發(fā)布日期：2024-12-24 16:22:55 牡蠣與石決明，作為中國(guó)傳統(tǒng)中藥中極為重要的貝殼類藥材，在中國(guó)沿海地區(qū)資源豐富，且應(yīng)用廣泛。然而，二者外觀上的高度相似性給傳統(tǒng)的鑒別方法帶來(lái)了極大的困難，進(jìn)而影響了藥材的質(zhì)量控制和安全使用。因此，探索一種快速、簡(jiǎn)便、專屬性強(qiáng)的鑒別方法，對(duì)于確保藥材品質(zhì)和安全性具有至關(guān)重要的作用。
研究背景與目的
鑒于牡蠣與石決明的鑒別難題，2023年，蘭州大學(xué)藥學(xué)院、甘肅省藥品檢驗(yàn)研究院/國(guó)家藥監(jiān)局中藥材及飲片質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省中藏藥檢驗(yàn)檢測(cè)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，以及北京鑒知技術(shù)有限公司攜手合作，旨在利用拉曼光譜技術(shù)，建立一種快速無(wú)損鑒別牡蠣與石決明的模型。
研究方法與過(guò)程
研究團(tuán)隊(duì)使用鑒知技術(shù)RS2000LAB便攜式拉曼光譜儀，在激發(fā)波長(zhǎng)為785nm、激發(fā)功率為500mW、積分時(shí)間為5s的條件下，采集了32批牡蠣和29批石決明，共計(jì)366個(gè)樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)預(yù)處理和特征波段選擇后，牡蠣和石決明的拉曼光譜數(shù)據(jù)顯示出明顯的聚類趨勢(shì)。
牡蠣和石決明雖然都是以碳酸鈣為主要的組成成分，但是它們的晶型并不相同，牡蠣以方解石結(jié)構(gòu)為主，石決明以文石結(jié)構(gòu)為主。石決明的拉曼光譜有較強(qiáng)的熒光。
基于采集的拉曼光譜數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)建立了多種算法鑒別模型，并在測(cè)試集上進(jìn)行性能評(píng)估。其中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型表現(xiàn)尤為突出，其訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集的正確率均達(dá)到100%，能夠準(zhǔn)確地區(qū)分牡蠣和石決明。
此外，經(jīng)過(guò)貝葉斯優(yōu)化后，部分模型的測(cè)試集準(zhǔn)確率也得到顯著提升，進(jìn)一步驗(yàn)證了拉曼光譜技術(shù)在中藥鑒別中的可靠性和準(zhǔn)確性。
鑒知光纖光譜儀
值得一提的是，北京鑒知技術(shù)有限公司的RS2000LAB便攜式拉曼光譜儀在此次研究中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。它具有高靈敏度、高信噪比、光譜范圍寬等優(yōu)異的性能，不僅可用于常規(guī)固體、液體樣品的分析表征，還可用于反應(yīng)過(guò)程原位、 實(shí)時(shí)、連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。
另外，該光譜儀搭載了北京鑒知技術(shù)有限公司的ST100S透射成像光譜儀，采用VPH體相位全息光柵，衍射效率接近90%，配備科研級(jí)的深度制冷面陣CCD相機(jī)，具有極高的靈敏度和信噪比，是反射式光譜儀的5~10倍。此外，ST100S還可集成于科研級(jí)785nm激光拉曼系統(tǒng)，分辨率可達(dá)3cm?1，且具備穩(wěn)定性高、體積緊湊的特點(diǎn)，更適合工業(yè)集成。
相較于此前研究對(duì)中藥粉末進(jìn)行拉曼或紅外光譜分析，本研究在應(yīng)用拉曼光譜進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，被檢樣本均無(wú)需進(jìn)行粉碎等預(yù)處理，且檢測(cè)時(shí)間非常短，只需要幾秒鐘，操作簡(jiǎn)便，對(duì)檢測(cè)環(huán)境和檢測(cè)人員無(wú)特殊要求，有利于建立大樣本量的數(shù)據(jù)庫(kù)。
本研究基于拉曼光譜結(jié)合多種算法所建立的鑒別模型為貝殼類動(dòng)物藥的補(bǔ)充檢驗(yàn)方法提供了新思路，同時(shí)也表明拉曼光譜作為一種無(wú)損、高靈敏、響應(yīng)快、指紋圖譜性的技術(shù)可以結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)以及機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用在更多類型藥材的分析中。
文獻(xiàn)來(lái)源
北京鑒知技術(shù)有限公司
