近红外高光谱图像的宁夏枸杞产地鉴别

宁夏产地的宁夏枸杞属于《中华人民共和国药典》收录的道地药材,药用价值较高、消费者青睐度更高,然而优质宁夏枸杞的种植面积较小、产量较低、枸杞子市场以乱充好、以其他产地冲抵道地产区产品的现象频发。因此,建立快速有效的宁夏枸杞产地鉴别模型对监督市场具有重要的意义。日常的市场交易枸杞子的鉴定一般凭借经验,但是该方法误差较大,可信度较低。传统的理化实验鉴别周期较长,非专业人员无法操作。近些年一些学者研究发现不同产地的宁夏枸杞成分含量具有差异性,然而枸杞子样本较小、形状不规则、成分分布不均匀,近红外光谱鉴别通常需要碾碎成粉末然后采集光谱信息,无法做到无损批量地采集枸杞子数据来鉴别枸杞子产地。近红外高光谱图像结合了近红外光谱和图像,包含丰富的空间信息和光谱信息,可以实现无损批量地采集非均匀样本光谱信息。利用近红外高光谱图像对甘肃、青海、新疆、宁夏和内蒙5个产地的宁夏枸杞进行产地鉴别。使用近红外高光谱图像系统采集了1 650个样本数据之后,通过阈值分割、图像去噪等方法提取出感兴趣区域(region-of-interest,ROI)。对比了ZCA白化(zero-phase component analysis whitening)预处理方法和常用的标准化(normalization)预处理方法,实验结果表明ZCA白化预处理是一种有效的高光谱数据预处理方法,可以去除特征之间的相关性,提升产地鉴别模型的准确率。对预处理后的数据采用偏最小二乘降维(partial least squares based dimension reduction,PLSDR)降低模型复杂度,结果表明经过ZCA白化预处理后的数据可以由288维特征降低到4个主成分,使得去除相关性后的特征可以被更少的隐藏特征来表示,这样可以极大程度上降低模型复杂性。最后,将降维后的特征输入到不同的分类器中进行训练,包括支持向量机(support vector machine,SVM)、 Fisher线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)和Softmax分类。其中,基于ZCA白化、 PLSDR和Softmax分类的模型表现最好,在测试集上的平均准确率为94.06%,可以有效的鉴别宁夏枸杞产地。     

枸杞子的共焦显微拉曼光谱鉴别

利用共焦显微拉曼光谱无损快速鉴别了宁夏枸杞和北方枸杞样品。宁夏枸杞和北方枸杞的拉曼谱图有明显的差别 ,易于区别。该方法快速、准确、操作简单、不需对样品进行提取分离、可直接进行测定     

青海不同地区枸杞微量元素分析研究

为了对比青海不同地区枸杞的品质,采用ICP-MS和ICP-AES法对青海省12个产地的枸杞果实中11种微量元素含量进行了测定,并选取人体必需的7种微量元素,结合SPSS统计软件进行主成分分析。结果获得了3个主成分方程,并建立了主成分对变量的回归方程,对比较青海不同地区枸杞优劣以及获得高品质枸杞具有重要意义,为青海枸杞的开发和利用提供了科学依据。     

半夏及其伪品天南星的近红外漫反射快速无损鉴别

利用近红外漫反射光谱法,结合聚类分析和相似度计算,对不同产地半夏药材及其伪品天南星进行了快速无损鉴别研究。近红外光谱图的聚类分析和相似度计算结果一致,为中药的产地、真伪鉴别分析提供了一种新的方法,具有较好的应用价值。     

基于枸杞红外光谱人工神经网络的产地鉴别

应用红外光谱技术,快速鉴别枸杞药材产地。利用傅里叶变换红外光谱,测定了45个来自青海省不同产地的枸杞样品的红外光谱。以常规预处理方法和小波变换对红外光谱原始数据进行了预处理。对比常用的窗口移动平滑预处理、标准正态变换以及多元散射校正,小波变换是一种有效实用的光谱预处理方法。为了提高神经网络的训练速度,在利用人工神经网络建立模型之前,通过小波变换的方法对光谱变量进行了压缩,同时对建立的模型的相关参数进行了详细的讨论。结果表明,红外光谱数据压缩到原来的1/8,其分析精度与原始光谱数据基本相当。以压缩了的光谱数据作为反向传播(BP)网络的输入变量,产地类别作为神经网络的输出变量,建立3层人工神经网络。其中隐含层神经元个数为5个,输出层神经元个数为1个。隐层的传递函数是tansig,输出层传递函数是purelin,网络训练函数trainlm,权阈值的学习函数是learngdm。net.trainParam.epochs=1 000,net.trainParam.goal=0.001。对10个未知枸杞产地类别进行了预测,预测结果准确率达100%。实验表明,建立的模型能够正确地对枸杞样品快速地进行产地鉴别。红外光谱法结合人工神经网络可作为中药材产地分类鉴别的一种新的现代化方法。     

