Page 32 - 《中国药房》2025年6期

LightGBM、AdaBoost 3 种机器学习算法预测模型的 合考察峰形、峰数、基线、吸收差异等多项干扰因素后，
RMSE为0.008～0.070，均较小，未见明显差异。但是鉴于 最终选取290、354、590 nm作为检测波长。此外，本研究
XGBoost模型能以正则化方法规避过拟风险，保持模型 对提取溶剂（不同比例甲醇溶液和乙醇溶液）和提取方
稳定性，精准评估特征和筛选关键项，可实现含量的精 式（超声提取、加热回流提取）进行了筛选，结果发现，以
准预测，因此，本研究选择 XGBoost 模型用于预测贯叶 60％乙醇为提取溶剂，加热回流提取1 h时，各成分提取
金丝桃中绿原酸等7种成分的含量。 效果最佳，含量最高。
表6 不同预测模型效果评估的RMSE值 3.2 20批贯叶金丝桃的含量测定结果分析
模型 绿原酸 芦丁 金丝桃苷 异槲皮苷 萹蓄苷 槲皮苷 槲皮素 本研究结果显示，绿原酸、芦丁、金丝桃苷、异槲皮
XGBoost 0.031 0.038 0.020 0.043 0.019 0.043 0.014 苷 、萹 蓄 苷 、槲 皮 苷 、槲 皮 素 含 量 分 别 为 0.025％ ～
LightGBM 0.022 0.044 0.031 0.037 0.023 0.033 0.021 0.166％、0.048％～0.339％、0.082％～0.419％、0.017％～
AdaBoost 0.025 0.064 0.042 0.070 0.021 0.029 0.008
0.209％、0.011％～0.134％、0.020％～0.135％、0.041％～
2.4.3 外观色度值预测的贯叶金丝桃中7种成分含量与
0.235％。聚类分析结果显示，18 批合格的样品聚为 3
实测结果分析
类，其中第1类样品中7种成分的总含量均相对较高，为
将样本的 L*、a*、b*特征值导入 XGBoost 模型作为
优品；第 2 类样品为良品；第 3 类样品的总含量相对较
输入项，贯叶金丝桃中7种成分的含量结果作为输出项，
低，为合格品。这提示不同产地贯叶金丝桃的成分含量
再将7种基于色度值预测的成分含量与实测结果进行比
存在差异，可能与生长环境不同有关；同一产地不同批
较，结果见图5。由图5可知，芦丁成分的预测含量与实
次贯叶金丝桃的成分含量也存在差异，可能与药材的采
测结果偏差较大；其余 6 种成分的 24 组预测结果中，有
收时间、农户种植水平等因素有关。
21组的预测值与实际值基本一致，仅3组（绿原酸中的A
3.3 基于机器学习的贯叶金丝桃的含量预测研究
组，异槲皮苷和萹蓄苷中的 D 组）的预测值与实际值存
颜色是中药外观质量评价的重要指标，其与内在有
在一定偏差；模型对金丝桃苷成分含量预测的准确率为 [14] [12]
效成分具有一定相关性 。张一凡等 基于机器学习算
100％。可见，建立的模型基本能够实现根据外观颜色
法将颜色特征值与测得的姜炭的5种成分含量进行相关
预测贯叶金丝桃内在成分的含量。 性分析，成功建立了颜色-成分的定量预测模型，为姜炭
3 讨论 炮制程度控制和质量评价提供了参考依据。本研究采
3.1 色谱条件的选择 用机器学习中的XGBoost、LightGBM和AdaBoost算法，
贯叶金丝桃中的间苯三酚类（贯叶金丝桃素）、萘骈 利用 L*、a*、b*特征值与有效成分含量测定结果建立了
二蒽酮类（金丝桃素）、黄酮类（金丝桃苷、芦丁、槲皮苷、 贯叶金丝桃主要成分的含量预测模型。结果发现，绿原
槲皮素等）及有机酸类（绿原酸）等为其主要活性成分， 酸、金丝桃苷、异槲皮苷、萹蓄苷、槲皮苷、槲皮素6种成
这些成分复杂多样，其中黄酮类成分和有机酸类成分在 分的含量预测模型均具有较高的预测精度。其中，2020
354 nm波长处响应值较高，贯叶金丝桃素和金丝桃素的 年版《中国药典》（一部）规定的指标成分金丝桃苷含量
最大吸收波长分别为 290、590 nm。为最大化获取指纹 的预测准确率达到100％。上述结果提示可通过测定外
图谱信息，实现多种成分含量的同时测定，本研究在综 观色度值来辨识贯叶金丝桃的质量。
0.15 0.3 0.4
预测 预测 预测
真实 真实 真实
0.3
0.10 0.2
含量/% 含量/% 含量/% 0.2
0.05 0.1
0.1
0 0 0
A组 B组 C组 D组 A组 B组 C组 D组 A组 B组 C组 D组
绿原酸 芦丁 金丝桃苷
0.15 0.15 0.15 0.3
预测 预测 预测 预测
真实 真实 真实 真实
0.10 0.10 0.10 0.2
含量/% 含量/% 含量/% 含量/%
0.05 0.05 0.05 0.1

0 0 0 0
A组 B组 C组 D组 A组 B组 C组 D组 A组 B组 C组 D组 A组 B组 C组 D组
异槲皮苷 扁蓄苷 槲皮苷 槲皮素
图5 基于外观色度值预测的贯叶金丝桃中7种成分含量与实测结果的柱形图

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