专利名称：一种辛味中药材产地的快速鉴别方法
技术领域：
本发明是一种辛味中药材产地的快速鉴别方法，属于辛味中药材产地鉴别方法的创新技术。
背景技术：
中药材来自于天然农产品，组成复杂，存在有相当的变异性。其成分含量会因产地、气候、栽培、采收季节、储藏、加工及运送等条件之不同，使得药材品质参差不齐且其成分含量不易规格化，而影响药材的疗效，不同产地的中药材，其组成成分和药效可能也会有很大差别，再加上重金属与农药残留等疑虑，以致中药材品质管理不易，因此中药材品质标准化是刻不容缓的重要课题。目前，常用的中药指纹图谱构造方主要有色谱和波谱法，色谱法常用的方法又分为薄层色谱法(TLC)指纹图谱、气相色谱法(GC)指纹图谱、高效液相色谱法(HPLC)指纹图谱、电泳法(CE)指纹图谱、高效毛细管电泳色谱(HPCE)指纹图谱；波谱法常用的方法分为红外光谱法(IR)指纹图谱、串联质谱法(MS/MS)指纹图谱、核磁共振波谱法(NMR)指纹图谱、X射线衍射法(XRD)指纹图谱。这些指纹图谱构建方法都试图从整体对中药材进行检测分析从而评价中药材质量，但使用都有着自身的局限性，如色谱法都具有一些共同的缺点，即需要较长的样品前处理时间，仪器价格昂贵且操作复杂，分析时间长，很难将获得的数据和材料的气味直接联系起来。波谱法构建图谱，其仪器造价昂贵，而且数据挖掘工作有待发展，目前难以推广应用。

发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种实现中药材产地的快速、准确鉴别的辛味中药材产地的快速鉴别方法。本发明操作简单，方便实用。本发明的技术方案是本发明的辛味中药材产地的快速鉴别方法，包括有如下步骤
1)建立标准中药材气味指纹图谱库；
2)采集待检测中药材的气味，生成待检测中药材的气味指纹图谱；
3)将待检测中药材的气味指纹图谱与标准中药材气味指纹图谱库进行比对，判定其药材产地。上述步骤I)建立标准中药材气味指纹图谱库包括如下过程
11)选取不同产地的标准中药材作为标准样品，每种样品准备至少5个样本,每个样本用电子称量取5g，将其置于电子鼻仪器系统的样品瓶中并密封；
12)用所述电子鼻仪器系统的进样管插入所述电子鼻仪器系统是样品瓶中，并用电子鼻仪器系统的传感器分别采集每个标准样本的挥发气体，并转换成对应的采样数据进行存储；
13)对原始采样数据进行特征提取，并将提取后的数据进行预处理； 14)将预处理后的数据输入支持向量机分析模块，寻找最佳的参数组合，然后将这组最佳组合带入支持向量机分析模块对数据进行分析，分析结果即为标准中药材气味指纹图谱库。上述步骤2)中采集待检测中药材的气味，生成待检测中药材的气味指纹图谱的过程如下
21)将不明产地的待检测中药材放入电子鼻仪器系统的样品瓶中并密封；
22)用电子鼻仪器系统对待检测中药材进行气味的采集，对采样数据进行特征提取，并将提取后的数据进行预处理；
23)用支持向量机分析模块对待检测中药材的采样数据进行分析，生成待检测中药材的气味指纹图谱。上述电子鼻仪器系统为PEN3电子鼻。上述不同产地的标准中药材和待检测中药材均放置在密封的样品瓶中静置15 20分钟，环境温度为24 27°C。上述电子鼻仪器系统对标准中药材和待检测中药材的测定条件都为数据采集频率为I秒/组；传感器自清洗时间为120秒；传感器归零时间为5秒；样品准备时间为3秒；进样流量为600ml/min ;分析采样时间为60秒。上述电子鼻仪器系统对标准中药材及待检测中药材提取的特征为传感器阵列第45秒的响应值、传感器阵列第50秒的响应值、传感器阵列第55秒的响应值、传感器阵列第60秒的响应值、传感器阵列的均值、传感器阵列的标准差、传感器阵列方差最大时刻的响应值。上述电子鼻仪器系统对标准中药材及待检测中药材提取的特征进行预处理方法为归一化方法。上述支持向量机分析模块对标准中药材预处理后的数据进行最佳参数组合是通过网格参数寻优和交叉验证的方法获得。上述待检测中药材的气味指纹图谱与标准中药材气味指纹图谱库进行比对采用的是一对一的判别方法。本发明通过电子鼻对不同产地的同一种中药材进行气味指纹图谱的采集，利用基于高斯径向基的支持向量机分析模块对其指纹图谱进行分析，根据分析结果建立一个中药材气味指纹图谱库。然后通过对未知产地的中药材样本进行气味图谱的采集，利用高斯径向基的支持向量机模块进行判别分析，确定其产地。本发明实现中药材产地的快速、准确鉴别。本发明是一种操作简单，方便实用的辛味中药材产地的快速鉴别方法。


