一种基于1H‑NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定装置及方法制造方法及图纸

一种基于1H‑NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定方法，包括依序连接的核磁共振NMR装置，对收集的多个树种N个木材标准样品及待测样品进行测定；利用MestReNova软件进行相位校正、基线校正、扣除溶剂峰，分段积分，归一化处理，导出数据，建立标准样品的N×M结构的1H‑NMR数据库；将待测样品与标准样品的数据进行比较分析实现对待测样品的归类和鉴别。本发明专利技术通过对收集的多个木材标准样品进行1H‑NMR图谱测定，采用sPLS‑DA分析，成功将木材样本按品种区分开来，实现对未知样本的归类，最后引入计算机系统即可自动处理得到可视化结果。使不同种类的木材在分析结果图上得到很好的区分，为木材的分类鉴别提供一种新的方法。

A device and method for identification of rare plants wood 1H based on NMR database

【技术实现步骤摘要】
一种基于1H-NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定装置及方法
本专利技术涉及一种木材识别方法，尤其是一种使用计算机辅助手段、基于1H-NMR数据库的鉴定装置及方法。
技术介绍
木材识别的早期方法主要是依靠人工经验和知识，并结合一些辅助工具，如检索表、边缘穿孔卡，又如公告日为1986年10月1日，公告号为CN86200457U的中国专利申请公开的数目木材识别卡，等等，根据宏观特征和微观特征，通过观察、比较和分析逐步鉴定识别木材，这种方法受鉴定者的主观因素的影响很大、识别率低，致使有些珍贵的、价格较高的、或具有特殊用途的木材，往往被当作一般用材处理，至于一般用木材，也会出现因识别不清而导致盲目使用、错用的现象，不仅给木材生产、销售和使用等各个环节带来不便，影响了森工企业经济利益的提高，也浪费了宝贵的资源，另外，由于依靠人工的识别方法耗费时间很长，也在一定程度上造成了人力资源的浪费。近年来，计算机辅助木材识别逐渐成为一种主流的木材识别方法，如授权公告日为2009年8月5日，公告号为100523793C的中国专利所公布的红木的近红外光谱识别方法，就是采用红木及非红木木材样本，利用近红外光谱设备在木材样本表面的不同位置采集数次近红外光谱，对于同一个样本在3～10个位置分别采集光谱，再经过光谱预处理，如平滑、基线校正、一阶导数、二阶导数、多元散射校正或数据降维预处理后，通过软独立建模分类或最小二乘判别分析等多变量数据分析方法，建立真假红木及其木材树种的判别模型，从而，利用建立的模型即可实现怎加红木及木材树种的判别。这种方法具有较高的分析效率和准确度，但由于其基于的样本是木材实物，对于一些不易取样和搬运的木材，在实际操作方面，存在着一定的困难。基于木材纤维或者体视图像，采用机器视觉手段的识别方法克服了上述问题，众所周知，木材识别往往由木材图片中的关键特征区域所决定，而木材图片中的含有断裂、树脂道、虫蛀、霉变等特征的噪声区域，则对木材的识别有一定的抑制作用，现有的此类识别方法没有有效的突出木材关键特征区域的作用，也不能很好的消除噪声区域的影响，从而大大的降低了识别率。NMR广泛应用于制药、化学、食品、生物工程等领域的结构分析和性能研究、分子结构的相互作用研究，如对有机化合物、中草药有效成分、无机物、聚合物、高分子化合物、金属有机化合物及络合物等进行结构测定；对器官或组织细胞内微量代谢组分进行检测,为多肽、糖、酶、核糖核酸、纤维素及微量生物样品等天然大分子的研究提供多种信息；采用在线HPLC-NMR提高信号分辨率和峰识别度，对用于流行病学目的而收集样品的药物代谢物鉴定、在毒性评价中的生物标记物鉴定以及研究益生菌对模拟哺乳动物系统的影响等。而且，NMR不仅单独应用，还与质谱结合用于代谢组学中的毒性研究。相关关系分析方法与NMR结合还被扩展到分析一个前列腺癌模型的蛋白质组学数据，以及鼠心血管疾病和肥胖模型的基因组学数据。随着细胞生物学、分子生物学、遗传学的迅速发展和对遗传标记研究的深入，NMR为研究代谢和生理生化提供了条件。