(pls-da)、支持向量機(svm)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ann)等，其中pls-da因其參數(shù)少、速度快、準(zhǔn)確率高，成為應(yīng)用最為廣泛的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)鑒別技術(shù)的缺陷，以紫外可見光譜作為測試手段，用偏最小二乘判別分析進(jìn)行建模，提供一種快速、準(zhǔn)確、無損的三七及其偽品的鑒別方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案包括以下步驟：

1)收集一定數(shù)目的三七及其偽品，將樣品放在60℃的烘箱中干燥3小時，粉碎，過120目篩，存貯在密封的塑料瓶中待測。

2)設(shè)置紫外可見光譜儀器的測試參數(shù)，采集樣品的紫外可見光譜。

紫外可見光譜儀器的波長范圍設(shè)置為290-800nm，掃描速度為高速，采樣間隔為0.5，掃描模式為單個，測定方式為反射率，狹縫寬為5.0nm，積分時間為0.1秒，光源轉(zhuǎn)換波長為323.0nm，檢測器單元為外置單檢測器，s/r轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)。采用積分球漫反射附件采集樣品的紫外可見光譜。

3)對每類中藥分別用ks法劃分，2/3的樣品用作訓(xùn)練，1/3的樣品用作預(yù)測。將所有類別的訓(xùn)練數(shù)據(jù)合并為總的訓(xùn)練集，預(yù)測數(shù)據(jù)合并為總的預(yù)測集。

4)確定pls-da因子數(shù)，將因子數(shù)從1變化到15，間隔為1，計算不同因子數(shù)下的預(yù)測正確率。預(yù)測正確率最大值對應(yīng)的因子數(shù)即為最佳因子數(shù)。

5)采用最佳因子數(shù)，建立pls-da模型。

6)將預(yù)測集樣品的光譜代入到pls-da模型中，得到預(yù)測集中樣品的類別。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：采用紫外可見光譜作為檢測手段，快速、無損；采用偏最小二乘-判別分析建立模型，能夠準(zhǔn)確鑒別三七及其偽品。

附圖說明

圖1為三七、姜黃、莪術(shù)、高良姜四種中藥109個樣品的紫外可見光譜圖

圖2為pls-da方法的預(yù)測正確率隨著因子數(shù)的變化圖

具體實施方式

為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例所表示的范圍。

實施例：

1)收集25個三七樣品及其莪術(shù)、姜黃、高良姜偽品各28個，樣品共計109個。將樣品放在60℃的烘箱中干燥3小時，粉碎，過120目篩，存貯在密封的20ml塑料瓶中待測。

2)設(shè)置紫外分光光度計的測試參數(shù)，采集樣品的紫外可見光譜。

采用紫外可見光譜儀器(uv-2700，島津，蘇州)測定樣品的光譜，波長范圍為290-800nm，掃描速度為高速，采樣間隔為0.5，掃描模式為單個，測定方式為反射率，狹縫寬為5.0nm，積分時間為0.1秒，光源轉(zhuǎn)換波長為323.0nm，檢測器單元為外置單檢測器，s/r轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)。采用積分球漫反射附件采集樣品的紫外可見光譜，每一個樣品均測量2次，然后取平均值作為該樣品的光譜。圖1顯示了109個樣品的紫外可見光譜圖。從圖中可以看出，紫外可見光譜重疊在一起，無法通過光譜信號本身對以上4種藥材進(jìn)行鑒別。

3)對每類中藥分別用ks法劃分，其中三七17個樣品用作訓(xùn)練集，8個樣品用作預(yù)測集；姜黃、莪術(shù)、高良姜均為19個樣品用作訓(xùn)練集，9個樣品用作預(yù)測集。將四類中藥樣品的訓(xùn)練數(shù)據(jù)合并為總的訓(xùn)練集共74個樣品，預(yù)測數(shù)據(jù)合并為總的預(yù)測集共35個樣品。

4)確定pls-da因子數(shù)。將因子數(shù)從1變化到15，間隔為1，計算不同因子數(shù)下的預(yù)測正確率。預(yù)測正確率最大值對應(yīng)的因子數(shù)即為最佳因子數(shù)。圖2為pls-da方法的預(yù)測正確率隨著因子數(shù)的變化圖。從圖中可以看出隨著因子數(shù)的增大，預(yù)測正確率先顯著上升，后緩慢增加最后達(dá)到平衡，在因子數(shù)為9時預(yù)測正確率達(dá)100％，因此最佳因子數(shù)為9。

5)最佳因子數(shù)選用9，建立pls-da模型。

6)將預(yù)測集樣品的光譜代入到pls-da模型中，得到預(yù)測集中樣品類別。

通過比較預(yù)測類別與真實類別，四種中藥的預(yù)測正確率都達(dá)到100％。因此，采用紫外可見光譜掃描樣品的光譜，建立pls-da模型，可以三七樣品及其三種偽品莪術(shù)、姜黃、高良姜的快速、準(zhǔn)確鑒別。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種利用紫外可見光譜及化學(xué)模式識別對三七及其偽品進(jìn)行鑒別的方法，具體步驟為：收集一定數(shù)目的三七及其偽品，干燥，粉碎，過120目篩，存貯在密封的塑料瓶中；確定紫外可見光譜儀器的測試參數(shù)，采集樣品的紫外可見光譜；對每類中藥分別用KS法劃分，2/3的樣品用作訓(xùn)練，1/3的樣品用作預(yù)測，將所有類別的訓(xùn)練數(shù)據(jù)合并為總的訓(xùn)練集，預(yù)測數(shù)據(jù)合并為總的預(yù)測集；確定PLS?DA因子數(shù)，建立PLS?DA模型，將預(yù)測集樣品的光譜代入到PLS?DA模型中，得到預(yù)測集中樣品的類別。本發(fā)明通過紫外可見分光光度計獲得光譜數(shù)據(jù)，檢測迅速，綠色無損；采用PLS?DA方法建模建立檢測三七及其偽品的模型，準(zhǔn)確度高。本發(fā)明適用于三七及其偽品的鑒別。

技術(shù)研發(fā)人員：卞希慧;龐雪璐;張彩霞;郭玉高;周燕美
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.10
技術(shù)公布日：2017.09.05