指紋圖譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計量學(xué)在某些食品和中藥樣品質(zhì)量控制中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，指紋圖譜技術(shù)和化學(xué)計量學(xué)方法被廣泛應(yīng)用到食品和中藥的質(zhì)量控制中，這些技術(shù)能夠較好的解決定性和定量控制食品和中藥的內(nèi)在質(zhì)量，有效地保證食品的品質(zhì)和中藥的藥效這一復(fù)雜問題。指紋圖譜技術(shù)具有全面性、整體性、層次性、關(guān)聯(lián)性和模糊性等特點，能夠盡可能全面地獲得食品和中藥的化學(xué)組分信息，建立快速而有效的食品和中藥安全質(zhì)量控制體系，對國民經(jīng)濟的發(fā)展作出貢獻。本論文以幾種常見的食品和中藥:山楂、薄荷、白前及其混偽品（白薇和徐長卿）和紫蘇葉為研究

2、對象，利用近紅外漫反射光譜(NIRS)、高效液相色譜-二極管陣列檢測(HPLC-DAD)、超高效液相色譜四級桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF-MS)和頂空氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(HS-GC-MS)采集樣品的波譜數(shù)據(jù)并建立可靠的指紋圖譜，采用標準化學(xué)方法分別測定了山楂和薄荷的主要化學(xué)成分和抗氧化活性，最后結(jié)合多種化學(xué)計量學(xué)方法對所研究的體系進行評估和研究，旨在為上述試驗材料的質(zhì)量控制和評價提供一種比較新型的方法。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:

3、
　　 1.建立了一種可定量測定中藥及其混偽品含量的近紅外光譜分析方法，采用的多元校正技術(shù)有偏最小二乘回歸(PLSR)和徑向基函數(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RBF-ANN)。本研究采集了中藥白前、白薇、徐長卿、白前中混有一種或兩種偽品的近紅外漫反射光譜數(shù)據(jù)，波長范圍為800-2500nm，包括三個樣品集，白前中混有白薇，白前中混有徐長卿，白前中同時混有白薇和徐長卿。PLSR和RBF-ANN模型均得到了令人滿意的結(jié)果，即使摻假水平的質(zhì)量比為5

4、％時，但是RBF-ANN對上述三種樣品預(yù)報的預(yù)報誤差均方根(RMSEP)的結(jié)果更好。本研究表明利用近紅外漫反射光譜結(jié)合多元數(shù)據(jù)分析方法(如PLSR或RBF-ANN)定量分析中藥中混有一種或兩種偽品含量是可行的。
　　 2.建立了近紅外光譜校正模型用于區(qū)分來自三個不同產(chǎn)地的山楂，同時測定其中的總糖、總酸、總酚和總抗氧化活性。主成分分析(PCA)被用于不同地理來源水果的區(qū)分，三種模式識別方法:線性判別分析(LDA)、偏最小二乘判別分

5、析(PLS-DA)和反傳人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP-ANN)被用于分類并且比較了它們的預(yù)報結(jié)果。此外，基于一階導(dǎo)數(shù)處理后的近紅外光譜數(shù)據(jù)的三種多元校正模型:偏最小二乘回歸(PLSR)、反傳人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP-ANN)和最小二乘支持向量機(LS-SVM)被用于定量分析四個化學(xué)指標，即總糖、總酸、總酚和總抗氧化活性，同時利用預(yù)報集樣品檢驗?zāi)Ｐ偷目煽啃浴?br>　　 3.采用頂空氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(HS-GC-MS)、高效液相色譜-二極管陣列檢測(H

6、PLC-DAD)和超高效液相色譜四級桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF-MS)結(jié)合多元數(shù)據(jù)分析研究了來自不同地理來源的薄荷樣品。HS-GC-MS和HPLC-DAD數(shù)據(jù)集的主成分分析(PCA)和多準則決策法(MCDM) PROMETHEE#GAIA的得分投影圖表明來自三個不同地區(qū)的樣品形成明顯的分界，反傳人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP-ANN)和偏最小二乘判別分析(PLS-DA)模型的預(yù)報能力令人滿意。PLS-DA的權(quán)重回歸系數(shù)得到對于分類貢獻

7、較大的化合物主要有:chlorogenic acid, unknown3,kaempherol7-O-rutinoside, salvianolic acid L,hesperidin,diosmetin，unknown6和pebrellin。結(jié)果表明HS-GC-MS和UPLC-Q-TOF-MS結(jié)合多元數(shù)據(jù)分析可被用于植物性材料如薄荷的地理來源區(qū)分，同時鑒別對于分類起主要作用的化合物。
　　 4.建立了一種可同時分析薄荷中多種化

8、學(xué)成分和生物活性的新型的近紅外光譜方法，如總多糖、總黃酮、總多酚和總抗氧化活性。為了分辯上述組分的近紅外光譜矩陣，最小二乘支持向量機(LS-SVM)被證明是最適合組分預(yù)測的化學(xué)計量學(xué)方法，盡管結(jié)果稍優(yōu)于徑向基函數(shù)偏最小二乘法(RBF-PLS)，而偏最小二乘回歸(PLSR)的結(jié)果不是很好。此外，主成分分析(PCA)和系統(tǒng)聚類分析(HCA)能夠區(qū)分四個不同地區(qū)的樣品，對三種分類方法:K-最近鄰法(KNN)、線性判別分析(LDA)和偏最小二乘

9、判別分析(PLS-DA)的預(yù)報結(jié)果進行了比較。總的來說，此方法不僅節(jié)省了分析時間而且減少了傳統(tǒng)方法所需的試劑消耗，可進一步驗證以取代傳統(tǒng)的濕化學(xué)分析方法。
　　 5.利用高效液相色譜全輪廓圖指紋圖譜結(jié)合化學(xué)計量學(xué)建立了一種可用于區(qū)分不同栽培地區(qū)紫蘇葉樣品的方法，經(jīng)過自適應(yīng)迭代再加權(quán)最小二乘法(airPLS)和相關(guān)優(yōu)化翹曲(COW)校正后，基線漂移和保留時間漂移現(xiàn)象得到了明顯的改善，全輪廓色譜圖數(shù)據(jù)為輸入變量時，PCA結(jié)果表明不同