NMR在生物信息学和结构生物学的研究中发挥着越来越重要的作用。NMR技术的不断发展和成熟，拓宽了其应用领域，如从蛋白质、多肽、核酸等生物大分子结构及它们与小分子的相互作用到动物和人体的生理、病理、生化等过程机制的研究，还可用于药物毒性评价、临床患者疾病的诊断、治疗效果的检测等等。核磁共振在代谢研究中的优点就是无损伤性和样品前处理的简易性，但它的不足之处则是低灵敏度低分辨率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中识别率较、可靠性低的问题，提出了一种具有较高识别率和可靠性的基于1H-NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定装置及方法。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于1H-NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定装置，包括依序连接的核磁共振NMR装置、超声波提取装置、带模式识别软件的计算机装置，所述核磁共振（NMR）装置包括依序连接的一个产生高性能恒定磁场的磁体，提供均匀、稳定的磁场，以保证实验方法的高分辨率和高灵敏度；一个产生激发场的射频系统，用以控制射频脉冲的发射；一个负责发射激发脉冲到样品和接收放射出信号的探头；一个增强和检测自旋响应的检测系统，包括有前置放大器和接收机，该检测系统将共振信号转换成感应电流信号，并根据增益对信号进行适当的放大）；以及计算机与控制系统；和一些样品温度控制单元、空压机的辅助装置；其中，在超导磁体提供的恒定磁场环境下，射频系统控制探头发射全频射频脉冲，不同进动频率的质子在相应的射频脉冲频率下发生共振，产生的共振信号经探头采集，再经由检测系统转换、放大成感应电流信号（FID）传至谱仪。计算机将感应电流信号（FID）信号转换成共振谱图。一种基于1H-NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定方法，包括以下步骤：1.对收集的多个树种N个木材标准样品进行测定，其中采用纯甲醇测定各标准样品的色谱，采用超导核磁共振谱仪测定标准样品的波谱信号，得到标准样品的核磁共振氢谱；2.利用MestReNova软件对上述核磁共振氢谱谱图，依次进行相位校正、基线校正、扣除溶剂峰，分段积分，归一化处理，导出数据，得到化学位移及相应积分面积；经过上述信号处理之后，建立标准样品的N×M结构的1H-NMR数据库；3.对未知的木材待测样品进行测定，其中采用纯甲醇测定各未知的待测样品的色谱，采用超导核磁共振谱仪测定未知的待测样品的波谱信号，得到未知的待测样品的核磁共振氢谱；利用MestReNova软件对谱图依次进行相位校正、基线校正、扣除溶剂峰，分段积分，归一化处理，导出数据，得到化学位移及相应积分面积；经过上述信号处理得到未知的待测样品的1H-NMR数据；4.将待测样品的1H-NMR数据与1H-NMR数据库的数据进行比较分析实现对未知样本的归类和鉴别。优选地，上述步骤1中采用纯甲醇测定各标准样品的色谱包括以下优化方法：11.通过考察加入氘代甲醇的量和超声提取时间两方面因素对信噪比的影响，来确认最优提取方法，确定氘代甲醇加入量1ml，超声提取时间30min。12.用电钻在木材样品上均匀钻孔4～6个，取出粉末木材样，混匀。称取100mg于2mL离心管中，加入1ml氘代甲醇，超声提取30min，高速离心10min（转速13000rpm），转移上清液至5mm口径核磁管，测定核磁共振氢谱，得到含峰更多、更强的信息更为丰富、稳定性更强、重复性更强的标准样品图谱——核磁共振氢谱。优选地，上述步骤1中采用超导核磁共振谱仪测定标准样品的波谱信号包括以下方法和条件：采用标准一维zgpr脉冲对标准样品进行测定，主要参数设置：谱宽16ppm，采样点64k，采样时间4s，扫描次数24，将所收集的多个树种的M个木材标准样品，用电钻在木材上均匀钻孔4～6个，取出粉末样，混匀。称取100mg粉末于2mL离心管，加入1ml氘代甲醇，超声提取30min，高速离心10min（转速13000rpm），转移上清液至5mm口径核磁管，对标准样品进行核磁共振氢谱的测定。