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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對化橘紅指紋圖譜及其抗氧化活性的譜效關(guān)系研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 為避免人為因素的干擾，應(yīng)用信息學(xué)方法，建立了僅通過HPLC指紋圖譜即可判別不同品種化橘紅及其抗氧化活性的模型。為開發(fā)化橘紅專家診斷系統(tǒng)奠定科學(xué)依據(jù)，并推動中藥現(xiàn)代化發(fā)展，為其他道地藥材的保護(hù)提供可借鑒的思路。
- 詳細(xì)介紹：
- 常用中藥化橘紅是化州柚Cirtus grandis ‘Tomentosa’或柚C. grandis未成熟或近成熟干燥的外果皮，特產(chǎn)于廣東化州的化州柚外果皮密被絨毛，習(xí)稱“毛橘紅”，而柚外果皮光滑無毛，習(xí)稱“光橘紅”。毛橘紅為廣東省著名道地藥材，曾列為明清兩代皇室專用貢品，其藥效及售價(jià)均顯著高于光橘紅。由于兩者親緣為種與栽培變種關(guān)系，常法難以鑒別，市場上常見以劣質(zhì)光橘紅藥材冒充毛橘紅的案例。針對該藥材主要有效部位—化橘紅總黃酮具有顯著抗氧化活性的特點(diǎn)，本項(xiàng)目應(yīng)用信息學(xué)方法結(jié)合化橘紅色譜專家鑒別系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，采用自組織競爭型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SOFM）與聚類分析判別兩類化橘紅指紋圖譜，以灰關(guān)聯(lián)模型（GM）、多元回歸分析、廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（GRNN）預(yù)測毛橘紅的抗氧化活性。通過系統(tǒng)研究，已成功地構(gòu)建僅通過HPLC指紋圖譜能科學(xué)判別兩類化橘紅的SOFM模型，以及可預(yù)測其抗氧化活性的譜效數(shù)學(xué)方程。SOFM模型具有方便（直接應(yīng)用未處理的指紋數(shù)據(jù)）、運(yùn)算速度快（最適模型運(yùn)算時間為1分鐘），準(zhǔn)確度高（最適模型準(zhǔn)確率達(dá)100%，90%的模型測試準(zhǔn)確率大于訓(xùn)練準(zhǔn)確率）的特點(diǎn)。經(jīng)GM、GRNN模型、化學(xué)構(gòu)效關(guān)系及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)均可證實(shí)譜效方程的合理性。本項(xiàng)目為開發(fā)常用中藥化橘紅專家評價(jià)系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 廣東特有珍稀樹種化州柚為柚的栽培變種，兩者果皮均作為常用中藥化橘紅，前者為明清皇室貢品，質(zhì)量顯著優(yōu)于后者，但由于親緣關(guān)系相近，難以鑒別兩者,顯著影響了臨床用藥和制藥的安全性和有效性。本研究應(yīng)用現(xiàn)代信息學(xué)技術(shù)，采用自組織競爭型及廣義回歸人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并采用逐步多元回歸和灰關(guān)聯(lián)模型，解決HPLC指紋圖譜鑒別不同品種化橘紅并預(yù)測其藥效的問題,構(gòu)建化橘紅鑒別的有效方法和抗氧化活性預(yù)測模型。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品結(jié)合信息學(xué)、數(shù)學(xué)與分析化學(xué)研究現(xiàn)階段困擾中藥質(zhì)量的最主要的兩個問題：真?zhèn)?，?yōu)劣。作品所采用的方法客觀、準(zhǔn)確、可重復(fù)性強(qiáng)。中藥HPLC指紋圖譜法與抗氧化能力測定方法，均為藥典收載方法。多元回歸法與灰關(guān)聯(lián)法近年來也偶見應(yīng)用于中藥的研究中，但早已在金融、環(huán)境等行業(yè)廣泛應(yīng)用。應(yīng)用SOFM模型鑒別中藥、GRNN模型研究中藥指紋圖譜譜效關(guān)系迄今為止均是首次。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品為建立化橘紅專家診斷系統(tǒng)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，達(dá)到僅通過色譜指紋圖譜即可鑒別不同品種的化橘紅并評價(jià)其抗氧化活性的強(qiáng)弱的目的，并可結(jié)合更加深入的藥效學(xué)研究而評價(jià)其他藥效活性。本作品為保護(hù)廣東省道地名藥毛橘紅起到了積極的作用，研究方法亦可推廣應(yīng)用于其他道地質(zhì)優(yōu)中藥的研究。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 目的 為建立化橘紅專家診斷系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)，并探究化橘紅總黃酮指紋圖譜與其抗氧化活性的譜效關(guān)系，建立一種新型中藥質(zhì)量控制方法。 