DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 本文针对新疆油田稠油油样，加入硫酸镍做催化剂进行低温催化氧化研究。利用热失重分析(TGA)低温氧化(LTO)氧化动力学，及高温高压氧化反应管模拟地下LTO过程，采用气相色谱分析不同时间产出气中O 2 、CO 2 、CO的体积含量变化，分析反应前后油样族组成(SARA)含量变化。结果表明，使用硫酸镍做催化剂可降低LTO反应活化能、明显提高O 2 的消耗量，通过CO与CO 2 含量变化分析催化机理，显示硫酸镍对LTO断键反应具有催化作用。 关键词 :稠油，LTO，催化，动力学 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 注空气采油是近些年开采石油的一项主要方法，稠油油藏注空气开采，主要利用点火方式进行，进而发生高温氧化反应，氧化升温使稠油粘度降低，利于开采。原油与空气中氧气作用分为三个阶段 [ 1 ] [ 2 ] ：低温氧化(LTO)、中温氧化(MTO)、高温氧化(HTO)，其中LTO阶段是决定注空气开采过程的关键。 LTO阶段，烃被氧化，消耗大量氧气，属气液反应，原油经历汽化和裂解过程(吸热)，生成固体燃料和气态小分子烃类 [ 3 ] 。轻质油藏LTO过程产生的热量足以使原油自燃，然而对于稠油LTO过程以及催化低温氧化(CLTO)研究较少，Wang等 [ 4 ] 针对轻质油藏，加入过渡金属作为催化剂，认为过渡金属可与原油中苯环杂原子成键，且O 2 吸附于金属位点，减弱O-O键能，增强氧化反应活性，结果表明在轻质油藏LTO中，过渡金属改变反应历程，降低表观活化能，并主要促进加氧反应进行。同样，Pu等 [ 5 ] 认为催化剂主要对自由基起作用，利用CuCl 2 、FeCl 3 等催化原油低温氧化，均能缩短LTO范围并降低相应的峰值温度，此外，向原油中加入环烷酸盐进行低温氧化后，可以促使原油粘度降低 [ 6 ] [ 7 ] 。杨丝木 [ 8 ] 在蒸汽环境下加入硫酸镍进行稠油低温催化氧化(CLTO)，实验结果证实，加入硫酸镍后其低温氧化反应程度或效应显著提高，并且，原油轻质组分增加，重质组分减少。然而目前对稠油低温催化氧化机理及氧化动力学研究尚少。 本文针对新疆油田稠油，在已有研究 [ 8 ] 基础上，对稠油低温氧化催化过程中的动力学、气体组成、LTO温度等变化及催化机理做进一步研究。
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user: 2. 实验部分 实验试剂与仪器见表1。 2.1. 热重分析实验 将稠油样品(催化实验中，稠油预先与1%六水合硫酸镍(质量分数)混合均匀)放入热分析仪中，加热温度30℃~700℃，空气流量100 mL/min，加热速度10℃/min。 Table 1 Experimental reagents and instrument 仪器/试剂 规格/厂家 气相色谱仪 GC112A/上海分析仪器厂 高压反应管 扬州华宝石油仪器有限公司 红外加热箱 南京丹联科技有限公司 TGA/DSC同步热分析仪 Q600 SDT/美国TA 六水合硫酸镍 分析纯/西陇化工股份有限公司 表1. 实验试剂与仪器 2.2. 低温氧化实验 高压反应管填入石英砂，孔隙度30%，注入稠油至饱和度50%；将高压反应管放入加热箱中，加热至80℃~120℃，注入高压空气，定期取气至气相色谱分析气体组成；反应结束后，取油样进行族组分分析。
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user: 3. 实验结果与讨论 3.1. 热重及动力学分析 对稠油与“稠油+NiSO 4 ”进行TGA分析，结果如图1所示，其中α为转化率。 图1显示，从近80℃至130℃，催化样品(图1(b))失重明显，并随温度升高继续失重，而未加催化剂样品(图1(a))失重相对较少。实验测试曲线显示在400℃以内，催化作用导致样品失重明显大于未加催化剂的样品失重，在低温氧化温度区间(一般为400℃以下)催化作用显著；并且催化剂在近80℃开始作用，明显降低LTO起始氧化温度，而未加催化剂样品在近140℃开始氧化。LTO的起始温度降低更有利于低温油藏(100℃以下)注空气低温氧化采油；催化低温氧化(CLTO)温度区间增大，有利于燃料积累，进而稳定HTO燃烧前缘。 根据Friedman [ 9 ] 方法，线性升温过程 (1-1) 对式(1-1)两边取自然对数得 (1-2) 其中，t为时间，A为阿伦尼乌斯常数，β为升温速率， 为反应的机理函数。 根据式(1-2)，由 对1/T作图，用最小二乘法拟合斜率，进而求得活化能E，如图2、图3。 经过拟合计算，LTO活化能E 0 = 33.46 kJ/mol，CLTO活化能E c = 24.65 kJ/mol。表明，使用硫酸镍做催化剂，改变LTO反应途径，降低反应活化能。 3.2. 产出气组分变化 3.2.1. 耗氧量分析 LTO氧化的起始温度是关键，因此低温氧化模拟实验在120℃以下进行不同温度下测试，并在不同时间取气体样品分析，各温度条件下氧气体积含量如图4所示。 图1. 稠油无催化(a)与催化(b)氧化TGA分析 图2. LTO拟合((a)原始数据；(b)拟合数据) 图3. CLTO拟合((a)原始数据；(b)拟合数据) 图4. O 2 含量变化((a) 80℃无催化；(b) 80℃催化；(c) 100℃无催化；(d) 100℃催化；(e) 120℃无催化；(f) 120℃催化) 在LTO/CLTO过程中，随温度升高，O 2 含量降低，氧化速度加快。在100℃时48 h内，未加催化剂条件下(图4(c))耗氧量高于催化条件(图4(d))耗氧量，反应最终氧气含量相等；无催化剂耗氧速率初期(24 h内)高于有催化剂的耗氧速率，随后其速率低于有催化剂的耗氧速率。这是因为催化剂存在时，氧气首先与催化剂中重金属活性位点结合，降低O-O键能 [ 4 ] ，再与原油进行反应，因此反应起始(24 h内)无催化剂的耗氧速率更高，之后在催化作用下，被活化的氧分子与原油反应的活化能更低，反应速率也比未加催化剂更高；在120℃时O 2 含量明显低于100℃以下的O 2 含量，在氧化反应前24 h内，由于温度升高，催化作用更加明显，相比100℃时，催化剂作用下120℃ (图4(f))的氧气含量(4.12%)低于未加催化剂(图4(e))的氧气含量(7.01%)，CLTO过程O 2 消耗较快，随后O 2 含量减少。说明催化剂在前期氧气浓度较高时催化效果较好，随反应进行，O 2 浓度降低，耗氧速率减小，催化作用减弱。 3.2.2. CO及CO 2 变化分析 CO 2 体积含量变化图5所示，随温度升高CO 2 含量增加，在120℃催化作用的CO 2 含量明显高于未加催化剂的含量，100℃以下催化产生CO 2 含量略有增加。 对于CO含量，80℃及100℃均未测出CO，120℃下CO含量(见表2)，CLTO在反应前期(36 h内)CO含量较LTO多，说明催化加速氧化，之后基本不变，而LTO过程CO含量于48h达到最大。 