基于便携式近红外光谱仪的川产道地药材川贝母及花椒质量快速评价研究
作者单位：成都中医药大学
学位级别：硕士
导师姓名：吴纯洁
授予年度：2021年
学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学]
摘 要：中药材品质是影响中药制剂质量的关键要素,通过近红外技术可完成中药材质量的快速评价,是中药制剂源头质量把控的有效手段之一。川贝母、花椒同为川产道地药材代表品种,由于其价格昂贵、种类繁多,市场上出现了较多品种混乱、掺假售卖的现象,严重干扰了中药制剂质量源头把控的有效性。传统感官评价方法评价川贝母、花椒质量,存在主观性强、传承性差等不足;而以液相色谱法为主的化学方法,也具有操作繁琐、检测时间长、环境污染性等缺点。因此,本课题以四川省重大科技专项-“其他高端通用科学仪器设备开发(便携式近红外光谱仪)(编号.2018TZDZX0007)为依托,利用新型国产便携式近红外光谱仪,对两大川产道地药材川贝母、花椒品质进行快速评价研究,建立了基于便携式近红外光谱仪的川贝母品种、醇溶性浸出物与总生物碱含量、掺伪的快速分析方法以及花椒产地、挥发油含量、开口率、等级实时鉴别方法。本文的主要研究及结论如下:(1)采集了川贝母、非川贝母类贝母、常见伪品光慈菇与掺假样品近红外光谱,根据药典方法测定72批川贝母醇溶性浸出物、总生物碱含量数据,建立了不同品种川贝母、不同品种贝母、川贝母-掺假川贝母、不同掺假类别川贝母的定性模型及川贝母醇溶性浸出物、总生物碱含量、掺假比例定量模型。结果显示,采用1 D预处理后的粉末光谱,不同品种川贝母的校正集与验证集判别正确率分别为79.63%、83.33%,表明便携式近红外光谱仪对于川贝母打粉后的品种鉴别效果较原药材效果更好,可实现不同品种川贝母的快速鉴别;在定量模型中,醇溶性浸出物模型经MSC预处理后,其R、R、RMSEC、RMSEP分别为0.9363、0.8382、0.2975、0.4147,表明模型的相关性以及预测误差较小;而在总生物碱模型中,利用原始光谱建立最优性能模型,其R、R、RMSEC、RMSEP分别为0.7144、0.6312、0.0168、0.0128,模型虽然相关度效果欠佳,但依然具有在川贝母总生物碱含量预测中的可用性;同时,利用未经预处理光谱建立了性能最佳的川贝母类、非川贝母类贝母、光慈菇定性模型,校正集和验证集的准确率分别为93.26%和90.91%,表明可对川贝母与其他样本进行明确区分。此外,在72份川贝母样本与570批不同类别掺假物川贝母中,经2 D预处理,模型对川贝母与掺假川贝母的识别率分别为99.49%(校正集)、100.00%(验证集),表明便携式近红外光谱仪可对川贝母是否掺假进行成功区分;但在具体掺假类型中,经SG-Smoothing预处理后,校正集和验证集的准确率分别为70.47%和73.68%,表明效果不是非常理想;在具体的掺假比例中,川贝母掺假浙贝母、平贝母、伊贝母、湖北贝母、光慈菇、面粉等6个定量模型的R分别为0.8811、0.9849、0.8288、0.9654、0.9768、0.9906,R分别为0.8402、0.9602、0.6792、0.9025、0.9574、0.9761,表明掺假比例的实际值与预测值相关性较高,利用便携式近红外光谱仪可对其掺假比例进行快速、准确测定。(2)利用新型国产便携式近红外光谱仪,采集274份花椒样品的近红外光谱,测定了样品的挥发油含量、开口率数据,通过比较多种光谱预处理方法建模效果,基于线性判别分析(LDA)方法建立了花椒产地、等级的近红外定性分析模型,并基于偏最小二乘(PLS)回归建立挥发油含量及开口率定量分析模型。结果显示,经1 D预处理光谱,模型校正集与验证集的产地识别率分别为91.26%和86.76%,表明利用便携式近红外光谱仪可实时、准确完成花椒产地鉴别;同时,采用2 D预处理后建立的等级模型性能较好,校正集与验证集的准确率分别为67.48%和58.82%,表明便携式近红外结合LDA方法虽不能很好地对花椒等级信息进行预测,但花椒外在等级信息与内在近红外光谱数据具有较大关联,间接验证了“辨状论质理论的科学性;此外,在定量模型中,挥发油含量模型经1 D预处理后性能最佳,其中校正集R为0.8655,RMSEC为0.3148,验证集中R为0.8386,RMSEP为0.3779;开口率模型经1 D+SNV预处理,模型的R、R、RMSEC、RMSEP分别为0.8201、0.8259、6.1484、6.6049。两种模型拟合程度较高,表明可通过便携式近红外光谱仪完成对花椒挥发油含量、开口率的快速测定。
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