專利名稱：基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法
技術領域：
本發(fā)明所涉及一種中草藥炮制品的鑒別方法，具體涉及一種基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法。
背景技術：
中藥在中華民族的醫(yī)學史中占據(jù)著不可替代的地位，為中華民族的繁衍生息做出了不可磨滅的貢獻。我國是世界四大傳統(tǒng)醫(yī)藥體系之一(中國、埃及、希臘和印度)，中醫(yī)藥是理論最完整、醫(yī)療實踐最豐富、療效最確切的體系。中藥材多為植物的干燥器官，由于復雜的自然環(huán)境、社會狀況以及人為混淆等原因，造成了中藥材在應用方面的復雜性。不同炮制方法的同種中藥材，他們所含有的活性化學組分有差異的相同，這必然會影響到以其作為原料生產出的中成藥(中藥復方制劑)的臨床療效和質量品質。隨著現(xiàn)代儀器分離技術和計算機信息處理技術的進步和發(fā)展，建立中藥現(xiàn)代質量評價體系已成為中藥現(xiàn)代化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。結合國際植物藥品評價方法的研究現(xiàn)狀而開展的中藥指紋圖譜質控技術研究，成為中藥研究中最熱門的領域，作為中藥質量控制和質量評價的一種有效手段，它能從原材料的引種、栽培、中成藥生產工藝的規(guī)范與優(yōu)化，到產品質量標準的制定提供全方位的質量保證，中藥指紋圖譜是一種綜合的、可量化的化學鑒定手段。借以評價中藥材及中藥制劑半成品質量的真實性、優(yōu)良性和穩(wěn)定性，“整體性”和“模糊性”為其顯著特點。其不但有特征的體現(xiàn)而且還可以用作定性鑒別使用，還體現(xiàn)了量的概念，引入量的概念，把定量和定性相結合可以使中藥指紋圖譜具有更大的作用。目前，對中草 藥炮制品質量評價的中藥指紋圖譜主要集中在以化學成分為中心的質量控制，即以分子結構清楚，構效關系明確的已知的活性組分為基礎建立藥材指紋圖譜，以進行檢測，存在對照品不足，檢測程序繁瑣，檢測效率不高等缺點。因此，很有必要在現(xiàn)有技術的基礎之上，研究涉及一種操作便捷，對照品需求少，能準確、快速、全面鑒定中草藥炮制品的新方法。

發(fā)明內容
發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種對照品需求少，檢測速度快、操作簡單、可重復性好、靈敏度高，能準確、快速、高效鑒定不同中草藥炮制品的基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的鑒別方法。本發(fā)明采用飛行時間質譜質量分析器為分析手段，與其他類型的質量分析器相t匕，飛行時間質量分析器既不需要磁場，也不需要電場的掃描，具有結構簡單、分析速度快、分辨率和靈敏度高、質量范圍寬的優(yōu)點。它采用軟電離源技術使電離的碎片離子大為減少，簡化了譜圖分析，使質譜對復雜混合物的鑒定能力有了很大地提高。技術方案:為了達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案為:
基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，包括中草藥炮制品前處理，中草藥炮制品飛行時間質譜的譜圖信息采集和譜圖分析及稀疏識別算法；(I)中草藥炮制品前處理包括以下步驟:取中草藥炮制品粉碎、干燥后加入乙醇，采用超聲提取法或索氏提取法，合并提取液，濃縮，溶液過0.45 μ m濾膜后得到供試品；作為優(yōu)選方案，所述的加熱回流提取法:取IOg中草藥炮制品粉末(如黃芪)于250mL圓底燒瓶中，加入IOOmL濃度為70%的乙醇水溶液加熱回流提取2小時，將提取液減壓濃縮至近干，加甲醇溶解并定容于5mL量瓶中，溶液過0.45 μ m濾膜后得供試品溶液；作為優(yōu)選方案，所述的索氏提取法:取IOg中草藥炮制品(如黃芪)于索氏提取器中，加濃度為70%的乙醇水溶液適量，回流提取6小時，將提取液減壓濃縮至近干，加甲醇溶解并定容于5mL量瓶中，溶液過0.45 μ m濾膜后得供試品溶液；(2)中草藥炮制品飛行時間質譜譜圖信息采集包括以下步驟:向IOmL的進樣瓶中裝入ImL的供試品溶液，采用室溫下大氣壓毛細管直接頂空采樣進行分析，主要參數(shù)條件:電離方式:單光子電離；抽真空至0.8X1 (T3Pa 1.8X1 (T3Pa ;電離區(qū)氣壓7.0 8.0Pa ;加速區(qū)電壓為2650 2700V，250微米毛細管直接進樣，無加熱措施；每張TOF質譜全譜圖信號累計時間為15s ；

