易科泰(tai)光譜成(cheng)像技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)於(yu)中(zhong)藥材(cai)品種(zhong)品(pin)質檢測(ce)鑒定

中(zhong)藥材(cai)真(zhen)偽優劣(lie)問(wen)題是(shi)關系到中(zhong)醫藥(yao)發展和國(guo)民健(jian)康的(de)重要(yao)議題，也(ye)是(shi)生物安(an)全的(de)重要(yao)內(nei)容(rong)之壹(yi)。傳統(tong)上(shang)多(duo)采用(yong)經(jing)驗鑒別的(de)方法(fa)，包括看(kan)、嘗、嗅(xiu)、摸等(deng)，耗時且具有(you)很(hen)大(da)的(de)不(bu)確定性(xing)。現代(dai)儀(yi)器(qi)分析(xi)技(ji)術(shu)多(duo)采用(yong)損傷性(xing)（取(qu)樣處(chu)理）成(cheng)分分析(xi)方法(fa)，繁(fan)瑣(suo)、復(fu)雜。如何(he)快(kuai)速(su)、無(wu)損、高通量(liang)檢測(ce)鑒定中(zhong)藥材(cai)（包括飲片(pian)），具有(you)特別(bie)重要(yao)的(de)意(yi)義。

易科泰(tai)生態技(ji)術(shu)公(gong)司(si)生(sheng)態健康研究(jiu)中(zhong)心依(yi)托(tuo)Ecolab光譜(pu)成(cheng)像實驗室(shi)，對中(zhong)藥材(cai)高通量(liang)無(wu)損傷品種(zhong)品(pin)質檢測(ce)鑒定進行了系列(lie)研究探(tan)索，認(ren)為(wei)光(guang)譜(pu)成像技(ji)術(shu)具備(bei)快速(su)無(wu)損、高靈(ling)敏(min)度、“圖譜合(he)壹”等(deng)優勢，在(zai)中(zhong)藥材(cai)真(zhen)偽優劣(lie)鑒別、品(pin)種(zhong)鑒別、產(chan)地(di)鑒別、質量(liang)控(kong)制以(yi)及(ji)中(zhong)成藥(yao)定性(xing)鑒定等多(duo)個方(fang)面(mian)具有(you)廣(guang)闊(kuo)的(de)的(de)應用(yong)前(qian)景(jing)。

應用(yong)案(an)例(li)1、光譜(pu)成像技(ji)術(shu)在(zai)人(ren)參原(yuan)料(liao)產(chan)品(pin)鑒定中(zhong)的(de)應用(yong)

茨(ci)瓦內(nei)工(gong)業大(da)學的(de)學者(zhe)在(zai)區(qu)分人參、西(xi)洋參、假人參和(he)西(xi)伯(bo)利(li)亞人(ren)參四(si)種(zhong)人(ren)參種(zhong)類和(he)鑒定人參產(chan)品(pin)中(zhong)原(yuan)材(cai)料的(de)實驗中(zhong)，使用(yong)高光譜(pu)成(cheng)像（HSI），中(zhong)波紅(hong)外（MWIR）和近(jin)紅外（NIR）光譜分(fen)析(xi)了經(jing)過認(ren)證(zheng)的(de)標準(zhun)人參和(he)商(shang)業(ye)產(chan)品(pin)。使用(yong)多(duo)元(yuan)分(fen)析(xi)軟(ruan)件(jian)建(jian)立(li)了主成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)（PCA）和（正(zheng)交(jiao)）偏(pian)小(xiao)二(er)乘(cheng)判別分析(xi)模(mo)型（OPLS-DA）。UHPLC-MS用(yong)於(yu)分(fen)析(xi)標準(zhun)人參原(yuan)材(cai)料和(he)商(shang)業(ye)產(chan)品(pin)的(de)甲醇提(ti)取(qu)物。研究(jiu)結果顯示，振(zhen)動(dong)光譜和HSI技(ji)術(shu)與多(duo)變量(liang)數據(ju)分析(xi)工具相結合(he)，以(yi)快(kuai)速(su)，簡便(bian)、經(jing)濟(ji)高效(xiao)且無(wu)損的(de)方式(shi)，為(wei)人(ren)參原(yuan)料(liao)和商品認(ren)證(zheng)提(ti)供了有(you)效(xiao)的(de)技(ji)術(shu)支(zhi)持。

