全 文 ：广东医药学院学报 1 99 2年第 8卷第 1期
中药砂仁的化学模式识别研究
苏截筱
药物分析教研室
摘 要
本文对砂仁及其伪品的质量进行了化学模式识别研究 .从所有样品的一阶导数光谱中获
取数量化分类特征 ,用多指标点绘簇分析法对样品进行分类 , 依此识别正品砂仁及其伪品 ,识
别准确率达 10 。另 .
关健词 :化学模式识别 ,砂仁
化学模式识别是近年来发展起来的一 cs 2 50 型超声波清洗器超声提取 30 m in ,
门新兴学科 . 所谓“模式 ”就是我们研究的
对象 . 而 “ 识别” 就是借先进的分析测试手
段 , 获取一模式不同于另外模式的化学特
征 ,在计算机的辅助下对模式进行分类 .化
学模式识别目前已越来越多地应用于中药
的鉴别分析中卜 ’ 〕 ,很有发展前途 .
中 药 砂 仁 是 姜 科 植 物 阳 春 砂
^ m o m u m v u一os u m L o u r 或海南砂 ^ m o m u m
oL gn il gu la ar T
.
L
.
w u 的干燥成熟果实 。 但
目前砂仁的代用品和伪品甚多 ,如山姜属
植物的果实常被当作 “ 土砂仁 ” 加以使用 。
给药材市场带来了很大混乱 . 本文用化学
模式识别技术研究了正品砂仁及其伪品质
量差异 。 首先从砂仁及其伪品的一阶导数
光谱中提取分类特征 , 然后用多指标点绘
簇分析法 (又称星座图法 )鉴别出砂仁的真
伪 . 本文为中药的鉴别分析提供了一个新
途径 . 化学模式识别的结果还为寻找药材
代用品提供了依据 .
过滤得提取液 , 用各样品的提取液绘
制一阶导数光谱 (图 l ) . 所用仪器为岛津
vu 26 。型双光束紫外分光光度计 .
附表 1 药材品种及编号
样品号 品 种
1 阳春砂 ’ ^ , , u o v山“ u m LO u r·
2 海南砂 人 m . u m Lo n耳吨 u al伪 .T .L W u
3 编 砂 ^ m o u m众 n th id记 se W a l e r加 k
魂 艳山关 ^ Ip i n认 ez r u m be r (脚 s· ) B u r t t o t sm主. h
5 汾叶山姜 ^ lp认达 ton k i n e sn is G a n gn e p
6 海南胜砂 ^ m o m u m 比加 e n s肠 C为” n .x T· .L W u
7 长序砂仁 ^ m o m u m 定 h y r o i d o u m O a吕 n e p
吕 华山势 ^ l p i。 扭 比 i n se 污 ( R e t z ) R O CS
g ilJ 势 ^ lp i n . 扣冈 n ica (仆 u n b ) m i q
10 花叶山姜 l^ p访妞 p u m血 H侧* . `
实 验 部 分
表 l 列出了本实验用的 10 个正 、 伪品
砂仁样品 。
药材粉碎后过 40 目筛 . 精取药粉 g2 ,
置于 15 0m l 锥形瓶中 ,加入抓仿 1 0 0m l , 用 之s0 而。 不冠 , 孟附图 1 样品 1与 9 的一阶导数光谱
如何将导数光谱中的特征转化为计算
机可以接受并能对其进行运算的信息 , 这
属于特征值选取的向题 , 也是光谱模式识
别的关健一步 . 笔者采用如下方法进行特
征值的提取 ,称为峰谷顺读法 . 其规则是 :
谬咨每一张导数光谱中峰与谷所对应的波长 , 以此为特征 . 表 2 列出了 10 个样品的
特征值。
P “ 二 (艺生e o sw .: ,
K 七 1 11 1 艺生s `n w :` )k 一 l 】11
3
. 以 0 为圆心 , 工为半径作一个上半
园 , 过园心 0 依次连续 卜 , , P解 二 , iP 。 , 所
得折线称为样品 i 的路径 , P l . 为样品 i 的
对应星位置 。 然后根据路径和星位对样品
分类 . 10 个样品的分类结果见图 2 。
附表 2
样品号
样品的数里化分类特征
特 征 值
:{;
3 3 0
3 2 6
心`J,7心公5日,确J23560,
.舰321
`、诊公`. .ù几工,日. J月口OU甘99,曰ó226,口6工t.D舫灯幻27
6
11只工
模式识别的方法与结果
模 式 识 别 的 方 法 很 多 , 各 具 特
色 l0[ 、 ’ ` 、 ” 〕。 本文采用一种无监督模式识别
方法— 多指标点绘簇分析法 (即星座图法 )[ ” 〕。 我们知道 , 图形是帮助人们思维和
判断的重要工具 ,当样品只有两个指标时 ,
通常用直角坐标在平面上点绘 . 有三个指
