基于正交偏最小二乘法判别分析宁夏和河北产区市售马瑟兰葡萄酒理化特征和抗氧化能力

随着中国葡萄酒产业的不断发展,产区之间的同质化问题日趋严重。马瑟兰是近年来在我国各个产区均得到较好表现的优质品种。为解析宁夏和河北产区马瑟兰市售干红葡萄酒特征与差异,进而揭示马瑟兰在不同产区间的不同风格质量表现,对宁夏和河北产区共27款市售酒的理化性质、有机酸、花色苷和其他酚类物质含量及抗氧化能力进行检测,并结合正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)和相关性分析等方法进行分析。结果显示,两地区样品检测中除总酸含量外,其他基础理化指标含量都具有显著差异。有机酸中,琥珀酸是两地区含量差异最大的有机酸;河北地区马瑟兰酒样花青素-3-O-葡萄糖苷含量较高(0.0011 g/L),而二甲花翠素-3-O葡萄糖苷比宁夏地区酒样低0.033 g/L。基于单体酚含量建立的OPLS-DA模型区分效果最佳,其中11种单体酚对该模型的建立起关键作用。抗氧化能力与相关性分析的结果显示,河北地区马瑟兰酒样抗氧化能力显著高于宁夏地区,且总酚和单体酚类物质对此有重要贡献,特别是表儿茶酸没食子酸酯和龙胆酸。

基于偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)的补骨脂炮制前、后组成二神丸提取物的指纹图谱研究和指标成分的定量分析

目的:通过对已建立的二神丸提取物指纹图谱进行化学计量学分析,并结合含量测定,为补骨脂炮制前、后组成二神丸提取物的鉴别和有效质量控制提供参考。方法:运用偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)对已建立的二神丸提取物指纹图谱建立PLS-DA模型,并利用高效液相色谱(HPLC)对指标成分进行定性鉴定和定量测定。结果:建立的PLS-DA模型可靠,预测能力良好。统计结果显示补骨脂炮制前、后分别组成二神丸的石油醚提取物可明显区分,并揭示了对此区分贡献最大的16个潜在标志性色谱峰,结合标准物质定性鉴定了6个色谱峰,其中4个为贡献最大的潜在标志性指标成分。同时测定了该6个指标成分在10批炮制前和10批炮制后提取物的含量,其中补骨脂素、异补骨脂素、甲基丁香酚和甲基异丁香酚炮制后含量升高,去氢二异丁香酚和补骨脂酚炮制后含量降低。结论:该方法从定性和定量两方面控制炮制前、后二神丸提取物的内在质量,更全面地反映了二神丸提取物的化学成分信息及炮制前后的差异性,为提取物质量评价和控制提供了一个有效的参考。

基于偏最小二乘法判别分析与随机森林算法的牛肝菌种类鉴别

牛肝菌作为一种著名的野生食用菌,具有较高的食用价值和经济价值。牛肝菌种类繁多,不易区分,建立一种有效、快速、可信的种类鉴别技术,可为牛肝菌提高品质提供一种方法。本研究采集云南不同地区7种野生牛肝菌共计683株,获取样品中红外光谱和紫外光谱,分析不同种类牛肝菌平均光谱图特征。基于多种预处理组合(SNV+SG,2D+MSC+SNV,1D+MSC+SNV+SG,MSC+2D)的单一光谱数据结合两种特征值提取法(PCA,LVs)构建了偏最小二乘法判别分析与随机森林算法并结合数据融合策略对牛肝菌进行种类鉴别,有一定的创新性。结果表明:(1)中红外光谱和紫外光谱的不同种类牛肝菌平均光谱吸收峰差异较小,吸光度具有细微差异。(2)合适的预处理可提高光谱数据信息,偏最小二乘法判别分析和随机森林算法模型的中红外光谱数据和紫外光谱数据最佳预处理组合为2D+MSC+SNV,SNV+SG,2D+MSC+SNV,1D+MSC+SNV+SG。(3)单一光谱模型中,中红外光谱模型优于紫外光谱模型,中红外光谱最佳预处理组合2D+MSC+SNV的偏最小二乘法判别分析模型正确率训练集99.78%,验证集99.12%;随机森林模型正确率训练集93.20%,验证集99%。(4)数据融合策略提高了分类正确率,低级融合的偏最小二乘法判别分析模型训练集和验证集正确率为100%,99.12%。随机森林模型训练集和验证集正确率为92.32%,99.14%。(5)随机森林算法中级数据融合Latent variable(LVs)正确率为训练集92.76%,验证集96.04%;中级数据融合Principal components analysis(CPA)正确率为训练集97.15%,验证集100%。(6)偏最小二乘法判别分析中级数据融合(LVs)正确率为训练集100%,验证集99.56%;中级数据融合(CPA)训练集和验证集正确率均能达到100%。基于偏最小二乘法判别分析和随机森林算法结合数据融合策略对牛肝菌进行种类鉴别,鉴别效果理想。偏最小二乘法判别分析中级数据融合(CPA)可作为一种低成本高效率的牛肝菌种类鉴别技术。

