基于近红外光谱和聚类分析技术的甘草快速鉴别方法技术

本发明专利技术属于中药材鉴定技术领域，具体涉及基于近红外光谱和聚类分析技术的甘草快速鉴别方法。本发明专利技术提供了一种快速鉴别甘草基原及生长条件的方法，所述基原为中国药典2015年版一部规定的甘草基原中的任意一种，所述生长条件包括野生及栽培，具体操作步骤包括：SA1、甘草模型药材粉制备；SA2、扫描获取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉的近红外光谱图；SA3、利用聚类分析方法建立特定基原野生甘草模型及栽培甘草模型定性鉴别分析标准模型；SA4、供试品分析。该方法适用于不同基原的野生及栽培甘草定性鉴别，成本几近于零，操作简便快捷，一般在10分钟内即可完成，准确率100%，符合药品监督管理对快检的要求。

Rapid identification of Glycyrrhiza Glycyrrhiza based on near infrared spectroscopy and cluster analysis

The invention belongs to the technical field of Chinese medicinal materials identification, and specifically relates to a quick identification method of licorice based on near infrared spectroscopy and clustering analysis technology. The invention provides a method for rapid identification of raw licorice and growth conditions, any provisions of the base from licorice base China Pharmacopoeia 2015 edition of the original one, the growth conditions including wild and cultivated, the specific steps include: SA1, licorice model medicinal powder preparation; near infrared map spectroscopy SA2 scanning to obtain the specific origin of wild licorice medicinal powder and model of cultivated licorice medicinal powder model; the establishment of specific raw wild licorice model and cultivated licorice model qualitative analysis standard model SA3, using cluster analysis method; SA4, sample analysis. This method is suitable for qualitative identification of wild and cultivated liquorice with different primitives. The cost is almost zero, and the operation is simple and quick. It can be completed in 10 minutes, and the accuracy rate is 100%.

