[發(fā)明專利]基于CARS-PLS-DA模型快速檢測(cè)三七品質(zhì)的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810028908.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN108226084A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付才力;李穎;陳雨濃;楊傅佳;蘇凌珊;劉前
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/3563
• 分類號(hào): G01N21/3563;G01N21/359
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊;丘鴻超

本發(fā)明提出一種基于CARS?PLS?DA模型快速檢測(cè)三七品質(zhì)的方法，包括以下步驟：步驟1：收集不同品質(zhì)的三七樣品，根據(jù)頭數(shù)劃分三七的品質(zhì)；步驟2：每個(gè)樣品均在60℃的烘箱中干燥，粉碎后過篩，存放于自封袋置于干燥器中備用；步驟3：設(shè)置近紅外光譜分析儀的參數(shù)，采集樣品的近紅外光譜；步驟4：構(gòu)建CARS?PLS?DA判別模型，確定最佳因子數(shù)；步驟5：將待測(cè)三七樣品執(zhí)行步驟2、步驟3，并代入步驟4構(gòu)建的模型中，得到待測(cè)三七樣品的品質(zhì)。本發(fā)明檢測(cè)效率高、準(zhǔn)確率高、對(duì)樣品無損、操作簡(jiǎn)單，且占用檢測(cè)或?qū)嶒?yàn)設(shè)備及研究人員資源少，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三七品質(zhì)快速鑒定，以保障消費(fèi)者權(quán)益以及中藥藥材的品質(zhì)和安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于中藥檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CARS-PLS-DA（競(jìng)爭(zhēng)性自適應(yīng)重加權(quán)算法-偏最小二乘判別分析）模型快速檢測(cè)三七品質(zhì)的方法。

背景技術(shù)

三七在中國(guó)已經(jīng)培育了400多年，在中醫(yī)藥領(lǐng)域有著悠久的歷史，是五加科植物三七的干燥根和根莖，我國(guó)主要的產(chǎn)地在云南省文山州。三七作為一種中藥，具有多種藥用價(jià)值，包括祛血，散血，消腫定痛等。三七的主要成分為皂苷類，黃酮類，丹皮酸，多糖。三七的頭數(shù)是指每500g三七中三七根莖的個(gè)數(shù)。一般而言，隨著三七生長(zhǎng)年份的不斷增加，其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越豐富，根莖的體積和重量也就越來越大。因而，三七的頭數(shù)越少，即每500g三七中三七根莖的個(gè)數(shù)越少，三七根莖越大，其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越豐富。日常消費(fèi)中，消費(fèi)者購買便于煮制的三七粉末進(jìn)行食用，無法通過肉眼直接觀察三七的頭數(shù)。常規(guī)理化檢測(cè)通過分析三七中活性物質(zhì)如多糖，黃酮等成分的含量，或是利用現(xiàn)代儀器分析技術(shù)，如原子吸收光譜、高效液相色譜法和氣相色譜法等儀器，通過分析其中特定化學(xué)成分來鑒定食品品質(zhì)。上述檢測(cè)方法耗時(shí)長(zhǎng)，操作繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的空白和不足，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于CARS-PLS-DA模型快速檢測(cè)三七品質(zhì)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：收集不同品質(zhì)的三七樣品，根據(jù)頭數(shù)劃分三七的品質(zhì)；

步驟2：每個(gè)樣品均在60 ℃的烘箱中干燥，粉碎后過篩，存放于自封袋置于干燥器中備用；

步驟3：設(shè)置近紅外光譜分析儀的參數(shù)，采集樣品的近紅外光譜；

步驟4：構(gòu)建CARS-PLS-DA判別模型，確定最佳因子數(shù)；

步驟5：將待測(cè)三七樣品執(zhí)行步驟2、步驟3，并代入步驟4構(gòu)建的模型中，得到待測(cè)三七樣品的品質(zhì)。

優(yōu)選地，步驟3中，近紅外光譜分析儀的參數(shù)設(shè)置為：

掃描范圍為4000-10000，分辨率為8，掃描次數(shù)為32次；在室溫下測(cè)定，每次稱取樣品10g，置于旋轉(zhuǎn)樣品杯中掃描光譜，用空氣作為測(cè)量背景，空氣濕度為60％；每個(gè)樣品采集3條光譜。

優(yōu)選地，步驟1中，三七樣品包括：20頭、30頭、40頭和60頭三七；

步驟4中，構(gòu)建CARS-PLS-DA判別模型的具體步驟為：

步驟4a：將20頭、30頭、40頭和60頭三七，對(duì)每一種品質(zhì)的三七樣品分別采集80條光譜，獲得的波長(zhǎng)變量總數(shù)為N，構(gòu)建320*N維光譜矩陣，在Matlab中進(jìn)行建模；

步驟4b：通過競(jìng)爭(zhēng)性自適應(yīng)重加權(quán)算法（CARS）提取特征波長(zhǎng)，獲得經(jīng)過特征波長(zhǎng)提取后的簡(jiǎn)化矩陣；

步驟4c：劃分訓(xùn)練集和預(yù)測(cè)集，對(duì)于每一種品質(zhì)的三七樣品，前40條光譜對(duì)應(yīng)為訓(xùn)練集，后40條光譜對(duì)應(yīng)為預(yù)測(cè)集，并對(duì)每一種品質(zhì)的三七樣品依次配置分類變量為1、2、3、4；

步驟4d：求PLS-DA模型最佳因子數(shù)；

步驟4e：利用訓(xùn)練集訓(xùn)練PLS-DA模型；