基于偏最小二乘法-判别分析算法分析五味子不同炮制品高效液相色谱指纹图谱的变化

目的建立五味子不同炮制品高效液相色谱(HPLC)指纹图谱,并对其进行偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)。方法色谱柱为Agilent Polaris Amide-C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm),流动相为乙腈-0.05%磷酸水溶液(梯度洗脱),流速为1.0 mL/min,检测波长为250 nm,进样量为10μL。采用中药色谱指纹图谱相似度评价系统2012A版进行相似度分析,通过PLS-DA算法对炮制前后五味子指纹图谱进行分析。结果建立了五味子炮制前后的HPLC指纹图谱共有模式,五味子及其炮制品醋五味子与酒五味子指纹图谱中共有峰分别有19个和21个;经相似度分析,与对应对照指纹图谱相似度均大于0.9;经与对照品比对,指认出6个化合物;且PLS-DA分析筛选出6号峰(5-羟甲基糠醛)、8号峰(五味子醇甲)、18号峰、10号峰(五味子甲素)、5号峰和19号峰为主要差异标志物。结论该方法可用于五味子、醋五味子及酒五味子的指纹图谱分析,为完善五味子的质量标准提供了参考。

基于氢核磁共振和偏最小二乘法-判别分析建立鹿龟酒质量控制方法的研究

目的:建立一种基于氢核磁共振(1H-NMR)和偏最小二乘法-判别分析的鹿龟酒质量控制新方法。方法:基于1H-NMR技术测定样品的全成分信息,并转化成数据矩阵,利用SIMCA-P软件进行偏最小二乘法-判别分析(PL S-DA)。结果:鹿龟酒与不同的缺味样品及仿制品在所得的散点图中能得到明显区分。结论:氢核磁共振偏最小二乘法-判别分析法是一种操作简便,能够更全面体现其质量情况的鹿龟酒质量控制新方法。

应用HPLC双波长指纹图谱及偏最小二乘法-判别分析评价抗癌平丸质量

采用双波长融合法建立2个厂家的18批抗癌平丸样品的HPLC指纹图谱,利用中药色谱指纹图谱相似度评价系统(A版)建立融合指纹图谱共有模式并进行相似度计算。确定了21个共有峰,相似度计算结果在0.601～0.788,说明2个厂家样品之间有一定的差异。通过对照品指认出原儿茶酸、香草酸、异嗪皮啶、巴马汀、野黄芩苷、迷迭香酸、木犀草素、芹菜素这8种成分。用SIMCA-P 11.5软件建立偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)模型进行统计分析,2个厂家的样品明显区分开,并且确定了导致厂家间质量差异的关键成分。结果表明,本文所建立的HPLC双波长指纹图谱技术结合PLS-DA能很好地区分不同厂家样品,克服了单波长检测时信息量有限的缺点。

