新疆薰衣草微量元素的化学计量学分析

采用原子吸收/荧光光谱法测定了新疆不同产地薰衣草中的13种微量元素含量.结果表明,各元素线性关系良好,相关系数r≥0.9991,加标回收率在94.0％-108.0％之间,RSD＜4.78％,具有较好的准确度和精密度.并采用主成分分析和聚类分析对其特征元素进行评价.主成分分析结果表明Zn、Fe、Mg、K、Na、Cu、Mn、Cr和Ni等9种元素是薰衣草的特征无机元素.聚类分析结果表明18个薰衣草样品可以聚类成3大类.聚类分析和主成分分析是薰衣草无机元素分析的有效方法.     

西洋参中无机元素的主成分分析和聚类分析

采用电感耦合等离子体质谱(ICP/MS)法测定了12个西洋参样品中18种无机元素的含量,建立西洋参无机元素指纹谱,并用SPSS主成分分析法对西洋参中的特征元素进行分析;主成分分析选出五个主因子,得出西洋参的特征元素为Fe,Al,V,Mn,Mg,Sr,Mo,Ca,Cu;聚类分析将12个西洋参样品聚成五大类,表明元素的分布特征与西洋参的品种关系显著;主成分分析法和聚类分析法是西洋参无机元素分析的有效方法.     

基于无机元素特征的甘草药材分型研究

产地和生产方式是判断药材质量的重要依据,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定了不同产地、不同生产方式甘草药材样本中16种无机元素的含量。通过总体分布分析、特征元素聚类、元素逐一分析的三级分析方法,根据K,Na,Sr,Mo等元素含量的高低分布状态建立了甘草药材相关的无机元素指纹图谱;以主成分分析选定的特征元素进行的聚类分析结果与甘草样品的生长方式相一致;逐一比较不同样品间元素差异结果表明,Mo和Sr元素的组合不仅可以作为甘草样品生长方式的分类依据,还可以作为甘草产地区分的判断标准,Na/P,K/Ca两对元素比可以作为评价不同生产方式的参考依据,初步揭示了无机元素在这几种甘草类型间的差异规律。     

不同产地丹参及根际土壤无机元素分析与评价

无机元素是自然界植物生长过程中所必需的物质,也是中药材的基本组成成分,在中药质量控制和评价应用中是不可或缺的参数。原子吸收分光光度技术作为无机元素测定方法,在中草药及成药分析中起到重要的作用。根际是植物和土壤进行物质能量交换的结点,根际土壤中营养元素与中药材内在品质密切相关。研究以5个省份9个主产区的丹参及根际土壤为样品,采用原子吸收分光光度法对样品中Na,Mg,K,Ca,Mn,Fe,Cu和Zn八种无机元素含量进行检测,采用聚类分析、主成分分析和偏最小二乘判别分析等化学模式识别方法进行探讨。结果表明：建立的原子吸收分光光度方法线性关系良好,具有较高的准确度和精密度;比较各产地样品无机元素含量,发现山东丹参中Mn元素含量颇高,四川丹参中Fe和K元素含量较高,陕西丹参根际土壤中Ca元素含量较高;聚类分析显示不同产地丹参存在明显差异,且根际土壤中的K,Na,Mn和Zn元素与药材中多个无机元素呈现相关关系;主成分分析结果表明土壤中元素影响着药材成分元素含量若以这八种元素为评价指标山东产区丹参质量较佳;偏最小二乘判别分析结果发现Na,K,Fe和Mg四个元素可能是造成不同产地丹参质量差异的主要影响因素。采用原子吸收分光光度技术建立不同产地丹参及根际土壤中无机元素含量方法,探讨道地药材质量与生长环境两者间关系,为丹参药材质量控制及标准建立提供科学参考。     

刺参中无机元素的聚类分析和主成分分析

探讨多元素分析对中国刺参产地溯源的可行性,筛选判别刺参产地的有效指标.采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定了7个产地刺参样品中Al,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,As,Se,Mo,Cd,Hg和Pb共15种无机元素的含量,建立刺参无机元素数据库.原始数据经过标准化处理后,结合聚类分析和主成分分析...     

