CN103471553B - 一种天麻形状指数的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天麻形状指数的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）测定鲜天麻样品质量m，天麻体积V，以鲜重为因变量，体积为自变量的一次函数，即：m=ρV，通过不少于100个天麻的样本数，拟合确定天麻密度ρ（天麻箭麻密度拟合见附图）；（2）假设鲜天麻为圆柱体状，测定新鲜天麻个体长度L，天麻宽d，计算天麻的假设体积V假设，即：；（3）根据鲜天麻质量和密度，计算天麻体积V测算，即：V测算=m/ρ；（4）新鲜天麻实测体积V测算与假设体积V假设的比值定义为天麻的形状指数I，即： 。天麻形状指数“I”可用于天麻感官质量的定量研究，为天麻种源鉴选、等级划分、商品规格标准等提供新的定量评价方法。
Description
技术领域
本发明属于医药技术领域，涉及中药天麻外观质量的定量评价方法，具体地说是一种天麻形状指数的计算方法及其在天麻感官质量评价上的应用。
背景技术
天麻为兰科（Orchidaceae）植物天麻（Gastrodia elata Blume）的块茎，为常用名贵中药，主产于四川、云南、贵州、陕西等省，安徽省大别山区、皖南山区也有出产。天麻具有平肝熄风功能，用于头晕目眩、小儿惊风、癫痫、肢体麻木、半身不遂等症。天麻呈长椭圆体，扁缩而略弯曲，长4～12 cm，宽2～6 cm，厚1～3 cm。一端有红棕色干枯牙苞，习称“鹦哥嘴”，有的为开花后残留的茎基；另一端有自母麻脱落后的圆脐体瘢痕，习称“肚脐眼”。文献研究发现不同来源天麻的药材质量有较大差异，且天麻的外观性状与天麻品质有密切关系，但都局限于语言描述，在外观性状的定量评价方面，目前还未见有相关文献报道。因此，通过测定一定样本数的天麻外观性状指标参数（长、宽、鲜重、体积等），引入天麻形状指数的概念，建立天麻形状指数的计算模型，实现天麻的感官质量定量研究，为天麻等级划分、种源鉴选、商品规格等提供新的定量评价方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种天麻形状指数的计算方法，以解决现有技术中对天麻感官质量评价的缺陷。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种天麻形状指数的计算方法，包括以下步骤：
（1）测定鲜天麻样品质量 m，天麻体积 V，以鲜重为因变量，体积为自变量的一次函数，即：m=ρV，通过不少于100个天麻的样本数，拟合确定天麻密度ρ；
（2）假设鲜天麻为圆柱体状，测定新鲜天麻个体长度 L，天麻宽 d，计算天麻的假设体积 V假设，即：
；
（3）根据鲜天麻质量和密度，计算天麻体积 V测算，即：
V测算= m/ρ；
（4）新鲜天麻实测体积V测算与假设体积V假设的比值定义为天麻的形状指数 I，即：
。
所述的天麻为兰科（Orchidaceae）植物天麻（gastrodia elata，tiān má）的新鲜块茎，包括乌、红、绿或黄杆天麻的箭麻、白麻和米麻。
红天麻箭麻的期望密度为0.948 g/cm3，白麻的期望密度为0.801 g/cm3。
本发明解决了现有的天麻的外观性状定量评价的难点，通过引入天麻形状指数作为确定天麻感官质量评价的重要参数，使得天麻外观评价定量化，具有更高的精度。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例子，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1 红天麻箭麻密度分布图；
图2 红天麻白麻密度分布图。
具体实施方式
根据本发明所公开的技术内容，本领域技术人员将很清楚本发明的其他实施方案，下述实施方案仅作示例。在不违反本发明主旨及范围的情况下，可对本发明进行各种改变和改进。这些改变和改进均应在本发明的保护范围之内。
实施案例一 天麻形状指数的基本参数的测量
（1）天麻个体长度测量 天麻个体长度指从天麻箭麻或白麻的肚脐到鹦哥嘴先端的直线距离，用字母“L”表示，单位cm。测量时使用电子螺旋测微器卡住肚脐和鹦哥嘴两端，记录读数即可，读数精确到小数点后两位。
（2）天麻宽测量 用小刀切开天麻，可以看到天麻的横切面近似一个椭圆（非椭圆体），我们把通过天麻横切面中心的最长轴，定义为天麻的宽，即天麻两侧切线的垂直距离，用“d”表示，单位cm。使用电子螺旋测微器对天麻的宽进行测量，因为天麻体状不规则，每个部位粗细不均匀，所以测量时选取了天麻最宽两侧切线的垂直距离，读数精确到小数点后两位。测量时用直尺作参照，确定测量点。
（3）天麻鲜重测量 天麻鲜重用“m”表示，单位g。使用电子天平（千分之一）对天麻的鲜重进行测量，读数精确到小数点后两位。
（4）天麻体积测量 天麻体积，即天麻个体所占有的空间的大小，用“V” 表示，单位mL或cm3，采用水测法进行测量。
（5）天麻密度的拟合 以红天麻箭麻和白麻为例，通过测定137个箭麻和107个白麻样品的鲜重和体积，分别计算、拟合箭麻和白麻的密度。根据物质密度的定义“单位体积的物质质量称为密度”，即天麻密度计算公式如下：ρ=m/V，其中m 为天麻鲜重（单位g），V为实际测量体积（单位cm3），ρ为密度（单位g/cm3）。将上述公式变换，得到以鲜重为因变量，体积为自变量的一次函数，即m=ρV，以鲜重m为纵坐标，体积V为横坐标，进行线性拟合，拟合的斜率即为拟合的密度值ρ。