方法 采用HPLC法制備不同品種及不同栽培變種的化橘紅總黃酮指紋圖譜，依中國藥典法進(jìn)行抗氧化作用強(qiáng)度的測定。首次應(yīng)用自組織競爭型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SOFM）模型對不同品種的化橘紅進(jìn)行鑒別，灰關(guān)聯(lián)（GM）數(shù)學(xué)模型計(jì)算各色譜峰與抗氧化活性的灰關(guān)聯(lián)度，采用逐步多元回歸對指紋色譜峰進(jìn)行回歸、篩選，并首次結(jié)合廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GRNN）分別對篩選前后變量進(jìn)行抗氧化性預(yù)測。 結(jié)果 建立可以判別不同品種化橘紅的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并篩選出對抗氧化作用有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）的4個峰，GRNN預(yù)測模型顯示篩選后的預(yù)測誤差顯著（P<0.05）小于篩選前的預(yù)測誤差。 結(jié)論 通過自組織競爭型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以判別不同品種的化橘紅，結(jié)合灰關(guān)聯(lián)與逐步多元回歸的方法可闡明化橘紅總黃酮指紋圖譜與抗氧化活性間的譜效關(guān)系，并應(yīng)用GRNN模型對所篩選有效譜峰進(jìn)行驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 自組織競爭 廣義回歸 灰關(guān)聯(lián) 譜效關(guān)系
獲獎情況
- 論文： Research of Spectral Efficiency Relationship Between Total Flavonoids Fingerprint and Antioxidant Activity of Hua-Ju-Hong（第一作者），已被2011國際工程與技術(shù)大會（Ei與ISTP檢索）錄取。 論文： Analysis of HPLC Fingerprints of Hua-Ju-Hong Based On SOM Artificial Nerual Network（第一作者），已被2011國際工程與技術(shù)大會（Ei與ISTP檢索）錄取。 2010年12月16日 校國際會議廳 校第十六屆學(xué)術(shù)論文大賽 一等獎（全場最高分） 2010年12月25日 廣東省中藥學(xué)研究生論壇 作報(bào)告（以本科生身份破例參加研究生論壇） 2011年4月29日 廣東省第十一屆挑戰(zhàn)杯大學(xué)生學(xué)術(shù)競賽 二等獎
鑒定結(jié)果
- 通過學(xué)校挑戰(zhàn)杯評審專家鑒定，并得到了業(yè)內(nèi)專家中南大學(xué)梁逸曾教授（師承俞汝勤院士），沈陽藥科大學(xué)副校長畢開順教授的推薦，兩位教授充分肯定了本論文的學(xué)術(shù)性。
參考文獻(xiàn)
- [1] 中華人民共和國衛(wèi)生部藥典委員會. 中國藥典2005年版（一部）[S]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005,51. [2] 林勵,肖鳳霞,李向明，等.化橘紅總黃酮在制備治療酒精性肝損傷的藥物中的用途[P] [3] 張秀明,陳志霞,林勵. 毛橘紅與光橘紅的化痰及抗炎作用比較研究[J]. 中藥材,2004,27(2):122—123. [4] 顧有方 ,陳會良 ,劉德義，等. 自由基的生理和病理作用[J]. 動物醫(yī)學(xué)進(jìn)展 ,2005 ,26(1) :94-97. [5] 陳志霞，林勵，孫冬梅. 化橘紅黃酮類成分的HPLC指紋圖譜研究，中草藥，2003,34（7）：657-661. [6] 劉思峰，黨耀國，方志耕，等. 灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M]. 3版. 北京: 科學(xué)出版社, 2004. [7] 魏艷強(qiáng). 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的貨運(yùn)量預(yù)測模型研究[D].天津：天津理工大學(xué)，2007. [8] 范群林，李桃，吳花平. 基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型研究[J]. 商場現(xiàn)代化，2008（26），195. [9] 谷志紅，牛東曉，王會青. 廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在短期電力負(fù)荷預(yù)測中的應(yīng)用研究[J]. 中國電力，2006，（04）11-14. [10] 朱詩塔，雷鵬，李新中，等. 掌葉大黃不同炮制品的指紋圖譜與其止血作用的灰關(guān)聯(lián)度分析，中南藥學(xué)，2009,7(1): 55-58.
