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基于贝叶斯优化卷积神经网络的金线莲伪品鉴别

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浙江农业学报 2022年第2期34卷 391-396页

作者：柴琴琴曾建张勋福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108 福州大学教育部医疗器械与制药技术重点实验室福建福州350108 福州大学晋江科教园福建晋江362251 福建中医药大学药学院福建福州350122

在金线莲粉末中掺入同科台湾银线莲或斑叶兰、血叶兰粉末的现象严重影响了金线莲药材的药效和市场秩序,寻找一种快速有效的方法来鉴别掺假金线莲是亟待解决的问题。针对传统鉴别方法特征提取自适应性的不足以及卷积神经网模型结构复杂... 详细信息

在金线莲粉末中掺入同科台湾银线莲或斑叶兰、血叶兰粉末的现象严重影响了金线莲药材的药效和市场秩序,寻找一种快速有效的方法来鉴别掺假金线莲是亟待解决的问题。针对传统鉴别方法特征提取自适应性的不足以及卷积神经网模型结构复杂、超参数难以调节的难点,本文提出基于一维卷积神经网络的掺假金线莲鉴别模型,并利用贝叶斯优化算法优化卷积神经网络超参数,实现了超参数自动优化调节。实验结果表明,经过超参数寻优后的卷积神经网络相比传统机器学习模型更有竞争力,所提出的基于贝叶斯优化的一维卷积神经网络模型可以快速有效地鉴别金线莲及其伪品。

关键词：卷积神经网络金线莲定性分析化学计量学方法贝叶斯优化

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不同产地川乌炮制前后差异性成分研究

广西植物 2022年第5期42卷 820-832页

作者：吴丹丹刘艳郭鹏飞匡海学杨炳友黑龙江中医药大学教育部北药基础与应用研究重点实验室哈尔滨150040

为建立川乌及制川乌的高效液相色谱(HPLC)指纹图谱,并结合化学计量学方法和主成分含量测定和比较3个不同产地川乌炮制前后的差异成分。该文采用HPLC法,利用中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)计算相似度,并结合聚类分析(HCA)、主... 详细信息

为建立川乌及制川乌的高效液相色谱(HPLC)指纹图谱,并结合化学计量学方法和主成分含量测定和比较3个不同产地川乌炮制前后的差异成分。该文采用HPLC法,利用中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)计算相似度,并结合聚类分析(HCA)、主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)及主成分含量测定结果进行综合分析。结果表明:(1)建立了3个产地15批川乌炮制前后的HPLC指纹图谱,分别标定了25个和14个共有峰,并通过对照品指认出6个共有峰,分别为苯甲酰新乌头原碱(峰16)、苯甲酰乌头原碱(峰17)、苯甲酰次乌头原碱(峰18)、新乌头碱(峰21)、次乌头碱(峰22)、乌头碱(峰23)。(2)化学计量学方法分析显示,川乌炮制前后的30批样品被明显分为2类,15批川乌被分为3类,15批制川乌被分为3类,新乌头碱、次乌头碱等6个成分可能是不同产地川乌炮制前后的潜在差异成分。(3)炮制前后主成分含量测定结果均有不同程度的变化,四川江油所产川乌炮制前后部分成分含量明显高于另外两个产地所产川乌。该研究建立的指纹图谱精密度、重复性、稳定性均较好,结合化学计量学分析方法和主成分含量测定分析,可为不同产地川乌炮制前后质量控制提供参考。

关键词：川乌高效液相色谱(HPLC) 指纹图谱化学计量学方法含量测定质量控制

基于电子鼻表征霉心病苹果特征气味及无损检测模型建立

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食品与发酵工业 2022年第2期48卷 267-273页

作者：张建超张鹏薛友林贾晓昱李江阔辽宁大学轻型产业学院辽宁沈阳110036 天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所天津300384 国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津) 农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室天津300384

为探究电子鼻检测技术对霉心病苹果的判别效果,以富士健康苹果和霉心病苹果为试材,基于SIMCA软件对采集的不同病变程度霉心病苹果的电子鼻信息进行表征,基于SPSS 23.0软件建立霉心病苹果Fisher函数、多层感知器神经网络(muhilayer perce... 详细信息

为探究电子鼻检测技术对霉心病苹果的判别效果,以富士健康苹果和霉心病苹果为试材,基于SIMCA软件对采集的不同病变程度霉心病苹果的电子鼻信息进行表征,基于SPSS 23.0软件建立霉心病苹果Fisher函数、多层感知器神经网络(muhilayer perceptron neural network, MLPNN)和径向基函数神经网络(radial basis function neural network, RBFNN)判别模型。结果表明,健康果的特征传感器有W5C、W1C和W3C,重度果的特征传感器有W1S、W2S、W1W和W5S;MLPNN模型的判别效果最好,其对训练集和验证集的总体预测判别率分别为88.61%和88.46%;RBFNN模型的判别效果次之,其对训练集和测试集的总体预测判别率分别为93.50%和80.95%;Fisher判别函数判别效果最差,其对训练集和验证集的总体预测判别率分别为91.50%和79.27%。另外,3种判别模型对健康果和重度果都有很好的判别效果,对健康果和轻度果的判别效果不理想,需要在今后的研究中进一步优化。