不同产地虎杖根FTIR主成分分析研究

借助于傅里叶变换红外光谱分析仪,采用主成分分析法对来自7个产地的虎杖根在植化组成上的相似性进行了聚类分析.结果表明:虎杖样品在4 000～1 700 cm-1区域有相似的红外光谱特征,而在1 700～900 cm-1区域不同产地的样品又存在一定的差异.据此将虎杖的产地分为6个区,分区与各产地的地理位置和气候条件有一定的相关性,同一区内虎杖的化学组分相似.红外光谱法可以快速、简便、直观地对中药材进行聚类分析和质量鉴别.     

药用植物川东獐牙菜红外光谱分析与鉴别

采用傅里叶变换红外光谱法(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、偏最小二乘判别分析(partial least square discriminant analysis,PLS-DA)和系统聚类分析(hierarchical cluster analysis,HCA)快速鉴别不同产地川东獐牙菜(Swertia davidi Franch)。采集4个不同地区70株样品不同部位的红外光谱数据,原始光谱数据经预处理(自动基线校正,自动平滑,一阶求导,二阶求导)后导入OMNIC 8.2,比较吸收峰的差异;用SIMCA-Pa+10.0进行偏最小二乘判别分析(PLS-DA),以前三个主成分三维得分图比较产地鉴别效果;红外光谱数据导入SPSS 19.0,进行系统聚类分析(HCA),通过树状图比较不同部位分类效果。结果显示,(1)不同产地根的光谱图在1 739,1 647,1 614,1 503,1 271,1 243,1 072cm~(-1)附近的吸收峰有差异,不同产地茎的光谱图在1 503,1 270,1 246cm~(-1)吸收峰附近有差异;(2)相同产地不同部位的光谱特征峰有差异;(3)PLS-DA分析结果显示自动基线校正+自动平滑+二阶求导这种预处理方式分类效果最好,根的红外光谱数据产地鉴别效果最佳;(4)HCA的树状图,显示根的聚类分析结果正确率83%,茎的聚类分析结果正确率49%,叶的聚类分析结果正确率70%。FTIR技术结合PLS-DA与HCA方法能够快速准确地鉴别不同产地川东獐牙菜,不同部位产地鉴别效果有差异,根的光谱数据产地鉴别效果最佳,二阶求导处理增强了样品的特异性,使PLS-DA的三维主成分得分图分类效果更明显。     

基于主成分分析和聚类分析的不同产地绒柄牛肝菌红外光谱鉴别研究

采用傅里叶变换红外光谱结合主成分分析和聚类分析建立快速鉴别不同产地绒柄牛肝菌的方法。采集15个产地绒柄牛肝菌样品的红外光谱信息,用多元散射校正(multiplicative signal correction,MSC)、二阶求导(Second derivative,SD)、Norris平滑的组合方法对原始光谱进行优化处理,MSC+SD+ND(15,5)预处理后的光谱数据进行主成分分析和聚类分析,并通过主成分载荷图分析不同产地绒柄牛肝菌样品差异的原因。结果显示,该方法的重现性,精密度及稳定性的RSD值分别为0.17%,0.08%,0.27%,表明方法稳定、可靠。主成分分析的前3个主成分累积贡献率达到87.24%,能表达红外光谱的主要信息,主成分得分散点图中同一产地样品成簇聚集,不同产地样品分布于相对独立的空间,能有效区分不同产地样品。主成分载荷图显示,随主成分贡献率降低,主成分所捕获的样品信息减少,其中PC1在3 571,2 958,1 625,1 456,1 405,1 340,1 191,1 143,1 084,935,840,727cm~(-1)波数捕获大量样品信息,归属为糖类、蛋白质、氨基酸、脂肪、纤维素等化学物质的吸收峰,表明这些化学物质含量的差异是区分不同产地绒柄牛肝菌样品的主要依据。基于离差平方和法(Ward method)及欧氏距离(Euclidean distance)进行聚类分析,能直观显示不同产地样品的分类情况及样品之间的相关性,15个产地样品基本能够按照产地来源正确聚类,正确率为93.33%。傅里叶变换红外光谱结合主成分分析和聚类分析,可以有效鉴别绒柄牛肝菌产地来源,并且能够分析不同产地样品具有差异的原因,为野生食用菌的鉴别分类和应用研究提供可靠依据。     

