【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核磁共振代谢组学领域，尤其涉及一种基于峰值拟合的白茶存储年份鉴定方法及系统。
技术介绍
1、核磁共振(nuclear magnetic resonance,nmr)是一种非常强大的分析工具。它利用原子核在外加磁场中的行为来获取有关物质结构和性质的信息。nmr技术可对生物样品进行无偏、无损检测，且样品制备简单，具有定量准确度高和重现性好等诸多优点，已广泛应用于化学、生物医学、材料科学等领域。
2、核磁共振氢谱(1h nmr)是复杂生物样品组成分的一种重要分析技术。然而，复杂生物样品中存在各种不同的生物分子，导致一维1h nmr谱出现谱峰拥挤，并造成严重的谱峰重叠。此外，由于ph值、离子浓度、和实验温度等因素的影响，导致化合物谱峰在不同样品中出现随机的化学位移漂移。这些样品和实验条件的不一致和不稳定给代谢物归属和定量以及后续的统计分析带来了很大的挑战。
3、目前基于1h nmr的数据前处理主要分为两种方式：一是靶向分析，即利用特征峰对已知代谢物进行定量。而在实际应用中，由于谱峰重叠，许多代谢物难于找到特征峰。此外，由于噪声的影响，基于个别特征峰的定量准确性难以保证。二是分段积分法。该方法在谱峰对齐的基础上，以相同间隔对样品的1h nmr谱进行分段积分，将每一个积分段(bin)视为一个特征(feature)进行后续的统计分析[mercier p,lewis m j,chang d,etal.towards automatic metabolomic profiling of high-resolu
4、白茶富含有益健康的生物活性物质，这些物质具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤和心血管保护等作用，且随着存放时间的延长，白茶中的某些活性成分将增加，因此，白茶有着“一年茶，三年药，七年宝”的说法。白茶中包含大量初级和次级代谢的产物，随着储存时间的增加，这些代谢物含量发生了细微的变化，而这与白茶品质息息相关。一维核磁共振氢谱技术以其无偏、鲁棒性强、快速、高效等优点，已成为茶叶品质分析不可缺少的工具[maria de fátima c s,rech k s,dutra l m,et al.1h hr-mas nmr chemical profile andchemometric analysis as a tool for quality control of different cultivars ofgreen tea(camellia sinensis)[j].food chemistry,2023,408:135016.]。然而，由于峰漂移、谱峰重叠和噪声等问题的存在，传统基于靶向分析或分段积分的1h nmr谱数据处理方法，对白茶存储年份鉴定和预测极具挑战性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有方法的不足之处，提出一种基于已知代谢物整体谱拟合和未知代谢物单峰拟合的策略，并基于样品中已知和未知代谢物的谱峰拟合，对不同品种的白茶，分别建立其拟合数据与存储年份的回归模型，形成多品种白茶的存储年份鉴定系统。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于谱峰拟合的白茶存储年份鉴定系统，该系统的构建方法包括如下步骤：
4、(1)一维核磁共振氢谱数据预处理：对白茶样品一维核磁共振氢谱(protonnuclear magnetic resonance,1h nmr)的自由感应衰减(free induction decay,fid)信号进行快速傅里叶变换、相位校正、基线校正、化学位移定标和谱峰对齐预处理，获得不同存储年份和不同品种白茶样品的1h nmr谱数据；
5、(2)代谢物标准品的1h nmr谱信息采集：采集或下载白茶已知代谢物标准品的1hnmr谱，获取代谢物谱的裂分模式、各谱峰的化学位移、线宽、峰高信息，统计代谢物各谱峰之间的面积比；
6、(3)样品1h nmr谱中已知代谢物的丰度拟合：将已知代谢物标准品的谱峰与白茶样品1h nmr谱进行比对、匹配和整体拟合，计算白茶样品1h nmr谱中已知代谢物的丰度；
7、(4)样品1h nmr谱中未匹配峰的丰度拟合：对白茶样品1h nmr谱中未归属的谱峰进行逐个拟合，计算白茶样品中未匹配峰的丰度；
8、(5)存储年份鉴定系统的构建：合并已知代谢物和未匹配峰的拟合丰度，分别构建各品种白茶的储存年份回归模型，完成基于谱峰拟合的白茶存储年份鉴定系统的构建。
9、进一步地，步骤(1)中，白茶样品经过如下处理：成品白茶用研磨机磨成细粉，并过100目筛；在nmr实验的样品准备中，取1g茶粉与5ml甲醇/水溶液(70/30,v/v)混合，在70℃下搅拌30min，保留非挥发性化合物；冷却至室温后，4000rpm离心5min，取2.5ml上清液转移至10ml离心管中，在氮吹仪中除去残余甲醇；最后，在-80℃真空干燥机中冷冻干燥处理，得到茶叶代谢物干粉；将代谢物干粉溶解在700μl的dmso-d6溶液中，涡旋30s，转速1000rpm，温度4℃，离心10min；取600μl上清液转移到核磁共振管中，储存在4℃冰箱中直至nmr上机实验。
10、进一步地，步骤(1)中，核磁共振条件为：在配备适合反向检测的txi 1h/13c/15n5mm超低温探头的850mhz bruker avance iii核磁共振谱仪上采集样品的1h nmr谱，脉冲序列为noesy，标定序列中的90度脉冲宽度后，设置实验温度298k，弛豫延迟τ＝1.0s，采集时间1.8秒，谱宽17000hz，累加次数16和2次空扫进行采样，每张谱图的采样时间为3min。
11、进一步地，所述步骤(1)中的一维核磁共振氢谱数据预处理包括：对采集到的白茶样品核磁共振fid数据补零至2的整次幂，再进行快速傅里叶变换，得到白茶样品的1h nmr谱；并在此基础上进行相位校正、基线校正、化学位移标定、谱峰对齐和样本归一化等处理，得到白茶样品的1h nmr谱数据。