同類課題研究水平概述
- 化橘紅是蕓香科植物化州柚Citrus grandis‘tomentosa’或柚Citrus grandis（L.） Osbeck的未成熟或近成熟干燥外層果皮。前者習(xí)稱“毛橘紅”，后者習(xí)稱“光橘紅”，有散寒、理氣化痰的功能。主要用于風(fēng)寒咳嗽、喉癢痰多、食積傷酒、嘔吐痞悶等疾病?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究證實(shí)化橘紅對于治療酒精性肝損傷、降低膽固醇、防治老年癡呆均有良好的藥效。其中毛橘紅主產(chǎn)于廣東化州，是特產(chǎn)道地藥材。據(jù)清?《本草綱目拾遺》：“化橘紅‘治痰癥如神，消油膩谷食積，醒酒寬中，解蟹毒’，亦用于‘羊癲瘋’?！北菊n題指導(dǎo)老師從事化橘紅研究十余年，共發(fā)表論文四十余篇。因道地化橘紅僅產(chǎn)于廣東省從化市，故國外研究較少?，F(xiàn)僅見赫爾辛基大學(xué)藥學(xué)院，對于化橘紅降低膽固醇方面的研究報(bào)道。 化橘紅主要化學(xué)成分為黃酮、揮發(fā)油、多糖及脂肪酸類物質(zhì)。黃酮類以柚皮苷為主要成分，具有抗炎、抗過敏、抗菌、抗病毒、抗氧化、降膽固醇、抗癌等作用。毛橘紅中另外一種含量較高的黃酮類物質(zhì)—野漆樹苷，具有抗氧化、保護(hù)肝臟、 心血管系統(tǒng)等作用。 鄧峰等采用ISSR分子標(biāo)記法鑒別道地化橘紅，因藥材干品中所含完整DNA有限，藥材的鑒別成功率易受到影響。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種智能化的非線性科學(xué)，在模式識別、數(shù)據(jù)處理、自動化控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。湯丹等應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對不同產(chǎn)地的廣藿香GC-MS指紋圖譜進(jìn)行解析。Yan Hu Lai等根據(jù)雙波長指紋圖譜應(yīng)用 RBF人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測了不同品種的決明子。但此類人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均屬于有導(dǎo)師監(jiān)督型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。SOFM是一種無導(dǎo)師監(jiān)督模式的自組織競爭型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，目前主要應(yīng)用于工程、經(jīng)濟(jì)類學(xué)科，并未應(yīng)用于中醫(yī)藥領(lǐng)域的研究。 李戎等八位來自不同科研機(jī)構(gòu)的專家最早提出創(chuàng)建中藥譜效關(guān)系學(xué)，明確單一活性成分并不能代表藥材質(zhì)量及其藥效的特點(diǎn)。李珂與趙渤年采用多項(xiàng)式擬合法建立了金銀花、黃芩抑菌活性譜效數(shù)學(xué)模型。朱詩塔等應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)譜效分析方法探究得出不同炮制品的掌葉大黃指紋圖譜與其止血作用之間的對應(yīng)關(guān)系。尹蓮等通過處方設(shè)計(jì)以抗炎、鎮(zhèn)痛、降尿酸作用為藥效指標(biāo)，應(yīng)用多元回歸分析探究其GC指紋圖譜譜效關(guān)系。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)因其特有的反饋式算法特點(diǎn)，很早就被相關(guān)學(xué)者建議應(yīng)用于譜效學(xué)的研究。但因其過于復(fù)雜的理論知識，至今無成功應(yīng)用于中藥譜效研究的案例。
