专利名称：丹参的近红外光谱鉴别方法
技术领域：
本发明涉及丹参，尤其涉及一种基于近红外光谱技术的丹参鉴别方法。属于中医 药研究技术领域。
背景技术：
丹参Salvia miltiorrhiza Bge 为唇形科(LabiaTae)鼠尾草(Salvia)属植物， 是常用中药之一。药用其根，因其根皮赤而肉紫，且形状似参而得名“丹参”。丹参作为传统 中药在我国沿用已久，具有祛淤止痛、活血通经、清心除烦之功效。随着丹参制剂的不断研 究开发和利用，丹参需求量逐渐增加。近两年来在中药材市场上出现了大量的丹参伪品，且 性状与正品极为相似。目前丹参及其伪品的鉴别主要采用经验鉴别和理化鉴别的方法(杨宏.韩树 欣.丹参的鉴别[J].时珍国医国药.2004,15(7) :417;曹珍.谢晓亮.丹参的不同鉴别方 法[J].时珍国医国药.2007,18(8) :1861-1863;张军伟.白明·丹参及其伪品的鉴别[J]. 河南中医学院学报.2004，19(1) :32·)。经验鉴别方法需要鉴定人员具有丰富的药材知识以及多年的实际鉴别经验，即使 知识和技能达到要求，鉴别结果也存在着极大的偶然性和人为因素。对于理化方法鉴别，不仅耗用时间长、操作复杂，还会用到大量有机试剂，造成环 境污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种基于近红外光谱技术的 高效可靠的丹参鉴别方法。具体来说，本发明方法包括a)采集设定批次的正品丹参、设定批次的伪品丹参和待鉴别样品的近红外光谱；b)根据所述正品丹参和伪品丹参的近红外光谱通过马氏距离结合主成分分析的 判别分析方法建立鉴别模型；在多元统计的判别分析中，常采用马氏距离来判别样本点的类别归属，马氏距离 是广义平方距离的一种，以多元正态分布理论为基础，有效地考虑了均值、方差、协方差三 个参数，是一个能够全面描述总体多元结构的综合指标；主成分分析是对多变量数据进行统计处理的一种数据线性投影方法，它在尽可能 保留原有信息的基础上将高维空间中的样本映射到较低维的主成分空间中，其基本思路是 以一种最优化方法浓缩数据信息，揭示结构特征；本发明方法通过主成分分析法在降低维数的同时充分提取光谱图中的有效信息， 再利用马氏距离法判别样本的类别归属。c)将所述待鉴别样品的近红外光谱输入所述鉴别模型得到所述待鉴别样品是否 为正品丹参的定性鉴别结果。
在本步骤中，所述鉴别模型根据待鉴别样品的近红外光谱提供的信息计算出该未 知样品到正品丹参和到伪品丹参间的马氏距离，并将与其马氏距离相对较近的类别判定为 未知样品的类别归属。
在本发明方法中，步骤b优选通过TQ Analyst软件以设定的主成分数建立鉴别模 型。所述主成分数优选为15-25。本发明方法优选在上述步骤a之前对所述正品丹参、伪品丹参和待鉴别样品进行 预处理，比如，在55-65°C的温度下烘干6-8小时，粉碎后用60目标准药筛筛选。本发明方法还优选在上述步骤b之前对所述正品丹参、伪品丹参和待鉴别样品的 近红外光谱进行预处理，所述预处理为多重散射校正结合一阶微分和Norris平滑处理。为了更好地建立鉴别模型，本发明方法优选使用包括下列成分的正品丹参产自 陕西的丹参、产自山东的丹参、产自四川的丹参、和产自河北的丹参各19-50批次。本发明 方法优选使用包括下列成分的伪品丹参产自四川的续断、产自中国的牛蒡根、和产自甘肃 的甘西鼠尾各5-11批次。本发明方法所称的“批次”是本领域常用的一个技术术语，不同 “批次”的药材之间的区别体现在产地(即生长环境)、采收时间、贮存时间、到货入库时间寸。为了提高模型的稳定性，在本发明方法中，每个批次的正品丹参或伪品丹参均优 选包括4-50份，所述正品丹参或伪品丹参的近红外光谱均为所述4-50份丹参的等质量比 均勻混合物的近红外光谱，即，在光谱采集前，对同一批次的4-50份丹参作混合处理，混合 方法可采用本领域公知的常规方法。在光谱的采集过程中，本发明方法优选通过近红外光谱仪漫反射光纤附件在下列 条件下采集近红外光谱扫描范围lOOOOIOOOcnT1，扫描次数32次，分辨率ScnT1。就本方法而言，其核心要素包括下列几方面1.主成分数的选择主成分数是建立模型过程中最核心的参数之一。主成分分析的中心目的是将数据 降维，将原变量进行转换，使少数几个新变量成为原变量的线性组合。同时这些变量要尽可 能多地表征原变量的数据特征而不丢失信息。经转换得到的新变量互不相关，可消除相互 重叠的信息部分。如果使用的主成分数过多，会包括过多的测量噪音而使模型的预测能力 下降；主成分数过少，则会丢失原始光谱中较多的有用信息，降低了模型的预测准确度。本发明发明人经过研究发现，在本发明的丹参建模过程中，主成分数优选在15-25 之间。2.用于建模的正伪品丹参的批次选择为了使建成的模型具有广泛的代表性，正伪品丹参批次的选择较为重要。在产地 选择方面，应尽可能覆盖全部丹参产地特别是主产区。即使同一产区不同的县、镇，样品性 质也会有微小差异，对最终模型的鉴别成功率产生影响。