【技术实现步骤摘要】
基于近红外光谱和聚类分析技术的甘草快速鉴别方法
本专利技术属于中药材鉴定
，涉及中药材的光谱鉴别方法，特别是涉及基于近红外光谱和聚类分析技术的甘草快速鉴别方法。
技术介绍
甘草为豆科植物甘草（又称乌拉尔甘草）GlycyrrhizauralensisFisch.、胀果甘草GlycyrrhizainflataBat.或光果甘草GlycyrrhizaglabraL.的干燥根和根茎，甘，平，归心、肺、脾、胃经，具有补脾益气，清热解毒，祛痰止咳，缓急止痛，调和诸药的功效。素有“十方九草”之称。此外，甘草还被作为食品等使用。在我国，甘草分布范围最广，主要分布在西北、东北和华北地区，以内蒙古、宁夏、甘肃、新疆等西部地区所产的西甘草品质最佳。近年来，甘草作为药材、食品及烟草添加剂，其市场需求量急剧增加，野生资源遭到过度采挖，蕴藏量已不足50万吨，被列入《国家重点保护野生药材物种名录》二级保护野生药材。2000年国务院发布的《关于禁止采集和销售发菜制止滥挖甘草和麻黄草有关问题的通知》，明令禁止对甘草的掠夺性采挖。目前，市售甘草以人工栽培为主。但是由于栽培与野生药材之间存在质量差异，对二者进行准确鉴别，有利于指导临床及生产合理区分使用，提高临床疗效。中药鉴定旨在研究中药的品种、质量，保证临床疗效。目前，对于中药鉴定研究除传统的基原鉴别、性状鉴别、显微鉴别和理化鉴别外，以指纹图谱研究较多。其次，分子鉴定也已逐步开展。指纹图谱虽然可以反映药材的内在质量，但是需要考虑产地、采收期等因素对化学成分的影响，且需要对药材进行前处理；分子鉴定专属性强，但是其操作复杂，成本高。近红外光谱作为一种快速、价廉、无损分析方法，广泛应用于农业、食品、化学和石油化工等领域的定性和定量分析，已被欧美药典纳入附录内容。近红外光谱分析技术在中药材真伪、掺伪、产地、同属中药品种和中成药的鉴定及含量测定等方面已有相关研究报道。目前，野生甘草的自然分布区已大面积开展人工栽培，药材市场同时存在野生和栽培甘草。野生和栽培甘草成分空间分布格局、形态组织学、质量特征及市场销售价格均存在差异。目前对于甘草的鉴定主要集中在不同产地、不同品种来源的鉴定。如：中国专利号CN105543373A公开了一种快速鉴定不同品种来源甘草的方法；CN103293213A公开了一种乌拉尔甘草和胀果甘草种子的鉴定方法。但是，有关野生和栽培甘草的鉴别方法，特别是快速、准确鉴别野生和栽培甘草方法的研究报道，目前相对较少。狄天云，高晓娟，张霞等人采用HPLC和紫外光谱法测定9批野生甘草和14批栽培甘草中甘草苷、甘草酸和总黄酮的含量并采集其近红外光谱信息。结果显示，基于指标成分定量的色谱鉴别无法有效鉴别宁夏野生和栽培甘草，近红外光谱结合聚类分析和主成分分析能够直观、快速、有效鉴别宁夏野生和栽培甘草样品，为甘草生长方式的鉴别及应用研究提供有效方法。同时，为甘草的品种、产地及规格等方面的鉴别提供了研究思路（狄天云,高晓娟,张霞,等.基于指标成分与近红外光谱对宁夏野生和栽培甘草的比较鉴别研究[J].中国中药杂志,2017,42(3):536.）。但是，该方法仅适用于宁夏野生和栽培乌拉尔甘草的鉴别，且未公开详细操作过程及技术参数。到目前为止，尚缺乏快速准确鉴别不同基原的野生及栽培甘草的系统、完整方法。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，针对目前无法快速、准确鉴别不同基原的野生及栽培甘草的问题，本专利技术的目的是提供基于近红外光谱和聚类分析技术的快速、准确鉴别不同基原的野生及栽培甘草的方法，用于指导临床或生产合理区分使用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种快速鉴别甘草基原及生长条件的方法，所述基原为豆科植物甘草GlycyrrhizauralensisFisch.、胀果甘草GlycyrrhizainflataBat.、光果甘草GlycyrrhizaglabraL.中任意一种的干燥根和根茎，所述生长条件包括野生及栽培，其特征在于，包括如下步骤：SA1、甘草模型药材粉制备：取已知基原及生长条件符合《中国药典》2015年版一部“甘草”项下规定的甘草模型药材，同一基原野生和栽培甘草模型药材至少各取五批，分别除去杂质，粉碎，过180目筛，得到特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉。SA2、扫描获取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉的近红外光谱图：分别称取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱。SA3、利用聚类分析方法建立特定基原野生甘草模型及栽培甘草模型定性鉴别分析标准模型：将测得的各批次特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉近红外光谱数据导入OPUS5.5软件，采用一阶导数和矢量归一化预处理方式，对各批次特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉近红外光谱进行预处理后，设置平滑点为13，采用OPUS5.5软件进行聚类分析，特定基原野生甘草模型及栽培甘草模型分别聚类，建立近红外定性鉴别分析标准模型，保存，备用。SA4、供试品分析：取供试品，粉碎，过180目筛，称取1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱，将测得的近红外光谱数据按步骤SA3方法处理，进行聚类分析，参照已保存的定性鉴别分析标准模型判定供试品的基原及生长条件。进一步，在步骤SA1中，所述同一基原野生和栽培甘草模型药材可使用对照药材。进一步，在步骤SA2中，所述用傅利叶变换近红外光谱仪扫描近红外光谱的测试条件为：分辨率8cm-1；样品累积扫描次数32Scans；背景累积扫描次数32Scans；光谱范围12000～4000cm-1；每个样品平行测定6次，取平均值作为该样品的原始光谱。进一步，在步骤SA3中，所述保存，包括保存所有过程数据及图谱。进一步，在步骤SA3中，建立定性鉴别分析标准模型后，可以通过分析已知基原及生长条件，且未参与建立近红外定性鉴别分析标准模型的甘草药材，评价标准模型的准确率。进一步，所述步骤SA4的另一种操作方法为：供试品分析：取供试品，粉碎，过180目筛，称取1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱，将测得的供试品近红外光谱数据按步骤SA3方法进行预处理后，和保存的定性鉴别分析标准模型数据进行聚类分析，根据供试品的聚类情况判定供试品的基原及生长条件。在此基础上，进一步的技术方案是，一种快速鉴别甘草基原及生长条件的简化方法，所述基原为豆科植物甘草GlycyrrhizauralensisFisch.、胀果甘草GlycyrrhizainflataBat.、光果甘草GlycyrrhizaglabraL.中任意一种的干燥根和根茎，所述生长条件包括野生及栽培，其特征在于，包括如下步骤：SB1、甘草模型药材粉制备：取已知基原及生长条件符合《中国药典》2015年版一部“甘草”项下规定的甘草模型药材，同一基原野生和栽培甘草模型药材至少各取五批，分别除去杂质，粉碎，过180目筛，得到特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉。SB2、扫描获取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉的近红外光谱图：分别称取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱。SB3、供试品分析：取供试品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速鉴别甘草基原及生长条件的方法，所述基原为豆科植物甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch .、胀果甘草Glycyrrhiza inflata Bat .、光果甘草Glycyrrhiza glabra L .中任意一种的干燥根和根茎，所述生长条件包括野生及栽培，其特征在于，包括如下步骤：SA1、甘草模型药材粉制备：取已知基原及生长条件符合《中国药典》2015年版一部“甘草”项下规定的甘草模型药材，同一基原野生和栽培甘草模型药材至少各取五批，分别除去杂质，粉碎，过180目筛，得到特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉；SA2、扫描获取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉的近红外光谱图：分别称取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱；SA3、利用聚类分析方法建立特定基原野生甘草模型及栽培甘草模型定性鉴别分析标准模型：将测得的各批次特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉近红外光谱数据导入OPUS5.5软件，采用一阶导数和矢量归一化预处理方式，对各批次特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉近红外光谱进行预处理后，设置平滑点为13，采用OPUS5.5软件进行聚类分析，特定基原野生甘草模型及栽培甘草模型分别聚类，建立近红外定性鉴别分析标准模型，保存，备用；SA4、供试品分析：取供试品，粉碎，过180目筛，称取1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱，将测得的近红外光谱数据按步骤SA3方法处理，进行聚类分析，参照已保存的定性鉴别分析标准模型判定供试品的基原及生长条件；或，取供试品，粉碎，过180目筛，称取1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱，将测得的供试品近红外光谱数据按步骤SA3方法进行预处理后，和保存的定性鉴别分析标准模型数据进行聚类分析，根据供试品的聚类情况判定供试品的基原及生长条件。...

