基于拉曼光谱的平性中药辨识研究

2024-10-09 15:45:09 33阅读次数

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PART 01

研究背景

—— 中药材 ——

在中药领域，平性药因其在治疗中的温和性和广泛的应用而占有重要地位，但其客观存在性一直存在争议。历代医家虽然普遍承认平性药的独立存在，但由于其作用温和、周期长以及双向性和复杂性，平性药的准确辨识一直是一个挑战。为了解决这一问题，本研究采用了拉曼光谱技术，这是一种能够反映分子层面整体效应的先进分析手段，对于揭示中药平性药的分子结构和化学基团信息至关重要。

利用的便携式拉曼光谱仪，研究者能够从宏观整体性出发，对大量中药样本进行深入分析，获得中药分子结构和化学基团的信息，从而实现对平性药的高效、准确辨识。这一技术的应用不仅为平性药的客观存在提供了科学依据，而且为中药的现代化和标准化发展做出了重要贡献。

PART 02

研究内容

—— 1. 实验方法 ——

使用的便携式光谱仪，对阿胶、赤小豆、白果、茯苓、合欢皮、灵芝、苏木、太子参、毛冬青、莪术、藿香、华山参等共计150种（平性75种、寒凉药性42种、温热药性33种）中药进行200~3200 cm-1范围内拉曼光谱采集。激光器中心波长785 nm，功率设置为120 mW，积分时间为7000 ms，平均采集3次。将中药材待测样品放置于样品台依次进行检测，采用连续扫描收集、激光自动模式，共计采集10次。以每味中药 10 次检测的平均拉曼谱图作为该中药最终表征谱图，并以1 cm-1为单位进行数字量化处理。

—— 2. 专属性试验 ——

以山药、苏合香、合欢花、茯苓、枸杞子为例进行专属性考察。将激光功率调至0 mW即可得到空白谱图，接下来在正常测试条件下测试药材的拉曼图谱，测试结果如图1所示。从图中可以看出，不同中药因性质的差异表现出各异的拉曼谱图，峰形良好，且无明显荧光干扰。

图1 中药专属性考察拉曼谱图

—— 3. 重复性试验 ——

取山东、河北、宁夏、江苏、湖南的桃仁、山药、枸杞及薏苡仁进行重现性考察。经样品预处理后，每味中药待测样品先后进行5次拉曼检测，测试结果如图2所示。记录中药拉曼谱图的特征拉曼位移及其峰强I，并计算相对标准偏差（RSD）。同时进行逆峰位匹配检索，计算谱图相似度。RSD 均小于3. 00%，相似性均大于87. 3%，结果表明重复性良好，且不同产地的同种中药拉曼谱图整体上基本一致。

图2 中药重复性考察拉曼谱图

—— 4. 特征筛选 ——

基于平均基尼指数降低度（MDG）进行特征筛选，选取重要性排名靠前1000的拉曼位移及其峰强数据。经特征筛选出的拉曼位移主要集中在2000~3000cm-1，在此范围内，非平性中药相较于平性中药，表现出更强的拉曼散射。为证实平性与筛选得到中药拉曼数据的相关性，基于拉曼数据非正态、非齐性、非连续等特点，利用SPSS 18. 0对特征筛选得到的前1000的拉曼数据进行非参数统计检验，平性药组与非平性药组均表现出显著性差异，部分结果见表1。结果表明在拉曼位移2000~3000 cm-1范围内，非平性中药与平性中药的拉曼散射差异有统计学意义。

PART 03

结论

此研究选取具有代表性的中药样本，使用提供的便携式拉曼光谱仪验证了不同中药因性质差异而展现出独特的拉曼谱图，结果显示未受明显荧光干扰，且不同产地的同种中药拉曼谱图整体上基本一致，表明了良好的重复性。通过从大量的拉曼数据中筛选出对平性与非平性分类辨识具有重要性的拉曼特征数据，并使用非参数统计检验验证了这些数据与平性药的显著相关性，为建立高效的平性辨识模型奠定了基础。此研究确保了拉曼光谱技术在中药平性辨识中的科学性和实用性。

PART 04

文献来源