12、进一步地，所述步骤(2)中的代谢物标准品的1h nmr谱信息采集包括：对白茶样品中可归属的已知代谢物，采集其标准品的1h nmr谱；对于未能获取标准品的代谢物，可从hmdb、np-mrd、foodb等公共数据库中下载其1h nmr实验谱；通过谱峰拟合，获取样品组成份信息，包括裂分模式、各谱本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于谱峰拟合的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于，该系统的构建方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(1)中，白茶样品经过如下处理：成品白茶用研磨机磨成细粉，并过100目筛；在NMR实验的样品准备中，取1g茶粉与5mL甲醇/水溶液(70/30,v/v)混合，在70℃下搅拌30min，保留非挥发性化合物；冷却至室温后，4000rpm离心5min，取2.5mL上清液转移至10mL离心管中，在氮吹仪中除去残余甲醇；最后，在-80℃真空干燥机中冷冻干燥处理，得到茶叶代谢物干粉；将代谢物干粉溶解在700μL的DMSO-d6溶液中，涡旋30s，转速1000rpm，温度4℃，离心10min；取600μL上清液转移到核磁共振管中，储存在4℃冰箱中直至NMR上机实验。
3.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(1)中，核磁共振条件为：在配备适合反向检测的TXI 1H/13C/15N 5mm超低温探头的850MHz Bruker Avance III核磁共振谱仪上采集样品的1H NMR谱，脉冲序列为NOE
4.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(1)中的一维核磁共振氢谱数据预处理包括：对采集到的白茶样品核磁共振FID数据补零至2的整次幂，再进行快速傅里叶变换，得到白茶样品的1H NMR谱；并在此基础上进行相位校正、基线校正、化学位移标定、谱峰对齐和样本归一化等处理，得到白茶样品的1H NMR谱数据。
5.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(2)中的代谢物标准品的1H NMR谱信息采集包括：对白茶样品中可归属的已知代谢物，采集其标准品的1H NMR谱；对于未能获取标准品的代谢物，可从HMDB、NP-MRD、FooDB等公共数据库中下载其1H NMR实验谱；通过谱峰拟合，获取样品组成份信息，包括裂分模式、各谱峰的化学位移、线宽和峰高等，统计各谱峰的积分面积比。
6.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(3)中的样品1H NMR谱中已知代谢物的丰度拟合包括：在保持谱峰面积不变的条件下，微调代谢物标准品各谱峰的化学位移和线宽，使其与白茶样品1H NMR谱中相应的谱峰对齐和匹配；并通过放大或缩小代谢物标准谱整体信号的强度，拟合白茶样品1H NMR谱中相应的匹配峰，将匹配峰的拟合面积作为白茶样品中相应代谢物的丰度。
7.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(4)中的样品1H NMR谱中未匹配峰的丰度拟合包括：对于白茶样品1H NMR谱中未能与代谢物标准谱相匹配的谱峰视为未知代谢物；采样洛伦兹线形谱峰对未匹配峰进行逐一拟合，拟合面积作为相应未知代谢物的丰度。
8.根据权利要求7所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(4)中，对于未能归属的白茶样品氢谱的谱峰；按如下公式计算各未知物谱峰的信噪比，
9.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(5)中的存储年份鉴定系统的构建包括：合并步骤(3)和步骤(4)中所获得的已知和未知代谢物的拟合丰度，构成白茶样品的丰度矩阵；利用各品种白茶的丰度矩阵构建多变量回归模型，形成白茶存储年份的鉴定系统。
10.基于谱峰拟合的白茶存储年份鉴定方法，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于谱峰拟合的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于，该系统的构建方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(1)中，白茶样品经过如下处理：成品白茶用研磨机磨成细粉，并过100目筛；在nmr实验的样品准备中，取1g茶粉与5ml甲醇/水溶液(70/30,v/v)混合，在70℃下搅拌30min，保留非挥发性化合物；冷却至室温后，4000rpm离心5min，取2.5ml上清液转移至10ml离心管中，在氮吹仪中除去残余甲醇；最后，在-80℃真空干燥机中冷冻干燥处理，得到茶叶代谢物干粉；将代谢物干粉溶解在700μl的dmso-d6溶液中，涡旋30s，转速1000rpm，温度4℃，离心10min；取600μl上清液转移到核磁共振管中，储存在4℃冰箱中直至nmr上机实验。
3.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(1)中，核磁共振条件为：在配备适合反向检测的txi 1h/13c/15n 5mm超低温探头的850mhz bruker avance iii核磁共振谱仪上采集样品的1h nmr谱，脉冲序列为noesy，标定序列中的90度脉冲宽度后，设置实验温度298k，弛豫延迟τ＝1.0s，采集时间1.8秒，谱宽17000hz，累加次数16和2次空扫进行采样，每张谱图的采样时间为3min。
4.根据权利要求1所述的白茶存储年份鉴定系统，其特征在于：步骤(1)中的一维核磁共振氢谱数据预处理包括：对采集到的白茶样品核磁共振fid数据补零至2的整次幂，再进行快速傅里叶变换，得到白茶样品的1h nmr谱；并在此基础上进行相位校正、基线校正、化学位移标定、谱峰对齐和样本归一化等处理，得到白茶样品的1h nmr谱数据。
5.根据权利要求...
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