优选地，上述步骤2中利用MestReNova软件对上述核磁共振氢谱谱图依次进行相位校正、基线校正、扣除溶剂峰，分段积分，归一化处理，导出数据，得到化学位移及相应积分面积，其包括以下步骤：21.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于1H‑NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定装置，其特征在于包括依序连接的核磁共振NMR装置、超声波提取装置、带模式识别软件的计算机装置，所述核磁共振（NMR）装置包括依序连接的：一个产生高性能恒定磁场的磁体，提供均匀、稳定的磁场，以保证实验方法的高分辨率和高灵敏度；一个产生激发场的射频系统，用以控制射频脉冲的发射；一个负责发射激发脉冲到样品和接收放射出信号的探头；一个增强和检测自旋响应的检测系统，包括有前置放大器和接收机，该检测系统将共振信号转换成感应电流信号，并根据增益对信号进行适当的放大；以及计算机与控制系统；和一些样品温度控制单元、空压机的辅助装置；其中，在超导磁体提供的恒定磁场环境下，射频系统控制探头发射全频射频脉冲，不同进动频率的质子在相应的射频脉冲频率下发生共振，产生的共振信号经探头采集，再经由检测系统转换、放大成感应电流信号（FID）传至谱仪，计算机将感应电流信号（FID）信号转换成共振谱图。

【技术特征摘要】
1.一种基于1H-NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定装置，其特征在于包括依序连接的核磁共振NMR装置、超声波提取装置、带模式识别软件的计算机装置，所述核磁共振（NMR）装置包括依序连接的：一个产生高性能恒定磁场的磁体，提供均匀、稳定的磁场，以保证实验方法的高分辨率和高灵敏度；一个产生激发场的射频系统，用以控制射频脉冲的发射；一个负责发射激发脉冲到样品和接收放射出信号的探头；一个增强和检测自旋响应的检测系统，包括有前置放大器和接收机，该检测系统将共振信号转换成感应电流信号，并根据增益对信号进行适当的放大；以及计算机与控制系统；和一些样品温度控制单元、空压机的辅助装置；其中，在超导磁体提供的恒定磁场环境下，射频系统控制探头发射全频射频脉冲，不同进动频率的质子在相应的射频脉冲频率下发生共振，产生的共振信号经探头采集，再经由检测系统转换、放大成感应电流信号（FID）传至谱仪，计算机将感应电流信号（FID）信号转换成共振谱图。2.一种基于1H-NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定方法，其特征在于包括以下步骤：对收集的多个树种N个木材标准样品进行测定，其中采用纯甲醇测定各标准样品的色谱，采用超导核磁共振谱仪测定标准样品的波谱信号，得到标准样品的核磁共振氢谱；利用MestReNova软件对上述核磁共振氢谱谱图依次进行相位校正、基线校正、扣除溶剂峰，分段积分，归一化处理，导出数据，得到化学位移及相应积分面积；经过上述信号处理之后，建立标准样品的N×M结构的1H-NMR数据库；对未知的木材待测样品进行测定，其中采用纯甲醇测定各未知的待测样品的色谱，采用超导核磁共振谱仪测定未知的待测样品的波谱信号，得到未知的待测样品的核磁共振氢谱；利用MestReNova软件对谱图依次进行相位校正、基线校正、扣除溶剂峰，分段积分，归一化处理，导出数据，得到化学位移及相应积分面积；经过上述信号处理得到未知的待测样品的1H-NMR数据；将待测样品的1H-NMR数据与1H-NMR数据库的数据进行比较分析实现对未知样本的归类和鉴别。3.根据权利要求2所述的基于1H-NMR数据库的珍贵植物木材的鉴定方法，其特征在于在于上述步骤1中采用纯甲醇测定各标准样品的色谱包括以下优化方法：通过考察加入氘代甲醇的量和超声提取时间两方面因素对信噪比的影响，来确认最优提取方法，确定氘代甲醇加入量1ml，超声提取时间30min，12.用电钻在木材样品上均匀钻孔4～6个，取出粉末木材样，混匀，称取100mg于2mL离心管中，加入1ml氘代甲醇，超声提取30min，高速离心10min（转速13000rpm），转移上清液至5mm口径核磁管，测定核磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟扬，
申请(专利权)人：孟扬，
类型：发明
国别省市：广东,44