LTO分为两种反应类型 [ 10 ] ：加氧和断键反应，加氧反应生成R-CH 2 OH、R-CHO、RCO 2 H、RCO 3 H等氧化产物，并进一步聚合，并不产生CO和CO 2 ，反应方程如式(2-1)至(2-5)所示： ‘ 生成羧酸： (2-1) 生成醛： (2-2) 生成酮： (2-3) 图5. CO 2 含量变化。((a) 80℃无催化；(b) 80℃催化；(c) 100℃无催化；(d) 100℃催化；(e) 120℃无催化；(f) 120℃催化) Table 2 The volume fraction (%) of CO at 120˚C in different perio t/h 0 24 36 48 72 LTO % 0.00 0.28 0.33 0.57 0.47 CLTO % 0.00 0.44 0.51 0.48 0.50 表2. 120℃不同时刻CO体积分数(%) 生成醇： (2-4) 生成过氧化物： (2-5) 加氧反应产生的含氧化合物进一步氧化生成过氧化物，断键反应则是过氧化物脱羧分解生成CO、CO 2 、R•、RO•、HO•以及低碳烃类。如图6所示，以碳链末端甲基的氧化为例，①~④为加氧反应，⑤和⑥为断键反应。对稠油而言，硫酸镍中起作用的阳离子部分 [ 14 ] [ 15 ] ，镍原子中的空轨道与苯环/杂原子结合成键，导致C-C、C-N、C-S以及C-O键能减弱，结合气体分析，稠油低温催化氧化后有利生成CO、CO 2 ，说明催化剂促进断键反应进行。 3.3. 稠油组成变化分析 由于80℃与100℃低温氧化程度较低，因此对120℃反应前后油样进行族组分(SARA)分析，各组分质量分数(%)测试结果如表3所示，饱和烃、芳烃含量下降，沥青质含量增加，这是由于原油低温氧化后，饱和烃和芳烃转化成沥青质 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] ，加入催化剂相对未加催化剂，饱和烃含量较高，沥青质含量较低，表明催化剂在低温氧化初期抑制饱和烃转化为沥青质。 图6. 低温氧化过程 Table 3 Four components content in the oil sample 油样 饱和烃% 芳烃% 胶质% 沥青质% 原样 21.33 25.37 22.28 31.02 LTO 15.62 14.81 20.89 48.68 CLTO 17.80 15.88 23.12 43.20 表3. 原油族组分组成
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user: 4. 实验结果与讨论 通过对新疆稠油进行低温催化氧化研究，结果表明： 1) 在LTO过程，硫酸镍具有催化效果，可以降低LTO反应活化能、促进O 2 消耗、增加CO 2 产出；催化作用明显降低LTO初始反应温度，扩大了LTO反应温度区间，对较低温度的油藏注空气开采具有重要意义。 2) 经LTO机理分析，加入催化剂，CO及CO 2 含量增加，说明其可促进断键反应进行；对稠油组分，催化过程降低了氧化产生的沥青质含量，有利于稠油品质的改善。
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user: 资助信息 国家重大专项“稠油/超稠油开发关键技术”(2016ZX05012)。
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user: 摘 要 恶性肿瘤是我国高致死率的疾病之一，而所有肿瘤中，消化系统恶性肿瘤占到了约60%~70%。证候是中医对疾病认识、临床诊疗和疗效评价的核心基础，有效的中医治疗有赖于正确的辨证。本文综述了胃癌、食管癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌五种消化系统恶性肿瘤的证候分布、证候动态变化、证候生物学基础、证候形成和演变的分子机制以及辨证治疗等研究进展，并展望证候研究的挑战和发展，为临床消化系统恶性肿瘤的中医诊断和治疗提供参考。 关键词 :消化系统，恶性肿瘤，证候，辨证施治，生物学基础 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 消化系统是指包括口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠在内的消化管和包括腮腺、下颌下腺、舌下腺、肝和胰腺在内的消化腺。消化系统恶性肿瘤占所有肿瘤发病的60%~70%，居于第一位，除去肺癌和乳腺癌外，消化系统恶性肿瘤中肝癌、胃癌、食管癌、结直肠癌以及胰腺癌是主要的肿瘤死亡原因 [ 1 ] 。西医主要采用手术、放化疗治疗消化系统恶性肿瘤，虽提高了病患的生存率，却引起了很多副作用 [ 2 ] 。中医认为，消化系统恶性肿瘤的发病机理在于情志内伤、正气不足、癌毒内生 [ 3 ] 。临床根据患者的外在表现(症状和体征)，对恶性肿瘤发生发展过程中某一时段或某一类别进行病理归纳概述，总结为某一证候或证候类型 [ 4 ] 。证候是中医确认治法、处方遣药的依据，也是辨证施治的核心环节，中医治疗的有效性有赖于正确的辨证。辨证施治对减轻现代医学治疗带来的毒副反应，遏制肿瘤的复发与转移，改善病患生存品质意义重大 [ 5 ] 。近年来，消化系统恶性肿瘤证候及辨证施治研究取得了许多成绩 [ 6 ] [ 7 ] 。以下从胃癌、食管癌、大肠(结直肠)癌、肝癌、胰腺癌五种消化系统恶性肿瘤的证候分布、证候动态变化、证候生物学基础、证候形成和演变的分子机制以及辨证治疗等方面，介绍近年其研究进展，并对今后的研究发展进行了展望，对消化系统恶性肿瘤临床中医辩证和防治具有重要意义。
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user: 2. 消化系统恶性肿瘤的证候分布和演变特点 消化系统不同脏器的恶性肿瘤证候的分布不一，且证型会因为接受放化疗、手术的治疗发生改变，与临床分期、疾病进展亦有关联，因此要注意观察接受治疗前后、不同临床分期时候的证候分布特点。 2.1. 消化系统恶性肿瘤的证候分布 一些学者探讨了胃、食管、结直肠、肝、胰腺五种恶性肿瘤的证候分布规律。孙等 [ 8 ] 将767例胃癌患者的证型分布总结如下：肝胃不和证252例，胃热炽盛证233例，脾胃虚冷证88例，血毒内滞证74例，痰湿阻滞证65例，气虚证55例。郝 [ 9 ] 总结王晞星教授治疗的219例食管癌患者的临床经验，归纳出肝胃阴虚证58例，痰热瘀结证34例，气阴两虚证48例，脾虚肝胃不和证78例。姜等 [ 10 ] 研究220例结直肠癌患者的中医辨证分型得出：脾虚湿毒证42例，湿热毒证67例，型脾肾两虚21例，气血两虚证22例，肝肾阴虚证68例。李等 [ 11 ] 调查了2492例肝癌的证候分布，其中气滞血瘀证576例，肝郁脾虚证419例，肝肾阴虚证342例，肝郁气滞证295例，脾胃气虚证285例，肝胆湿热证185例，湿热蕴结证148例，气阴两虚证68例，其他证174例；张等 [ 12 ] 将160例胰腺癌患者的证型归纳为：实证110例(湿阻证36例，气滞血瘀证31例，邪毒炽盛证13例，肝胆湿热/气滞/火证13例，血瘀证6例，痰证5例，脾胃湿热证5例，肝胃热盛证1例)，虚证29例(气血两虚证12例，阴虚内热证6例，气阴两虚证5例，阴虚津亏证5例，肝脾两虚1例)，虚实夹杂证21例(脾虚湿热证9例，脾虚湿困证7例，脾虚气滞证5例)。