基本信息
- 项目名称：
- 三七中总黄酮含量的近红外快速无损检测新方法
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 三七是云南传统的中草药药材，具有活血化瘀，消肿止痛的功效。黄酮类化合物是三七有效活性成分之一，具有改善血液微循环的作用。优化了三七中总黄酮的超声提取工艺，使用近红外与紫外建立定量预测模型，提出操作简便、无污染、结果准确可靠的三七中总黄酮含量的快速测定方法。为更好的开发利用云南经济药材，提升三七的药用经济价值提供一定的指导作用。
- 详细介绍：
- 三七是云南传统的中药材，具有活血化瘀，消肿止痛的疗效。黄酮类化合物是三七有效活性成分之一，具有降低血脂、改善血液微循环、疏通心脑血管的功效。 本作品利用近红外光谱快速无损测定三七中黄酮类化合物。首先通过超声波提取—紫外分光光度法分析了不同规格三七中黄酮类化合物的含量；接下来使用离散小波变换（discrete wavelet transformation, DWT）对高维近红外数据进行滤噪和压缩；最后采用共识偏最小二乘(consensus partial least squares, cPLS)法建立总黄酮含量的快速检测模型。 本作品考察了cPLS算法的性能和快速检测效果， 结果表明PLS预测平均相对误差较大，所建立模型的稳定性、鲁棒性较差。cPLS的快速测定结果显示通过共识方法使得算法的性能得到明显提高，预测误差明显降低。为了准确考察模型效率，采用100次蒙特卡洛交叉验证的平均结果为指标，结果表明模型预测误差小于5%，结果稳定。共识偏最小二乘法建模稳定性受成员模型数的影响，当成员模型数增至60时，预测误差趋于稳定，所以采用60个成员模型数。 本作品研究结果表明近红外方法快速无损、结果可靠、稳定性良好，为中药复杂体系中化学成分的测定提供了一种新的绿色分析手段。为三七的质量监控提供一定的科学理论依据，对更好地开发利用云南经济药材，提升三七的药用经济价值具有很好的实际应用示例及指导作用。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 针对三七近红外光谱解析，用于建立快速测定总黄酮含量的方法，为中药有效成分的快速测定提供简便可行的思路和方案。优化了三七中总黄酮的超声提取工艺，使用近红外与紫外建立定量预测模型，提出操作简便、无污染、结果准确可靠的三七中总黄酮含量的快速测定方法。为更好的开发利用云南经济药材，提升三七的药用经济价值提供一定的指导作用。
科学性、先进性及独特之处
- 通过近红外光谱可以不经样品预处理而快速、准确地获得样品组分及含量信息，本作品使用紫外数据和近红外光谱运用cpls运算建立定量预测模型，运用模型能实现三七中总黄酮含量的快速、准确预测，为三七的在线检测提供依据。
应用价值和现实意义
- 优化了三七中总黄酮的超声波提取方案，并使用近红外光谱建立定量预测模型，实现三七有效成分的在线、快速、准确检测。为三七的质量监控提供一定的科学理论依据，对更好地开发利用云南经济药材，提升三七的药用经济价值具有很好的实际应用及指导作用。有望建立检测三七质量的优质高效方法。
学术论文摘要
- 本文提出了利用近红外光谱快速无损测定三七中黄酮类化合物的新方法。采用超声波提取—紫外分光光度法分析了不同规格三七中黄酮类化合物的含量，经均匀实验设计得到了最佳超声波提取条件：60%甲醇，浸泡1h，超声提取35min。本文将离散小波变换（discrete wavelet transformation, DWT）和共识偏最小二乘（consensus partial least squares, cPLS）法用于解析三七近红外光谱，DWT对近红外光谱进行滤噪、压缩，cPLS用于建立总黄酮含量预测模型。为了准确考察模型效率，采用100次蒙特卡洛交叉验证的平均结果为指标，结果表明模型预测误差小于5%，结果稳定。本文研究结果表明该方法快速无损、结果可靠、稳定性良好，为中药复杂体系中化学成分的测定提供了一种新的绿色分析手段。
获奖情况
- 2011年四月获曲靖师范学院第六届“挑战杯”大学生课外学术科技创新作品竞赛二等奖； 2011年五月获云南省第六届“挑战杯”大学生课外学术科技创新作品竞赛三等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 现有技术： 近红外漫反射光谱、紫外分光光度法、偏最小二乘法、共识偏最小二乘法、均匀设计、蒙特卡洛交叉验证； 技术文献的检索目录： 近红外漫反射方法在中药研究领域中的应用； 近红外光谱法测定黄芩药材中黄芩苷的含量； 基于多模型共识的偏最小二乘法； 用于近红外光谱定量分析； 正确应用均匀设计法和正交设计法等。
同类课题研究水平概述
- 黄酮类化合物的提取方法有微波提取法、有机溶剂提取法、超临界萃取法、酶辅助提取法、超声波辅助提取法等。用超声波提取法提取黄酮类物质，是目前一种比较新的方法。其原理是利用超声波在液体中的空化作用加速植物有效成分的浸出提取，另外，还利用它的次效应，如机械振动、扩散、击碎等，使其加速被提取成分的扩散、释放。超声波提取法具有设备简单，操作方便，提取时间短，产率高，省时，节能，提取率高的优点。并且超声波辅助提取无需加热，对有效成分具有保护作用。 瞿海斌等对黄连浸膏粉的NIRDRS光谱数据,经过MSC和Norris导数平滑滤波,采用偏最小二乘回归法(PLS)建立定量校正模型测定生物碱含量,所测结果准确可靠,重现性、稳定性良好。胡钢亮等用改进偏最小二乘法(MPLS)对银杏叶粉末中总黄酮含量的高效液相色谱(HPLC)测定结果与NIRDRS光谱数据进行回归,经内部交叉验证,建立校正模型,对预测样品进行分析。实验结果证明MPLS法建立的校正模型准确性好,可应用于银杏提取过程中的质量控制和大批量产品的检测。王东等以HPLC法测定42中不同产地黄芩中黄芩苷的含量,用其中30个样品建立近红外光谱校正方程并经优化、验证,另取9个样品来预测药材中黄芩苷的含量。30个样品经内部交叉验证建立预测模型,预测值与真实值的相关系数为0.983 3。预测值的平均回收率为99.37%。该法的建立证明了NIRDRS技术应用于黄芩药材中黄芩苷含量测定是可行的。本法可应用于大批黄芩药材及其在线生产过程中的含量测定。白雁等以还原糖测定仪测定酒炖熟地黄饮片粉末样品中还原糖的含量,同时采集样品的NIRDRS光谱,应用PLS法对建立还原糖含量测定的校正模型。经内部交叉验证和外部检验集样品对模型验证结果表明,真实值与预测值之间的相关系数分别为89.02和88.47,内外验证均方差RMSECV分别为0.962和0.987。 在同类的研究中几乎没有利用近红外建模来测定三七中总黄酮含量的报道，而我们就是用这样的方法来实现三七中总黄酮含量的快速测定。