不同产地蒙古黄芪矿物元素比较研究

无机元素与药材的药效密切相关,其通过对次生代谢途径中各种酶活性的调节作用而影响中药中次生代谢产物的合成,是中药质量控制不可或缺的特征参数。为有效鉴别蒙古黄芪产地和品质差异,找出蒙古黄芪的特征元素及其与产地的关系。实验采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）测定青海省不同产地蒙古黄芪无机元素的种类与含量,分别用SPSS 22.0和R包对数据进行聚类分析和主成分分析。测定了黄芪中的12种元素,主成分分析结果显示Ca,Fe,Li,P,K,Mg,Zn,AL,Na元素为蒙古黄芪的特征元素。聚类结果表明不同产地的蒙古黄芪样品中无机元素的种类和含量与产地有一定的关联性,当欧氏距离为8时,可聚为三大类,S12为一类,S1,S2,S4,S5,S6,S7,S10,S11,S13,S16聚为一类,其余的产地聚为一类,结合ArcGIS样点分布图,可更为直观地看出产地与其品质的关系。此外,建立了蒙古黄芪中无机元素的分布特征图谱,不同产地蒙古黄芪无机元素特征图谱相似度均为0.996以上,因此可结合指纹图谱对不同产地的蒙古黄芪进行识别分析。从无机元素含量的主成分分析结果来看,产于S10（互助县东沟乡纳卡村）的黄芪质量最优,总因子得分值F最高,其次是S7和S8,可见,互助县整体蒙古黄芪的品质较好。结果表明蒙古黄芪具有丰富的矿物元素,其含量受产地影响,关注药材中元素的含量和种类,不仅是对药理成分的补充说明,更能从元素角度进一步揭示其品质优劣,研究结果为蒙古黄芪的资源开发利用及品质鉴定提供参考依据,为蒙古黄芪的质量安全控制提供保障。     

5种鹿茸营养成分的主成分分析

对梅花鹿茸、马鹿茸、花马杂交鹿茸、麋鹿茸及驯鹿茸等五种鹿茸的常规成分、无机元素和氨基酸含量进行了测定.采用原子吸收光谱法测定了15种无机元素的含量;使用氨基酸分析仪结合分光光度法测定了五种鹿茸不同部位的17种氨基酸的含量.采用主成分分析法对鹿茸的营养成分进行分析,探讨了不同品种鹿茸的差异及特征成分.结果表明,粗蛋白、Ca、P、Na、Fe、Ba、Sr、谷氨酸及甘氨酸是鹿茸的特征成分,与鹿茸品质特征密切相关.根据无机元素含量的主成分分析得分图,可将梅花鹿茸、麋鹿茸与其他3种鹿茸区分,而常规成分和氨基酸的主成分得分图不能明显表征五种鹿茸的差异.主成分分析揭示了不同鹿茸在营养成分上的相似性和差异性.本研究为鹿茸的进一步开发利用提供重要依据.     

显微共聚焦拉曼光谱技术结合化学计量法鉴别静电复印纸

静电复印纸的鉴别是法庭科学物证检验中的一项重要工作。建立显微共聚焦拉曼光谱技术结合化学计量学检验、鉴别不同品牌、型号静电复印纸的分析方法,以实现对静电复印纸的无损检验和准确鉴别。收集不同品牌、不同型号的静电复印纸共计20种,利用激光波长为785 nm的半导体激光器,采集不同纸张样品的拉曼光谱数据,分析每种纸张样品中的主要特征峰及对应的物质成分;将光谱数据使用沃尔德系统聚类分析法进行分类,并采用主成分分析法评价聚类分析的鉴别结果。研究发现,不同纸张样品的主要特征峰集中在900～1 700 cm-1范围内,分别位于714,892,1 092,1 119,1 143,1 343,1 385,1 470,1 510和1 600 cm-1附近,主要成分为纤维素、木素和碳酸钙;各纸张样品的光谱曲线虽然相互交叠,但峰强度和峰面积存在一定差异,可利用化学计量学中的聚类分析和主成分分析对纸张样品的光谱数据进行分类鉴别。根据系统聚类分析的树状图和按计划表绘制的散点图可将20种不同品牌、不同型号的静电复印纸样品分为四类,其中第Ⅰ类中包含10份样品,第Ⅱ类中包含3份样品,第Ⅲ类中包含6份样品,第Ⅳ类中仅包含1份样品。再对纸张样品在900～1 700 cm-1范围内的光谱数据进行主成分分析,在17个主成分中前两个主成分累计贡献率已达到84%,包含了绝大部分的光谱信息;基于前两个主成分绘制纸张样品拉曼光谱数据的主成分得分图,发现聚类分析的结果在主成分得分图中得到了很好的验证,第Ⅰ～Ⅳ类所包含的各小类都能聚集在一块、区分明显,分类鉴别的结果准确、合理。该方法在使用时不会损坏纸张样品,且操作过程简便,鉴别效果较为理想,可适用于法庭科学中对文件物证的检验和分析,为物证溯源提供线索和依据。     

五种郁金无机元素比较及样品元素间相关性分析

中药含有丰富的无机元素,特别是人体必需的无机元素含量较高.在样品中加入混酸,再用微波消解技术消化样品,采用火焰原子吸收光谱法对五种不同品种郁金(温郁金、姜黄、广西莪术、蓬莪术和川郁金)所含有的八种具有重要生理功能的无机元素--钾、钙、钠、镁、锌、铁、铜和锰的含量进行了测定.结果显示郁金类中药材含有相近的元素成分,不同来源的品种在个别元素含量上存在差异.基于各样品所含无机元素采用聚类分析进行相关性分析,药典所收载四种郁金(温郁金、姜黄、广西莪术和蓬莪术)聚为一类,与非正品川郁金有所区别,该聚类结果与依据形态特征的传统分类学结果一致.测定结果可为郁金中无机元素与其药效的相关性提供科学依据.     