可见消化系统恶性肿瘤的发病大多与肝热、血瘀、痰湿、气虚、阴虚、脾虚有关，直肠癌、肝癌、胰腺癌又多涉及肝肾阴虚。 2.2. 放化疗前后肿瘤患者的证候分布 前期研究发现，120例食管癌患者在放化疗前血凝痰滞证(37.5%)、痰气互阻证(34.2%)分布较高，放化疗后分布减少(分别为30.0%，10.0%)，而阴虚热毒证(25.8%~40.0%)和气虚阳微证(2.5%~20.0%)显著增加(P < 0.05) [ 13 ] 。61例胃癌患者化疗前脾胃气虚证(27.87%)、脾胃虚寒证(26.23%)和湿热蕴脾证(13.11%)较多，化疗后湿热蕴脾证(13.11%~36.07%)和寒湿困脾证(6.56%~19.67%)、胃阴亏虚证(3.28%~14.75%)显著增加(P均 < 0.05)，脾胃气虚证(27.87%~6.56%， P < 0.01)和脾胃虚寒证(26.23~11.48%， P < 0.05)显著减少 [ 14 ] 。80例结直肠癌患者化疗前单一证型气虚证(41.25%)、阴虚证(40%)和湿浊证(7.5%)分布较高，化疗后气虚证(67.5%)、阴虚证(65%)显著增加(P < 0.05) [ 15 ] 。李 [ 16 ] 调查总结31例原发性肝癌患者化疗前湿热证(26.7%)、气滞证(25.0%)和脾虚证(21.6%)分布较高，化疗后21天，阴虚证(10.0%~12.7%)和脾虚证(21.6%~25.4%)增加，其他证型均减少。张等 [ 17 ] 研究60例胰腺癌患者，化疗前肝胆湿热证(30.0%)、气滞血瘀证(25.0%)和痰湿互结证(25.0%)较多，化疗后脾虚湿滞证(10.0%~26.7%)、脾肾虚损证(5.0%~15.0%)和气阴两虚证(5.0%~20.0%)显著增加(P < 0.05)。上述研究提示，放化疗后消化系统恶性肿瘤实证减少，虚证增加。 2.3. 手术前后肿瘤患者的证候分布 前期研究显示，105例胃癌患者术前主要为肝胃不和证(26.7%)、气滞血瘀证(23.8%)、脾胃气虚证(18.1%)，术后主要为脾胃气虚证(24.8%)、气血两虚(22.9%)、气滞血瘀证(18.1%)，手术前后肝胃不和(P < 0.01)、气血两虚证(P < 0.01)，气滞血瘀(P < 0.05)和脾胃气虚证(P<0.05)变化有显著差异 [ 18 ] ；在120例结直肠癌患者中，术前湿热内蕴(35%)、瘀毒内阻(24.21%)和气血两虚证(20.82%)分布较高，术后以阴虚兼湿热(65%)、脾胃气虚证(30%)为主 [ 19 ] 。张等 [ 20 ] 总结出58例肝癌患者术前肝血瘀阻证(22.1%)、湿热内蕴证(20.9%)和脾气虚弱证(16.8%)较多，术后肝血瘀阻证(22.1%~16.7%)减少，脾气虚弱证(16.8%~21.0%)增加，P均 < 0.05，有统计学意义。以上研究结果提示，手术可增加消化系统恶性肿瘤患者气、血、阴虚或脾虚等虚证的发生，而减少血瘀、湿热等实证的发生。 2.4. 消化系统恶性肿瘤的证候动态变化 消化系统恶性肿瘤疾病进程中，中医证候不断变化。胃癌初期正邪剧烈交争，以实证为主；随着癌症发展邪愈盛正愈虚，形成了以气血两虚为主的本虚证候 [ 21 ] 。方肇勤等 [ 22 ] 对2060例原发性肝癌中医证候的研究发现，在肝癌进展过程中，正气虚频率逐渐增加(I期49.4%→II期75.9%→III期93.4%)，以致邪气致病作用更强。张雅明 [ 23 ] 研究大肠癌时报道，实证(气滞血瘀、湿热毒蕴等)为占据疾病早期的主要证型；中期虚实夹杂(痰湿、气阴两虚证)；晚期以正虚为主(血虚，气阴两虚等)。姚大鹏 [ 24 ] 探讨171例胰腺癌不同疾病阶段证候分布发现，I期仅有气虚证(33.33%)、血虚证(11.11%)和血瘀证(22.22%)三证；II期除了上述三证(66.67%， 20.51%， 23.08%)，还出现气滞证(33.33%)、阳虚证(23.08%)、内热证(2.56%)和气逆证(5.13%)；III期进一步出现了阴虚证(7.69%)；IV期时出现上述8个证型(97.94%， 42.27%， 64.95%， 90.72%， 41.24%， 28.87%， 30.93%， 35.05%)加上湿困(57.73%)、寒凝(4.12%)和湿热(23.71%)共11个证型，不同阶段证候比较差异十分明显(P < 0.01)。
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user: 3. 消化系统恶性肿瘤中医辨证的客观化 消化系统恶性肿瘤中医辨证不仅可以通过传统的“望闻问切”四诊获取证候信息，肿瘤标志物、基因和单核苷酸多态性(SNP)也被用于中医辨证客观化研究。 3.1. 证候的生物学基础 3.1.1. 肿瘤标记物与证候性 目前，肿瘤标志物与中医证候的相关性已得到研究。潘 [ 25 ] 调查149例胃癌发现肝胃不和、脾胃虚寒、痰湿凝结、气血双亏、瘀毒内阻、胃热伤阴证两两比较TFF1表达差异有统计学意义(P < 0.05)。鲁等 [ 26 ] 研究104例原发性肝癌不同证型肿瘤标志物表达发现，发现AFP、AFU表达在肝气郁结证、瘀血阻络证中明显低于肝郁脾虚证、脾气虚证，DCP表达在前两者中明显高于后两者，γ-GT2水平在肝郁脾虚证和瘀血阻络证中明显高于另两证型(P < 0.05)，均有统计学意义。Yu等 [ 27 ] 证实结直肠癌患者中CEA水平在血毒郁积证中最高，肝肾阴虚证中CA199、CA125和CA153水平均比其他证型高。于等 [ 28 ] 发现CEA、CA242、CA19-9、CK20在63例大肠癌湿热瘀毒证的手术病人肿瘤原发灶的阳性表达率最高，分别为86%、88%、72%、86%；在肿瘤周边淋巴结阳性表达率较高，分别为24.29%、29.1%、18.6%、30.6%，两者分别与正常大肠粘膜组和癌旁正常黏膜组比较有显著差异(P < 0.01)。 3.1.2. 基因表达和基因多态性与证候 恶性肿瘤是由控制患者表型的基因突变引起，在基因水平上失去正常调控导致的疾病 [ 29 ] 。有学者探讨了一些重要基因的表达和基因多态性与证候的相关性。陈文等 [ 30 ] 探讨了血管内皮生长因子(VEGF)与胃癌中医证型的关系，发现VEGF表达率与胃癌肝胃不和、痰瘀互结证程度呈正相关。陈等 [ 31 ] 研究648例胃癌患者TGFβ1-509C/T基因表达与胃癌证型之间的关系时，发现携带CC及CT基因型的胃癌发病风险明显降低，相较于TT，携带C等位基因(CT/CC)显著降低肝胃不和证(P < 0.05)、瘀毒内阻证(P < 0.001)和痰湿凝结证(P < 0.001)胃癌发病的风险。结直肠癌湿热郁积证、脾肾阳虚证和肝肾阴虚证的交叉互补基因1 (ERCC1) C19007T基因型和等位基因频率有统计学差异(P < 0.05) [ 32 ] 。高 [ 33 ] 研究195例胰腺癌患者唾液中miRNA和miRNA表达发现湿热组miR-21、miR-181a表达均低于脾虚组和对照组，差异均有统计学意义。 