近红外光谱结合主成分分析鉴别不同产地的南丰蜜桔

采用近红外光谱结合主成分分析(PCA)建立不同产地南丰蜜桔鉴别模型,实现不同产地南丰蜜桔的快速鉴别。分别研究一个果园内不同位置的蜜桔,洽湾、市山和白舍等南丰县三个不同乡镇的南丰蜜桔,福建邵武、广西柳城和江西南丰等三个不同省份的南丰蜜桔之间的差异,蜜桔保存时间对主成分分析模型的影响。结果表明同一个果园内不同位置的蜜桔不存在明显差别,不同产地的蜜桔有很好的分类效果,蜜桔的短时间保存对近红外光谱的主成分分析模型不会产生明显影响。不同的光谱预处理方法对主成分分析模型产生较大影响,多元散射校正(MSC)结合二阶导预处理得到的主成分分析投影具有最佳的分类效果。该研究可为南丰蜜桔的产地鉴别提供一种参考方法。     

FTIR结合主成分分析对棕榈科植物鉴别研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合主成分分析(PCA)对棕榈科植物2个亚科4个族的植物叶片进行了光谱研究。结果显示,棕榈科同族不同种和同科不同族的植物在红外光谱上表现出差异。用二阶导数光谱进行主成分分析,显示可以将样品进行正确分类。研究表明傅里叶变换红外光谱在鉴别分类植物方面具有应用潜力。     

不同产地双色牛肝菌FTIR光谱鉴别研究

同一种蕈菌子实体,由于外观形貌相似,凭传统外观形貌特征难以鉴别产地来源。应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)法测定了云南省5个不同地区58个野生双色牛肝菌子实体样品的红外光谱。借助于红外光谱具有的指纹特性,利用SPSS 13.0统计软件对1 350~750 cm-1范围光谱数据进行主成分分析(PCA),根据前三个主成分累积贡献率已达到88.87%以及主成分载荷分析,表明前三个主成分能够反映样品在该段光谱的主要信息。对前三个主成分作投影显示并进行比较,发现以主成分1和主成分2作二维线形投影,对不同产地的双色牛肝菌有较好的聚类和鉴别作用,所有样品被划分为5个区域,98.3%的样品被正确归类。研究结果提示,傅里叶变换红外光谱结合主成分分析方法可以快速、方便地对不同产地的同一种野生双色牛肝菌进行鉴别分类。     

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。     

红外光谱结合主成分分析鉴别不同产地黄柏

利用傅里叶变换红外光谱仪收集6个不同产地黄柏的红外光谱,原始光谱经过多点基线校正、五点平滑预处理后,统计各个产地黄柏的平均光谱,结果显示,6个产地黄柏的平均红外光谱整体上相似;在指纹特征区域1 800～500cm-1,选取经过归一化的红外光谱,建立主成分分析鉴别模型.建模结果表明,三个主成分能代表98%的指纹区变量信息,样本在主成分空间中聚集成为不同的类别,基本实现不同产地黄柏的鉴别,此外,在一定程度上,样本分布疏密度反映样本的亲缘关系.提取模型的载荷因子,分析显示,6个产地黄柏的差异主要在蛋白质、糖类、脂类、生物碱类、黄柏甾醇类、黄柏内酯、黄柏酮、黄柏酮酸八种物质成分上体现.因此,红外光谱结合主成分分析法可以快速、无损地鉴别不同产地黄柏,并且能反映不同产地黄柏物质成分含量的差异.     

蛇足石杉及其近缘种表征关系的FTIR主成分分析

蛇足石杉是一种重要药用植物,其种内变异程度高,近缘种多,植株体型小,可供鉴别性状少。运用OMNI采样器-傅里叶变换红外光谱直接测定法,获得了蛇足石杉(Huperzia Serrata)及其5个近缘种：四川石杉(Huperzia Sutchueniana)、闽浙马尾杉(Phlegmariurus Mingchegensis)、石松(Lycopodium Japonicum)、深绿卷柏(Selaginella Doederleinii)和异穗卷柏(Selaginella Heterostachys)16个叶片样品的红外光谱,以666～3 145 cm-1范围内吸收峰吸光度为指标,以红外光谱图为对象,应用主成分分析(Principal Component Analysis),比较了16个样品在红外光谱上的差异程度。发现基于傅里叶变换红外光谱的主成分分析排序图能够在一定程度上表征16个样品的分类关系。应用FTIR直接测定法能够鉴别蛇足石杉及其近缘物种。     

