基于近红外光谱的连翘有效成分分析与产地鉴别技术研究

论文摘要

近红外光谱（NIR）分析是近年来发展最快的检测技术之一,具有无损、快速、高效、方便的特点,适合中草药内部品质的测定和分析。本文以连翘为研究对象,考察了近红外光谱分析技术在连翘质量控制中的应用,从定性鉴别、有效成分的快速定量分析两方面进行了研究。在定性方面,采用近红外光谱结合SIMCA模式识别方法鉴别5种不同产地的连翘。研究结果表明,在85004000cm-1波数范围内的光谱,通过SNV预处理方法后,利用SIMCA的模式识别方法分别为卢氏、栾川、洛宁、新安和陕西安泽等5个产地连翘建立了模型。交叉验证的最佳主成分数分别为3、4、2、3、4。在a=5%的显著水平下,预测集的10个样品中只有1个被错判,表明该方法具有良好的鉴别分类功能。在定量方面,本研究共收集了50个连翘样本,其中校正集40个,预测集10个。以连翘苷含量为指标,对校正集的原始光谱、一阶导数光谱、二阶导数光谱和小波变换（WT）光谱进行偏最小二乘回归分析,用相关系数、校正集均方根误差和预测集均方根误差3个统计量来评价模型的预测效果。用高效液相色谱法（HPLC）测定连翘中连翘苷含量,并以此为参比值,运用偏最小二乘法对校正集的原始光谱、一阶导数光谱、二阶导数光谱和WT处理后光谱建立定标方程,结果模型的相关系数分别为0.945、0.983、0.960和0.977 ,校正集预测误差均方根分别为1.322、0.925、1.126和0.914、预测集预测误差均方根分别为0.530, 0.379, 0.481和0.390。由结果可以看出:由小波变换和一阶导数光谱处理后所得的预测结果相近,但是一阶导数光谱的主成份是3,而经WT变换后的光谱由于有效地压缩了原始谱图的数据,消除谱图中噪声和背景的干扰,主成份是2,从而提高建模速度,并获得较高的预测精度,为中药常规化学成分的NIR分析提供了一种快速有效的数据处理方法。通过上述研究表明,近红外漫反射光谱法不需要对样品进行复杂繁琐的前处理,分析速度快,结果准确,具有传统化学分析方法所不具有的显著优点,适用于中药生产过程的快速分析和质量监控,因此,近红外光谱技术在中药生产现代化进程中具有很大的潜力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 近红外光谱简介
• 1.1.1 近红外光谱技术的发展简史
• 1.1.2 近红外光谱技术的特点
• 1.1.3 近红外光谱分析技术尚存在的问题
• 1.2 近红外光谱在药物分析中的研究现状
• 1.3 近红外光谱在药材质量分析中的应用
• 1.4 本研究的选题背景、目的和意义
• 1.4.1 连翘的药理作用
• 1.4.2 课题的研究背景和意义
• 1.4.3 本课题的研究内容
• 第2章 近红外光谱分析原理及方法
• 2.1 近红外光谱漫反射光谱分析原理
• 2.1.1 分子红外辐射的条件
• 2.1.2 有机化合物的近红外光谱特征
• 2.1.3 近红外定量分析基础
• 2.1.4 漫反射分析原理
• 2.1.5 使用漫反射吸光度做多组分样品分析
• 2.2 近红外光谱分析技术的基本方法
• 2.3 近红外光谱分析及数据处理方法
• 2.3.1 数据预处理方法
• 2.3.2 定性分析方法
• 2.3.3 定量分析方法
• 第3章 连翘近红外光谱分析模型的建立
• 3.1 实验仪器与试剂
• 3.2 数据的收集
• 3.2.1 近红外光谱分析技术对数据收集的要求
• 3.2.2 连翘样品的制备和保存
• 3.2.3 连翘的光谱测定
• 3.3 连翘的化学分析
• 3.3.1 色谱条件及检测方法
• 3.3.2 对照品溶液的制备
• 3.3.3 供试品溶液的制备
• 3.3.4 标准曲线的制作
• 3.3.5 精密度试验
• 3.3.6 稳定性试验
• 3.3.7 重复性试验
• 3.3.8 检测结果
• 3.4 校正模型的建立
• 3.5 校正模型的检验
• 3.6 数学模型性能的评价标准
• 第4章 连翘产地的快速鉴别
• 4.1 实验设计
• 4.2 SIMCA 法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 波长范围的选择
• 4.3.2 数据的预处理
• 4.3.3 模型的建立
• 4.3.4 主成份数的确定
• 4.3.5 结果分析
• 4.4 小结
• 第5章 小波变换结合偏最小二乘法预测连翘苷含量
• 5.1 实验设计
• 5.2 建模方法
• 5.3 小波变换过程
• 5.4 WT-PLS 算法
• 5.5 实验数据的前期处理
• 5.5.1 平滑和导数处理
• 5.5.2 小波变换
• 5.6 最佳主成份数的选择
• 5.7 数学模型的建立
• 5.8 不同预处理方法结果比较
• 5.9 小结
• 5.10 讨论
• 第6章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 讨论
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果