3.1.3. 基于系统生物学及组学方法的证候研究 系统生物学运用系统的办法，把人体看成一个完整的体系，通过基因组学、蛋白质组学和代谢组学等高通量组学平台获取生物大数据，并利用数学和生物信息学方法进行剖析整理，探寻规律，揭示其内在奥秘 [ 34 ] 。Song等综述了临床研究疾病证候的系统生物学及组学的高通量检测技术和分析方法 [ 35 ] 。谷等 [ 36 ] 通过代谢组学技术研究胃癌术前肝胃不和证患者，发现2-氨基丁酸、乳酸、亮氨酸、脯氨酸、乙醇胺这5种血清代谢物表达上调，甘氨酸、葡萄糖、苯甲酸、棕榈酸、反式油酸甲酯、硬脂酸、花生四烯酸、胆固醇这8种血清代谢物表达下调。盛 [ 37 ] 研究采用DEN诱发大鼠肝癌的肝组织基因表达谱时得出，悉数15，710个基因，其中正常组统共表达了9225个基因，诱癌基因表达逐渐增加，至20周已有10，420个。黄等 [ 38 ] 运用表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(SELDI-TOF-MS)蛋白质芯片技术，获得肝癌证候的蛋白质表达谱，发现不同质荷比(M/Z)有2个差异蛋白质峰8576Da和8780Da，可作为鉴别肝郁气滞、肝胆湿热证的指标。在胰腺癌证候研究中，湿热证中的miR-17、miR-21和miR-181b以及脾虚证中的miR-196a的水平有特异性表达，表明miRNA是胰腺癌中医辩证的潜在分子标志物 [ 39 ] 。以上技术的成功应用提示在将来，系统生物学技术和方法的应用有助于证候的客观化研究。 3.2. 证候形成的分子机制 尽管恶性肿瘤相关病因和病理机制尚未完全清楚，但其发生发展与机体免疫机能状态关系密切。食管癌血瘀证患者血清有促进食管癌 EC9706细胞增殖的作用，另外对细胞PI3K、Akt和NF-κB mRNA表达有上调作用，与脾气虚证血清相比均具有统计学意义，这可能与PI3K/Akt/NF-κB信号通路过度激活有关 [ 40 ] 。Chen等 [ 41 ] 在肝癌miRNA阵列分析中发现，肝郁脾虚证与细胞周期，粘连，胞吞和癌症通路相关性较大，肝肾阴虚证与细胞凋亡相关。与BIOCARTA通路相比，肝肾阴虚证主要与转录调节和MAP激酶通路相关，而肝郁脾虚证更可能与细胞周期，细胞周期蛋白和细胞周期调节相关。Pan等 [ 42 ] [ 43 ] 通过基因芯片分析发现，与正常小鼠相比，在H22肿瘤小鼠中，p38与ERK5、ERK信号通路分别在毒证、阳虚证中最活跃，JNK信号通路在阳虚证中最不活跃。此外，肾上腺Smad信号通路的大多数基因在具有不同中医证型的H22肝癌小鼠中被激活。例如GF-Br1、Bmp3和Smad8在邪毒淤积中降低，但在阳气虚证中增加；TGF-βR2和Bmp5在邪毒淤积证和气虚证中增加，但在气阴两虚证中降低。
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user: 4. 消化系统恶性肿瘤的中医辨证治疗 中医消化系统恶性肿瘤辨证施治是否能得到国际认可，还需通过疗效好坏来实现。为此，必须加强现代技术与中医辨证的联合应用，真正做到中西医结合，并且重视中医辨证在消化系统恶性肿瘤实验研究和临床实践的疗效方面的观察与评价。 4.1. 中医辨证施治的临床疗效评价 辨证施治中医诊疗消化系统恶性肿瘤的特色之一。魏等 [ 44 ] 研究192例晚期胃癌患者辨证论治与针灸联合EXO化疗方案，根据体征、X线、B超或CT等检查发现进行辩证论治和针灸治疗的研究组总有效率(86.46%)大于对照组(77.08%)，且有统计学差异(P < 0.05)。于等 [ 45 ] 发现，对具有不同证候的150例晚期结直肠癌患者分别应用中药辨证治疗，优于希罗达维持治疗，治疗前后根据疾病进展时间(6.64 ± 2.904月，高于对照组4.74 ± 2.931月，P < 0.05)、中医症状改善有效率(68.5%，高于对照组44.4%，P<0.01)及生活质量Karnofsky评分(85.7%，高于对照组52.7%，P < 0.05)。田等 [ 46 ] 发现阳和汤通过下调HIF-1α、IL-10、TGF-β1、TNF-α、MCP-1 (P < 0.05)和MDSCs、Treg免疫抑制细胞水平(P < 0.01)，上调IFN-γ免疫杀伤因子(P < 0.05)的水平，提高阳虚证晚期胃癌患者的近期化疗疗效。 随机对照试验(RCT)是临床疗效评价的有效方法，被用于中医辨证论治的疗效评价。目前应用较多的有固定方随证加减的RCT、辨证分型的分层RCT、实用性RCT和单个病例的RCT [ 47 ] 。长期以来，中医学对疾病的疗效评价一直都以临床症状、体征是否改善、消失为标准，中医肿瘤的治疗也仍以体征及症状改善为疗效的评价标准，具有模糊性与不统一性，如此，中医治疗肿瘤始终无法获得世界的认可。建立能充分展示中医治疗效果，并得到国际医学领域认同的疗效评价体系是必须也是迟早要实现的 [ 48 ] 。新的免疫治疗疗效评价标准(irRC)对于肿瘤评价的进步具有巨大价值，根据其标准，肿瘤包括四类：irCR (病变完全消失)、irPR (比基线肿瘤负荷降低≥50%)、irSD (不符合irCR、irPR和irPD)、irPD (比基线肿瘤负荷增加 ≥ 25%)。相较于WHO、RECIST评价标准，irRC与中医“带瘤生存”的观念更吻合，却仍无法确切、详尽地中医防治肿瘤具有提升生存质量等优点与特征 [ 49 ] 。 4.2. 中医辨证施治的实验研究 近年来，一些学者开展了消化系统恶性肿瘤的辨证施治实验研究。张等 [ 50 ] 采用中药(基本方、气虚方、阳气虚方、阴阳气虚方)联合肿瘤局部介入和索拉非尼灌胃的综合治疗方案，根据阴阳气血盛衰度、带瘤生存情况、脾重、胸腺重量、抑瘤率等评价，其中气盛衰度、脾重、胸腺重量有统计学差异(P < 0.05)，说明辨证施治下的中药应用协同介入以及索拉非尼治疗组的小鼠带瘤生存情况最佳，提示中西医结合治疗有明显优势。任 [ 51 ] 研究食管癌辨证分型与患者细胞体外五种化疗药物敏感度时，发觉化疗药物对气阴两虚型反应最迟钝，痰瘀互结型、津亏热结型优之，痰气交阻型最好。张 [ 52 ] 用六味地黄丸、桂附地黄丸、四物汤、血府逐瘀汤和四君子汤分别医治小鼠阴虚、阳虚、血虚、血瘀、脾虚证型的肝癌腹水，根据生命延长率、抑瘤率、转移肿瘤状况、组织病理学、动物一般状态等证实对证治疗、方证相应的临床意义。以上研究提示，中医辨证论治消化系统恶性肿瘤有一定优势，但存在缺乏统一的评价标准，难以互相比较等问题。