FTIR对不同产地陈皮的鉴别研究

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)分析鉴别了7个不同产地的陈皮挥发油。结果表明,在红外图谱中,产自广东、广西的陈皮挥发油具有2-甲氨基-苯甲酸甲酯成分的一组相关峰;而两广区域外的陈皮挥发油在红外光谱图上观察不到该成分的特征吸收峰。其中,两广区域内新会陈皮与非新会陈皮在1 690与1 644 cm-1处的峰高比值有明显差异。该指纹特征可作为陈皮道地药材的一种简单、快速的鉴别依据。     

FTIR结合主成分分析法对直肠癌转移淋巴结的研究

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)联合主成分分析法(PCA),分析直肠癌转移淋巴结的谱学特征,并对直肠癌转移淋巴结和非转移淋巴结进行线性判别分析。80例直肠癌转移淋巴结和80例未转移淋巴结进行FTIR光谱分析,计算峰强并进行主成分分析,得出在波数4 000～1 700 cm-1范围主成分1(Principal components 1,PC1)是3 260 cm-1,PC2为1 740 cm-1。波数1 700～1 000 cm-1范围,PC1为1 640 cm-1,PC2为1 080 cm-1,将良、恶性淋巴结光谱3 260,1 740,1 640,1 080 cm-1相对峰强比(I/I_{1 460})和波数1 080和1 300 cm-1进行t检验,良、恶性结果差异有统计学意义(p<0.05),表明癌转移淋巴结中蛋白含量、蛋白的形成、氨基酸增多;脂肪含量明显减少与癌组织中无氧酵解脂肪含量减少有关。将相对峰强比(I_{1 080}/I_{1 460}, I_{1 640}/I_{1 460}, I_{3 260}/I_{1 460}, I_{1 740}/I_{1 460}, n=160)进行PCA聚类分析,结果显示可以将良恶性淋巴结鉴别,良性淋巴结聚类在第一和四象限,恶性淋巴结聚类在二和三象限。将相对峰强比、1 080和1 300 cm-1进行线性判别分析(LDA),将25例淋巴结作为验证集进行分析,得出PCA/LDA模型的敏感度是87.5%,特异度是88.5%。结果表明傅里叶变换红外光谱分析技术可成为术中原位、在体和快速诊断直肠癌淋巴结转移的一种简便方法。     

不同土壤FTIR分类研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对5种不同类型的土壤进行了研究,结果显示,其红外光谱主要是由碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、锰酸盐等无机盐类,黏土矿物及有机质的振动吸收带组成。五种土壤的红外光谱在1600~750cm-1范围内呈现出差异,作一阶导数处理后,发现其差异主要表现在1440cm-1、875cm-1及798~780cm-1附近。选取1600~750cm-1范围内的一阶导数数据运用Matlab 2010来实现主成分分析,前两个主成分累计贡献率达到90.14%,利用这两个主成分作二维散点分布图,结果表明该分布能对这五种土壤进行有效分类,这为土壤鉴定提供了快捷的光谱手段,同时表明傅里叶变换红外光谱技术用于对土壤的研究,且具有测定快速方便、无损、准确等优点,具有较大的应用潜力。     

