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1.
冬虫夏草作为著名的传统中药材,由于其良好的药用价值而备受青睐。目前多数工作集中研究其活性成分含量以及药理药效。而对其不同部位的识别研究较为匮乏。基于红外光谱数据,结合化学计量学对多维度复杂体系的解析优势对冬虫夏草不同部位进行分类识别。首先对野生冬虫夏草五个不同部位包括子座头、子座中、头部、虫体中段、虫体尾段总共808个光谱数据使用标准正态变换(SNV)、多元散射矫正(MSC)进行数据预处理。而后用竞争自适应再权重取样(CARS)、变量组合种群分析(VCPA)挑选具有代表意义的特征变量。最后使用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、线性判别分析(LDA)进行建模预测分析。模型对训练集使用十倍交叉验证,以准确率(Acc)作为评价指标。结果表明,在该数据上PLS-DA模型在10倍交叉验证和独立测试集上的预测准确率分别是90.1%和92.0%,而使用LDA模型时,预测准确率分别降低到86.7%和85.8%。采用CARS和VCPA特征挑选方法可有效将特征从3 601维分别降到699和420维,同时保持预测准确率与全部特征的预测准确率相当。而挑选的特征波数630,625,1 024,1 028,1 084和1 089 cm-1与虫草的甘露醇相关,879和874 cm-1与虫草的多糖相关。通过对挑选的波数进行Wilcoxon rank-sum检验进一步表明虫草五个部位之间存在显著差异。研究表明化学计量学方法结合红外光谱能够有效识别冬虫夏草不同部位,有助于在分子层面上加深对冬虫夏草形成的认识,为针对虫草不同部位高效利用提供参考。  相似文献   
2.
Yu-Jia Sun 《中国物理 B》2021,30(11):117104-117104
Ultrathin van der Waals (vdW) magnets provide a possibility to access magnetic ordering in the two-dimensional (2D) limit, which are expected to be applied in the spintronic devices. Raman spectroscopy is a powerful characterization method to investigate the spin-related properties in 2D vdW magnets, including magnon and spin-lattice interaction, which are hardly accessible by other optical methods. In this paper, the recent progress of various magnetic properties in 2D vdW magnets studied by Raman spectroscopy is reviewed, including the magnetic transition, spin-wave, spin-lattice interaction, symmetry tuning induced by spin ordering, and nonreciprocal magneto-phonon Raman scattering.  相似文献   
3.
呼气异戊二烯是一种内源性代谢产物,其含量与人体血液中的胆固醇水平存在关联。但人体呼气影响因素众多,寻找其与胆固醇水平诊断参数的定量相关性,需要对选取的特定人群进行有效的呼吸气体分析(实时、在线、高灵敏度、高选择性、高精度的大量呼气数据获取)。光腔衰荡光谱(CRDS)是一种具有极高灵敏度、稳定性和选择性的光谱技术。采用目前市场在售的单波长紧凑型半导体紫外激光器,搭建了一套基于CRDS的呼气异戊二烯分析仪,该分析仪主要由激光系统、真空腔体、光电探测模块以及数据采集模块构成。线性拟合的结果显示所获得的衰荡信号接近单指数衰减(R2=0.998 39),符合朗伯-比尔定律。探究了不同信号平均次数对衰荡信号稳定性的影响,综合考虑衰荡信号的稳定性和分析仪的响应时间,采用128次作为实验过程中的信号平均次数。对呼气异戊二烯分析仪的性能进行了测试,为了表征分析仪的稳定性,持续测量了分析仪16 min的真空衰荡时间。使用氮气、空气和呼吸样本,测量了呼气异戊二烯分析仪的重复性和响应速度。为了测试分析仪的线性度,测量了不同粒子数密度的异戊二烯标准气体(10×10-9,30×10-9,50×10-9,100×10-9,200×10-9)的衰荡时间。最后分析了在224 nm测量异戊二烯存在的光谱干扰问题(NO,N2O和丙酮)。实验表明:分析仪具有高的灵敏度(检测极限为0.49×10-9)、良好的重复性、稳定性(0.48%)、近实时的响应速度(1秒测量一个数据)和良好的线性度(R2=0.993 13),将检测极限提高至现有水平的1/1 000。研究证明基于CRDS的便携式呼气异戊二烯分析仪可实现对人体呼气异戊二烯的有效分析。  相似文献   
4.