在批次数量选择方面，本发明发明 人经过研究发现，根据化学计量学算法的需要，正品丹参每个产地至少收集样品19-50批 次，伪品丹参每个产地至少收集样品5-11批次，以保证从样品中所提取的有效信息的代表 性。3.光谱的预处理由于存在样品不均勻、光散射等干扰以及近红外仪器自身的随机噪音，故应采用合理的光谱预处理方法以消除噪音、降低样品表面不均勻和色差等因素影响，提高模型的 预测精度和稳定性。本发明优选多重散射校正(Multiplicative Scatter Calibration, MSC)结合一阶微分(First Derivative)和Norris平滑处理对样品光谱在全谱区范围内进 行预处理，可有效地消除基线漂移，能更为细致的反映不同样品之间的信息差异。和现有技术相比，本发明方法的优势在于 本发明基于近红外光谱技术鉴别丹参药材真伪的方法操作简便、快速，结果准确 且无污染，是对丹参药材及其伪品鉴别方法的有益补充，也是药材分析的一个新的发展方 向。漫反射探头作为近红外检测仪的附件，通过开发其药材质量鉴别功能，扩展了近红外技 术在中药领域的应用，促进了制药工业的现代化进程。
图1是正品丹参的近红外光谱图；图2是伪品丹参(甘西鼠尾)的近红外光谱图；图3是伪品丹参(牛蒡根)的近红外光谱图；图4是伪品丹参(续断)的近红外光谱图；图5是丹参及其伪品的区分图，其中“□”表示正品丹参，“Δ”表示伪品丹参。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图对本发明作进一步描述。实施例1本实施例通过289批次正品丹参及其常见伪品包括续断、牛蒡根和甘西鼠尾的近 红外光谱图，结合化学计量学手段，建立了一种新的丹参鉴别模型，经验证，该模型的鉴别 效果良好。1.仪器与材料1. 1 仪器Antaris傅里叶变换近红外光谱仪(美国Thermo Fisher公司)，SabIR漫反 射光纤探头附件。软件=Result软件(美国Thermo Fisher公司)用于光谱的采集，TQ Analyste. 2软件(美国Thermo Fisher公司)用于光谱的预处理及算法的计算。1.2样品来源实验样品包括陕西等不同产地丹参药材以及续断、牛蒡根和甘西鼠尾等常见丹参 伪品，样品来源情况见表1。所有样品均由天士力现代中药资源有限公司质检部鉴定。表1.实施例1样品构成
权利要求
一种丹参的近红外光谱鉴别方法，包括a)采集设定批次的正品丹参、设定批次的伪品丹参和待鉴别样品的近红外光谱；b)根据所述正品丹参和伪品丹参的近红外光谱通过马氏距离结合主成分分析的判别分析方法建立鉴别模型；c)将所述待鉴别样品的近红外光谱输入所述鉴别模型得到所述待鉴别样品是否为正品丹参的定性鉴别结果。
2.如权利要求1所述的鉴别方法，其特征在于，步骤b通过TQAnalyst软件以设定的 主成分数建立鉴别模型。
3.如权利要求1所述的鉴别方法，其特征在于，在步骤a之前对所述正品丹参、伪品丹 参和待鉴别样品进行预处理。
4.如权利要求3所述的鉴别方法，其特征在于，所述预处理包括在55-65°C的温度下 烘干6-8小时，粉碎后用60目标准药筛筛选。
5.如权利要求1所述的鉴别方法，其特征在于，在步骤b之前对所述正品丹参、伪品 丹参和待鉴别样品的近红外光谱进行预处理，所述预处理为多重散射校正结合一阶微分和 Norris平滑处理。
6.如权利要求1所述的鉴别方法，其特征在于，所述正品丹参包括产自陕西的丹参、产 自山东的丹参、产自四川的丹参、和产自河北的丹参各19-50批次。
7.如权利要求1所述的鉴别方法，其特征在于，所述伪品丹参包括产自四川的续断、产 自中国的牛蒡根、和产自甘肃的甘西鼠尾各5-11批次。
8.如权利要求1所述的鉴别方法，其特征在于，每个批次的正品丹参或伪品丹参均包 括4-50份，所述正品丹参或伪品丹参的近红外光谱均为所述4-50份丹参的等质量比均勻 混合物的近红外光谱。
9.如权利要求1所述的鉴别方法，其特征在于，步骤a通过近红外光谱仪漫反射光纤附 件在下列条件下采集近红外光谱扫描范围lOOOOIOOOcnT1，扫描次数32次，分辨率ScnT1。
10.如权利要求2所述的鉴别方法，其特征在于，所述主成分数为15-25。
全文摘要
本发明公开了一种丹参的近红外光谱鉴别方法，属于中医药研究技术领域。本发明方法包括a)采集设定批次的正品丹参、设定批次的伪品丹参和待鉴别样品的近红外光谱；b)根据所述正品丹参和伪品丹参的近红外光谱通过马氏距离结合主成分分析的判别分析方法建立鉴别模型；c)将所述待鉴别样品的近红外光谱输入所述鉴别模型得到所述待鉴别样品是否为正品丹参的定性鉴别结果。所述正品丹参包括产自陕西、山东、四川、和河北的丹参各19-50批次。所述伪品丹参包括产自四川的续断、产自中国的牛蒡根、和产自甘肃的甘西鼠尾各5-11批次。本发明方法可用于丹参药材真伪的鉴别，具有操作简便、快速，结果准确且无污染的优点。
文档编号A61K125/00GK101961379SQ20091006986
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者冯蕊, 刘岩, 张延莹, 张金巍, 贾铭 申请人:天津天士力现代中药资源有限公司