【技术特征摘要】
1.一种快速鉴别甘草基原及生长条件的方法，所述基原为豆科植物甘草GlycyrrhizauralensisFisch.、胀果甘草GlycyrrhizainflataBat.、光果甘草GlycyrrhizaglabraL.中任意一种的干燥根和根茎，所述生长条件包括野生及栽培，其特征在于，包括如下步骤：SA1、甘草模型药材粉制备：取已知基原及生长条件符合《中国药典》2015年版一部“甘草”项下规定的甘草模型药材，同一基原野生和栽培甘草模型药材至少各取五批，分别除去杂质，粉碎，过180目筛，得到特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉；SA2、扫描获取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉的近红外光谱图：分别称取特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱；SA3、利用聚类分析方法建立特定基原野生甘草模型及栽培甘草模型定性鉴别分析标准模型：将测得的各批次特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉近红外光谱数据导入OPUS5.5软件，采用一阶导数和矢量归一化预处理方式，对各批次特定基原野生甘草模型药材粉及栽培甘草模型药材粉近红外光谱进行预处理后，设置平滑点为13，采用OPUS5.5软件进行聚类分析，特定基原野生甘草模型及栽培甘草模型分别聚类，建立近红外定性鉴别分析标准模型，保存，备用；SA4、供试品分析：取供试品，粉碎，过180目筛，称取1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱，将测得的近红外光谱数据按步骤SA3方法处理，进行聚类分析，参照已保存的定性鉴别分析标准模型判定供试品的基原及生长条件；或，取供试品，粉碎，过180目筛，称取1g，用傅利叶变换近红外光谱仪扫描获得近红外光谱，将测得的供试品近红外光谱数据按步骤SA3方法进行预处理后，和保存的定性鉴别分析标准模型数据进行聚类分析，根据供试品的聚类情况判定供试品的基原及生长条件。2.如权利要求1所述的一种快速鉴别甘草基原及生长条件的方法，其特征在于：在步骤SA1中，所述同一基原野生和栽培甘草模型药材可使用对照药材。3.如权利要求1所述的一种快速鉴别甘草...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉卿，温奎申，陶伟伟，李元杰，肖东，佟月，张霞，高晓娟，雍婧姣，赵建军，
申请(专利权)人：宁夏医科大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64