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基于LIBS的山药饮片产地溯源研究 被引量：3
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作者 蔡羽 赵志方 +8 位作者 郭连波 陈运中 姜琼 刘思敏 张聪子 寇卫萍 胡秀娟 邓凡 黄伟华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期138-144,共7页
山药为薯蓣科植物薯蓣的根茎,其中的多糖、多酚、皂苷、黏蛋白和维生素C等成分使山药具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎症、降血糖和降血脂等作用。不同产地的山药由于生长条件存在差异,致使药用成分含量显著不同,结合独特的炮制工艺,进而导致... 山药为薯蓣科植物薯蓣的根茎,其中的多糖、多酚、皂苷、黏蛋白和维生素C等成分使山药具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎症、降血糖和降血脂等作用。不同产地的山药由于生长条件存在差异,致使药用成分含量显著不同,结合独特的炮制工艺,进而导致市场价格差别大,所以山药饮片的产地识别至关重要。为对山药饮片进行产地溯源,本文基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术提出多元散射矫正-改进遗传算法-支持向量机(MSC-IGA-SVM)模型对山药产地进行精确识别。使用八个不同产地的山药饮片进行LIBS实验,八种产地的山药饮片磨粉过筛后制成粉末压片,通过采集山药饮片的LIBS光谱,分别使用单一分类器与使用光谱预处理、特征提取及模式识别算法的模型对光谱的识别结果进行对比。将光谱信号按2∶1的比例划分为训练集和测试集,使用5次交叉验证K-邻近算法(KNN)模型的测试集准确率作为预处理参数优化的评价指标。各类药材的平均光谱整体趋势一致,所含谱峰基本相同,但因产地不同导致峰值强度各不相同,道地山药对一些金属元素(K,Na,Ca,Mg,Al)的富集能力大于非道地产区山药,其中,K元素特征谱线(769.90 nm)的峰值最高,即山药饮片中K元素含量最多,相关研究表明山药根茎对K元素的富集能力最强。选取35条关键谱线进行分析,在识别种类多、识别难度大的情况下,改进遗传算法(IGA)比主成分分析(PCA)更能清楚辨别光谱中的非线性关系,同时受噪声的影响更小。MSC-IGA-SVM模型的产地溯源效果最好。MSC-IGA-SVM模型的交叉验证集准确率为96.9%,测试集的准确率为97.32%,与直接使用原信号建立的最好模型支持向量机(SVM)(96.43%)相比,测试集准确率提高了0.87%。同时,MSC-IGA-SVM模型将输入变量的维度减少了99.93%。结果表明,LIBS技术结合MSC-IGA-SVM模型能够快速、准确对山药饮片进行产地溯源。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 光谱预处理 特征提取 模式识别 山药
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