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user: 5. 展望和挑战 传统中医辩证通常基于中医师的直觉和个人经验，不同的医生有不同的结果，不同的诊所也有不同的结果。因此中医辩证缺乏重现性，并且没有统一的诊断标准，这仍然是中医在临床研究和治疗过程中不可忽视的障碍。将具有中医特色的评价标准融入现代医学防治疗效评价模式中去，在症状改善的基础上，运用症状评价表进行疗效评价，充分显示中医“辨证施治”的治疗优势与特色势在必行 [ 47 ] 。在建立评价标准时，必须坚持几项原则，其一是保持辨证论治的特色；其二是尊重病证结合的临床诊疗模式；其三是改良和创新循证医学方法 [ 53 ] 。另外笔者殷切期望创建“以人为本”的中医防治实体肿瘤治疗效能评价标准 [ 54 ] 。 进入精准医学时代，中医在整体观和系统科学观下，更加重视辨证施治个体化治疗。根据不同体质人群的肿瘤遗传易感和表观遗传基因等，进行精准预测和预防；客观采集临床症状与体征，配合系统生物学、生物信息学和大数据挖掘等技术，进行精确的诊断；最后根据中药成分的作用靶标，结合患者的证候特点及其分子分型进行辨证论治及个体化治疗 [ 55 ] 。值得注意的是，中药配伍及复方中“君臣佐使”的使用始终是中医临床治疗消化系统恶性肿瘤的重点，是中医区别于西医的首要之处。今后，我们将以中医药治疗消化系统恶性肿瘤的优势病种及其发生和不同发展阶段为切入点，开展基于遗传易感和表观遗传的“治未病”研究；基于证候分子分型的辨证论治研究等中医药精准治疗临床和基础研究。实现中医药精准治疗任重道远。
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user: 摘 要 基于磁阻效应原理，在将机械振动转化为磁场信号变化的基础上，提出了一种基于磁场检测的振动测量方法。将磁体联接于振源，利用磁敏电阻检测周围空间磁场的变化，从而获得振源的振动幅值等参量。利用设计的信号处理单元电路以及搭建的测试平台对此方法进行了实际测试，测试结果表明：所测波形周期为1.17 s，振幅呈指数规律衰减，是一种阻尼振动，从而验证了提出方法的可行性。 关键词 :振动检测，磁场，低频振动，机械振动 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 振动通常表现为物体围绕平衡位置所作的往复运动，是相关设备的重要属性，过程中包含着振动位移、振动速度和振动加速度等反映振动状况的相关信息。由于不同参量对应的敏感振动频率范围不同，因此实际中常根据振源的实际振动频率选取某一参量进行检测，然后通过计算获得其他参量 [ 1 ] ，从而实现对振动的检测。根据检测信号转换方式的不同，振动检测方法一般可以分成以下三类：机械式、光学式和电测法。机械式测量是将振动的信号参量转换成机械类信号，经由机械系统放大，再进行测量和记录，主要针对低频振动检测，常选取振动位移作为检测参量。光学式测量是将振动的信号参量转换成光学类信号，经由光学系统放大，再显示和记录；该方法检测精度高，可选取加速度作为参量、测量高频振动 [ 2 ] [ 3 ] 。电测法是将振动的信号参量转换成电信号，经电子线路放大后测量和记录；该方法可测频率范围及动态、线性范围宽，可选取位移、速度或加速度任一参量作为检测参量。 一些设备的工作环境往往伴有高温、噪声、能见度低等条件，给振动的检测带来诸多不便。鉴于磁场受温度、噪声、能见度等环境因素变化影响较小，本文针对机械设备的低频振动检测，以振动位移为检测参量，拟提出一种基于磁场检测的振动机械式测量新方法。
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user: 2. 测量原理 将磁体引入并固连于振源处，当振源发生振动时，必将带动磁体振动，进而引起振源处磁场变化，对该变化的磁场进行测量，从而可以实现振源振动规律的测量 [ 4 ] 。 变化磁场的测量通过磁敏电阻实现。磁敏电阻是基于各向异性磁阻效应原理(即当外加磁场偏离铁、钴、镍及其合金等强磁性金属的内磁化方向时，金属的电阻值会出现减小的现象)制成。将磁敏电阻合金薄膜置于圆柱形磁体磁场内(图1)，平行于xoz平面放置；随着磁体的空间位置变化，空间某点磁场强度 及 也随之变化，从而导致磁敏电阻合金薄膜内部磁化方向的指向MD发生变化(由于合金薄膜厚度及磁化方向限制，y轴磁场对其影响可忽略不计)，即 与 的变化使得磁阻内部磁化方向与电流的夹角 发生变化，从而导致磁敏电阻的电阻值发生改变。 磁敏电阻阻值变化 [ 5 ] ： (1) 式中： 为电流方向与磁化方向垂直时即z方向的电阻值， 为电流方向与磁化方向平行时即x方向的 图1. 测量原理示意图 电阻值， 为磁化方向与电流I的夹角， 、 是与材料磁化强度、磁体半径以及到磁体中心距离相关的常数。 取相同 和 的磁敏电阻 ， ， 以及 ，连成如图2所示惠斯通电桥。记磁化方向与经过 的电流 的夹角为 ，则与经过 的电流 夹角为( )。 由式(1)得： (2) 则输出电压为： (3) 可见，由被测磁场变化而引起的 角变化转换为输出电压的变化。因此，通过测量磁敏电阻构成的惠斯通电桥输出电压的变化可以反映周围空间磁场的变化，从而实现与之处于联接状态的振源的振动测量。
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user: 3. 测试平台与测试结果 基于测量原理，选用Honeywell公司的HMC1021Z磁阻传感器，设计并制作信号处理单元电路，以 圆柱形磁体为测试件，搭建测试平台，对方法的可行性进行验证。 3.1. 信号处理单元 信号处理单元由放大电路、数模转换电路及微处理器组成。其中，信号放大电路采用AD622仪用放大器构成运算放大电路，模数转换模块采用12位串行模数转换芯片TLC2543，选用单片机AT89S52作为微处理器，负责整个测量电路各信号的协调处理，同时通过串口与上位机通讯，完成被测信号的获得与传输。磁阻传感器电路与信号处理单元电路如图3所示。 图2. 磁阻传感器等效电路 图3. 磁阻传感器电路与信号处理单元电路 3.2. 测试平台 在实验室搭建的振动测试平台如图4所示。其中，测试平台1用于测量系统(磁阻传感器+信号处理单元+上位机)的基本特性测量，平台2用于振源的振动波形测量。对于平台1，将滑轮固定，磁体通过细绳绕于滑轮之上，将工具尺一边竖直固定，磁阻传感器置于磁体的正下方，垂直于工具尺所在平面，固定于工具尺0 cm处；测量时牵引磁体沿垂直方向发生位移改变，HMC1021Z磁阻传感器获得周围空间磁场的变化，信号经放大电路处理，至模数转换电路，在微处理器控制下，最后获得测量信号并传输至上位机。平台2只需将平台1中的滑轮换成弹簧振子并将磁体固连于振子下端，构成阻尼振动系统 [ 6 ] 。测量时设定平衡位置，使得弹簧振子作为振源带动磁体在垂直方向上振动。 3.3. 测试结果 1) 基本特性 改变磁体位置，使磁体分别从下往上运动(上行)和从上往下运动(下行)，记录某些特定位置及其电压值(表1)，其变化曲线及输出电压与磁体位置关系的拟合曲线如图5所示。将放大电路的输出端接到示波器，以示波器的波形为参考，计算得到测量结果误差 。 可见，输出电压与磁体位置成非线性关系。当磁体位置距磁阻传感器小于2 cm或大于11 cm时，输出电压不变，即当振动位移过大时，测量系统处于饱和状态。 2) 振动波形 基于平台1和测量系统基本特性，平台2中弹簧振子的平衡位置置于刻度尺6.5 cm处，此时，测量系统可以测量振幅4.5 cm范围内的振动。测量时，拉动弹簧振子的自由端至工具尺3 cm处释放，磁体做阻尼振动。微处理器协调各信号实现信号测量，并将获得的电压信号传至上位机，上位机对信号数据进行处理和保存。