关键词：霉心病苹果无损检测模型电子鼻技术化学计量学方法

利用光谱技术结合化学计量学分析方法快速检测生物农药阿维菌素的试验研究

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农业环境科学学报 2023年

作者：李艳芬马瑞峻陈瑜黄丽颜振锋蔡祥华南农业大学工程学院

【目的】生物农药阿维菌素是一种微溶于水的高毒杀虫剂，有广谱、高效等特点，在防治水稻螟虫，稻纵卷叶螟方面表现优异，但对水生生物高毒。为了探讨利用光谱技术现场快速检测水体中生物农药阿维菌素的可能性，测定了其在紫外/可见光... 详细信息

【目的】生物农药阿维菌素是一种微溶于水的高毒杀虫剂，有广谱、高效等特点，在防治水稻螟虫，稻纵卷叶螟方面表现优异，但对水生生物高毒。为了探讨利用光谱技术现场快速检测水体中生物农药阿维菌素的可能性，测定了其在紫外/可见光波长范围内的不同浓度吸光度光谱数据，建立其快速有效的定量分析模型。【方法】使用不同光程比色皿采集一定浓度范围的阿维菌素农药样本光谱数据进行对比，得到最佳光谱数据用于后续定量处理分析。将波长范围为200～500 nm的光谱数据采用Savitzky-Golay卷积平滑法(S-G平滑法)进行数据预处理，将原始光谱数据和S-G平滑法预处理后的光谱数据校正集和预测集分别按不同比例采用Sample set partitioning based on joint x-y distance(SPXY)算法进行样本集划分，并分别建立PLS模型进行比较。再将划分样本集后优选出的的光谱数据采用主成分分析(Principle component analysis，PCA)结合马氏距离阈值法(Mahalanobis Distance，MD)( PCA-MD)算法剔除异常样本，再将剔除异常样本后的光谱数据采用竞争性自适应重加权采样法(Competitive adaptive reweighted sampling，CARS)筛选特征波长变量，建立S-G平滑-SPXY-( PCA-MD)-CARS-PLS定量分析模型。【结果】100 mm光程比色皿获得的光谱数据最佳，245.4 nm处为阿维菌素特征吸收峰。原始数据经S-G平滑法预处理、SPXY划分样本集、PCA-MD剔除异常样本以及CARS筛选特征波长变量后建立的定量模型最优，模型评价系数R2p为0.9988，RMSEP为0.0611，RPD为29.5894，有效简化了模型以及提高了模型精度和稳健性。【结论】生物农药阿维菌素的紫外/可见光吸收光谱数据结合化学计量学分析方法能够用来定量分析生物农药阿维菌素浓度。本研究为利用光谱技术现场快速检测生物农药浓度提供一定的理论依据和实验基础，在生物农药快速检测领域具有良好的应用前景。

关键词：阿维菌素紫外/可见吸收光谱化学计量学方法快速检测定量分析

激光诱导击穿光谱技术对土壤中铜和铬元素的定量分析

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应用化工 2022年第7期51卷 2166-2169页

作者：刘小丽孙文静姜凌吕松璋郭成龙王瑞雪长安大学水利与环境学院陕西西安710052

应用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤中的Cu与Cr两种元素进行定量分析。分别选取了Cu和Cr两种元素的分析谱线与分析谱线区间,采用单变量定标法、主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLSR)三种分析方法建立两种元素的定量分析模型。结果... 详细信息

应用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤中的Cu与Cr两种元素进行定量分析。分别选取了Cu和Cr两种元素的分析谱线与分析谱线区间,采用单变量定标法、主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLSR)三种分析方法建立两种元素的定量分析模型。结果表明,偏最小二乘回归模型的预测性能优于单变量定标法与主成分回归模型。Cu元素测试集预测结果的相关系数(R_(p))与均方根误差(RMSEP)分别为0.982 2与13.41;Cr元素测试集预测结果的R(p)与RMSEP分别为0.971 6与27.51。研究结果将促进LIBS技术在土壤重金属监测中的应用。

关键词：激光诱导击穿光谱土壤重金属化学计量学方法

傅里叶变换红外光谱技术对北柴胡中有效成分定量模型建立及含量测定

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中华中医药学刊 2024年

作者：顾旭鹏张迪张韶珂练忠希程爱国何晓栋杨林林董诚明河南中医药大学药学院河南顺势药业有限公司河南省道地药材生态种植工程技术研究中心呼吸疾病诊疗与新药研发河南省协同创新中心

