光譜儀用于中藥成分光譜分析與質(zhì)量鑒定

近年來，近紅外光譜技術(shù)的研究增多，其應(yīng)用范圍涵蓋農(nóng)業(yè)、食品加工、石油化工以及制藥等多個(gè)領(lǐng)域。在藥物分析領(lǐng)域中，近紅外光譜不僅適用于分析藥物的多種不同狀態(tài)，還可用于不同類型的藥品和原料，如蛋白質(zhì)、中草藥、抗生素等的定性與定量分析。相比于傳統(tǒng)方式，近紅外光譜有著高效、快速、無損等特點(diǎn)。有關(guān)專家預(yù)測，近紅外光譜在中藥質(zhì)量控制中，如在藥材產(chǎn)地判定、有效成分定量分析、假藥識別等領(lǐng)域具有很大的發(fā)展空間。

本實(shí)驗(yàn)使用巨哥科技SG1700光譜儀，對中藥粉末采用漫反射法采集光譜，并進(jìn)行分析和建模，以實(shí)現(xiàn)藥材分類和純度鑒定；采用透射法對中藥萃取液采集光譜，并進(jìn)行分析和建模，以實(shí)現(xiàn)對不同萃取工藝的評價(jià)。

一、藥材的分類識別
取北沙參、連翹、麥冬、川芎、西洋參等五種不同種類的中藥，分別打磨成粉，經(jīng)過100目的濾網(wǎng)過濾后，采集其光譜數(shù)據(jù)，每種中藥采樣20個(gè)，共取100個(gè)樣本。

對光譜經(jīng)過平滑、歸一化等預(yù)處理，剔除異常樣本，選出每種8個(gè)共40個(gè)樣本作為訓(xùn)練集，通過主成分分析法（PCA）降維，使用支持向量機(jī)（SVM）進(jìn)行建模。

使用以上建立的模型，對其他樣品進(jìn)行分類，藥材的分類成功率達(dá)到100%。

?二、藥材純度鑒定
將上述樣品重新分為兩類，北沙參與其它，重新建模。然后用該模型對摻雜有其他成分（包括其它中藥成分，或泥土、紙屑等雜質(zhì)）的北沙參樣品進(jìn)行分類，用于識別非純北沙參。在33個(gè)摻雜樣品中，成功識別出32個(gè)，準(zhǔn)確率97%。該模型適用于藥材質(zhì)量鑒定，辨別藥材純度。

三、中藥萃取液濃度定量分析
使用自行調(diào)配的不同濃度黃柏溶液進(jìn)行建模，共制備88個(gè)樣品，取其中50個(gè)進(jìn)行建模，使用偏最小二乘法對其他樣品進(jìn)行濃度預(yù)測，預(yù)測結(jié)果相關(guān)系數(shù)R=0.99463，均方根誤差RMSEP=0.26892，模型準(zhǔn)確性較高。

結(jié)論
以上實(shí)驗(yàn)對中藥的光譜進(jìn)行分析與建模，能很好識別藥材種類，并進(jìn)行純度鑒定。萃取后通過光譜分析可定量獲得濃度，為萃取工藝的研究改進(jìn)提供了快捷有效的手段。實(shí)驗(yàn)使用的SG1700光譜儀掃描速度達(dá)到微秒級，可用于生產(chǎn)或分選過程的在線實(shí)時(shí)快檢。
以上實(shí)驗(yàn)在樣本化學(xué)成分未知的情況下仍獲得了較為理想的模型，具有良好的應(yīng)用價(jià)值，體現(xiàn)了光譜分析技術(shù)的強(qiáng)大功能。通常情況下，通過化學(xué)計(jì)量學(xué)獲取樣本中的化學(xué)成分以輔助建模，將進(jìn)一步提高模型的精準(zhǔn)度和適用性。

審核編輯：符乾江