基于仿生嗅觉的中药材鉴别的实现

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1、基于仿生嗅觉的中药材鉴别的实现作者：刘红秀，姬生国，庄家俊，李卫东【摘要】目的运用便携式电子鼻PEN3提取中药材挥发的气味信息来建立气味指纹图谱,达到鉴别不同中药材的目的。方法　采用主成分分析(PCA)法和线性判别分析(LDA)法识别八角、白豆蔻、川芎、丁香、荆芥、肉桂、砂仁等7种中药材。结果　采用PCA和LDA两种方法都能很好地区别以上7种中药材，识别率达到100%;PCA的分析图中每类样品主要呈带状分布、集中度不高，LDA分析中不同种类的中药材样品点的分布高度集中。结论采用仿生嗅觉系统PEN3能够很好地鉴别不同品种

2、的中药材，具有一定的实际意义和应用价值。【关键词】仿生嗅觉;主成分分析;线性判别分析;中药材Abstract:ObjectiveTodifferentiatevarietiesofChineseherbalmedicinebasedonbionicolfaction(anportableelectronicnosePEN3)fromAIRSENSEAnalyticsGmbHinGermany,whichcouldexploitinformationonbehavioraromaofdifferentChineseher

3、balmedicine.MethodsPrincipalcomponentanalysis(PCA)andlineardiscriminantanalysis(LDA)wereusedinordertoinvestigatesevenkindsofdifferentChineseherbalmedicinesuchasstaraniseseen,whiteroundcardamom,Szechuan12lovagerhizome,cloves,fineleafSchizonepetaherb,cinnamon,amom

4、umfruit,andsoon.ResultsTheresultsobtainedprovedthattheelectronicnosePEN3couldsuccessfullydiscriminatedifferentChineseherbalmedicineusingPCAanalysisorLDAanalysis.Thesystemcouldclassifyallthesamples.However,thedistributionofconcentrationratiosofthosesamplesdiscrim

5、inatedbyPCAanalysiswaslowerthanthosebyLDAanalysis.ConclusionTheresultsobtainedprovedthattheelectronicnosePEN3couldsuccessfullydiscriminatedifferentChineseherbalmedicines.Thetechnologyandmethodshowedvalueinapplication.　　Keywords:bionicolfaction;principalcomponent

6、analysis(PCA);lineardiscriminantanalysis(LDA);Chineseherbalmedicine　　目前，国内外研究中药材指纹图谱的主要技术包括薄层色谱(TLC)指纹图谱、高效液相色谱(HPLC)指纹图谱、气相色谱(GC)指纹图谱、电泳法(CE)指纹图谱、高效毛细管电泳色谱(HPCE)指纹图谱、红外光谱(IR)指纹图谱、紫外分光光度(UV)指纹图谱、核磁共振(NMR)指纹图谱、质谱(MS)指纹图谱等，联用技术最常用的是液-质联用(LCMS)和气-质联用(GC12MS)[1-5]

7、。现行的指纹图谱技术大多是建立只对中药材的单个指标成分进行控制，不能有效地全面评价中药材整体内在质量。　　随着材料科学和电子信息技术的发展，国际上仿生嗅觉系统(俗称“电子鼻”)的开发研制获得快速发展并进入实用阶段。仿生嗅觉技术的长处在于能快速准确地对气味进行定性分析，目前主要应用在环境控制、医疗诊断和食品工业中[6,7]。本文提出采用仿生嗅觉技术对中药材进行气味指纹图谱研究，采用仿生嗅觉技术来模拟动物的嗅觉功能，采用“嗅闻”方法对中药材的气味进行全面整体检测，利用仿生嗅觉的阵列传感检测技术，提取中药材挥发的气味信息来建

8、立气味指纹图谱,达到鉴别不同中药材的目的。　　1中药材的仿生嗅觉检测实验　　仿生嗅觉的气味指纹图谱是新开拓的中药材指纹图谱构建方法，其仪器特点是模拟动物的嗅觉功能，采用“闻”的方法进行气味检测，并运用现代数据分析方法形成气味指纹图谱。仿生嗅觉系统主要是由三大部分组成：传感器阵列、信号预处理电路、计算机模式识别系统。工作原理见图1[