目的基于傅里叶变换红外光谱技术，建立北柴胡有效成分快检定量模型，实现对未知北柴胡有效成分的含量预测，为实现中药材有效成分的快速、无损检测提供方法依据。方法使用傅里叶变换红外光谱技术采集不同采收期的54份北柴胡样品红外... 详细信息

目的基于傅里叶变换红外光谱技术，建立北柴胡有效成分快检定量模型，实现对未知北柴胡有效成分的含量预测，为实现中药材有效成分的快速、无损检测提供方法依据。方法使用傅里叶变换红外光谱技术采集不同采收期的54份北柴胡样品红外光谱图，使用高效液相色谱技术测定54份北柴胡中柴胡皂苷A（saikosaponinA，Ss-a）、柴胡皂苷D（saikosaponinD，Ss-d）、柴胡皂苷C（saikosaponinC，Ss-c）、柴胡皂苷F（saikosaponinF，Ss-f）的含量，并以Ss-a、Ss-d、Ss-c、Ss-f计柴胡总皂苷（saikosaponin， Ss-s）的含量，运用TQ分析软件，通过化学计量学方法偏最小二乘法（Partialleastsquaresmethod，PLS）、逐步多元线性回归（stepwisemultiplelinearregression，SMLR）、多元散射校正（multiplicativeScatterCorrection，MSC)、标准正态变换（standardnormaltransformation，SNT）、一阶导数（firstderivative，1st）、二阶导数（secondDerivative，2nd）及SG卷曲平滑(SGcurlsmooth，SG)和诺里斯导数滤波（norrisderivativefiltering，ND）进行光谱处理并建立模型。结果SMLR+SNT+2ndDer+SG对Ss-c、Ss-f含量测定效果最好，相关系数分别为0.8365、0.8325，平均绝对偏差分别为-0.01%、-0.01%；SMLR+MSC+2ndDer+SG对Ss-a、Ss-d、Ss-s含量测定效果最好，相关系数分别为0.8206、0.8356、0.8405，平均绝对偏差分别为-0.08%、-0.19%、-0.20%。结论以傅里叶变换红外光谱技术与高效液相色谱技术相结合，可以实现北柴胡有效成分快速含量测定，该研究为中药材含量检测提供了新方法，在一定程度上能够推动中药材质量稳定、可控。

关键词：北柴胡定量模型傅里叶变换红外光谱技术含量测定化学计量学方法

基于共聚焦拉曼光谱技术的油菜菌核病早期判别分析

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光谱学与光谱分析 2017年第2期37卷 467-471页

作者：赵艳茹李晓丽余克强程帆刘吉强何勇浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058 西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所浙江杭州310058 国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012

油菜菌核病是一种真菌性病害,可造成油菜产量严重减少,而快速准确地进行病原物的早期侵染对于植物病害防治意义重大。采用共聚焦拉曼光谱(500~2 000cm^(-1)波数范围内)技术结合化学计量学方法对油菜菌核病早期侵染进行判别分析。采用共... 详细信息

油菜菌核病是一种真菌性病害,可造成油菜产量严重减少,而快速准确地进行病原物的早期侵染对于植物病害防治意义重大。采用共聚焦拉曼光谱(500~2 000cm^(-1)波数范围内)技术结合化学计量学方法对油菜菌核病早期侵染进行判别分析。采用共聚焦拉曼光谱仪采集健康和接种12h核盘菌的油菜叶片表面拉曼光谱,应用小波变换(wavelet transform,WT)进行拉曼光谱预处理以去除荧光背景。并利用基于全谱范围的偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA)的回归系数(regression coefficient,RC)进行特征峰的识别,选出983,1 001,1 205,1 521,1 527,1 658,1 670和1 758cm^(-1)共八个特征峰用于建立PLS-DA模型进行油菜菌核病的早期侵染判别,其识别准确率为100%。结果表明:拉曼光谱技术结合化学计量学方法能够实现油菜叶片中菌核病早期侵染的检测,这为后续探究核盘菌与油菜叶片互作过程以及为进一步的病害早期监测和预防提供理论参考。

关键词：油菜叶片菌核病拉曼光谱化学计量学方法

化学计量学方法对多溴联苯醚的色谱保留值的QSPR研究

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化学计量学方法对多溴联苯醚的色谱保留值的QSPR研究

作者：邰甜甜青海师范大学

学位级别：硕士

本文主要应用化学计量学方法中的多元线性回归方法(MLR)、BP人工神经网络算法(BP)以及粒子群优化BP神经网络方法(PSO-BP)对多溴联苯醚(PBDEs)的色谱保留时间值的定量结构-保留关系(Quantitative Structure-Pha rmacokinetics Relationsh... 详细信息

