基于高光谱分析的淫羊藿药用成分快速检测研究

中药材淫羊藿富含朝霍定和淫羊藿苷等黄酮类化合物,具有滋阴补肾、提高免疫力等功效,有较大的药用价值。当前,面对生产及育种过程中批量样品快速、无损检测需求的增加,传统的化学分析方法难以满足需要,而高效、廉价的现代高光谱分析技术备受青睐。但受制于光谱数据谱峰重叠及噪声的干扰,全波段光谱分析建模存在模型精度不高和运行效率低的问题。利用便携式地物光谱仪器获取淫羊藿可见-近红外光谱数据,借助遗传算法（GA）特征波段选择方法剔除无关波段,并与偏最小二乘回归（PLSR）分析建模技术结合,构建淫羊藿药用组分（朝霍定A、朝霍定B、朝霍定C和淫羊藿苷）高光谱GA-PLSR校正模型,探讨淫羊藿药用组分含量高效分析预测的可行性,并挖掘获取淫羊藿品质鉴定的重要光谱响应波段。结果表明：高光谱分析结合化学计量学在淫羊藿有效药用组分的快速无损检测方面具有相当大的潜力。与全波段PLSR校正模型相比,通过GA迭代优化,参与建模的有效光谱数据得到简化,GA-PLSR模型的测量精度和稳定性得到明显提升。主要表现在交叉验证的决定系数（R2_CV）得到明显提高,交叉验证的均方根误差（RMSE_CV）普遍降低。其中,四种药用组分校正模型的R2_CV分别从0.645,0.720,0.718和0.642提升为0.671,0.835,0.782和0.796;同时,其对应的RMSE_CV值分别由2.102,2.896,21.069和1.221降为2.071,2.230,18.656和0.912。此外,明确了红边波段690～740 nm以及420 nm附近波段为淫羊藿药用组分朝霍定A、朝霍定B、朝霍定C和淫羊藿苷光谱鉴别分析的重要响应波段。该研究为高光谱技术淫羊藿品质准确高效鉴定和光谱传感器的波段设计提供一定的理论依据。     

高效液相色谱法测定补肾益寿胶囊中的淫羊藿苷

建立高效液相色谱法测定补肾益寿胶囊中淫羊藿苷的含量。色谱条件为DiamonsilTMC18(250mm×4.6mm,5μm)色谱柱,以乙腈-水(30∶70,V/V)为流动相,检测波长270nm,柱温25℃。淫羊藿苷在0.0842—1.2630μg范围内线性关系良好(r=0.9992),平均回收率为99.4%(RSD为0.76%,n=6)。结果表明,所建立的高效液相色谱法适用于补肾益寿胶囊中淫羊藿苷含量的测定。     

运用RBF径向基神经网络识别基于小波变换的淫羊藿苷红外光谱指纹特征

运用RBF径向基神经网络对基于傅里叶变换红外光谱（FTIR）法、相关系数比对法及多层次小波变换所提取的淫羊藿药材样本有效成分指纹特征进行识别。样品包括药典选用的５个物种（淫羊藿Epimedium brevicornu Maxim.、箭叶淫羊藿E.sagittatum（Sieb. et Zucc.） Maxim.、柔毛淫羊藿E.pubescens Maxim.、朝鲜淫羊藿E.koreanum Nakai和巫山淫羊藿E.wushanense T.S.Ying）和其他物种共计250个样本。淫羊藿指标成分淫羊藿苷在原药材和甲醇提取物的红外光谱图上,具有较明显的1 259 cm-1特征峰,经典的HPLC法的定量分析结果也佐证了淫羊藿苷的含量与1 259 cm-1峰的位置具有很好的一致性。为此该峰可以用来作为判别各物种淫羊藿药材是否含有淫羊藿苷的重要依据。在此基础上,采用相关系数比对法和多层次的小波变换法消除了因淫羊藿苷含量低、吸收峰弱,信号和噪声大的问题,增强了RBF径向基神经网络的识别效果。初步建立了基于小波变换和RBF径向基神经网络淫羊藿原药材红外光谱快速识别淫羊藿苷指标成分的一种新方法。     