(3)譜圖數(shù)據(jù)分析及稀疏識別算法包括以下步驟:稀疏識別算法以中草藥炮制品飛行時間質譜原始譜圖的感知數(shù)據(jù)作為特征描述，然后將中草藥炮制品測試樣本與中草藥炮制品訓練樣本集的壓縮感知特征納入到稀疏識別的框架下，并通過求解一個I1引人范數(shù)優(yōu)化問題來獲取分類結果，具體如下:首先，將中草藥炮制品測試樣本圖象拉伸為向量描述X e Rn ;其次，將k類中草藥炮制品訓練樣本，每類η個，進行同樣的拉伸組成中草藥炮制品訓練樣本集X:Χ = [Χ⑴，X⑵，…，X(k)] GRnxkX(l) = [x!(l), x2(l),...，xn(1)]，i = l，...，k其中:表示第i類第j個中草藥炮制品訓練樣本；再次，按照Ji= Φ = { 肩進行壓縮感知的采樣，其中φ為欠定感知矩陣或觀測矩陣，y稱為X的感知數(shù)據(jù)；將中草藥炮制品測試樣本X與中草藥炮制品訓練樣本集X投影到感知空間，在此基礎上結合公式min | r t.Xr = x進行I1范數(shù)求解:y = Φχ, Y = ΦΧmin | r | | ^.t.Yr = ΦXr = Φχ = y其中y是中草藥炮制品測試樣本的感知數(shù)據(jù)，Y是中草藥炮制品訓練樣本的感知數(shù)據(jù)組成的壓縮感知矩陣，Φ在式中起到維度約減的作用；最后，對r的元素中各個類別子集進行求和，選取最大值做為中草藥炮制品測試樣本X的分類鑒定結果:Kclass(x) <= max (Trfj)其中元素為原始數(shù)據(jù)域第i類第j個中草藥炮制品訓練樣本在感知空間下的
關聯(lián)程度度量。作為優(yōu)選方案，以上所述的基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，步驟(I)所述的乙醇為濃度30 95%。作為優(yōu)選方案，以上所述的基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，步驟(2)飛行時間質譜譜圖信息采集包括以下步驟:向IOmL的進樣瓶中裝入ImL的供試品溶液，采用室溫下大氣壓毛細管直接頂空采樣進行分析，主要參數(shù)條件 :電離方式:單光子電離；抽真空至0.8X1 (T3Pa 1.8X1 (T3Pa ;電離區(qū)氣壓7.0Pa ;加速區(qū)電壓為2650V，250微米毛細管直接進樣，無加熱措施；每張TOF質譜全譜圖信號累計時間為15s。作為優(yōu)選方案，以上所述的基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，可廣泛應用于不同中草藥炮制品的鑒別，所述的中草藥炮制品為蜜炙黃芪和酒炙黃芪等。有益效果:本發(fā)明提供的基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，該方法以飛行時間質譜技術為檢測手段，以稀疏編碼壓縮感知理論為基礎構建識別方法，將模式識別技術與譜圖分析技術相結合，提出一種廣泛適用于中草藥炮制品鑒別的方法。實驗結果表明，該方法檢測效率高，檢測靈敏度高，檢測結果準確可靠，為控制中藥炮制品的質量，保證臨床用藥安全具有重要意義，應用范圍廣泛。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍?；谙∈枳R別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，包括中草藥炮制品前處理，中草藥炮制品飛行時間質譜的譜圖信息采集和譜圖分析及稀疏識別算法；(I)蜜炙黃芪和酒炙黃芪前處理包括以下步驟:取蜜炙黃芪和酒炙黃芪飲片樣本各40批，粉碎，分別取IOg蜜炙黃芪和酒炙黃芪飲片于250mL圓底燒瓶中，加入IOOmL濃度為70%的乙醇水溶液加熱回流提取2小時，將提取液減壓濃縮至近干，加甲醇溶解并定容于5mL量瓶中，溶液過0.45 μ m濾膜后得到蜜炙黃芪和酒炙黃芪供試品溶液；(2)蜜炙黃芪和酒炙黃芪飛行時間質譜譜圖信息采集包括以下步驟:向IOmL的進樣瓶中分別裝入ImL的步驟(I) 40批蜜炙黃芪和酒炙黃芪供試品溶液，分別采用室溫下大氣壓毛細管直接頂空采樣進行分析，主要參數(shù)條件:電離方式:單光子電離；抽真空至0.8X1 O^3Pa 1.8X10_3Pa ;電離區(qū)氣壓7.0Pa ;加速區(qū)電壓為2650V，250微米毛細管直接進樣，無加熱措施；每張TOF質譜全譜圖信號累計時間為15s ；(3)譜圖數(shù)據(jù)分析及稀疏識別算法包括以下步驟:
稀疏識別算法以蜜炙黃芪和酒炙黃芪飛行時間質譜原始譜圖的感知數(shù)據(jù)作為特征描述，然后將蜜炙黃芪和酒炙黃芪測試樣本10批與蜜炙黃芪和酒炙黃芪訓練樣本40批，的壓縮感知特征納入到稀疏識別的框架下，并通過求解一個I1引兒范數(shù)優(yōu)化問題來獲取分類結果，具體如下:首先，將40批蜜炙黃芪和酒炙黃芪樣本圖象拉伸為向量描述X e Rn ;其次，將蜜炙黃芪和酒炙黃芪訓練樣本，每類40個，進行同樣的拉伸組成蜜炙黃芪和酒炙黃芪訓練樣本集X:X = [X(1), X(2),..., x(k)] e RnxkX(1) =「x,(1), x2(1),…，xx(1)],i = l,…，k其中I表示第i類第j個中蜜炙黃芪和酒炙黃芪訓練樣本；再次，按照產=A Φ<-Ρ.η,Μ^,η進行壓縮感知的采樣，其中φ為欠定感知矩陣或觀測矩陣，y稱為X的感知數(shù)據(jù)；將蜜炙黃芪和酒炙黃芪測試樣本X與蜜炙黃芪和酒炙黃芪訓練樣本集X投影到感知空間，在此基礎上結合公式:min | r t.Xr = x進行I1 范數(shù)求解:
權利要求
1.基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，其特征在于包括中草藥炮制品前處理，中草藥炮制品飛行時間質譜的譜圖信息采集和譜圖分析及稀疏識別算法; (1)中草藥炮制品前處理包括以下步驟: 取中草藥炮制品粉碎、干燥后加入乙醇，采用超聲提取法或索氏提取法，合并提取液，濃縮，溶液過0.45 μ m濾膜后得到供試品； (2)中草藥炮制品飛行時間質譜譜圖信息采集包括以下步驟: 向IOmL的進樣瓶中裝入ImL的供試品溶液，采用室溫下大氣壓毛細管直接頂空采樣進行分析,主要參數(shù)條件:電離方式:單光子電離；抽真空至0.8Xl(T3Pa 1.8Xl(T3Pa ;電離區(qū)氣壓7.0 8.0Pa ;加速區(qū)電壓為2650 2700V，250微米毛細管直接進樣，無加熱措施；每張TOF質譜全譜圖信號累計時間為15s ； (3)譜圖數(shù)據(jù)分析及稀疏識別算法包括以下步驟: 首先，將中草藥炮制品測試樣本圖象拉伸為向量描述X e Rn5其次，將k類中草藥炮制品訓練樣本，每類η個，進行同樣的拉伸組成中草藥炮制品訓練樣本集X:X = [Χ(1), Χ(2),…，X(k)] e RnxkX(1) = [χ/1)，χ2ω，…xn(1)]，i = l，...，k 其中表示第i類第j個中草藥炮制品訓練樣本； 再次，按照
2.根據(jù)權利要求1所述的基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，其特征在于，步驟(I)所述的乙醇為濃度30 95%。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，其特征在于，步驟(2)飛行時間質譜譜圖信息采集包括以下步驟: 向10mL的進樣瓶中裝入1mL的供試品溶液，采用室溫下大氣壓毛細管直接頂空采樣進行分析,主要參數(shù)條件:電離方式:單光子電離；抽真空至0.8Xl0-3Pa 1.8Xl0-3Pa ;電離區(qū)氣壓7.0Pa ;加速區(qū)電壓為2650V，250微米毛細管直接進樣，無加熱措施；每張TOF質譜全譜圖信號累計時間為15s。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，其特征在于，所述的中草藥炮制品為蜜炙黃芪和酒炙黃芪。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于稀疏識別算法和飛行時間質譜的中草藥炮制工藝的鑒別方法，該方法以飛行時間質譜技術為檢測手段，以稀疏編碼壓縮感知理論為基礎構建識別方法，將模式識別技術與譜圖分析技術相結合，提出一種廣泛適用于中草藥炮制品鑒別的方法。實驗結果表明，該方法檢測效率高，檢測靈敏度高，檢測結果準確可靠，為控制中藥炮制品的質量，保證臨床用藥安全具有重要意義，應用范圍廣泛。
文檔編號G01N27/64GK103235029SQ20131009741
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權日2013年3月25日
發(fā)明者王海燕, 王國祥, 劉軍, 姜久英, 劉蕓, 王虎 申請人:江蘇省質量安全工程研究院