图1为本发明辛味中药材产地的快速鉴别方法的流程 图2为本发明支持向量机参数选择的结果图。
具体实施例方式实施例
本发明的辛味中药材产地的快速鉴别方法，包括有如下步骤 O建立标准中药材气味指纹图谱库；
2)采集待检测中药材的气味，生成待检测中药材的气味指纹图谱；
3)将待检测中药材的气味指纹图谱与标准中药材气味指纹图谱库进行比对，判定其药材产地。上述步骤I)建立标准中药材气味指纹图谱库包括如下过程
11)选取不同产地的标准中药材作为标准样品，每种样品准备至少5个样本,每个样本用电子称量取5g，将其置于电子鼻仪器系统的样品瓶中并密封；
12)用所述电子鼻仪器系统的进样管插入所述电子鼻仪器系统是样品瓶中，并用电子鼻仪器系统的传感器分别采集每个标准样本的挥发气体，并转换成对应的采样数据进行存储；
13)对原始采样数据进行特征提取，并将提取后的数据进行预处理；
14)将预处理后的数据输入支持向量机分析模块，寻找最佳的参数组合，然后将这组最佳组合带入支持向量机分析模块对数据进行分析，分析结果即为标准中药材气味指纹图谱库。上述步骤2)中采集待检测中药材的气味，生成待检测中药材的气味指纹图谱的过程如下
21)将不明产地的待检测中药材放入电子鼻仪器系统的样品瓶中并密封；
22)用电子鼻仪器系统对待检测中药材进行气味的采集，对采样数据进行特征提取，并将提取后的数据进行预处理；
23)用支持向量机分析模块对待检测中药材的采样数据进行分析，生成待检测中药材的气味指纹图谱。上述电子鼻仪器系统为PEN3电子鼻。上述不同产地的标准中药材和待检测中药材均放置在密封的样品瓶中静置15 20分钟，环境温度为24 27°C。上述电子鼻仪器系统对标准中药材和待检测中药材的测定条件都为数据采集频率为I秒/组；传感器自清洗时间为120秒；传感器归零时间为5秒；样品准备时间为3秒；进样流量为600ml/min ;分析采样时间为60秒。上述电子鼻仪器系统对标准中药材及待检测中药材提取的特征为传感器阵列第45秒的响应值、传感器阵列第50秒的响应值、传感器阵列第55秒的响应值、传感器阵列第60秒的响应值、传感器阵列的均值、传感器阵列的标准差、传感器阵列方差最大时刻的响应值。上述电子鼻仪器系统对标准中药材及待检测中药材提取的特征进行预处理方法为归一化方法。上述支持向量机分析模块对标准中药材预处理后的数据进行最佳参数组合是通过网格参数寻优和交叉验证的方法获得。上述待检测中药材的气味指纹图谱与标准中药材气味指纹图谱库进行比对采用的是一对一的判别方法。以下以检测内蒙古、黑龙江、河北三个不同产地的柴胡为例详细说明本发明快速鉴别辛味中药材产地的方法，具体包括如下步骤步骤1，选择3个不同产地不同采收期的柴胡，如选取内蒙古、黑龙江、河北三个不同产地的柴胡，每个产地选取2008-2010年不同采收期的柴胡样6个样本，每个样本用电子称量取5g，将其置于电子鼻顶空样品瓶中并密封分别放入电子鼻顶空样品瓶，并做好标记，将其静置15 20分钟。步骤2，用PEN3电子鼻的进样管插入顶空样品瓶，由传感器将对应药材挥发出的气体进行采样，并转换为相对应的数据并存储，其测定条件为数据采集频率为I秒/组；传感器自清洗时间为120秒；传感器归零时间为5秒；样品准备时间为3秒；进样流量为600ml/min ;分析采样时间为60秒。其中PEN3电子鼻由传感器阵列，数据采集模块和分析软件组成，而传感器阵列是由10个具有交叉灵敏度的气体传感器组成，其每种传感器性能描述见表I。表I传感器性能特点
权利要求
1.一种辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于包括有如下步骤 O建立标准中药材气味指纹图谱库； 2)采集待检测中药材的气味，生成待检测中药材的气味指纹图谱； 3)将待检测中药材的气味指纹图谱与标准中药材气味指纹图谱库进行比对，判定其药材产地。