紫外光分光光度法测定淫羊藿中维生素C的含量

紫外光分光光度法测定淫羊藿中维生素C含量。测定波长为243nm;维生素C浸提剂为1.0%（V/V）盐酸溶液;维生素C浓度在2—50mg/L范围内与吸光度线性关系良好（r=0.9992,n=3）;回收率在97%—115%之间（n=3）;相对标准偏差都小于6.0%（n=3）;检出限（LOD）和定量限（LOQ）分别为1.33mg/L和4.04mg/L。人工栽培的箭叶淫羊藿、天平山淫羊藿和长蕊淫羊藿鲜叶中维生素C的含量不同。     

荧光法研究橙皮苷、淫羊藿苷与溶菌酶的相互作用

应用荧光光谱法研究了生理pH条件下橙皮苷或淫羊藿苷与溶菌酶的相互作用。研究发现,橙皮苷或淫羊藿苷对溶菌酶内源性荧光产生强烈的猝灭作用,测定了不同温度下橙皮苷或淫羊藿苷与溶菌酶反应的猝灭常数,并得出橙皮苷对溶菌酶的荧光猝灭过程为动态猝灭,淫羊藿苷对溶菌酶的荧光产生静态和动态并存的复合猝灭方式。由van’t Hoff方程式计算出橙皮苷或淫羊藿苷与溶菌酶反应的热力学参数：焓变ΔH和熵变ΔS值分别为20.29 kJ·mol-1,146.28 J·mol-1·K-1和-3.47 kJ·mol-1和81.16 J·mol-1·K-1,表明了橙皮苷与溶菌酶的作用力是以疏水作用为主,而淫羊藿苷与溶菌酶的作用力主要是静电引力,生成自由能变ΔG均为负值,表明橙皮苷或淫羊藿苷与溶菌酶的作用过程是一个熵增加、Gibbs自由能降低的自发过程。根据Fster非辐射能量转移理论求出了橙皮苷、淫羊藿苷与溶菌酶色氨酸残基之间的结合距离分别为1.34和1.24 nm。同步荧光研究表明橙皮苷、淫羊藿苷能够使溶菌酶的构象发生变化。     

淫羊藿药材一些混淆物种的FTIR鉴别研究

淫羊藿是一味药用历史悠久的传统中药, 具有补肾壮阳之功效。《中国药典》规定使用五种来源的淫羊藿——淫羊藿Epimedium brevicornu Maxim.、箭叶淫羊藿E.sagittatum(Sieb. et Zucc.) Maxim.、柔毛淫羊藿E.pubescens Maxim.、朝鲜淫羊藿E.koreanum Nakai和巫山淫羊藿E.wushanense T.S.Ying,但这几种药材的鉴别特征描述比较简单,传统鉴定技术很难实现这些种类和常见混淆物种的鉴别。文章采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)及其二阶导数谱对常见淫羊藿易混淆药材——淫羊藿与朝鲜淫羊藿,柔毛淫羊藿与保靖淫羊藿E.baojingense Q.L.Chen & B.M.Yang、星花淫羊藿E.stellulatum Stearn、竹山淫羊藿E.zhushanense K.F.Wu&S.X.Qian,柔毛淫羊藿与部分天平山淫羊藿E.myrianthum Stearn,箭叶淫羊藿与粗毛淫羊藿E.acuminutum Franch.共4对易混淆药材进行鉴别研究。根据不同物种淫羊藿药材红外光谱特征的不同,基本上实现常见易混淆物种的快速鉴别。该方法有助于解决淫羊藿药材物种混乱问题。     