为提高生鲜羊肉储存期内(4,8和20 ℃环境)挥发性盐基氮(TVB-N)的近红外光谱(NIR)检测的稳定性和准确性,选取特征光谱和预测模型是关键步骤。以121个羊肉样品为实验对象,采集生鲜羊肉680~2 600 nm波段的近红外光谱。以多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)等散射校正方法,Savitzky-Golay卷积平滑(SGS)、移动平均平滑(MAS)等平滑处理方法,以及归一化(Normalization)、中心化(Centering)、标准化(Autoscaling)等尺度缩放方法分别预处理光谱数据后建立偏最小二乘法(PLS)预测模型。比较发现SGS处理的光谱建模效果最好。利用蒙特卡洛采样(MCS)法及马氏距离法(MD)消除了羊肉光谱的5个异常数据。运用光谱-理化值共生距离(SPXY)算法划分总样本的75%(87个)为校正集样本,剩余29个为验证集样本,利用竞争性自适应重加权法(CARS)、无信息变量消除法(UVE)、改进的无信息变量消除法(IUVE)和连续投影算法(SPA)提取特征光谱得到的波长个数分别为14,713,144和15。将全光谱和4种方法提取的特征波长作为输入变量建立预测模型,CARS提取的波长所建立模型的性能优于UVE、IUVE和SPA提取的波长所建立模型的性能,表明CARS方法可以有效简化输入变量并提高预测模型的性能。改进后得到的IUVE法相比于UVE法,筛选出的波长数更少且模型性能有所提升。以提取的特征波长建立PLS,支持向量机(SVM)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型,SVM模型得到最优的校正集预测结果,其中CARS-SVM预测模型的校正决定系数(R2C)和校正均方根误差(RMSEC)分别为0.939 1和1.426 7,最优的验证集预测效果为LS-SVM预测模型得到,其中IUVE-LS-SVM预测模型的验证决定系数(R2V)和验证均方根误差(RMSEV)分别为0.856 8和1.886 2。基于近红外特征光谱建立简化、优化的生鲜羊肉储存期TVB-N预测模型,为实现快速无损检测生鲜羊肉中的TVB-N浓度提供技术支持。  相似文献   
5.
近红外光谱常被用于含氢有机物质等的物化参数测量,可以提供丰富的结构和组成信息在复杂溶液的光谱定量分析中更是被广泛应用。然而在人体血液等复杂溶液的近红外光谱分析中,强大的背景信息造成的噪声干扰和冗余变量的存在,严重影响着样品的光谱测量和分析,影响着分析的效率和准确度。如何消除背景噪声等的干扰来提高分析准确度已经引起高度重视,近几年来,国内外学者提出了许多基于化学计量学方法的相关方法。从光谱预处理、变量优化和建模分析三方面,以传统的化学计量学方法出发,总结和分析这些方法在人体血液等复杂溶液的近红外光谱定量分析的应用和各自的特点,为提高光谱定量分析准确度的研究提供参考。  相似文献   
6.
