[发明专利]一种基于近红外光谱及化学计量学的二元掺伪当归定量分析方法

说明书

本发明涉及一种基于近红外光谱及化学计量学的二元掺伪当归定量分析方法。具体步骤为先购买当归及相似品若干，配制一定数目的当归掺伪样品；采集掺伪样品的近红外漫反射光谱；采用KS分组方式，将数据集划分为训练集和预测集；确定偏最小二乘回归模型的因子数；再次，考察SG平滑法、多元散射校正、标准正态变量、一阶导数、二阶导数、连续小波变换及其组合的预处理效果，得到最佳预处理方法；最后，采用最佳预处理‑PLSR建模方法对二元掺伪当归定量分析。本发明基于近红外光谱及化学计量学，快速简便，无损样品。本发明适用于二元掺伪当归的定量分析。

技术领域

本发明属于中药分析领域当归的定量分析技术，涉及一种基于近红外光谱及化学计量学的二元掺伪当归定量分析方法。

背景技术

当归为伞形目伞形科植物，主要分布于高寒多雨山区。当归不仅能够补血活血，而且通经通络，并广泛用于衰弱贫血、虚寒腹痛、风湿麻痹、调经止痛等诸多方面。然而由于药物资源匮乏、药物价格较高和需求量大等问题，市场中当归掺伪现象屡见不鲜。常见的当归伪品有独活、川芎、白术等，其形态近似且难以用肉眼辨别，错用会导致疗效不理想，甚至会威胁到人身健康，故相应的检测鉴别技术也应运而生。

常用的中药鉴别方法有色谱法、光谱法、差热分析法、随机扩增DNA法、扫描电镜技术和电泳法等。其中，薄层色谱法简便快捷但成分复杂时重现性较差，紫外光谱法灵敏度高但对亲缘相近的中药区分有些困难。近红外光谱(NIRS)技术具有分析快速、低成本、无污染、无需前处理和多组分同时测定等优点(赵国华，刘嘉，赵秋爽，基于近红外光谱的食品掺假淀粉快速测定方法及系统，中国发明专利，2014，CN201410271077.2)。NIRS能够反映中药材体系之间的整体区别。因此，定性分析是NIRS在中药领域应用的一个重要分支，已广泛应用于中药材的真伪鉴别(臧恒昌，曾英姿，聂磊，杨海龙，胡甜，于洪亮，基于近红外分析技术的党参真伪鉴别和产地判定的方法，中国发明专利，2015，CN201510141871.X)。

由于近红外光谱图的重叠严重性和不连续性，所以需要借助化学计量学中的多元校正方法进行定量分析。多元校正方法主要有主成分回归(PCR)、偏最小二乘回归(PLSR)、人工神经网络(BP-ANN)、支持向量回归(SVR)和极限学习机(ELM)等。其中PLSR预测能力强并且对模型要求简单，成为应用最为广泛的多元校正方法之一。为了得到可靠的当归掺伪分析结果，光谱的预处理是非常必要的。预处理方法主要有SG平滑，一阶导数(1^stDer)，二阶导数(2^ndDer)，连续小波变换(CWT)，多元散射校正(MSC)，标准正态变量(SNV)等。SG平滑、一阶导数和二阶导数均将窗口数作为其重要参数，若窗口数太低，会导致平滑效果不理想，过高会导致偏于理想化，而失去较多信息造成失真。小波变换有两个重要的参数需要确定，即小波函数和分解尺度，这两个参数直接关系到光谱预处理结果的好坏。所以，哪种预处理方法效果最好，需要结合处理效果选取。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，以近红外光谱作为测试手段，通过合适的预处理方法对光谱进行预处理，再结合PLSR建模，提供一种准确、快速的二元掺伪当归定量分析方法。

为实现本发明所提供的技术方案包括以下步骤：

1)配制样品

从多家药店购买当归及其伪品若干批次，将中药材用粉碎机粉碎，之后过120目筛，将收集的细腻粉末放入纸袋中进行烘干并按一定比例配制二元掺伪样品，其中同一配比下用不同当归配制3个当归掺伪样品，封瓶，编号。

2)采集样品的近红外光谱

设置近红外相关的参数并对仪器的性能进行测试，采集样品的近红外光谱。

3)数据分组

采用KS分组方式，将数据集划分为训练集和预测集。

4)确定偏最小二乘回归模型的最佳因子数