左上(shang)圖為基於(yu)高光譜(pu)成(cheng)像數據(ju)的(de)商業(ye)產(chan)品(pin)和真(zhen)實參考材(cai)料（測(ce)試集(ji)）的(de)PLS-DA鑒定結果；右上(shang)圖為不(bu)同(tong)人(ren)參種(zhong)類與人(ren)參內(nei)部(bu)參考物質的(de)光譜(pu)相關性(xing)，A）人(ren)參、B）西(xi)洋參、C）西(xi)伯(bo)利(li)亞(ya)人參、D）假人參。

應(ying)用(yong)案(an)例(li)2、高光譜(pu)成(cheng)像技(ji)術(shu)在(zai)草(cao)藥質量(liang)控(kong)制中(zhong)的(de)應用(yong)——以(yi)神經毒(du)性(xing)日(ri)本八(ba)角(jiao)茴香為(wei)例(li)

茨(ci)瓦內(nei)工(gong)業大(da)學的(de)學者(zhe)應用(yong)短(duan)波紅(hong)外（SWIR）高光譜(pu)成(cheng)像技(ji)術(shu)，光(guang)譜(pu)範(fan)圍為(wei)920-2514 nm，對中(zhong)國(guo)八(ba)角(jiao)茴香和(he)日(ri)本八(ba)角(jiao)茴香進行了研(yan)究分析(xi)，將主成(cheng)分(fen)分析(xi)（PCA）應用(yong)於(yu)圖像，進行降維(wei)去(qu)噪處理(li)並將數據(ju)可視(shi)化，使(shi)用(yong)偏(pian)小(xiao)二(er)乘(cheng)判別分析(xi)（PLS-DA），為這兩個品(pin)種(zhong)建(jian)立(li)了壹個具有(you)4個主(zhu)要(yao)成(cheng)分的(de)分類模(mo)型。並(bing)進行了驗證(zheng)，結果表明(ming)，SWIR高光譜(pu)成(cheng)像技(ji)術(shu)，是(shi)壹種(zhong)客觀且無(wu)損的(de)質量(liang)控(kong)制技(ji)術(shu)，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)的(de)識別(bie)中(zhong)國(guo)八(ba)角(jiao)茴香和(he)日(ri)本八(ba)角(jiao)茴香。

上(shang)圖為創(chuang)建(jian)三維(wei)超(chao)立(li)方體的(de)示意(yi)圖。空(kong)間(jian)尺寸用(yong)X和(he)Y表示，光(guang)譜(pu)尺寸用(yong)Z表示。在(zai)此示例(li)中(zhong)，尺寸X和(he)Y的(de)圖像是(shi)在(zai)10個不(bu)同(tong)的(de)波長（>1-10）下采集(ji)的(de)，並按(an)順(shun)序(xu)堆疊以(yi)形(xing)成(cheng)超(chao)立(li)方體。

上(shang)圖中(zhong)，左圖為中(zhong)國(guo)八(ba)角(jiao)茴香和(he)日(ri)本八(ba)角(jiao)茴香的(de)果實，右圖為識(shi)別效(xiao)果圖。

應用(yong)案(an)例(li)3、高光譜(pu)成(cheng)像技(ji)術(shu)對甘(gan)草和(he)黃芪(qi)兩(liang)種(zhong)中(zhong)藥飲片(pian)的(de)識別(bie)