基于主成分分析和聚类分析的FTIR不同地理居群香果树多样性分化研究

应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法测定了浙江省7个不同地区香果树茎和叶的红外光谱,以721～3 366 cm-1范围内的吸收峰吸光度为指标,以红外光谱图为对象,应用主成分分析(principal component analysis, PCA)和聚类分析(Cluster analysis),比较了7个不同地理居群香果树茎和叶在红外光谱图上的差异程度,即各吸收峰所对应的化学成分含量差异。结果表明,香果树茎和叶的红外光谱存在一定差异,叶在聚类分析中所表现出来的居群间的距离系数和主成分分析三维排序图中各居群的相对位置都较大,在研究植物不同地理距离居群多样性分化方面具有比茎更好的效果。与其他地区地理距离相对较远的大盘山和古田山香果树居群红外光谱具有特殊性,多样性分化显著。九龙山、乌岩岭和松阳的香果树居群红外光谱图各有其特点,在三维排序图上的位置差异不大,聚类分析也显示这几个居群间距离系数很小,说明这几个地区香果树居群在植物化学组成上存在一定差异,但居群多样性分化不显著。发现基于FTIR的主成分分析排序图和聚类分析图能够在一定程度上表征植物不同地理居群间多样性的分化,这也表明,FTIR在应用于濒危植物保护方面具有广泛的应用前景。     

傅里叶变换红外光谱法并结合主成分分析法鉴别灯盏花和多舌飞蓬的研究

灯盏花和多舌飞蓬为菊科飞蓬属植物,由于其形态上非常相似,因此在藏医药均被叫着"美多罗米"用于清热解毒、瘟病时疫.然而,它们在现代监床应用方面存在明显的差异.为了能简便快速的鉴别灯盏花和多舌飞蓬,借助于傅里叶变换红外光谱分析,采用主成分分析法(PCA)对来自13个不同产地的灯盏花和多舌飞蓬样品在植化组成上的相似性进行了聚类分析.比较了灯盏花和多舌飞蓬之间的差异程度,结果表明FTIR结合主成分分析在反映同属不同种及不同产地的同种植物化学组成差异程度上具有重要意义.所建立的方法可以快速、简便、直观地对灯盏花和多舌飞蓬进行聚类分析和质量鉴别,也可以为其他中药材和民族药材的鉴别研究提供参考.     

不同季节的虎杖根茎中8种矿质元素的光谱测定

采用空气-乙炔火焰原子吸收法,测定虎杖根茎的K,Ca,Na,Mg,Fe,zn,Mn,Cu等8种矿质元素的含量。对测定条件进行了实验,选择了最佳电离抑制剂和酸性介质。实验以氯化铯为电离抑制剂,盐酸浓度控制在2％以内,用氯化锶消除磷对Ca的干扰,使吸光值稳定,用标准曲线法进行测定,获得了满意效果。该方法简单、快速、准确,加标回收率为90．5％～108．2％,相对偏差为0．3％～0．7％,适合于植物矿质元素的分析。实验结果表明：虎杖根茎中含有丰富的矿质元素,其中以K,Ca元素含量最高。这与虎杖的药用效果相符。同时,每种元素含量随季节变化而变化,与其生长发育密切相关。     

蚕豆病害叶的FTIR研究

用傅里叶变换红外光谱技术结合统计分析对蚕豆锈病、茎基腐病、轮纹病、黄化卷叶病和正常叶片进行鉴别研究。结果显示病害叶片和正常叶片的红外图谱相似,仅有几个吸收强度比存在差异;对光谱进行二阶导数分析发现,病害叶片和正常叶片的二阶导数光谱在1 200～700cm-1范围差异明显,对该区域内的光谱数据进行相关分析、主成分分析和聚类分析,结果显示,正常叶片之间、同种病害样品之间相关系数都在0.928以上,而病害叶片和正常叶片以及不同病害样品之间的相关系数降低;45个样品聚类分析和主成分分析正确率分别为73.3%和82.2%。傅里叶变换红外光谱技术具有快速、无损、准确等优点,有望为蚕豆病虫害诊断提供新的方法与途径。     

FTIR结合统计分析对竹类植物的鉴别分类研究

傅里叶变换红外光谱结合主成分分析和系统聚类分析用于竹类植物鉴别分类研究。六种竹亚科植物54个竹子叶片的红外光谱测试结果显示竹叶光谱主要由蛋白质、碳水化合物、脂类等吸收带组成,竹叶光谱相似,仅在1 800～700 cm-1范围峰数、峰位、峰强上存在较小的差异。六种竹子叶片红外光谱的二阶导数谱在1 800～700 cm-1范围显示明显差异。用1 800～700 cm-1范围二阶导数光谱进行主成分分析,在主成分PC1,PC2,PC3三维空间图中,所测试竹叶样本分类正确率达98%;在PC3-PC4二维投影图显示所有竹叶样本正确分成六个区域;用1 800～700 cm-1范围二阶导数光谱进行聚类分析,所测竹叶样本正确聚为六类。表明FTIR结合统计分析能够在种水平对竹亚科植物鉴别分类。     