基于指纹图谱及偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)评价肝爽颗粒的质量

目的:建立肝爽颗粒(党参、柴胡、白芍等)指纹图谱,结合偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)对其进行质量一致性评价,为该制剂的质量控制提供参考。方法:采用HPLC法,以Agilent SB-C_(18)(250 mm×4.6 mm,5μm)为色谱柱;乙腈-水(含0.05%磷酸)溶液为流动相,梯度洗脱;流速0.9 ml·min^(-1);检测波长278,330,230,316 nm;柱温35℃;进样量为20μl。使用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统软件(2012A版)》建立14批肝爽颗粒指纹图谱,结合PLS-DA寻找不同批次间肝爽颗粒的差异成分。结果:14批样品共标定26个共有峰,通过与对照品比对指认出其中8个成分;14批样品指纹图谱相似度均大于0.99。通过PLS-DA分析,14批样品聚成2类,并筛选出了导致各批次间产生差异的9个差异性标志物。结论:所建立指纹图谱重复性好、专属性强,同时结合偏最小二乘法-判别分析可为肝爽颗粒质量控制标准的制定提供参考。

高效液相色谱结合偏最小二乘判别分析对硫熏天麻识别的研究

目的构建基于天麻高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)指纹图谱法结合化学计量学分析对硫磺熏蒸的天麻进行识别。方法参照《中华人民共和国药典》一部(2015年版),采用高效液相色谱-梯度洗脱法测定硫磺熏蒸天麻的指纹图谱,通过中药色谱指纹图谱相似度评价系统软件(2012版)进行指纹图谱信息统计,将信息输入SIMCA-P14.0软件进行主成分分析法和偏最小二成判别分析。结果该方法能较好的分离天麻的活性成分,依据检测结果确定了18个共有指纹峰,由于未硫熏组和硫熏组天麻样品的指纹图谱存在差异性,利用化学计量学方法可以正确识别硫熏天麻。结论利用高效液相指纹图谱结合化学计量分析可准确识别硫磺熏蒸的天麻。

正交偏最小二乘判别法对青蒿素拉曼光谱的研究

为了鉴别不同纯度的青蒿素样品,本文运用正交偏最小二乘法判别分析方法(OPLS-DA)研究了不同纯度青蒿素样品的拉曼光谱。研究表明,对青蒿素拉曼光谱进行OPLS-DA建模分析可以鉴别不同纯度的样品,从而用于青蒿素样品的质量评估。另外,青蒿素拉曼光谱OPLS-DA建模分析表明,青蒿素拉曼光谱中与生物活性官能团相关的724 cm^(-1)处的特征振动模式与青蒿素的纯度紧密相关:在不同纯度青蒿素样品中,该特征振动模式与其他振动模式的相对强度比具有统计学差异(单向方差分析,F=7.39,P<0.01)。

基于气相色谱-质谱联用与偏最小二乘-判别分析的啤酒爽口性评价

目的:建立一种偏最小二乘-判别分析(partial least squares-discrimination analysis,PLS-DA)评价啤酒爽口性的方法。方法:基于顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用检测啤酒中爽口性相关指标转化为数据矩阵,利用SIMCA-P软件进行PLS-DA。结果:不同爽口性的啤酒在得分图中能够明显区分。根据载荷图显示爽口性较差的样品集DA(1)中敏感特征变量为辛酸乙酯、癸酸乙酯及乙酸异戊酯等酯类化合物。选取50个样本为校准集,建立PLS-DA模型,4个爽口性不同的啤酒样本模型的回归相关系数分别为0.861、0.798、0.765、0.812,样品辨别率为92%。利用建立的PLS-DA模型对27个未知样品进行预测,不同爽口性样品的预测均方根误差分别为0.183、0.321、0.523、0.323,准确识别率为74.07%。结论:HS-SPME-GC-MS结合PLS-DA法是一种简单、快速、有效评价啤酒爽口性的方法。