易科泰(tai)生態技(ji)術(shu)公(gong)司(si)生(sheng)態健康研究(jiu)中(zhong)心利(li)用(yong)SpectraScan-FX高光譜(pu)成(cheng)像系統(tong)，將可見光(guang)近(jin)紅外（VIS-NIR）光譜與高分別(bie)率(lv)成像相結合(he)，獲取(qu)樣品(pin)化學(xue)成分的(de)量(liang)化(hua)數據(ju)以(yi)及(ji)空(kong)間(jian)分(fen)布等詳細信(xin)息，圖像中(zhong)每壹(yi)像素都記錄了(le)其對應樣品(pin)點的(de)化學(xue)組成(cheng)、質量(liang)、顏(yan)色(se)等(deng)信(xin)息的(de)光譜(pu)特征(zheng)，用(yong)於(yu)對樣品進行定性(xing)、定量(liang)分(fen)析(xi)。

左圖：甘(gan)草和(he)黃芪(qi)中(zhong)藥飲片(pian)；右圖：兩種(zhong)飲片(pian)壹階微分曲(qu)線(xian)圖

上(shang)圖中(zhong)為運用(yong)SpectraScan-FX高光譜(pu)成(cheng)像技(ji)術(shu)對黃芪(qi)和(he)甘(gan)草的(de)分類鑒定結果（紅色(se)為(wei)甘(gan)草、綠(lv)色(se)為(wei)黃芪(qi)），左圖為兩(liang)種(zhong)飲片(pian)分(fen)類規(gui)則擺(bai)放(fang)，右圖為隨機(ji)混合(he)擺(bai)放(fang)

應(ying)用(yong)案(an)例(li)4、高光譜(pu)成(cheng)像技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)於(yu)冬(dong)蟲夏(xia)草的(de)識別(bie)

蟲草(cao)是(shi)麥(mai)角(jiao)菌科真(zhen)菌冬(dong)蟲夏(xia)草菌(jun)寄生在(zai)蝙蝠娥(e)科(ke)昆(kun)蟲幼(you)蟲上(shang)的(de)子座(zuo)及(ji)幼(you)蟲屍體(ti)上(shang)的(de)復(fu)合(he)體。蟲草(cao)的(de)采集(ji)，受(shou)季節(jie)的(de)限定，若采集(ji)稍(shao)晚(wan)，冰雪融(rong)化(hua)，與雜(za)草(cao)混合(he)在(zai)壹(yi)起的(de)蟲草(cao)不(bu)易分辨。

易科泰(tai)生態技(ji)術(shu)公(gong)司(si)采用(yong)SpectraScan-FX高光譜(pu)成(cheng)像儀(yi)，對雜草中(zhong)的(de)蟲草(cao)進行了鑒別實(shi)驗。結(jie)果表明(ming)，蟲草(cao)在(zai)波(bo)段400-1000nm的(de)光譜(pu)圖像中(zhong)，蟲體(ti)部(bu)可被有(you)效(xiao)識別(bie)出；在(zai)波(bo)段1000-1700 nm的(de)光譜(pu)圖像中(zhong)，蟲草(cao)的(de)識別(bie)精度非(fei)常高，能在(zai)雜(za)草中(zhong)被有(you)效(xiao)區分(fen)出來(lai)，這壹結果對蟲草(cao)的(de)野(ye)外識別采集(ji)及(ji)鑒定具有(you)重要(yao)意(yi)義。

左上(shang)圖為蟲草(cao)和(he)雜草(cao)的(de)RGB圖片(pian)，中(zhong)間圖為蟲草(cao)在(zai)波(bo)段400-1000nm的(de)光譜(pu)圖像中(zhong)的(de)分類結(jie)果圖，右上(shang)圖為蟲草(cao)在(zai)波(bo)段1000-1700nm的(de)光譜(pu)圖像中(zhong)的(de)分類結(jie)果圖。

易科泰(tai)生態技(ji)術(shu)公(gong)司(si)Ecolab光(guang)譜成像實驗室(shi)為(wei)中(zhong)藥材(cai)品質品種(zhong)檢測(ce)鑒定提(ti)供全面技(ji)術(shu)方(fang)案(an)、技(ji)術(shu)服(fu)務和技(ji)術(shu)合(he)作。