将测得的137个箭麻体积和鲜重数据在Excel 2007中作散点图，添加线趋势线，并进行回归计算，得到截距为0的回归方程，见图1。箭麻密度的回归方程为Y=0.948X，相关系数r=0.970 > 0.8，说明相关性良好，即箭麻的真实密度接近ρ=0.948，也就是说箭麻密度在0.948左右波动，故箭麻的期望密度ρ=0.948。同上，将测得的107个白麻体积和鲜重进行线性拟合，见图2。白麻密度的回归方程为Y=0.801X，相关系数r=0.973 >0.8，说明相关性良好。即白麻的真实密度接近ρ=0.801，也就是说白麻密度在0.801左右波动，所以我们得出白麻的期望密度ρ=0.801。
实施案例二 以红天麻为例，红天麻形状指数模型的计算方法如下：
（1）模型建立依据
通过对天麻样品外观形状的观察，发现天麻近似圆柱体（非圆柱体），那么假设天麻为圆柱体，以天麻的L和宽d分别作为天麻假设圆柱体的高和直径，可以计算出天麻假设圆柱体的体积。
（2）形状指数计算
假设天麻为圆柱体，分别以天麻长和宽作为假设圆柱体的高和直径，计算出假设圆柱体的体积V假设，公式如下：
公式
天麻样品实测（计算）体积 V测算，公式如下：
公式
用样本天麻的实测（计算）体积V测算和假设体积V假设相比，比值定义为天麻的形状指数，用“I”表示，公式如下：
公式
将π=3.14.以及箭麻、白麻的密度 ρ带入公式Ⅲ，即可得到箭麻形状指数计算公式：
公式
同样得到白麻形状指数计算公式：
公式
根据公式Ⅳ和公式Ⅴ，测定出箭麻、白麻的长 L、鲜重 m、宽 d即可计算出箭麻、白麻的外观形状指数。
实施案例三 箭麻形状指数的分布规律及其应用
把所测量的137个天麻箭麻样品基本数据通过公式Ⅳ计算出箭麻的形状指数。通过频数分布分析，从而为天麻箭麻进行等级划分，见表1 。
表1 箭麻形状指数频数分布表 （n=137）
| 组数 | 组中值 | 频数 | 概率% |
| 1 | 0.46 | 1 | 55.19 |
| 2 | 0.63 | 16 | 99.36 |
| 3 | 0.80 | 64 | 129.83 |
| 4 | 0.97 | 32 | 123.11 |
| 5 | 1.14 | 8 | 84.73 |
| 6 | 1.31 | 4 | 42.33 |
| 7 | 1.48 | 6 | 15.35 |
| 8 | 1.65 | 1 | 4.04 |
| 9 | 1.83 | 2 | 0.77 |
| 10 | 2.00 | 1 | 0.11 |
| 11 | 2.17 | 1 | 0.01 |
| 12 | 2.34 | 0 | 0.00 |
| 13 | 2.51 | 1 | 0.00 |
由表1可知：箭麻形状指数最大值为2.51，最小值为0.46，极差为2.05，分为13组，指数在0.63到0.97分布最集中，频数最大达到64，概率为129.83%。
天麻形状指数反映的是天麻的形状特征，不能够体现天麻质量的大小。文献报道，熊飞等对山区天麻进行等级分级并提出，将天麻鲜重150 克以上的为一级，100～150 克的为二级，50～100 克的为三级，25～50 克的为四级。鉴于此，我们将熊飞评价质量等级引入到形状指数评价当中，在以天麻形状指数为前提，再对其质量进行评价。只有当形状指数小于1时，我们再对其质量进行评价。
箭麻作为商品麻，对质量的大小有严格的要求，所以在天麻形状指数评价的基础上，再对其质量进行评价，以完善评价标准。在对其质量的评价时，我们直接引用熊飞的评价方法。
结合表1我们可以对箭麻进行如下补充完善：
当0.63≤I≤1时，质量大于100克。箭麻整体外观体状接近圆柱体，质量也较大，此类箭麻长势丰满，外观形状品质最优，分为一等；
当0<I<0.63时，质量大于50克。箭麻整个个体中部最宽，而两端与中部相差较大，此类天麻长势不丰满，外观形状品质一般，分为二等；
当I>1时，箭麻整个个体的中部宽不是最大值，也许是在天麻头部或者尾部，此类天麻外观形状品质退化，分为三等。
Claims (1)
1.一种天麻形状指数的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）测定鲜天麻样品质量 m，天麻体积 V，以鲜重为因变量，体积为自变量的一次函数，即：m=ρV，通过不少于100个天麻的样本数，拟合确定天麻密度ρ；
（2）假设鲜天麻为圆柱体状，测定新鲜天麻个体长度 L，天麻宽 d，计算天麻的假设体积 V假设，即：
；
（3）根据鲜天麻质量和密度，计算天麻体积 V测算，即：
V测算= m/ρ；
（4）新鲜天麻实测体积V测算与假设体积V假设的比值定义为天麻的形状指数 I，即：
；所述的天麻为兰科（Orchidaceae）植物天麻（gastrodia elata，tiān má）的新鲜块茎，包括乌、红、绿或黄杆天麻的箭麻、白麻和米麻；红天麻箭麻的期望密度为0.948 g/cm3，白麻的期望密度为0.801 g/cm3。
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| 北京地区植被景观中斑块形状的指数分析;刘灿然等;《生态学报》;20000731;第20卷(第4期);正文第559-567页 * |
| 磨粒的几何形状研究综述;王志伟等;《现代制造工程》;20081130(第11期);正文4.1节 * |
| 颗粒表面分维与其形状指数关系研究;胡小芳等;《中国粉体技术》;20070430(第2期);正文第14-17页 * |
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