振动稳定形成后振幅随时间变化曲线以及振幅衰减曲线如图6所示，振幅衰减符合： 图4. 测试平台结构示意图 图5. 输出幅值随位置变化图 图6. 振幅随时间变化波形图 Table 1 Voltage values corresponding to the upward and downward position of the magne 上行 磁体位置/cm 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 电压值/V 4.998 4.998 4.998 4.926 3.276 2.178 1.510 1.275 0.574 0.441 0.246 0.174 0.126 0.083 0.059 0.015 0.015 下行 磁体位置/cm 12.5 11.5 10.5 9.5 8.5 7.5 6.5 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 电压值/V 0.015 0.015 0.061 0.100 0.144 0.190 0.343 0.493 0.609 0.949 1.362 2.095 3.708 4.729 4.998 4.998 4.998 表1. 磁体上行和下行不同位置对应的电压值 (4) 其中，t表示时间，y表示振幅。 可见，测量所得波形的周期为1.17 s，振幅呈指数规律衰减，符合阻尼振动的规律 [ 7 ] [ 8 ] 。因此，该测量系统能够实现振源的振动测量。
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user: 4. 结论 本文提出了一种基于磁场检测的振动机械式测量新方法，将磁体固连于振源，振源带动磁体振动使周围空间磁场发生变化，通过磁敏电阻测量周围磁场的变化反映振源的振动情况。设计了信号处理单元电路，搭建了基于磁场检测的振动测试平台，分别对测量系统的基本特性和振源的振动进行了测量。测试结果表明：测量系统能够对振源振动进行测量，从而验证了本文提出的振动测量方法的可行性；测量系统测量范围为2 cm~11 cm，其输出电压与位置成非线性关系；所设计测量系统能够对振幅4.5 cm范围内的振动进行测量。下一步工作将改进测量装置，通过安装配备不同的磁体来改变待测磁场的强度和梯度，从而适应不同的振幅测量范围和测量精度要求。
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user: 摘 要 本文以花青素、拐枣、枸杞、低聚果糖、柠檬酸和白砂糖为原料，开发一种具有益肾、解酒及抗氧化保健作用的花青素复合饮料。首先，以溶液的吸光度为评价指标，用果胶酶酶解枸杞和拐枣，通过单因素和L 9 (3 4 )正交试验，确定枸杞和拐枣的最佳酶解条件。其次，以感官质量作为评价指标，通过单因素试验，确定花青素、枸杞、拐枣、低聚果糖和柠檬酸的添加量。在此基础上，采用五因素四水平L 16 (4 5 )正交试验优化饮料的最佳配方。其结果为：花青素0.03%、拐枣提取液8%、枸杞提取液10%、低聚果糖13%及柠檬酸0.09%。 关键词 :花青素，拐枣，枸杞，低聚果糖，复合饮料 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 花青素，又名花色素、花青色素，其基本结构单元是2-苯基苯并吡喃型阳离子，即花色基元。现已知的存在于植物中的花青素有20多种，主要有：天竺葵色素、矢车菊色素或芙蓉花色素、翠雀素(或飞燕草色素)、芍药色素、牵牛花色素及锦葵色素。在自然条件下，游离状态的花青素极少见，其主要与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等通过糖苷键形成花色苷。花青素属类黄酮类化合物，是一种广泛存在于植物中的水溶性天然色素，其颜色会随着介质pH的变化而改变。当pH < 7时，其呈现红色；当pH > 7时，其呈现蓝色 [ 1 ] 。值得一提都是，花青素具有抗氧化、清除自由基、增强血管弹性、促进视网膜细胞中视紫质的再生成、抗辐射以及改善睡眠等多种功能 [ 2 ] 。 枸杞属于管状花目茄科枸杞属，在亚洲国家是一种药食同源的物品，其果、叶、苗、根均可入药，是中药配方的重要成分，广泛用于泡酒、泡茶、泡水、煲汤、煮粥等。枸杞富含枸杞多糖、甜菜碱、枸杞色素。枸杞多糖具有促进免疫、抗衰老、抗肿瘤、清除自由基、抗疲劳、抗辐射、保肝、生殖功能保护和改善等作用。枸杞色素主要包括胡萝卜素、叶黄素和其他有色物质。其中，胡萝卜素是枸杞色素的主要活性成分，具有抗氧化和作为维生素A的合成前体等重要的生理功能 [ 3 ] [ 4 ] 。 拐枣是鼠李目鼠李科枳椇属植物，又名鸡爪李、万寿国、枳椇等，其果梗肥厚扭曲，肉质呈红褐色，具有令人心旷神怡的香味。拐枣除含有丰富的葡萄糖、蛋白质、维生素、矿物质等营养物质，还富含黄酮等生理活性物质，具有安神醒酒、加速肠道蠕动、增强免疫力、降血压等功能 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 。 本研究拟采用花青素、枸杞及拐枣为主要原料，开发一种具有益肾、解酒及抗氧化保健作用的功能复合饮料。
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user: 4. 产品质量指标 4.1. 感官指标 色泽：诱人的红色，且色泽均匀； 气味：具有枸杞和拐枣特有的香气及风味； 口感：酸甜适中，口感细腻； 组织形态：呈均匀透明溶液，无分层现象。 4.2. 微生物指标 细菌总数(cfu/ml) ≤ 100； 大肠菌群(cfu/100 ml) ≤ 30； 致病菌不得检出。
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user: 5. 结论 本文首先通过单因素和正交试验确定了枸杞和拐枣的最佳酶解条件。枸杞最佳酶解提取条件为：酶解时间5.5 h，酶解温度35℃，pH为3.5，果胶酶添加量0.12%；拐枣最佳酶解提取条件为：酶解时间4.5 h，酶解温度55℃，pH为5.0，酶量0.15%。在此基础上，以花青素、枸杞、拐枣、柠檬酸和低聚果糖为原料，以色泽、气味及口感为感官指标，依次采用单因素试验及五因素四水平正交试验，确定饮料的最佳配方，即：柠檬酸0.09%、低聚果糖13%、拐枣提取液8%、枸杞提取液12%、花青素0.03%。该花青素功能饮料营养丰富，色泽鲜艳，口感极佳。