地黄药材的红外指纹图谱及多元统计分析

中药产地是影响药材质量的重要因素,不同产地生长环境对中药的生长及代谢产物的累积具有直接影响,中药材素有道地产区分为非道地产区,在我国具有悠远历史,由于其产地的变迁以及现代主产地的增加,导致当今药材主产地与历史记录略有出入。傅里叶变换红外光谱技术具有快速无损的优点,红外光谱可完整地将不同产地地黄的信息表达,结合化学计量学将红外光谱所体现的信息数字化。该工作运用傅里叶变换红外光谱仪采集不同产地地黄红外光谱,对原始光谱进行基线校正、平滑点数6个、选取900~1 200 cm-1波段进行最高峰归一化等预处理,对每个产地红外光谱各主要特征峰的相对峰强度进行计算,采用正态分布、聚类(CA)和主成分分析(PCA)比较其质量差异,地黄的产地鉴别对中药的合理应用具有科学意义。结果表明采用傅里叶变换红外光谱法采集73批不同产地生地黄的红外图谱,73批不同产地地黄红外光谱指纹图谱峰形、峰位、峰高基本相似,不同产地地黄中含有相同的化学成分,其特征峰、形状基本一致,其中河南产地的地黄有个别特征峰的高度突出,指纹区存在一定差异,差异主要贡献波段为：1 639,1 424,1 354和1 260 cm-1,共标定13个共有峰。聚类分析可将73批地黄样品分为河南产的怀地黄和其他地黄两类,表明不同产地地黄存在内部质量差异;正态分布与聚类分析结果一致,在1 639 cm-1处,河南产的怀地黄与其他省份的正态分布曲线交叉依次为：山东省＞山西省＞河北省,此方法能有效将道地药材与非道地药材区分开;对所得的共有峰相对峰强度进行降维处理,并计算不同产地地黄的主成分综合得分,结果显示河南产怀地黄得到综合得分均高于其他产地的地黄,表明河南产的怀地黄质量最佳。傅里叶变换红外光谱结合多元统计分析方法可以无损、有效、快速的鉴别不同产地地黄。     

柴达木枸杞和黑果枸杞中甜菜碱的测定

采用反相高效液相色谱法测定柴达木枸杞和黑果枸杞中甜菜碱的含量。以乙腈∶水(83∶17,V/V)为流动相,Hypersil NH2(250mm×4.6mm,5μm)为色谱柱,流速0.7mL/min,检测波长195nm,柱温30℃,外标法定量。结果表明,甜菜碱线性范围为2.94—29.40μg(r=0.9987),枸杞和黑果枸杞的平均回收率(n=5)分别为98.57%和99.07%。不同产地枸杞和黑果枸杞甜菜碱含量存有差异。该方法操作简便、重现性好,适用于测定枸杞和黑果枸杞甜菜碱含量。     

国产枸杞属植物的红外指纹图谱无损快速鉴别研究

用傅里叶变换红外光谱法 (FTIR)无损快速鉴别了国产 10种枸杞。结果表明 :按其形态学分类的7种枸杞和 3变种枸杞与红外指纹图谱有一定的相关性 ,也有一些差异。这 10种枸杞的红外光谱各自均有自己的特征吸收 ,可方便地给以鉴别和区分 ,同时还进一步表明了枸杞中的化学组分之间的差异 ,为枸杞品种优良的宏观质控提供了一个快速、直观、方便、可行的方法     

板蓝根颗粒的红外光谱无损快速鉴别及可视化表达

用傅里叶变换红外光谱对传统中成药板蓝根颗粒进行了研究.对同一厂家不同批次和不同厂家的板蓝根颗粒主要成分板蓝根和大青叶的红外光谱图及二阶导数谱图进行了比较分析,并将谱图进行可视化表达.结果显示,傅里叶变换红外光谱法结合二阶导数谱和谱图的可视化,能够有效地提取配方颗粒的特征指纹谱图,直观地反映出不同生产厂家产品质量的差别及同一生产厂家不同批号产品之间谱图的可重现性,从而实现中成药的无损快速鉴别,为中成药质量检测及监控提供一种方便、有效和直观的方法.     