本文主要应用化学计量学方法中的多元线性回归方法(MLR)、BP人工神经网络算法(BP)以及粒子群优化BP神经网络方法(PSO-BP)对多溴联苯醚(PBDEs)的色谱保留时间值的定量结构-保留关系(Quantitative Structure-Pha rmacokinetics Relationship,QSPR),通过理论计算方法研究化合物的结构/理化性质之间的关系。多溴联苯醚(PBDEs)是一类在环境中广泛存在的全球性的有机污染物,并且在环境中的浓度增长速度很快,对人体健康造成严重危害,已经成为当今环境科学的一大热点,因此本文通过QSPR建模的方法对PBDEs的色谱保留值进行预测,具体研究内容如下:1.首先运用化学软件HyperChem7.5绘制出了126个PBDEs化合物结构的分子图像,通过半经验方法优化分子构型,从而计算出了分子的表面积以及体积。而且运用又一化学软件Chemoffice2010得到了126个PBDEs化合物的3D构型,通过分子力学MM2进行了结构优化,获得了坐标空间(x,y,z),构建出了新的拓扑指数Ys,并结合分子内的溴的取代个数以及分子质量作为自变量,色谱保留值作为因变量,应用多元线性回归方法对100个多溴联苯醚(PBDEs)化合物的7种色谱柱的色谱保留值分别建立QSPR模型,然后利用模型来预测26个多溴联苯醚(PBDEs)化合物的色谱保留值进行验证。2.利用BP人工神经网络算法对以上所选取的分子结构参数与色谱保留值同样建立QSPR模型,选取100个PBDEs化合物为训练集,选取26个PBDEs化合物为测试集,经过测试集样本对模型的验证,表明所建立的QSPR模型预测能力强。3.应用粒子群优化BP算法,通过对BP结构和参数的优化,避免了BP算法通过重复实验测试来确定隐含层个数,提高了网络的学习速度和效率。粒子群优化算法解决了BP人工神经网络算法的过拟合和问题,有效地弥补BP网络在网络结构、权值和阈值选择上的随机性缺陷,充分利用PSO的全局搜索能力和BP网络的局部搜索能力,从而增强网络的智能搜索能力,缩短了网络收敛时间。将PSO-BP算法应用到对色谱保留值的QSPR研究上,所建立的模型更加稳定,模型预测能力更强。将以上三种化学计量学算法结合起来,分别建立稳定性高、预测能力强的QSPR模型,对化学分析、生命科学、药物合成以及环境科学等多个学科提供了新思路和新方法,其对化合物的性质和活性进行预测,已经成为有机污染物进行生态风险评价的一个重要手段,因此具有很好的应用前景及重要的理论和实际意义。

关键词：化学计量学方法 PBDEs 分子结构参数色谱保留时间 QSPR

应用激光拉曼光谱判别油菜叶片核盘菌早期侵染

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农业工程学报 2017年第1期33卷 206-211页

作者：赵艳茹余克强李晓丽何勇浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100

病原物核盘菌侵染油菜植株所引发的油菜菌核病严重制约着油菜产业的发展,及早诊断核盘菌的侵染有助于油菜菌核病的早期防治。病原物一般由侵入点向植物寄主四周扩散形成病斑,而与病原物侵染点不同距离的组织区域可代表病害的不同严重程... 详细信息

病原物核盘菌侵染油菜植株所引发的油菜菌核病严重制约着油菜产业的发展,及早诊断核盘菌的侵染有助于油菜菌核病的早期防治。病原物一般由侵入点向植物寄主四周扩散形成病斑,而与病原物侵染点不同距离的组织区域可代表病害的不同严重程度。该研究采用激光共聚焦显微拉曼光谱仪在800~2 000 cm-1范围内获取健康和染病油菜叶片的拉曼光谱曲线,接着采用小波变换(wavelet transform,WT)进行拉曼光谱的预处理以去除荧光背景的干扰,然后选择主成分因子(principal components,PC-1和PC-2)以及特征参量(1 006,1 156和1 522 cm-1)进行样本间的聚类分析,最后分别基于主成分因子和拉曼特征参量建立最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)进行菌核病侵染油菜叶片不同阶段的判别分析。结果发现采用基于PC-1主成分,1 156和1 522 cm-1处的拉曼强度建立的LS-SVM判别模型可以得到100%的识别率。研究结果表明,通过判别分析油菜叶片菌核病病斑不同区域处的拉曼光谱可以实现核盘菌侵染油菜叶片的早期判别,这为后续探究植物病害的早期监测以及研发油菜叶片菌核病早期诊断拉曼便携仪提供理论参考。

关键词：拉曼光谱学病原物主成分分析油菜叶片菌核病特征参量化学计量学方法