采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了新鲜野生刺梨果肉、烘干刺梨果肉以及室温存放数日后刺梨果肉的红外光谱特性。为对比新鲜果肉与烘干果肉样品中刺梨黄酮的红外光谱特性,以新鲜野生刺梨果实为研究对象,分别采用了超声辅助溶剂萃取法和超声结合酶辅助半仿生法提取刺梨黄酮。并使用无水乙醇作为超声辅助溶剂萃取法的萃取剂萃取刺梨黄酮,以及使用胃蛋白酶,胰酶和胆汁等模仿胃肠消化的环境,在模拟半仿生条件下提取刺梨黄酮。在两种提取方法中,新鲜果肉和烘干果肉分别反应了0,0.5,1,1.5,2和2.5 h。分别测定了新鲜果肉刺梨黄酮和烘干果肉刺梨黄酮的红外光谱数据。然后,通过分析刺梨黄酮的红外光谱特性,比较了两种方法所提取刺梨黄酮的最佳特征波长组合,得知在相同的反应条件下,反应时间为1.5 h时,超声辅助溶剂萃取法中新鲜果肉与烘干果肉提取物红外光谱对应的透射率强度分别为83.5%和84%;超声结合酶辅助半仿生法中新鲜果肉与烘干果肉提取物红外光谱对应的透射率强度分别为32%和38%。因此,结合郎伯-比尔定律可知,反应时间相同时,对于刺梨黄酮的提取,超声结合酶辅助半仿生法优于超声辅助溶剂萃取法。除此之外,我们发现随着反应时间延长,两种提取方法所获提取物的红外光谱吸收峰强度均呈上升趋势,但是反应2 h后该提取物的红外光谱吸收峰强度趋于平稳。结果表明,刺梨黄酮在3 419 cm-1(羟基O-H伸缩振动)、1 615 cm-1(羰基C═O键伸缩振动)和1 053 cm-1(烷基)处的红外吸收峰对刺梨的新鲜程度具有较好的识别效果;通过比较分析,新鲜果肉与室温存放数日后果肉中的刺梨黄酮物质的红外光谱吸收峰分别与槲皮素和山奈酚吸收峰波数一致;在相同实验条件下,两种提取方法中烘干果肉刺梨黄酮提取物浓度均高于新鲜刺梨果肉。该研究可为刺梨功能化药品和食品的制作及鉴定提供参考。  相似文献   
7.
本文利用电子动量谱仪在1200 eV电子碰撞能量下测量了碘甲烷分子内层轨道电子束缚能谱和电子动量分布. 在能谱上观测到自旋-轨道耦合作用导致的两个分裂峰,得到了它们对应的电子动量分布. 采用相对论密度泛函理论方法计算了自旋-轨道分裂成分的电子动量分布,计算结果在电子动量大于1.0 a.u.区域内与实验测量符合很好,但在动量小于1.0 a.u.区域内严重低估了实验. 扭曲波理论计算很好地解释了低动量区的实验结果.  相似文献   
8.
溶液的光谱研究一直受到化学工作者的关注,但大多研究是以一维光谱技术为主,存在分辨率低,误差较大,重叠峰难以分辨等诸多弊端,无法清晰地给出需要的信息。二维光谱通过对外部扰动下的动态光谱进行相关分析计算,从而得到光谱强度的整体变化信息,显著提高一维光谱的分辨率以及重叠峰的分离度。在判断特定外扰下不同官能团的响应次序以及研究分子间、分子内的弱相互作用上具有独特优势。采用二维相关拉曼光谱和理论计算相结合,对溶液内微观团簇及其变化进行了研究。利用显微共焦激光拉曼光谱仪对目标溶液(纯DMF与0.84 mol·L-1的CuCl2/DMF溶液)进行了升温实验。结果发现在C-N键伸缩振动谱带范围内,由于CuCl2的加入,特征峰强度整体大幅下降,峰宽变大,在1 115 cm-1有新峰产生,随温度升高,伸缩振动峰强度逐渐下降,峰形变缓。为了获得C-N键振动内各特征峰随温度的变化情况,采用移动窗口二维拉曼(MW2D Raman)光谱技术,对光谱数据进行分析。结果表明溶液内不同类别的微观团簇对温度的敏锐程度不同,随温度升高,它们之间存在相互转化,且变化速度不同。为了获取溶液内各微观团簇运动的实质,以温度为外扰,采用二维拉曼(2D Raman)光谱对目标溶液进行分析,通过对二维光谱中特征峰进行归属和变化次序判断,发现金属Cu2+的加入,使得溶液体系变得更加复杂,除存在原溶剂内所含的团簇构型,还存在与Cu2+发生溶剂化的团簇构型,它们之间存在着一定的相互转化。利用密度泛函理论对溶液中可能存在的团簇构型进行结构优化和热力学计算,结果证实了Cu2+与DMF存在相互作用,且由此产生的团簇构型[Cu(DMF)n]2+(n=1~6)的稳定性随n的增大逐渐变差,进一步验证了二维相关光谱分析的可行性与正确性。  相似文献   
9.
