[發(fā)明專利]一種預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物含量的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010699837.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111667889B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙妍;張永清;劉謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東中醫(yī)藥大學(xué);煙臺(tái)大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C20/70
• 分類號(hào): G16C20/70;G06N3/04;G06N3/08;G01N30/02
• 代理公司: 濟(jì)南克雷姆專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37279
• 代理人: 楊婷

1.一種預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物含量的方法，其特征在于，基于MIC的LSTM方法，利用氣候因子和代謝產(chǎn)物譜預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物的含量；

包括以下步驟：

(1)植物材料的制備

在實(shí)驗(yàn)室條件下，用土培法將品種CK的丹參種子播種在方形花盆中，萌發(fā)兩周后，將統(tǒng)一的丹參幼苗移栽到3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)；移植后2-29周，每周采集10株相同生長(zhǎng)狀態(tài)的單株丹參，將丹參的根及根莖在40℃的恒溫箱中干燥以除去水分，直到它們達(dá)到恒定重量，作為后續(xù)分析之前的預(yù)處理步驟；

(2)代謝產(chǎn)物譜的獲取

將在每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)每周采集的10份樣品粉末充分混合，作為分析的代表性樣品，通過(guò)高效液相色譜-多反應(yīng)監(jiān)測(cè)/質(zhì)譜聯(lián)用法對(duì)丹參中的代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析；

(3)氣象資料收集

氣候因子數(shù)據(jù)從國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心和WheatA軟件獲得；3個(gè)地區(qū)監(jiān)測(cè)站的氣象資料分別代表3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的氣候因子；移植后2-29周，每天采集12個(gè)主要?dú)夂蛞蜃?，將連續(xù)7天的日資料轉(zhuǎn)換為周資料；

(4)利用MIC選擇特征變量

采用最大信息系數(shù)(MIC)分析來(lái)確定質(zhì)量標(biāo)志物與氣候因子及代謝產(chǎn)物之間可能的聯(lián)系；給定一個(gè)有限的有序?qū)疍，將D的x值劃分為xbins，將D的y值劃分為y bins、特征矩陣和D的MIC值為I*；由(1)給出樣本大小為n且網(wǎng)格大小小于B(n)的雙變量數(shù)據(jù)集D的MIC；

B(n)＝n^0.6，為默認(rèn)值；

(5)LSTM估算質(zhì)量標(biāo)志物的含量

本數(shù)據(jù)集包含各試驗(yàn)點(diǎn)代表性樣品28周內(nèi)的672份代謝產(chǎn)物記錄及相應(yīng)的氣候因子；在實(shí)驗(yàn)階段，將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)兩個(gè)子集，其中前25周為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，后3周為測(cè)試數(shù)據(jù)；LSTM被用來(lái)分析連續(xù)的周期性數(shù)據(jù)；使用通用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，篩選出的代謝產(chǎn)物和氣候因子作為輸入數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)為質(zhì)量標(biāo)志物的含量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物含量的方法，其特征在于，步驟(1)中，相鄰株間距大于25m。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物含量的方法，其特征在于，步驟(2)中，每周測(cè)定丹參素鈉、原兒茶醛、咖啡酸、丹酚酸D、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸B、丹酚酸C、二氫丹參酮I、隱丹參酮、丹參酮I和丹參酮IIA的含量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物含量的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述氣候因子包括10℃以上的活動(dòng)積溫、累積降水、累積日照時(shí)數(shù)、周平均氣壓、0cm處的周平均地溫，周平均相對(duì)濕度、周平均氣溫、周平均風(fēng)速、周露點(diǎn)溫度、周蒸發(fā)量、周最高氣溫、周最低氣溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物含量的方法，其特征在于，步驟(4)中，如果x和y在統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立，MIC的值為0，而如果它們強(qiáng)相關(guān)，MIC的值接近1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物含量的方法，其特征在于，步驟(4)中，設(shè)置0.40、0.50、0.60、0.70、0.80和0.90六個(gè)相關(guān)閾值ζ。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)測(cè)丹參中質(zhì)量標(biāo)志物含量的方法，其特征在于，步驟(5)中，LSTM的參數(shù)之一——時(shí)間步長(zhǎng)被設(shè)置為1；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸一化處理。