2.根据权利要求1所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述步骤I)建立标准中药材气味指纹图谱库包括如下过程 11)选取不同产地的标准中药材作为标准样品，每种样品准备至少5个样本，每个样本用电子称量取5g，将其置于电子鼻仪器系统的样品瓶中并密封； 12)用所述电子鼻仪器系统的进样管插入所述电子鼻仪器系统是样品瓶中，并用电子鼻仪器系统的传感器分别采集每个标准样本的挥发气体，并转换成对应的采样数据进行存储； 13)对原始采样数据进行特征提取，并将提取后的数据进行预处理； 14)将预处理后的数据输入支持向量机分析模块，寻找最佳的参数组合，然后将这组最佳组合带入支持向量机分析模块对数据进行分析，分析结果即为标准中药材气味指纹图谱库。
3.根据权利要求2所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述步骤2)中采集待检测中药材的气味，生成待检测中药材的气味指纹图谱的过程如下 21)将不明产地的待检测中药材放入电子鼻仪器系统的样品瓶中并密封； 22)用电子鼻仪器系统对待检测中药材进行气味的采集，对采样数据进行特征提取，并将提取后的数据进行预处理； 23)用支持向量机分析模块对待检测中药材的采样数据进行分析，生成待检测中药材的气味指纹图谱。
4.根据权利要求3所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述电子鼻仪器系统为PEN3电子鼻。
5.根据权利要求3所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述不同产地的标准中药材和待检测中药材均放置在密封的样品瓶中静置15 20分钟，环境温度为24 27。。。
6.根据权利要求3所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述电子鼻仪器系统对标准中药材和待检测中药材的测定条件都为数据采集频率为I秒/组；传感器自清洗时间为120秒；传感器归零时间为5秒；样品准备时间为3秒；进样流量为600ml/min ;分析采样时间为60秒。
7.根据权利要求3所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述电子鼻仪器系统对标准中药材及待检测中药材提取的特征为传感器阵列第45秒的响应值、传感器阵列第50秒的响应值、传感器阵列第55秒的响应值、传感器阵列第60秒的响应值、传感器阵列的均值、传感器阵列的标准差、传感器阵列方差最大时刻的响应值。
8.根据权利要求3所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述电子鼻仪器系统对标准中药材及待检测中药材提取的特征进行预处理方法为归一化方法。
9.根据权利要求3所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述支持向量机分析模块对标准中药材预处理后的数据进行最佳参数组合是通过网格参数寻优和交叉验证的方法获得。
10.根据权利要求3所述的辛味中药材产地的快速鉴别方法，其特征在于上述待检测中药材的气味指纹图谱与标准中药材气味指纹图谱库进行比对采用的是一对一的判别方法。
全文摘要
本发明是一种辛味中药材产地的快速鉴别方法。包括有如下步骤1)建立标准中药材气味指纹图谱库；2)采集待检测中药材的气味，生成待检测中药材的气味指纹图谱；3)将待检测中药材的气味指纹图谱与标准中药材气味指纹图谱库进行比对，判定其药材产地。本发明通过电子鼻对不同产地的同一种中药材进行气味指纹图谱的采集，利用基于高斯径向基的支持向量机分析模块对其指纹图谱进行分析，根据分析结果建立一个中药材气味指纹图谱库。然后通过对未知产地的中药材样本进行气味图谱的采集，利用高斯径向基的支持向量机模块进行判别分析，确定其产地。本发明实现中药材产地的快速、准确鉴别。本发明是一种操作简单，方便实用的辛味中药材产地的快速鉴别方法。
文档编号G01N33/15GK103063815SQ20121058863
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者骆德汉, 王佳, 陈益民 申请人:广东工业大学