一种快速检测莪术质量的检测模型及方法技术

本发明专利技术属于中药材检测技术领域，具体涉及一种快速检测莪术质量的检测模型及方法。本发明专利技术的检测模型通过如下步骤建立：(1)测试莪术样品的红外光谱曲线和生物活性参数；所述生物活性参数为凝血酶抑制率、ABTS的清除率或DPPH的清除率中的一种；(2)将步骤(1)得到的红外光谱曲线和生物活性参数构成训练集和预测集；(3)使用Kennarda‑Stone算法，基于步骤(2)得到的训练集和预测集建立莪术生物活性参数的检测模型。利用该方法得到的检测模型，能够基于手提便携式近红外光谱仪采集的红外数据预测莪术的凝血酶抑制率、ABTS的清除率和DPPH的清除率。具有快速、简便，能够进行现场检测的优点，在中药材产区、市场、医院等场合具有很高的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种快速检测莪术质量的检测模型及方法
本专利技术属于中药材检测
，具体涉及一种快速检测莪术质量的检测模型及方法。
技术介绍
莪术在中国作为传统的活血化瘀药用于中医临床已有上千年的历史。目前，市面上存在生莪术制成的饮片和经过醋炮制得到的醋莪术产品，长期的临床用药实践结果表明，生莪术活血化瘀能力强于醋莪术，但是有时也存在个别醋莪术活血能力强于生莪术，这种不规律的质量情况源于植物生长中环境、年份等因素的影响，同时也受到植物本身种质的影响。然而，莪术活血效果源自多种活性，医生在开具处方的过程中通常根据药材重量控制给药量，这是基于一个理想的前提——每一份药材的生物活性是相同的。事实往往并非如此，由于药材炮制工艺和植株个体间差异，每一份药材的生物活性是不同的。现行的方法是抽取同批次药材中的几个代表整体批次，以其中几个化合物的含量作为质量控制的标准。然而这种方法仍然存在问题，一是同批次药材之间仍然存在差异，抽样无法代表整体；二是该方法费时费力，且对医生开具处方没有帮助，药材中对同一靶标作用的活性物质基础通常是多个，检测的几种化合物并不一定能够代表药材真正的生物活性。因此，建立一种能够在线快速无损检测每一份药材生物活性指标的方法是推进中医药现代化发展的关键。凝血酶(FⅡa)是凝血通路的关键酶，它直接作用于血液凝固过程的最后一步，促使血浆中的可溶性纤维蛋白原转变成不溶的纤维蛋白，从而达到速效止血的目的。探究莪术对该酶的抑制活性能很好地体现莪术的活血能力。过氧化脂质是引起中医“气滞血瘀”证的关键因素之一，它和自由基一起会损伤血管内皮细胞，引起血小板聚集，从而引起中医所说的“癥瘕痞块”和“血瘀”。因此，测定莪术的凝血酶抑制能力和抗氧化能力，对全面评价莪术“活血化瘀”能力有重要意义。目前，测定凝血酶抑制活性的方法有很多，常用的主要有发色底物法和滴定法，抗氧化能力测试需要借助酶标仪检测。这些方法都是基于实验室环境的，需要专业技术和仪器，不利于其广泛地应用。此外，这些检测技术需要复杂的样品制备和重复性好的提取条件，这导致这些指标的检测可能重现性较差。手提便携式近红外光谱仪(Micro-NIR)是一种非常便携的光学设备，只有手机大小，且可以通过蓝牙连接手机完成户外或者各种类似场景的近红外光谱获取，所得数据可以通过网络上传至服务器，快速，在线地得到各种定性定量结果，且检测时间仅需数秒，价格大幅降低。目前关于手提便携式近红外光谱仪的应用包括对天然产物含量的定量测试和食品风味的预测等。若能够将手提便携式近红外光谱仪用于莪术药材的生物活性的检测，则能够很好地解决上述问题。手提便携式近红外光谱仪成本低，价格仅为台式近红外光谱仪的1/20，且操作简便，不受限于实验室环境，这对发展近红外光谱技术在中药质量检测的应用是至关重要的。然而，相比较于成熟的台式近红外光谱仪，手提便携式近红外光谱仪采集光谱的范围较窄，且采样点数少，导致光谱分辨率的下降，即，针对莪术药材样品，即使用手提便携式近红外光谱仪采集得到其低分辨的红外光谱，检测人员仍然无法确定这些谱线与莪术药材的抗凝血效果和自由基清除效果有何关联，进而无法根据这些谱线判断莪术药材生物活性。
技术实现思路
针对现有技术的困难，本专利技术提供一种快速检测莪术质量的检测模型及方法，其目的在于：探究出最适的预处理方法去除噪音，最适的特征选择方法保留最重要的相关波段数据，最大程度保留了目的信息，实现了目标指标的准确检测模型的建立。进而实现利用手提便携式近红外光谱仪采集到的红外光谱预测莪术的生物活性参数。一种快速检测莪术质量的检测模型，它是通过检测莪术的红外光谱曲线对莪术的生物活性参数进行预测，所述生物活性参数为凝血酶抑制率、ABTS的清除率或DPPH的清除率。优选的，该检测模型的构建方法包括如下步骤：(1)测试莪术样品的红外光谱曲线和生物活性参数；(2)将步骤(1)的得到的红外光谱曲线和生物活性参数构成训练集和预测集；(3)使用Kennarda-Stone算法，基于步骤(2)得到的训练集和预测集建立莪术生物活性参数的检测模型。优选的，步骤(1)中，所述莪术样品为生莪术或醋莪术的干燥粉末或提取物。优选的，步骤(1)中，所述红外光谱曲线通过手提便携式近红外光谱仪采集，采谱的范围为950-1650nm。优选的，所述手提便携式近红外光谱仪在950-1650nm范围内采集的数据点数为228个。优选的，所述红外光谱曲线通过如下步骤获得：(a)对莪术样品进行红外光谱测试，得到原始光谱数据；(b)对所述原始光谱数据进行平滑处理；(c)对步骤(b)得到的平滑后的光谱数据进行特征波段筛选，即得红外光谱曲线。优选的，步骤(b)中，所述平滑处理的方法为多元散射校正、标准正态变换或Savitzky-Golay平滑中的至少一种，所述Savitzky-Golay平滑的参数选择为5-15个数据点、1-2阶导数平滑；优选的，所述生物活性参数为凝血酶抑制率，所述平滑处理的方法为标准正态变换，或，所述生物活性参数为ABTS的清除率，所述平滑处理的方法为Savitzky-Golay平滑，参数选择为9个数据点、2阶导数平滑；或，所述生物活性参数为DPPH的清除率，步骤(b)中，所述平滑处理的方法为Savitzky-Golay平滑，参数选择为15个数据点、2阶导数平滑。优选的，步骤(c)中，所述特征波段筛选的方法为CARS算法、IRIV算法、GA算法、VCPA-IRIV算法或VCPA-GA算法；优选的，所述生物活性参数为凝血酶抑制率，所述特征波段筛选的方法为IRIV算法；或，所述生物活性参数为ABTS的清除率，所述特征波段筛选的方法为CARS算法；或，所述生物活性参数为DPPH的清除率，所述特征波段筛选的方法为VCPA-IRIV算法；进一步优选的，所述生物活性参数为凝血酶抑制率，步骤(b)中，所述平滑处理的方法为标准正态变换，步骤(c)中，所述特征波段筛选的方法为IRIV算法；或，所述生物活性参数为ABTS的清除率，步骤(b)中，所述平滑处理的方法为Savitzky-Golay平滑，参数选择为9个数据点、2阶导数平滑；步骤(c)中，所述特征波段筛选的方法为CARS算法；或，所述生物活性参数为DPPH的清除率，步骤(b)中，所述平滑处理的方法为Savitzky-Golay平滑，参数选择为15个数据点、2阶导数平滑，步骤(c)中，所述特征波段筛选的方法为VCPA-IRIV算法。优选的，步骤(3)中，所述检测模型为偏最小二乘回归模型。优选的，步骤(3)中，通过确定系数和均方根误差对检测模型最优特征值进行选取。本专利技术还提供一种快速检测莪术质量的方法，包括如下步骤：(Ⅰ)取待测莪术样品，测红外光谱曲线；(Ⅱ)将步骤(Ⅰ)得到红外光谱曲线输入上述检测模型中，得到生物活性参数的预测值；(Ⅲ)判断莪术质量。通过本专利技术方法建立的检测模型，能够基于手提便携式近红外光谱仪采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速检测莪术质量的检测模型，其特征在于：它是通过检测莪术的红外光谱曲线对莪术的生物活性参数进行预测，所述生物活性参数为凝血酶抑制率、ABTS的清除率或DPPH的清除率。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速检测莪术质量的检测模型，其特征在于：它是通过检测莪术的红外光谱曲线对莪术的生物活性参数进行预测，所述生物活性参数为凝血酶抑制率、ABTS的清除率或DPPH的清除率。