淫羊藿苷与牛血清白蛋白相互作用

在模拟人体生理条件下,采用荧光光谱法及紫外-可见吸收光谱法研究了淫羊藿苷与牛血清白蛋白的相互作用。结果表明,淫羊藿苷对牛血清白蛋白有较强的猝灭作用,猝灭方式为静态猝灭。当温度为25℃和36℃时,淫羊藿苷对牛血清白蛋白的猝灭速率常数分别为4.37×10¹²mol·L^-1·s^-1和3.90×10¹²mol·L^-1·s^-1,结合常数K_A为3.55×10⁴L·mol^-1和3.97×10⁴L·mol^-1,结合位点数为1.12和1.04;根据Foerster非辐射能量转移理论,计算出淫羊藿苷与牛血清白蛋白之间的结合距离为2.08nm,热力学分析表明,淫羊藿苷与牛血清白蛋白之间以疏水作用力为主。     

微波消解-火焰原子吸收光谱法测定两种淫羊藿属药材不同部位金属元素含量

采用HNO3-HClO4(4:1)的混合酸作为消解剂对两种淫羊藿属药材的根、茎和叶进行微波消解,火焰原子吸收光谱法测定消解液中的4种金属元素Na、K、Ca、Mg.该方法的校准曲线的相关系数为0.9990-0.9999,加标回收率为90.3%-102.1%,相对标准偏差(RSD)小于3%.结果显示:Na、K、Ca、Mg在淫羊藿和箭叶淫羊藿根、茎、叶的含量均有以下次序:Ca＞K＞Mg＞Na.对于Na含量,两种淫羊藿属药材均是茎含量最高,而叶中K、Ca、Mg含量则高于根和茎.该测定结果为研究金属元素Na、K、Ca、Mg在两种淫羊藿药材中的分布以及金属元素的含量与中药淫羊藿药效之间的关系提供了有用的数据.     

傅里叶变换红外光谱用于朝鲜淫羊藿的品质分析

朝鲜淫羊藿为常用中药, 具有较高的药用和保健价值, 临床用量也日益增大。但现有的分析方法操作比较烦琐,费时、费力,无法作为快速、原位、无损的检测。红外光谱法现已成为中药研究中不可缺少的工具之一。文章对18种来源于不同产地的朝鲜淫羊藿的红外光谱进行了分析、指认,利用红外光谱半定量分析方法分析了朝鲜淫羊藿的品质与原产地的关系,发现光谱随产地等因素呈现规律性的变化。初步建立了利用红外光谱简便地分析淫羊藿品质的方法。     

3′″-羰基-2″-β-L奎诺糖基淫羊藿次苷Ⅱ的NMR数据解析

对3′″-羰基-2″-β-L-奎诺糖基淫羊藿次苷Ⅱ(3′″-carbonyl-2″-β-L-quinovosy licarisideⅡ),进行了1H和13C MNR检测,参考2″-O-鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ(2″-O-rhamnosy licarisid Ⅱ)、淫羊藿次苷Ⅱ(icarisid Ⅱ)和淫羊藿苷(icariin)的1H、13C NMR数据,通过DEPT和1H-1H COSY、HSQC、HMBC等2D NMR技术对该化合物所有的1H和13C NMR信号进行了全归属和详细解析.     

近红外漫反射光谱法测定川产黄柏中小檗碱含量

提出了用近红外光谱技术快速测定川产中药黄柏中指标成分小檗碱含量的方法。对小檗碱含量在2.155%～8.245%范围的不同来源的黄柏,根据其在12 500～3 600 cm-1的近红外吸收光谱,采用偏最小二乘算法(PLS)建立了校正模型,比较了光谱不同预处理方法对校正结果的影响 。当采用二阶导数处理方法时能最有效地提取光谱的信息,此时校正集相关系数(r2)为0.922 1,校正集标准偏差(SEC)为0.337,预测集标准偏差(SEP)为0.251 。该方法快速简便,适合于中药指标成分的快速分析。     