在低计数率背景下X射线谱的高精度测量受X射线流的统计涨落影响,统计涨落决定了给定探测器能量分辨率的理论极限,而其他因素的影响则可以通过适当的噪声滤除和电子技术来降低。以往关于能量分辨率的研究大多利用谱反卷积对获取到的能谱进行后处理,从而降低特征峰的半高宽(FWHM)。这些后处理方法是基于将获取到的能谱建模为输入能谱和探测器响应函数这两个随机变量的函数,往往计算量极大,执行效率低。针对上述问题,提出一种多脉冲局部平均(MPLA)算法对X射线光谱数据处理平台进行优化,MPLA算法是一种在线实时处理的谱获取方法,该方法在动态窗口内对脉冲幅度值进行了平均。MPLA算法涉及两项可变参数,一是平均窗口的大小r,另一项参数则是每一次平均的脉冲幅度数量n。该算法的执行流程包含以下几个步骤,首先读取第一个脉冲幅度并定位一个平均窗口,读取成功后更新当前平均窗口的脉冲幅度和脉冲个数;第二步,读取下一个脉冲幅度,每次更新后即对平均窗口内的脉冲个数进行判断,当其小于预设的参数n时继续执行第三步,反之则执行第四步;第三步,继续读取下一个脉冲幅度;第四步,对相应平均窗口内的脉冲幅度进行平均,得出的平均数即为需要更新计数的道址,然后再对取平均值的窗口内脉冲幅度和脉冲个数进行清零。本文在理论推导部分研究了应用MPLA过程时原始概率密度函数(PDF)的转换,推导了应用MPLA后得到的概率密度函数的解析表达式,证明了MPLA概率密度转换后具有以下特征:(1)对称分布,MPLA保留了均值和对称性。(2)对于单峰对称分布,MPLA减少方差,锐化分布峰。在实验环节中,以铁矿样品为测量对象,将采用MPLA算法处理后的结果与传统的成谱方法得到的结果进行对比,结果表明在具有正态分布PDF的频谱峰值的典型情况下,即使仅对两个脉冲高度进行平均,变换后峰的FWHM也变窄。  相似文献   
10.
In this cross-sectional study, the relationship between noninvasively measured neurocardiovascular signal entropy and physical frailty was explored in a sample of community-dwelling older adults from The Irish Longitudinal Study on Ageing (TILDA). The hypothesis under investigation was that dysfunction in the neurovascular and cardiovascular systems, as quantified by short-length signal complexity during a lying-to-stand test (active stand), could provide a marker for frailty. Frailty status (i.e., “non-frail”, “pre-frail”, and “frail”) was based on Fried’s criteria (i.e., exhaustion, unexplained weight loss, weakness, slowness, and low physical activity). Approximate entropy (ApEn) and sample entropy (SampEn) were calculated during resting (lying down), active standing, and recovery phases. There was continuously measured blood pressure/heart rate data from 2645 individuals (53.0% female) and frontal lobe tissue oxygenation data from 2225 participants (52.3% female); both samples had a mean (SD) age of 64.3 (7.7) years. Results revealed statistically significant associations between neurocardiovascular signal entropy and frailty status. Entropy differences between non-frail and pre-frail/frail were greater during resting state compared with standing and recovery phases. Compared with ApEn, SampEn seemed to have better discriminating power between non-frail and pre-frail/frail individuals. The quantification of entropy in short length neurocardiovascular signals could provide a clinically useful marker of the multiple physiological dysregulations that underlie physical frailty.  相似文献   
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