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user: 摘 要 抗癌肽是一种具有明显抗肿瘤活性的抗微生物肽，抗癌肽不仅能快速高效地消灭致病病菌，还能有效地作用于人体肿瘤细胞。本文将已发表文献的抗癌肽数据集中，首次提取了蛋白质3种二级结构组分(3PSS)作为特征参量，并结合20种氨基酸组分(20AAC)和6种亲疏水氨基酸组分(6HP)作为特征信息，并采用二次判别法(QD)实施预测。最后，在7折交叉检验下，当采用蛋白质3种二级结构组分(3PSS)结合6种亲疏水氨基酸组分(6HP)作为特征时，预测总精度(Acc)达到86%；当采用蛋白质3种二级结构组分(3PSS)结合20种氨基酸组分(20AAC)作为特征时，预测总精度达到94%。从预测结果发现：添加了二级结构信息后，预测精度都有不同程度的提高。另外，在同种数据集中，和其他预测软件相比较，再次确认了加入二级结构信息作为特征后，我们的预测精度是最高的。 关键词 :抗癌肽，7折交叉检验，蛋白质二级结构，二次判别法 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 抗癌肽(anticancer peptides，ACP)是一种具有明显抗肿瘤活性的抗微生物肽 [ 1 ] ，近年来生物学家们在抗癌肽这一领域做了大量研究，随着研究的深入，科学家们惊奇地发现，抗癌肽不仅能快速高效地消灭致病病菌，还能有效地作用于人体肿瘤细胞，使肿瘤细胞的核染色体合成受阻，造成DNA断裂而导致肿瘤细胞死亡 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] ，抗癌肽(ACP)的发现为癌症治疗提供了新的希望 [ 5 ] [ 6 ] ，因为抗癌肽(ACP)不会损害正常的机体生理功能。在过去十年中，许多针对各种肿瘤类型的抗癌肽已经在临床上应用 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] ，表明抗癌肽(ACP)可能成为癌症治疗的一种手段。 2013年，Tyagi等人 [ 11 ] 基于氨基酸组分等特征信息，运用支持向量机(Suppoa Vector Machine，SVM)算法对抗癌肽进行预测，总精度(Acc)为88.89%；2014年，Hajisharifi等人 [ 12 ] 基于伪氨基酸组分信息和局部比对内核理论，运用支持向量机(Suppoa Vector Machine，SVM)算法在5折交叉检验下对抗癌肽进行了预测，总精度(Acc)达到89.7%；2016年Chen等人 [ 13 ] 基于序列工具在五折交叉检验下对抗癌肽进行预测，总精度(Acc)达到94.77%。 本文应用二次判别法 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] ，选取20种氨基酸组分(20AAC)、蛋白质3种二级结构组分(3PSS)信息和6种亲疏水氨基酸组分(6HP)作为特征参量进行预测，最好的预测总精度(Acc)达到94%，同时在和其他预测算法进行对比时，结果显示应用二次判别法预测要优于其他预测算法。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 资料库 为了便于和同类工作比较，本文也选取了Hajisharifi等人 [ 12 ] (http://aps.unmc.edu/AP/main.php)构建的抗癌肽数据集，称为数据集P。其中正集包含138条抗癌肽序列，称为P AC ；负集包含206条非抗癌肽序列，称为P non-AC 。 2.2. 特征的选取 2.2.1. 蛋白质二级结构组分 本文选取蛋白质3种二级结构组分(3PSS)信息作为特征参量，蛋白质3种二级结构分别为：α螺旋、β折叠和无规则卷曲(Coil)。数据集中，正集138条抗癌肽序列，负集206条抗癌肽序列，其二级结构信息是由PSIPERD [ 17 ] 软件预测获得。 2.2.2. 氨基酸组分 本文选取的20种氨基酸组分(20AAC)信息作为特征参量。 2.2.3. 亲疏水氨基酸组分 本文中根据氨基酸的亲疏水 [ 18 ] 将20种氨基酸分为6大类，具体分类信息如下：将强亲水类氨基酸天冬氨酸(D)、精氨酸(R)、谷氨酰胺(E)、天冬酰胺(N)、谷氨酸(Q)、赖氨酸(K)、组氨酸(H)归为一类，记作H；将强疏水类氨基酸丙氨酸(A)、蛋氨酸(M)、苯丙氨酸(F)、亮氨酸(L)、异亮氨酸(I)、缬氨酸(V)归为一类，记作L；将弱亲水性或弱疏水性氨基酸丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、酪氨酸(Y)、色氨酸(Z)归为一类，记作W；剩余的3种氨基酸，即脯氨酸(P)、甘氩酸(G)、半胱氨酸(C)因其特殊的化学结构各成一类。这样20种氨基酸可以归并为6种(即H，L，W，P，C，G)，我们计算了这6种亲疏水氨基酸组分(6HP)作为特征。 2.3. 二次判别法(QD) 早期的二次判别法(QD)是从正负两个集合中判断待测序列的归属，本文参考冯永娥和罗辽复 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] 的工作，使用广义的二次判别法，对任意两个集合i，j之间的判定关系，用下面的公式(1)表示： (1) 根据贝叶斯理论，可以导出： (2) 其中P i 和P j 分别为i， j两个集合的样本数 我们设定： (3) (4) 平均值向量 可用下式表示 (5) 其中 是某一集合中的序列总数， 是 和 之间的马氏距离。 是协方差矩阵 的行列式。(注意： 和 在训练集中给定。) 为协方差矩阵： 协方差矩阵的元素： (6) 在方程(2)中令 写成 ， 两数之差： (7) 我们可以从 ， 的大小来判断出 ( and )的大小顺序。即对于一个待测蛋白质序列 ，如果分别算出 ， 然后进行比较这2个 的大小，如果 是 中最大的一个，很容易证明 就是 中最大的，说明 出现在这个类别中的概率最大，则待测序列 就属于可k类。 然而在统计算法中，经常伴随着涨落现象，所以我们定义了允许误差范围内的修正系数： (8) 其中， 表示属于自己结构的 ， 表示被错误预测为其他结构的 (属于某类，但被预测为此类的 )。我们通过对 值进行合适的设定，就能利用公式(8)对预测结果进行适当的修正。 2.4. 随机森林算法(RF) 随机森林 [ 19 ] [ 20 ] 算法是Leo Breiman在2001年提出的一种分类预测模型，是由许多单棵分类回归树组合而成的，一棵分类回归树就是一个分类器，最后的决策结果由投票法决定。它的基本思想是将很多弱分类器集成一个强分类器。随机森林算法是一种通过自助法重采样来构造多个分类器的组合分类器。 随机森林有两个重要的参数，一个是单棵决策树每个节点处分裂时所选用的候选特征参数的个数m，另一个是随机森林中决策树的棵数k (k = 500)。用随机森林分类器对新的数据进行判别与分类，按照树分类器进行投票，最后由投票法决定分类结果。随机森林通过在每个节点处随机选择特征进行分支，这样可以最小化各棵分类树之间的相关性，提高分类的精确性。本文使用的是R语言下的RF程序包。随机森林算法不会出现过度拟合现象、分类效率也很高，而且能够快速处理大样本数据，同时需要调整的参数也比较少，能更好的估计哪个特征在分类中更重要。 2.5. 分类预测性能评估 目前，预测算法性能检验常用的方法主要有独立检验(independent test)和K-折交叉检验(k-fold cross-validation test)。 本文采用7折交叉检验，即将数据集随机分为7个子集合，依次从中取出一个子集作为测试集，而将剩余的6个子集合则作为训练集，此过程一共循环7次。对于任何预测算法性能的评价，主要是保证该预测算法能对属于同一数据域的新样本具有推广性能 [ 21 ] 。