标时 ,可在三维的笛卡尔坐标里点绘 。 当样
品数 n 和指标数 m 太大时 , 可用星座图 。
所谓星座图 , 就是将样品点绘在一个半圆
内 ,每一个样品对应一个星 , 同类样品组成
, 个星座 ,不同类样品组成不同的星座 , 星
座图作图步骤如下 :
1
. 将数据作如下变换 :
狱 :二
其中 ,
立犷 X : . 0 .。 ) . 二
X `
X
:
一 X ` , . 、
闷 、 是第 K 列中最小的特征
从… 二 是第 K 列中最大的特征值 .
2
. 对样品 i , 计算平面上 m 个点的坐
附图 2 样品的星座图
讨 论
1
. 从 星座图上的位 置与路径可以看
到 , 10 个样品被分成五类 : 样品 1 、 2 归为
一类 ; 样品 3 、 6 、 7 归为一类 , 样品 8 、 9 、
10 为一类 ; 样品 5 的位置虽与 1 、 2接近 ,
但它的路径与 l 、 2 截然不同 , 不能将其归
入 1 、 2 所属的类别中 , 故将样品 5 单独列
为一类 ; 样品 4 的路径与众不同 , 也单独
成一类 。 由于正品砂仁与其它样品分布在
不同的星座中 , 故可将他们准确分开 , 说
明本法极为可靠 .
2
. 星座图能反映样品间的亲疏远近关
系 , 这为寻找药材的代用品提供了一定的
依据 。 样品 3 、 6 ` 7 是非正品砂仁 , 根据
路径与星位可以判断 , 它们与正 品砂仁的
相似性要大于山姜属伪品 J 、 5 、 s 、 9 、 2 0
与正品砂仁的相似性 。 为扩大药用植物资
源 , 样品 3 (缩砂 ) 是特别值得研究的 。
.
.3 本方法有识别未知样品的能力 . 本
文用 B A sI C 语言将模式识别的计算和 点
绘过程编制成计算机程序 , 对于任一未知
样品 , 只要读人原始数据 , 计算机就能迅
速输出运行结果并绘出该样品在星座图上
值标
一0 2一
的路径与星位 , 这样就能快速鉴别样品的
真伪。
(本课皿系国泉自然科学羞金资助项目 )
参 考 文 献
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. 苏筱截 . 中国药学会第二次全国青年药学
工作者最新研究成果学术文流会论文集 ,
1 9 90
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. 苏稚薇等 . 徽盈元素 , 19 91 . (增刊 ) : 招
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1 98 2
S ut d y o f T r a d t i o n a l hC i
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r e e o g n i it 的 . T h e n u m e r ica l e h a r a e t e r i s t ie fe a tu r es f o r e l a s if i e a t io n w e r e o bat i n ed f r o m f i sr t
d e r i v a t i v e U V Spe c t r a o f aS m P leS
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吻沟山 r e T . L . 百物 , w h ic h
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b y u s i n g ht e m e ht od o f e l u s t e r i n g a n a l y s is o f m u t i v a r ia t e d a at
.
I t P r o v e s e h e m ica l aP t t
e r n
r e c o g n i ti o n t o
.
be a s im p l e
, qu i c k a n d s u c c eS f
u l m e ht od f o r i d e n t i f i ca t i o n o f t r a d i t i o n a l c h j n哪
m e d i Ci n e
.
K e y w o山 : C h e m i ca l aP t et r n r e e铭 n i t io n ; s h a r e n