近红外漫反射光谱法测定川藏道地药材菥蓂子中黑芥子苷含量

提出了用近红外光谱技术快速测定川藏道地药材菥蓂子中指标成分黑芥子苷含量的方法。对黑芥子苷含量在1.962%～3.917%范围的不同来源的菥蓂子,根据其在12 500～3 600 cm-1的近红外吸收光谱,采用偏最小二乘法(PLS)建立了校正模型,比较了光谱不同预处理方法对校正结果的影响。当采用最大最小归一化法时能最有效地提取光谱的信息,此时校正集相关系数(r)为0.989 8,校正集标准偏差(SEC)为0.023 3, 预测集标准偏差(SPE)为0.111 2。该方法快速简便,适合于重要指标成分的快速分析。     

近红外漫反射光谱法测定川西高原产沙棘中异鼠李素含量

提出了用近红外光谱技术快速测定川西高原产沙棘中异鼠李素含量的方法。对异鼠李素含量在0.1%～0.8%范围内的川西高原产沙棘, 采用SiO₂拌样法,测定其在 12 000～4 000 cm-1的近红外吸收光谱, 采用偏最小二乘算法建立了校正模型, 比较了光谱不同预处理方法对校正结果的影响 。当采用消除常数偏移量处理方法时能最有效地提取光谱中的有效信息, 此时校正集相关系数(r2)为0.739 8, 校正集标准偏差(SEC)为0.107, 预测集标准偏差(SEP)为0.073。该方法与传统方法相比更加快速简便。     

近红外漫反射光谱法测定黄芩中总黄酮及黄芩苷的含量

文章建立了近红外漫反射光谱技术快速测定中药黄芩中主要活性成分黄芩苷和总黄酮含量的方法.对黄芩苷含量在12.24%～21.34%,总黄酮含量在16.08%～26.52%范围内的61个不同产地的黄芩,选择在8 000～4 000 cm-1范围内的近红外吸收光谱,采用偏最小二乘算法(PLS)比较不同光谱预处理方法建市的校正模型,结果表明一阶导数和最小最大归一化的数据预处理方法分别为黄芩苷和总黄酮最优预处理建模方法.黄芩苷校正集相关系数(r)为0.902 4,校正集标准偏差(SEC)为1.01,预测集标准偏差(SEP)为0.876 4;总黄酮校正集相关系数(r)为0.952 7,校正集标准偏差(SEC)为0.785,预测集标准偏差(SEP)为0.521 1,该方法快速简便,适合于黄芩中主要活性成分的快速分析.     

反刍动物精料补充料中肉骨粉快速检测近红外光谱法

为探讨利用近红外漫反射光谱技术快速定量分析反刍动物精料补充料中肉骨粉含量的可行性,收集了我国常用的、具有代表性的精料补充料225个和肉骨粉75个,按照不同的肉骨粉含量（0.5%～ 35%）制备样品225个,其中135个为定标集,90个作为独立的验证集。用光栅型近红外光谱仪进行光谱扫描,选择合适的光谱预处理方法和光谱范围,采用改善的偏最小二乘法（MPLS）建立了定量分析 模型,相关系数为0.979,标准差为1.522%,交互验证标准差为1.582%。用90个独立的验证样品对所建立的定量分析模型进行验证,相关系数为0.972,预测标准差为1.764%,RPD值为5.99。结果表明 利用近红外反射光谱法可以分析精补料中肉骨粉的含量,对于丰富我国动物源性饲料的快速检测手段,具有实际应用意义。     

基于近红外光谱技术构建蓝莓总酚含量的模型

选用6个品种(埃利奥特、达柔、爱国者、杜克、北蓝、蓝丰)的蓝莓,应用傅里叶变换近红外光谱仪(FTNIR)对蓝莓中总酚含量进行分析,采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘回归法(PLS)建立了蓝莓总酚含量近红外数学校正集模型,其相关系数为0.9512、校正集标准偏差(RMSEC)为0.72、预测集标准偏差(RMSEP)为0...     