2.根据权利要求1所述的检测模型，其特征在于：该检测模型的构建方法包括如下步骤：
(1)测试莪术样品的红外光谱曲线和生物活性参数；
(2)将步骤(1)的得到的红外光谱曲线和生物活性参数构成训练集和预测集；
(3)使用Kennarda-Stone算法，基于步骤(2)得到的训练集和预测集建立莪术生物活性参数的检测模型。


3.按照权利要求2所述的检测模型，其特征在于：步骤(1)中，所述莪术样品为生莪术或醋莪术的干燥粉末或提取物。


4.按照权利要求2所述的检测模型，其特征在于：步骤(1)中，所述红外光谱曲线通过手提便携式近红外光谱仪采集，采谱的范围为950-1650nm；
优选的，所述手提便携式近红外光谱仪在950-1650nm范围内采集的数据点数为228个。


5.按照权利要求1-4任意一项所述的检测模型，其特征在于：所述红外光谱曲线通过如下步骤获得：
(a)对莪术样品进行红外光谱测试，得到原始光谱数据；
(b)对所述原始光谱数据进行平滑处理；
(c)对步骤(b)得到的平滑后的光谱数据进行特征波段筛选，即得红外光谱曲线。


6.按照权利要求5所述的检测模型，其特征在于：步骤(b)中，所述平滑处理的方法为多元散射校正、标准正态变换或Savitzky-Golay平滑中的至少一种，所述Savitzky-Golay平滑的参数选择为5-15个数据点、1-2阶导数平滑；
优选的，所述生物活性参数为凝血酶抑制率，所述平滑处理的方法为标准正态变换，或，所述生物活性参数为ABTS的清除率，所述平滑处理的方法为Savitzky-Golay平滑，参数选择为9个数...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟江，蓝振威，
申请(专利权)人：广东药科大学，
类型：发明
国别省市：广东;44