应用可见-近红外光谱技术进行白醋品牌和pH值的快速检测

提出了一种基于可见-近红外透射光谱技术快速判别白醋品牌和测定pH值的方法。应用可见-近红外透射光谱获取不同品牌白醋的透射光谱曲线,并对获得的原始光谱数据进行平滑、变量标准化以及一阶导数等预处理,然后利用主成分分析对原始光谱数据进行聚类分析,根据主成分的累计贡献率选取主成分数,并将所选取的主成分作为三层BP神经网络的输入。通过定标集样本对BP神经网络进行训练,得到三层优化神经网络结构:5输入层节点,6隐含层节点和2输出层节点,各层传递函数均采用Sigmoid函数。利用该模型对预测集样本进行预测。实验结果表明在阈值设定为±0.1的情况下该模型对预测集样本品牌鉴别准确率达到了100%,pH预测值与实际测量值偏差小于5%,得到了理想的结果。所以利用可见-近红外光谱技术结合主成分分析和神经网络算法能够快速准确的判定白醋品牌和pH值。     

基于三维荧光光谱和四元数主成分分析的食醋品牌溯源研究

提出基于四元数主成分分析的三维荧光光谱特征提取新方法，并将其运用于品牌食醋溯源研究。首先利用F7000荧光光谱仪测得不同品牌食醋样本的三维荧光光谱数据，获取样本的等高线图和三维投影图，并进行三维荧光等高线图分析；然后利用激发波长分别为380，360和400 nm下的发射光谱数据建立食醋三维荧光光谱数据的四元数并行表示模型，对四元数荧光光谱矩阵进行四元数主成分特征提取，并基于乘积运算、模值运算和求和运算三种方法对提取出来的四元数主成分特征进行特征融合；最后将融合特征作为K近邻分类器的输入，得到不同食醋品牌的最优分类模型。分别讨论三种不同特征融合方法和四元数主成分个数与最终模型分类正确率之间的关系。针对四个不同食醋品牌120个样本的分析结果可得：基于求和特征融合运算所得到的融合特征可以利用最少的特征数目，建立最优的溯源模型，样本预测集溯源正确率可达100%。研究结果表明：四元数主成分特征提取和特征融合方法能够并行表示三维荧光光谱数据所蕴含的丰富信息，为三维荧光光谱数据分析提供新思路。     

基于可见-近红外光谱的制动液品牌鉴别方法研究

提出了一种基于可见-近红外光谱分析技术快速鉴别汽车制动液品牌的新方法。采用美国ASD公司的便携式光谱仪对五种不同品牌的制动液进行光谱分析,各获取60个样本数据。采用平均平滑法和标准归一化方法对样本数据进行预处理,再对光谱数据进行主成分分析,建立第一主成分和第二主成分的二维散点图,表明不同品牌制动液具有较好的聚类特性。将前6个主成分作为输入量,制动液品牌作为输出量,建立了基于逐步判别分析法的鉴别模型。随机抽取225个样本用于建模,余下的75个样本用于模型验证。试验结果表明验证准确率达到94.67%,说明所提出的方法具有很好的分类和鉴别作用,为制动液品牌的快速鉴别提供了一种新方法。     