不同采收期滇龙胆的红外光谱鉴别研究

采收是中药生产的重要环节,采收时间直接影响中药质量和产量,是中医临床安全有效用药的前提,开展中药适时采收期的研究具有重要意义和应用价值。采用傅里叶变换红外光谱法对72份不同采收期的滇龙胆进行鉴别研究,用TQ8.0软件对原始光谱进行一阶导数(first derivative,FD)、二阶导数(second derivative,SD)、标准正态变量(standard normal variate,SNV)、多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)和平滑(savitaky-golay filter,SG)预处理,样品按3∶1分为校正集和预测集,同时建立主成分分析(principal component analysis,PCA)和偏最小二乘判别分析(partial least square discriminant analysis,PLS-DA)模型。结果显示,选取1 800~600cm~(-1)波段范围的光谱,去除光谱噪音;SNV结合二阶导数光谱和SG(15,3)平滑,预处理结果满意。主成分分析表明,前三个主成分方差贡献率为92.47%,5月、9月和10月份采收的样品差异较小。偏最小二乘判别分析建立判别模型,决定系数R2和校正均方根误差(RMSEE)分别为0.967 8和0.086 0,可对18个预测集样品进行准确分类。红外光谱法结合主成分分析、偏最小二乘判别分析对不同采收期滇龙胆的分类和判别效果较好,为不同采收期的中药鉴别提供理论依据。     

陈皮储存年限的分析与鉴定

利用傅里叶变换红外光谱技术和相关系数比对法对不同储存年限陈皮进行了鉴别研究。实验结果表明,陈皮醇提物中主要成分是橙皮苷,陈皮醇提物的红外谱图在2 851,1 716和1 516 cm-1等处的峰强随着贮存期的增加而有着明显的渐增趋势,同样在二阶导数谱图1 734,1 517和1 276 cm-1的位置也发生着相应的变化。随着陈皮储存年限的延长,与一年储存年限相比,它们的相关系数对应地发生着递减变化。根据陈皮醇提物的红外指纹特征吸收,验证了橙皮苷的含量随贮存期的延长而增加,贮存期的增加还伴随着一些有机酸或有机酯类物质的产生。     

九种蔷薇科植物叶片的傅里叶红外光谱与亲缘关系分析

以蔷薇科三个亚科九种植物的叶为材料,利用傅里叶变换红外光谱法对九种植物进行亲缘关系分析和品种鉴定。叶中主要含有大量的碳水化合物、蛋白质、脂类、核酸等物质。糖类物质的峰主要在1 440～775 cm-1之间,1 440～1 337 cm-1为纤维素、木质素的振动峰,1 000～775 cm-1为核糖的伸缩振动。蛋白质的峰主要在1 620～1 235 cm-1之间,1 620 cm-1为蛋白质酰胺Ⅰ带的CO伸缩振动,1 523 cm-1为蛋白质酰胺Ⅱ带N—H和C—N吸收峰。脂类物质的峰主要出现在2 930～1 380 cm-1之间,2 922 cm-1为脂肪CH₂的伸缩振动,1 732 cm-1是脂肪酸CO的伸缩振动。核酸的标志峰出现在1 250～1 000 cm-1,1 068 cm-1是磷酸基团的对称伸缩振动,1 246 cm-1是磷酸基团的不对称伸缩振动。研究结果表明：FTIR光谱数据经平滑、标准化处理、二阶求导、主成分分析和系统聚类建立的聚类分析模型与传统分类结果相一致。杏、樱桃聚为一类(李亚科),翻白叶、月季、草莓聚为第二类(蔷薇亚科),火棘、苹果、枇杷、海棠聚为第三类(苹果亚科),亚科聚类正确率为100%,但属聚类的正确率仅为55.56%。利用该聚类模型进行物种鉴定正确率为100%。该项研究为植物的亲缘关系分析提供了新的思路与方法。