Near-infrared spectroscopy for rapid evaluation of different processing products of Sophora japonica L.

To analyze the content of rutin in differently processed products of Sophora japonica L., a combination of near-infrared spectroscopy and chemometrics was used. Factors that affect near infrared spectroscopy modeling were investigated, and the optimal spectral conditions were determined. As a reference method, the rutin content was determined by high-performance liquid chromatography-diode array detection in 99 groups of products. Near-infrared spectra were collected by optimal near infrared acquisition conditions and the spectral features were enhanced by several preprocessing methods. Moreover, a near-infrared quantitative calibration model of rutin was established using partial least squares analysis. The root-mean-square standard error of cross validation and correlation coefficient (cross validation) were calculated as 0.800 and 0.9399, whereas the root-mean-square standard error of calibration and correlation coefficient (calibration) were 0.558 and 0.9709. This indicates that there is a good correlation between the predicted value and the actual measured value. Moreover, the root-mean-square standard error of prediction and correlation coefficient (validation) were calculated as 0.495 and 0.9785. And the ratio of the root-mean-square standard error of calibration and root-mean-square standard error of prediction was as small as 0.89 (≤1.2). The relative deviation between the predicted value and the reference value of the model was ?11.02 to 8.02%, and the ratio of performance to deviation was 4.70 (>3). Thus, these data indicate that the accuracy of the model used to predict the results was sufficient. In conclusion, the calibration model presented in this study provides satisfactory performance in a rapid, quantitative analysis of the rutin proportion by a simple, fast, and high accuracy of the prediction results.     

应用近红外高光谱成像技术预测甘蔗可溶性固形物含量

为了探究应用近红外高光谱成像技术对甘蔗内部可溶性固形物（SSC）预测的可行性,试验样本选择三种不同品种中的240个甘蔗节作为研究对象。通过高光谱成像系统获取甘蔗节的近红外光谱信息和图像信息,并分别探讨了光谱信息和图像纹理信息对甘蔗可溶性固形物预测的可行性。采用最小二乘回归（PLSR）,最小二乘支持向量机（LS-SVM）及主成分回归（PCR）建模方法构建甘蔗可溶性固形物的预测模型。比较了连续投影算法（SPA）、无信息变量消除算法（UVE）及区间偏最小二乘（iPLS）特征提取方法对预测结果的影响。实验结果表明：基于甘蔗的光谱信息能实现可溶性固形物的预测,其中偏最小二乘回归模型的建模集和预测集的相关系数分别为0.879和0.843,均方根误差分别为0.644和0.742。通过UVE算法提取105个有效波长所建立的PLSR模型的建模集及预测集相关系数分别为0.860和0.813,均方根误差分别为0.693和0.810。     

透反射近红外光谱法快速测定大豆油中的脂肪酸

应用透反射技术在1 100~2 500 nm波谱段采集大豆油近红外光谱,采用改进的偏最小二乘法算法,建立了近红外光谱快速测定大豆油中五种主要脂肪酸含量的方法。以气相色谱法测定的158个大豆油样品中棕榈酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亚油酸(C18∶2)和亚麻酸(C18∶3)含量作为其化学值,建模集样品数为138,检验集样品数为10,盲样验证集样品数为10;通过对定标模型的优化,五种脂肪酸的交互定标决定系数(1-VR)分别为0.883 9,0.583 0,0.900 1,0.977 6,0.959 6,交互定标标准误差(SECV)分别为0.42,0.29,0.83,0.46,0.21;盲样验证集样品五种脂肪酸的近红外预测值与化学值的相对标准误差均小于5.50%。结果表明,近红外预测值与化学值之间存在较好的线性关系,所建立的方法快速、方便、可靠,可用于大豆油的掺伪鉴别。