一种基于近红外光谱与化学计量学的绿茶快速无损鉴别方法

绿茶是我国饮用范围最广、最受欢迎的一类茶叶。不同品种绿茶叶外观上差别较小，非专业人员难以直接用肉眼进行辨别。传统化学方法操作复杂、检测费用较高，对样品具有破坏性，无法实现快速无损分析。近红外光谱技术是一种简便、快速、无损、重现性好、可直接用于在线定性定量分析的新型分析技术。由于种植方式以及土壤、气候等生长环境的差异，不同品种绿茶叶中含氢基团有机物的种类和含量也不相同，因此可以通过扫描样品的近红外光谱，得到不同品种绿茶叶的特征信息，实现对不同品种绿茶叶的快速鉴别。研究提出了一种基于近红外光谱与化学计量学技术对不同品种绿茶的快速无损鉴别方法。使用近红外光谱仪得到了八个品种绿茶样品的光谱图，用主成分分析方法对不同品种绿茶样品数据进行了聚类分析。使用连续小波变换方法消除了光谱信号中的基线干扰，从而提升聚类效果。利用基于标准偏差与相对标准偏差的变量筛选方法进一步提高了聚类结果的准确性。结果表明：主成分分析后样品的第一主成分和第二主成分的方差贡献率之和在90%以上，可以选取前两个主成分进行聚类分析。直接采用原始数据进行聚类分析的准确率较低，难以满足应用需要；连续小波变换可以有效地消除光谱信号中的基线干扰。与直接使用原始光谱聚类结果相比，采用连续小波变换后聚类效果有显著提升，但依旧不能实现所有品种茶叶样品的准确鉴别。为了进一步提高方法的稳健性和分类结果的准确性，选取了标准偏差和相对标准偏差较大的波长数据进行聚类分析。在符合平均值大于1%的波长范围内，剔除标准偏差小于5‰的波长，进一步选择较大相对标准偏差值对应的波长点进行聚类分析。采用这种方式，可以仅使用几十个甚至是几个波长即可实现绿茶样品品种的准确聚类分析。波长筛选方法可以大大提高主成分分析结果的准确性，采用近红外光谱分析技术与化学计量学方法可以实现对不同品种绿茶的快速鉴别。经过对各个光谱吸收区域波长所对应官能团分析后，初步得出多酚、酰胺类以及氨基酸类物质的种类不同或含量差异是形成绿茶品种差异的重要原因。所提出的基于近红外光谱与化学计量学技术的方法具有较强的鉴别能力，为绿茶的快速无损分析提供了一种新手段。     

基于可见-近红外光谱的可乐品牌鉴别方法研究

提出了一种采用可见-近红外光谱分析技术快速鉴别可乐品牌的新方法.采用美国ASD公司的便携式光谱仪对三种不同品牌的可乐进行光谱分析,各获取55个样本数据.将样本随机分成150个建模样本和15个预测样本,采用平均平滑法和标准归一化方法对样本数据进行预处理,再用主成分分析法对光谱数据进行聚类分析并获得各主成分数据.将建模样本的主成分数据作为BP网络的输入变量,可乐品牌作为输出变量,建立三层人工神经网络鉴别模型,并用模型对15个预测样本进行预测.结果表明,预测准确率为100%,实现了可乐品牌快速、准确的鉴别.     

基于拉曼光谱的汽油牌号快速识别

提出了一种基于拉曼光谱的汽油牌号快速识别方法。该方法首先基于已知牌号的成品汽油样本进行建模,获取不同牌号成品汽油建模样本的拉曼谱图,经过谱图预处理后对谱图进行主成分分析(principal component analysis,简称PCA),获得载荷矩阵和得分矩阵,同时分别计算不同牌号汽油样本的平均得分向量,即不同牌号的得分中心坐标;然后对未知牌号汽油样本进行识别,先将未知牌号汽油样本拉曼谱图进行相同的谱图预处理,再计算该样品在载荷矩阵上的得分向量,根据PCA类中心最小距离法,计算该得分向量到不同牌号的得分中心坐标的欧式距离,依最小距离直接确定汽油牌号。针对45个取自国内不同炼油厂的成品汽油样本的实验结果表明这些汽油样本拉曼谱图经谱图预处理和PCA后,不同牌号汽油样本在主元得分空间上存在明显类间距,使用PCA类中心最小距离法可实现汽油牌号快速准确的分类。     

原位能量色散X射线荧光分析中岩样基体效应及其修正研究

原位能量色散X射线荧光现场分析岩样矿物成分时,岩样基体效应会对测量结果产生影响。本文以Cu元素作为待测元素,研究了17种不同岩样基体对原位能量色散X射线荧光分析Cu元素特征X射线强度的影响及其修正方法。采用蒙特卡罗方法模拟获得了Cu元素含量相同的17种不同岩样测量谱线,综合各类岩石元素构成的相似性,并依据模拟谱线Cu元素Kα射线强度与谱线参数之间的相关性,反映了原位能量色散X射线荧光分析岩样Cu元素的基体效应并不完全受岩体元素构成或岩石分类的控制,需要依据岩石样分析谱线参数的相关性进行归类讨论。针对基体影响Cu元素特征射线强度相似的15种岩样进一步研究,并对Cu元素特征X射线与谱线主要参数的主成分进行分析,发现散射本底、X光管靶材料特征X射线及其非相干散射峰强度能够很好的描述Cu元素特征X射线强度受岩样基体影响的变化,据此可以对基体效应影响相似的岩体进行Cu元素测量结果修正。采用本文方法同样也能为不同岩性岩体其他待测元素基体效应的修正提供参考。