基于偏最小二乘-判别分析法评价^(60)Co-Cγ射线对赶黄草中有效成分的影响

目的:考察^(60)Co-γ射线辐照灭菌对赶黄草中6种成分(原儿茶酸、没食子酸、槲皮素、芦丁、芹菜素和山柰酚)含量的影响。方法:分别选择剂量为0,2,5,8 kGy的;Co-γ射线对赶黄草药材进行辐照。采用Waters Sunfire ODS C_(18)色谱柱(250 mm×4.6 mm, 5μm),流动相为A-乙腈,B-0.05%磷酸水溶液系统,梯度洗脱,检测波长340 nm,流速为1.0 ml·min^(-1),柱温35℃,比较辐照前后活性成分含量变化,采用偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)对其总体质量进行分析评价。结果:赶黄草药材中原儿茶酸、没食子酸、槲皮素、芦丁、芹菜素和山柰酚分别在0.069~1.727 mg·ml^(-1)、0.012~0.311 mg·ml^(-1)、0.038~0.945 mg·ml^(-1)、0.031~0.780 mg·ml^(-1)、0.005~0.126 mg·ml^(-1)、0.008~0.208 mg·ml^(-1)范围内呈良好线性,平均加样回收率分别为99.9%、99.5%、99.9%、99.5%、98.6%和97.2%。辐照剂量不超过5 kGy时,各组分含量差异无统计学意义(P>0.05),PLS-DA可将不同辐照处理的样品显著分类,并筛选出导致质量差异的5个差异标志物。结论:为保证药品安全有效,采用;Co-γ射线对赶黄草药材进行灭菌时,辐照剂量不宜超过5 kGy。

茯砖茶感官特征分析及其产地判别模型构建研究

为客观准确地评价不同产地茯砖茶感官特征品质,结合感官审评、化学组分检测、化学计量学等研究茯砖茶感官品质特征及不同产地茯砖茶判别模型构建。结果表明:湖南、浙江、陕西等19个茯砖茶因原料物质基础的不同其感官品质有非常明显的差异。其中,茯砖茶滋味得分(taste score, TS)与咖啡碱(caffeine, CAF)、水浸出物(water leachate, WL)、儿茶素(catechin, CAT)和表儿茶素(epicatechin, EC)呈现出显著相关性,其相关系数(P<0.05)分别为0.81、0.62、0.55、0.50。同时,基于化学组分的主成分(PCA)表明,前4个主成分的累计方差贡献率为79.48%,并以前4个主成分的线性回归方程和贡献率构建了茯砖茶感官品质综合评价模型与产地判别模型。正交偏最小二乘法判别分析(OPLA-DA)显示,19个不同产地的茯砖茶样品被明显地划分为3组,评价模型对不同产地茯砖茶识别度较高。采用交叉验证法对模型进行验证,模型对自变量的拟合指数(R~2X)为0.879,对因变量的拟合指数(R~2Y)为0.992,预测指数(Q^(2))为0.53。经OPLS-DA共识别出6种预测变量重要性投影(VIP)值大于1的差异指标,其中茶多酚(tea polyphenols, TPP)、可溶性糖(soluble sugar, SS)、CAF、WL为茯砖茶感官特征标志性差异品质成分。结果表明,应用感官审评、化学组分检测、化学计量学等方法可以实现茯砖茶感官特征及其不同产地茯砖茶的快速、准确判别,同时也为茯砖茶感官特征及其不同产地判别提供一种新的参考方法。