在我们的研究中主要使用敏感性(Sn)、特异性(Sp)、预测总精度(Acc)和Mathew’s相关系数MCC这4个指标评价预测算法的有效性： 1) 敏感性：表示数据集中每一类的预测正确率，定义如下： (9) 2) 特异性：表示分类预测中每个类别预测结果的可信度，定义如下： (10) 3) 预测总精度：表示预测的总体正确率，定义如下： (11) 4) 马修相关系数：一个整体评价指标，反应预测的综合能力，定义如下： (12) 其中，TP表示该类中正确预测的样品数，FN表示该类中错误预测的样品数，FP表示其他类被预测为此类的样品数，TN表示其他类中正确预测为其他类的样品数，N表示样品总数，敏感性(Sn)表示预测算法的能力，特异性(Sp)表示结果预测的可信度，预测总精度(Acc)表示预测结果的正确率，Mathew’s相关系数MCC表示对预测算法的综合评价，MCC的取值范围在[−1，+1]之间，MCC值等于1时，表示预测结果与真实类别完全相关，MCC值等于0时，表示是完全随机的预测，MCC值等于-1时，表示负相关性。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 二次判别法(QD)对抗癌肽的预测 在抗癌肽数据集P中，我们分别提取20种氨基酸组分(20AAC)、蛋白质3种二级结构组分(3PSS)、6种亲疏水氨基酸组分(6HP)作为特征参量，应用二次判别法进行预测，在7折交叉检验下，取R < 0.3，预测结果列在表1。 由表1可见，在7折交叉验证下，采用二次判别法，选取20种氨基酸组分(20AAC)结合蛋白质3种二级结构组分(3PSS)信息作为特征参量时，预测正确率最高，预测总精度(Acc)达到94%，敏感性Sn、特异性Sp与马修相关系数MCC分别为90%、96.67%、和0.87。由表1可见：在序列信息作为特征参量的基础上，加入了二级结构信息，预测精度都有了很大的提高，说明蛋白质二级结构信息是非常有效的特征参量。 3.2. 随机森林(RF)算法对抗癌肽的预测 为了确定我们所选的特征参量{20种氨基酸组分(20AAC)、蛋白质3种二级结构(3PSS)、6种亲疏水氨基酸组分(6HP)}对于识别抗癌肽具有不错的效果，我们又使用了随机森林算法结合这些特征参数实施预测，7折交叉检验，取R < 0.3，预测结果列在表2。 通过表2，再次确认加入了二级结构信息，预测精度都有了不错的提高。最后，在7折交叉检验下，采用随机森林算法，选取20种氨基酸组分(20AAC)结合蛋白质3种二级结构组分(3PSS)信息作为特征参量，预测正确率最高，总正确率(Acc)最高达到88%，敏感性Sn、特异性Sp与马修相关系数MCC分别为80%、93%、和0.75。同时对比表1的结果，发现在相同的特征参数下，二次判别法(QD)比随机森林(RF)更适合于抗癌肽的预测。 近几年，研究者对于抗癌肽作了大量的研究，为了显示我们预测模型的有效性，在相同的抗癌肽数据集P下，我们对比了Hajisharifi [ 12 ] 等人的研究结果，对比结果列在表3。 Table 1 Prediction results based on QD in 7 fold cross-validatio Features Sn (%) Sp (%) Acc (%) MCC 3PSS 35 96.67 72 0.43 6HP 95 76.67 84 0.70 3PSS + 6HP 85 86.67 86 0.72 20AAC 80 93.33 92 0.83 20AAC + 3PSS 90 96.67 94 0.87 表1. 7折交叉下二次判别法的预测结果 Notes: PSS：蛋白质二级结构；AAC：氨基酸组份；HP：亲疏水氨基酸 Table 2 Prediction results based on RF in 7- fold cross-validatio Features Sn (%) Sp (%) Acc (%) MCC 3PSS 50 80 68 0.32 6HP 70 87 72 0.41 3PSS + 6HP 60 80 80 0.52 20AAC 80 90 86 0.71 20AAC + 3PSS 80 93 88 0.75 表2. 7-折交叉下随机森林法的预测结果 Notes: PSS：蛋白质二级结构；AAC：氨基酸组份；HP：亲疏水氨基酸 Table 3 Comparison results by using different metho Methods Sn (%) Sp (%) Acc (%) MCC Our method 90 96.67 94 0.87 Hajisharifi [ 12 ] 81.48 85.36 83.82 0.66 表3. 不同方法的对比结果 Notes: Hajisharifi [ 12 ] see in ref [ 12 ] . 表3的对比结果显示了我们的结果是优于其它工作的，可见我们的预测模型值得推广。尤其是加入结构信息后，预测精度有很大的提高，说明添加二级结构信息在抗癌肽预测中是个不错的选择。
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user: 4. 结论 在本文中，我们首次将蛋白质3种二级结构组分(3PSS)作为特征，并结合20种氨基酸组分(20AAC)、6种亲疏水氨基酸组分(6HP)，应用二次判别法(QD)进行预测，结果显示：应用20种氨基酸组分(20AAC)结合蛋白质3种二级结构组分(3PSS)进行预测时正确率较高，总精度(Acc)最高为94%，并且高于其它的预测算法 [ 19 ] [ 20 ] 。希望我们的预测模型可以运用到其它抗微生物肽的识别中。
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user: 摘 要 目的：对济宁市太白湖水体及水产品中重金属铅、铬、镉的含量进行测定，了解太白湖重金属污染情况，为太白湖治理提供理论依据。方法：在太白湖景区不同方位采集太白湖湖心水、河蚌、田螺、水草、藕等5种试样，试样经过消化处理后，水样中铅、铬、镉3种重金属含量用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测，其他试样用石墨炉原子吸收法检测。结果：用ICP-MS测得太白湖湖心水中铅、铬、镉含量分别为0.00349、0.0022、0.000612 mg/kg；用石墨炉原子吸收法测得水草、藕、河蚌、田螺中铅含量分别为0.0212、0.00953、0.110、0.09325 mg/kg，铬含量分别为0.898、0.956、3.598、5.128 mg/kg，镉含量分别为0.0116、0.0101、0.00226、0.0105 mg/kg。结论：所测太白湖湖心水和水产品中铅、镉含量均未超过国家标准；湖心水铬含量未超过国家标准；水草、藕、田螺和河蚌中铬元素含量均超过国家标准。 关键词 :太白湖，水体，水产品，重金属，ICP-MS，石墨炉原子吸收法 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/