(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111206730.3 (22)申请日 2021.10.15 (71)申请人 北京理工大 学珠海学院 地址 519088 广东省珠海市高新区唐家湾 金凤路6号 (72)发明人 宋菡　叶俊　陈世耿　甘露菁　 何文猛　谢思芸　 (51)Int.Cl. G01N 21/359(2014.01) G01N 21/3563(2014.01) G16C 10/00(2019.01) G16C 20/30(2019.01) G16C 20/70(2019.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 一种近红外光谱与GBDT算法分析苍耳掺伪 的检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种应用于中药正品苍耳及 掺有性状高度相似的伪品苍耳快速检测的方法。 采集样品的近红外光谱扫描样品光谱， 并对谱图 数据进行一阶求导、 矢量归一化、 滤波平滑处理 等预处理， 提取最大程度代表样品的主成分信 息， 以GBDT算法构建了快速分析正品苍耳、 掺伪 蒙古苍耳、 掺伪偏基苍耳的预测模型。 该检测方 法无需使用大量试剂， 绿色环保， 操作 简便， 重现 性好， 结果稳定准确， 当苍耳样品量较大时， 能够 实现快速在线检测与实时评价反馈， 有利于在苍 耳生产、 加工、 流通、 消费全过程中， 实现苍耳品 质的快速监测与评价。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114018860 A 2022.02.08 CN 114018860 A 1.一种近红外光谱与GBDT算法分析苍耳掺伪的检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 样品准备： 采集正品苍耳、 蒙古苍耳、 偏基苍耳， 均取其干燥茎， 粉碎成粉末， 过50目 筛后， 装入圆形无色玻璃瓶， 25℃条件下密封备用； 配制分别掺有蒙古苍耳、 偏基苍耳的伪 品样本， 掺伪含量范围梯度为5% ‑90%； S2、 样品光谱采集： 步骤S1所有样品充分混合均匀， 放置于近红外光谱测试室， 用光纤 探测头对样品进行光谱 采集； S3、 扣除内置参比背景， 每个样品采集不同部位的6次谱图， 取其平均光谱为代表光谱， 将样品分为校正训练集、 预测集； 光谱数据经一阶导数结合矢量归一、 ND滤波平滑预处理， 经过数据挖掘， 选择波段范围6600 ‑5500 cm‑1以及5000‑4200 cm‑1， 采用遗传算法分别提取 的24个和17个特 征变量信息， 作为代 表样品有效信息源； S4、 运行python软件， 以GBDT算法， 进行模型参数优化， 确定学习速率， 弱学习器个数， 决策树最大叶子深度,  子采样比例等 参数， 建立模型； 模型建好后， 苍耳预测集样本进行近红外光谱扫描后， 相关数据直接代入已建好的预 测模型中， 通过机器学习算法， 即可模式识别其预测种类。 2.如权利要求1所述的一种近红外光谱与GBDT算法分析苍耳掺伪的检测方法， 其特征 在于， 所述步骤S2的光谱采集扫描条件为： PbS检测器， 白光光源， 增益为1.0， 动镜速度为 0.6329， 扫描范围40 00~12000cm‑1， 扫描次数 72次， 分辨 率为8cm‑1。 3.如权利要求1所述的一种近红外光谱与GBDT算法分析苍耳掺伪的检测方法， 其特征 在于， 所述 步骤S1的圆形 无色玻璃瓶 直径为6cm、 高为4cm， 玻璃瓶 瓶中的粉末厚约为3 cm。 4.如权利要求1所述的一种近红外光谱与GBDT算法分析苍耳掺伪的检测方法， 其特征 在于， 所述步骤S4的模型参数为： 学习率learning_rate为0.5,  弱学习器个数n_ estimators为60,  子采样subsample比例为0.6， 树最大深度max_depth为4， 叶子节点最少 样本数min_samples_leaf为10和最大 叶子节点数max_leaf_nodes为20； 利用上述参数组 合， 建立正品与不同种类掺伪苍耳粉末的GBDT模式识别模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114018860 A 2一种近红外光谱与GBDT算法分析苍耳掺伪的检测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及中药产品的快速检测方法技术领域， 尤其涉及一种近红外光谱与   GBDT算法分析苍耳掺伪的检测方法。 背景技术 [0002]苍耳作为常见的中药材， 是菊科植物苍耳的干燥地上部分成熟带苞的果实。 性温， 具有散风寒、 通鼻窍、 祛风湿等功效。 其化学成分类型倍半萜类、 酚酸类、 黄酮类、 蒽醌类等， 发挥着抗肿瘤、 抑菌、 抗炎镇痛、 降血糖等药理作用。 苍耳掺伪常常使用与苍耳同属且外观 极为相似的蒙古苍耳、 偏 基苍耳、 刺苍耳等， 特别取其干燥茎， 粉碎成粉末掺伪混入， 难以有 效鉴别， 且严重影响其药用质量， 由此完善苍耳掺伪的新方法迫在眉睫， 已报道的方法总结 如下： [0003](1)性状鉴别： 以大小、 性状、 颜 色、 苞刺、 质感等指标加以性状鉴别和显微镜鉴别， 鉴于我国苍耳资源分布很广， 在河北、 江西、 湖南、 甘肃、 青海、 广东等多省的苍耳性状与气 候环境密切相关， 采用性状鉴别往 往不够精确， 误差较大； [0004](2)理化检验与仪器检验： 采用薄层层析法、 紫外光谱法、 液相色谱法、 气相色谱 法、 液相色谱 ‑质谱法等方法进 行检测， 需要使用大量有机试剂， 费时繁琐， 特别是基于中药 成分的复杂性， 针对其中某些特定成分的特征响应， 有时亦难以评价其质量标准的整体性。 面对一些药商将与苍耳形态极为相似的同属其他苍耳制成饮片或药粉销售时， 掺伪鉴别难 度加大。 [0005]苍耳性温， 具有散风寒、 通鼻窍、 祛风湿之疗效， 常用于鼻塞流涕、 鼻渊等， 有独特 的医疗价值。 同属的蒙古苍耳、 偏基苍耳、 刺苍耳与正品药用苍耳高度相似， 当制成药粉掺 假后， 检测此类产品的标准方法尚属空白。 [0006]已报道的方法存在一些缺陷， 比如： [0007](1)误差较大 [0008]来自与苍耳同属的高度性状相似的掺伪品， 用显微鉴别和性状鉴别的方法， 结构 上亦难以鉴别。 [0009](2)无法整体评价 其品质 [0010]理化检验与仪器检验， 针对其中某些特定成分的特征响应， 鉴于中药成分与功效 的复杂性， 有时亦难以评价其质量标准的整体性。 特别是来自我国不同地区、 不同采收时间 的样品， 因其 植物代谢与环境的不同， 其功效性的化学成分会有差异， 容 易造成误差 。 [0011](3)操作繁琐， 难以实现快速检测 [0012]方法往往基于复杂的仪器分析， 需要使用大量试剂， 前处理过程费时繁琐， 配备大 型分析仪器且要求操作人员具有扎实的分析经验。 特别面对大批量下 的苍耳样品， 无法对 其品质进行 快速检测与在线监测识别， 不 易于向广大中小企业推广。说　明　书 1/5 页 3 CN 114018860 A 3