基于矿物元素指纹技术的西北地区枸杞产地判别分析

[目的]探讨矿物元素指纹技术在枸杞原产地判别中的可行性,为枸杞地理标志产品保护提供参考。[方法]采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定宁夏、青海、甘肃和新疆产枸杞果实中56种矿物元素含量,对矿物元素含量进行方差分析、主成分分析及判别分析,基于产地间含量有显著差异的矿物元素构建枸杞产地判别模型。[结果]各产地枸杞果实中矿物元素含量有其各自的指纹特征,56种矿物元素中有47种元素的含量在不同产区间存在显著差异(P <0.05),青海产枸杞果实中大部分元素含量高于其他地区。通过主成分分析提取出13个主成分,累计方差贡献率为79.656%,并筛选出Nd、Ce、Hf、Bi、Ho、Mn、Mg、Au、Ir、Ba、Sn、Ru、Sr、Cr、Sc、Rb、Cs、Zn、Cu、Cd、Li、Ta共22种枸杞的特征指标。以地域间含量具有极显著差异的44种矿物元素指标进行Fisher判别分析,确定了Al、As、B、Co、Cu、Dy、Mo、Nb、Ni、Sb、Se、Tl、U、Y、Fe、Zn、P、Ca、Ir、Hf共20种枸杞的有效溯源指标,建立了基于Fisher线性判别分析和OPLS-DA判别分析的宁夏、青海、甘肃和新疆4个产地枸杞的产地判别模型,整体正确判别率分别为97.4%和95.8%,使用模型对不同产地枸杞的区分判别较为准确,因此,建立的判别模型可被用于枸杞的原产地判别。[结论]可以基于矿物元素指纹的差异有效鉴别不同产地的枸杞。

基于化学计量学和指纹图谱的辽宁道地药材北五味子质量评价研究

目的 采用指纹图谱与化学计量学相结合的方法,评价辽宁岫岩产北五味子的质量。方法 采用HPLC法,柱温30℃,流速1 mL/min,流动相采用水-乙腈梯度洗脱,检测波长220 nm,对10批辽宁岫岩五味子基地生产的北五味子建立指纹图谱,运用聚类分析(hierarchical cluster analysis, HCA)、主成分分析(principal component analysis, PCA)及正交偏最小二乘法-判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis, OPLS-DA)进行化学模式识别分析。结果 建立了岫岩产北五味子的指纹图谱,相似度为0.970^0.999,共标定了29个共有峰,指认了14个成分;HCA分析10批北五味子可分为2类;PCA共得到6个主要成分,其累计方差贡献率为95.5%;OPLS-DA表明五味子甲素、戈米辛G、五味子丙素、五味子醇乙等11个成分可能是影响北五味子质量的差异性标志物。结论 研究所建立的指纹图谱结合化学模式识别分析,方法准确、稳定、可靠,可用于北五味子药材的质量控制研究。

基于单料烟的加热卷烟与传统卷烟香气成分释放差异分析

将10种单料烟分别制备成加热卷烟和传统卷烟两种类型卷烟样品,采用GC-MS分析和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)模型评价加热卷烟气溶胶和传统卷烟主流烟气中香气成分的释放差异。结果表明:加热卷烟气溶胶和传统卷烟主流烟气中分别鉴定出53种和77种香气成分;两者共有香气成分47种,其中13种香气成分在加热卷烟气溶胶中的释放量较为突出,除乙酸、γ-丁内酯外,其他11种均是醛酮类化合物;筛选出两种卷烟中存在显著释放差异的香气成分53种,包含吡嗪吡啶类7种、酮类12种、呋喃类4种、酸类9种、酯类3种、酚类8种、烃类9种、醇类1种,从差异性香气成分在该类别总鉴定成分的占比来看,酚类香气成分在两种卷烟中的释放差异性最为显著,其余依次为烃类、吡嗪吡啶类、酸类、酯类、酮类、呋喃类、醇类。

不同干燥方式对柳蒿芽山野菜挥发性风味的影响研究

为研究不同干燥方式对柳蒿芽山野菜中的挥发性风味化合物影响的差异性,采用气相色谱-离子迁移谱联用(GC-IMS)技术对3种不同干燥处理的柳蒿芽样品进行挥发性化合物检测分析。从样品中共检出103种挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs);经归一化处理,结合指纹图谱分析,真空冷冻干燥样品中93种VOCs得到了有效的保留,显著高于电热鼓风干燥和自然干燥组,根据气味描述数据库检索可知冷冻干燥对柳蒿芽中的甜香、焦香气味有较好的保留。正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)结果筛选出了12种对区分不同干燥方式的柳蒿芽挥发性风味物质贡献较大的变量,分别为十二醛、2-甲基异冰片、1-辛醇、薄荷脑、(E,E)-2,4-庚二烯醛、乙酸冰片酯、香茅醛、DL-2-羟基-4-甲基戊酸乙酯、1-石竹烯、三亚乙基二胺。