红外导数光谱-统计学法区别鉴定麦冬及其伪品的研究

为了建立中药材麦冬及其伪品的直接鉴定的理论和方法 ,采用OMNI采样器直接测定法测定了样品的红外光谱 ,并经过二阶导数光谱转换后进行峰位一致率检验。结果发现麦冬表皮以内部分和外表皮的二阶导数红外光谱峰位基本无差别 ,而且不同产地的道地药材具有较好的相关性。研究中发现浙麦冬与川麦冬表皮以内部分的二阶导数FTIR峰值 (χ2c =891 882 ,P =0 0 0 0 )的差异性极显著 ;与土麦冬 (χ2c=4 2 9 2 17,P =0 0 0 0 )、与湖北麦冬 (χ2c=6 92 70 6 ,P =0 0 0 0 )、与短葶山麦冬 (χ2c=981 970 ,P =0 0 0 0 )、与阔叶山麦冬 (χ2c=716 2 17,P =0 0 0 0 )、与竹叶麦冬 (χ2c=70 1 393,P =0 0 0 0 )的差异性都极显著。实验结果表明二阶导数红外光谱结合统计学法可用于中药材麦冬的真伪鉴别 ,本法简便、快速和准确     

红参类中药注射剂红外光谱法宏观质量控制标准的研究

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)并结合二阶导数谱和二维相关红外光谱技术(2D-IR),对三种红参类中药注射剂(参附、参麦、生脉)进行了三级鉴定(别)研究.跟踪并找出了批次间、种类间以及中药注射剂与原药材之间谱图的变化规律,根据混合物体系主体成分掩盖的特点,进行了谱图的整体解析,指出了红参类中药注射剂的共有峰和差异特征峰,初步建立了红参类中药注射剂的宏观质量控制标准.提供了宏观质量控制的重要参考数据和评价依据.     

红外指纹图谱库与阵列相关系数法快速鉴别中药材

在建立中药材粉末红外指纹图谱库的基础上，首次采用阵列相关系数比对法对药材进行了快速鉴别研究。结果表明，高相关系数阈值的设置能快速鉴别各种中药材，可达到一一鉴别的目的；低相关系数阈值的设置能快速对呀经材进行相似性分类识别，可达到主体化学成分相似药材的快速聚类（如淀粉类或挥发油类药材）；特定波段相关系数的比较，可为特殊鉴别提供参考依据（如鉴别不同炮制法的同种药材）。将红外指纹图谱库与阵列相关系数比对法结合起来，对药材的鉴别具有快速、简便、准确等特点。     

5种相似中药注射液的红外指纹图谱分析

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)并结合二阶导数图谱对5种相似中药注射液进行整体分析,找出了各注射液图谱的指纹特征及差异.实验证明该方法专属性强,快速、稳定,可用于中药注射液的鉴别或质量监控.     

七种花旗参茶包的FTIR光谱法无损鉴别

本文利用傅里叶变换红外光谱法（FTIR）无损快速鉴别了七种花旗参茶包。各种花旗参茶包的红外光谱较特征。根据红外的特征谱图分析，市售的7种花旗参茶包基本上可分为两大类，一类是纯的花旗参药材料末而制成的茶包；另一类是花旗参的提取物和辅料混合后而制成的茶包。红外光谱图还表明各种花旗参茶包所选用的辅料也不尽相同，有的采用葡萄糖，有的则采用蔗糖，辅料所添加的种类与有的商品标定的不符。另外花旗参茶包所添加的辅料较多，花旗参提取物的特征峰较弱，这就表明有的花旗参茶包的质量较差。HPLC的分析结果也证明了采用原药材而制成的花旗参茶包的总皂甙含量高于花旗参的提取物和辅料混合后而制成的茶包，基本上相差了4倍。因此，红外光谱法快速、直观、可靠，适用于中药的鉴定。     

HATR-FTIR应用于原产地中药材白术的测定方法研究

采用傅里叶变换红外光谱的各种测定方法测定了植物中药材白术,通过白术木质部及外表皮部的水平衰减全反射傅里叶变换红外光谱(HATR-FTIR)吸收比较,表明了外表皮含有更多的白术内酯及其衍生物等物质.新鲜的白术木质部比干燥白术木质部含有更多的化学物质,这可能是样品干燥后挥发油减少之故.对白术木质部及其伪品的木质部的HATR-FTIR进行二阶导数转换,进行峰位一致率检验,结果差异极显著.     

罗汉果不同倍性及其遗传关系的FTIR研究

利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)测定了不同倍性(二倍体、三倍体、四倍体)罗汉果叶片的红外光谱,以不同波数段上的吸光度为指标,通过主成分分析和聚类分析研究了罗汉果的倍性差别及遗传关系.结果表明,罗汉果在倍性与亲缘遗传上表现出:倍性差别越大,在主成分三维排序图中的相对位置和聚类图中的遗传距离均越远,呈现出2×<3×<4...     

枸杞子四种原性状的FTIR光谱法鉴别

本文利用傅里叶变换红外（FTIR）光谱法无损快速鉴别了枸杞了的四种原性状。结果表明：不同颜色、不同味道、不同质地及不同形状的枸杞子的红外光谱谱图较为特征,各种枸杞子的红外官能团吸收均遵循一定的变化规律。该方法快速、简便、直观、样品不需要分离提取。