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基于近红外光谱技术的石斛属植物快速鉴别研究与应用

访问量:1326 发布时间:2023-01-16

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  本研究应用了900-1700nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS-15进行相关研究。短波近红外高光谱相机,采集速度全谱段可达200FPS,被广泛应用于成分识别,物质鉴别,机器视觉,农产品品质,屏幕检测等领域。

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  枫斗是药用石斛的初加工品,制作过程为剪去石斛新鲜干茎的部分须根后,一边加热一边扭成螺旋形或弹簧状,并烘干而成凹。枫斗是我国著名的滋补品,主要包括铁皮枫斗和紫皮枫斗等几种类型。其中铁皮枫斗以其良好的滋阴生津、护嗓疗效,成为一类高端健康养生滋补品,在我国华东、华南的地区特别是在香港、台湾,国外在日本、东南亚一带普遍认为是一种高档保健品,市场需求量很大。铁皮石斛是我国药典收载的加工铁皮枫斗的唯一来源,野生资源已经十分有限,虽然目前已有一定规模的栽培,但是并不能满足当前市场需求,因而价格昂贵,同时也造成市场上出现很多以其它石斛加工而成的铁皮枫斗混淆品,如以金钗石斛、齿瓣石斛(俗称紫皮石斛)等为原材料加工的所谓的“铁皮枫斗”。不同来源的石斛的药用价值有很大差异,严重影响了商品质量的稳定性,同时也损害了消费者的权利,因此对铁皮石斛建立有效的鉴别方法是非常有意义的。此外,不同产地的铁皮石斛,其价格和药用价值差异很大。面对如此混乱的市场,研究一种针对铁皮石斛产地快速识别的技术是非常必要的。

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  本文采用微型近红外光谱仪对3种易混淆石斛进行鉴别研究,在此基础上构建了石斛鉴别物联网系统。

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  (1)本研究考察了不同样品粒径对近红外光谱的影响和不同样品粒度的SIMCA 模型的建立和评价,结果表明随着样品粒径的增加,样品反射光谱(log1/R)越大,吸收强度增大,近红外吸收强度与样品粒径大小正相关;80目的光谱建立的模型效果优于40目和60目光谱所建模型。

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  (2)通过对枫斗完整样和粉碎样的近红外漫反射光谱进行SIMCA 建模快速鉴别铁皮枫斗、紫皮枫斗和金钗枫斗,结果表明,经过不同的预处理方法:完整样光谱的最佳预处理方法为NAS加S-G平滑加1阶S-G导数,粉碎样光谱的最佳预处理方法为S-G平滑加1阶S-G导数加均值中心化处理,完整样和粉碎样建立的模型的正确识别率和拒绝率均为100%,预测稳定性和精度较高,都可以实现3种枫斗的快速鉴别,更适应于实际应用中。

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  (3)利用枫斗完整样和粉碎样光谱所建的最佳模型对其他样品的进行鉴别,结果表明,所有模型的拒绝率均到达100%,模型的可靠性好。

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