^1HNMR-偏最小二乘法-判别法分析椰奶的质量

目的建立一种基于核磁共振-模式识别技术来鉴别椰奶质量的新方法。方法利用1HNMR测定椰奶样品,采集信息并转化成数据矩阵;利用模式识别方法中的PLS-DA法对数据进行分析,并建立鉴别模型。结果 5个厂家的椰奶样品均能获得有效的鉴别,含有添加物的椰奶样品也能有效地与正常椰奶样品鉴别开来。结论所用方法可靠、快速,能有效地鉴别椰奶的品质。

云南重楼中不同形态重金属元素含量测定及其化学模式识别研究

目的考察云南重楼中重金属元素不同形态的含量,同时基于主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)对其进行化学模式识别。方法采用经典Tessier连续提取法和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对6种重金属元素(Cu、Cd、Cr、Pb、As、Hg)的不同形态进行连续提取和含量测定,并进行化学计量学分析,考察不同生长方式下药材中重金属存在形态与分布的差异性。结果6种重金属元素中Cu超标情况最严重,风险最高,其次为Pb和Cr,野生品重金属超标情况比种植品更严重。PCA无法将27批野生和栽培样品分开,而OPLS-DA可将两者分开。结论以单一元素含量为云南重楼重金属元素含量限定标准具有一定局限性,结合其不同形态的含量测定可能更具实际意义。

白术高效液相色谱指纹图谱及多指标成分含量测定研究

目的 建立白术高效液相色谱(HPLC)指纹图谱和多成分含量的测定方法,为其质量控制提供参考。方法 采用高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)多波长切换法建立白术指纹图谱,应用相似度评价、聚类分析、主成分分析和偏最小二乘判别分析法进行化学计量学研究,对其差异性成分白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ和苍术酮进行含量测定。结果 建立了白术HPLC指纹图谱,共标定了9个共有峰,并鉴定出其中4个成分;37批样品与对照图谱相似度为0.539~0.996;不同产地、不同批次样品质量存在较大差异,白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ、苍术酮和未知成分峰9是影响白术质量的重要因素。结论 该研究建立的指纹图谱结合多成分同时测定的方法简便、稳定、准确、可靠,可为白术的整体质量评价和质量标准的提升提供参考,为其药效物质基础研究及其相关复方研究等奠定基础。

基于指纹图谱和化学计量学的白芍不同炮制品成分差异研究

目的:采用高效液相色谱法(HPLC)指纹图谱技术结合化学计量学的分析方法,探究白芍不同炮制品的化学成分差异性,筛选差异标志物,为建立白芍及其炮制品质量标准提供参考。方法:建立白芍不同炮制品HPLC指纹图谱,采用中药色谱指纹图谱相似度评价系统计算相似度,标定共有峰并进行指认及归属;采用多元统计分析筛选出白芍不同炮制品的差异性标志物。结果:生、炒、酒白芍指纹图谱相似度均>0.900,不同白芍炮制品共标定17个共有峰,指认并归属7个成分;分层聚类分析(HCA)和主成分分析(PCA)结果可将生、炒、酒白芍明显区分;正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)结果表明,1,2,3,4,6-五没食子酰葡萄糖、没食子酸、芍药苷是生、酒白芍的主要差异性标志物,没食子酸、芍药苷、1,2,3,4,6-五没食子酰葡萄糖、1个未知成分和芍药新苷是生、炒白芍的主要差异性标志物。结论:1,2,3,4,6-五没食子酰葡萄糖、没食子酸、芍药苷和芍药新苷可作为白芍不同炮制品的质量标准研究指标成分。