基于太赫兹时域光谱技术的黄酮类化合物研究

摘要

黄酮类化合物常以游离或糖苷形式广泛存在于植物体内的一大类多酚物质,具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抑制肿瘤生长等药理作用,作为一种重要的中药活性成分,其具有较高的药用价值和开发前景.利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)研究了8种常见的黄酮类化合物(黄芩素、槲皮素、柚皮素、大豆素、黄芩苷、葛根素、染料木素和天麻素)在0.2～2.5 THz波段的生物分子特性,结果表明这些黄酮类物质在太赫兹波段具有明显不同的特征吸收峰,并研究了它们在78～320 K范围内随温度变化的太赫兹吸收特性,结果显示随着温度的降低,特征吸收峰逐渐增强,并且吸收峰频率位置发生蓝移.另外,通过化学计量学方法结合太赫兹吸收谱对黄酮类物质进行定性鉴别和定量分析研究,首先利用主成分分析(PCA)提取光谱特征变量,然后将前五个主成分分量作为支持向量机(SVM)的输入变量建立分类模型,通过优化模型选择最优参数,最终得到100％ 的分类准确度.另外,采用偏最小二乘回归(PLSR)模型和人工神经网络(ANN)模型对淀粉中含有不同浓度含量的黄酮类物质进行定量分析,经过对比这两种方法,ANN模型得到了最高的预测精度,其中,柚皮素和大豆素在预测集中的浓度预测相关系数分别为R2=0.9944,R2=0.9964,均方根误差分别为RMSE=1.9325,RMSE=1.5441.综上所述,利用THz-TDS技术研究了黄酮类物质在太赫兹波段的生物分子特性,并结合化学计量学方法为黄酮类物质提供了一种快速、有效、无损的定性鉴别和定量分析方法,在中草药的检测方面具有潜在的应用价值,对其他生物分子的研究也具有较强的借鉴意义.