易(yi)科泰中藥材品(pin)種(zhong)品(pin)質(zhi)高通量無損檢測(ce)技(ji)術方案(an)

易(yi)科泰公司生(sheng)態健康研(yan)究中(zhong)心依(yi)托(tuo)Ecolab光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)實(shi)驗(yan)室，在(zai)近(jin)20年(nian)的儀(yi)器(qi)技(ji)術服(fu)務與(yu)研(yan)發(fa)集(ji)成(cheng)經驗(yan)基礎上，對中藥材品(pin)種(zhong)品(pin)質(zhi)鑒定(ding)進(jin)行(xing)了(le)系列研究探索，推(tui)出(chu)基於(yu)光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術的中藥材品(pin)種(zhong)品(pin)質(zhi)鑒定(ding)、質(zhi)量控(kong)制(zhi)全(quan)面解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，並(bing)提(ti)供(gong)SpectrAPP光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術創新應用項(xiang)目(mu)合(he)作與技(ji)術服(fu)務。

1.實(shi)驗(yan)室SpectraScan-TCM客(ke)戶(hu)定(ding)制(zhi)化光譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術方案(an)

SpectraScan-TCM實(shi)驗(yan)室光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)為客(ke)戶(hu)定(ding)制(zhi)化解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，采(cai)用(yong)Specim高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術，結合(he)高分辨率RGB彩(cai)色(se)成(cheng)像(xiang)分析(xi)技(ji)術，客(ke)戶(hu)定(ding)制(zhi)自動(dong)掃描成(cheng)像(xiang)分析(xi)平(ping)臺（主機(ji)系統(tong)），其主要(yao)技(ji)術特點(dian)如下：

ü著(zhu)名Specim高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術，可選配VISIR（400-1000nm）可(ke)見(jian)光近紅外(wai)波(bo)段(duan)、SWIR（900-1700nm或1000-2500nm）短(duan)波(bo)紅外波(bo)段(duan)、MWIR中波(bo)紅外波(bo)段(duan)、LWIR長(chang)波(bo)紅外波(bo)段(duan)高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)

ü自(zi)主設(she)計研發(fa)3D掃描平臺，集(ji)多(duo)鏡頭(tou)成(cheng)像(xiang)、高精(jing)度移動(dong)掃描、光源控(kong)制(zhi)、遠程無(wu)線控(kong)制(zhi)於壹體(ti)，可根(gen)據不同需求定(ding)制(zhi)規格大(da)小(xiao)

ü專(zhuan)為科研及(ji)商(shang)業應用領域(yu)設(she)計(ji)，滿(man)足實(shi)驗(yan)室檢測(ce)鑒定(ding)和工(gong)業應用的需求，可根(gen)據客(ke)戶(hu)需求定(ding)制(zhi)中成(cheng)藥自動(dong)化品(pin)質(zhi)檢測(ce)系統(tong)，自動(dong)傳送(song)藥品(pin)（飲(yin)片）、自(zi)動(dong)采集(ji)高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)數據、在(zai)線(xian)檢測(ce)（需客(ke)戶(hu)定(ding)制(zhi)）

ü可(ke)選配多(duo)光譜(pu)熒光成(cheng)像(xiang)分析(xi)，高通量非(fei)損傷定(ding)量(liang)化分析(xi)莖葉及(ji)根(gen)生(sheng)中藥材葉綠(lv)素、花青素、胡(hu)蘿(luo)蔔素(su)、阿維酸、酚類、芪(qi)類、類黃酮、槲皮素等總量(liang)（下(xia)圖(tu)為銀杏(xing)葉化學成(cheng)分做圖，SpectrAPP項(xiang)目(mu)）

ü自(zi)動(dong)化數據采集(ji)分析(xi)系統(tong)，可選配軟(ruan)件(jian)及(ji)數(shu)據分析(xi)服(fu)務器(qi)

ü模(mo)塊化設計(ji)，友好的PC端GUI軟(ruan)件(jian)界面(mian)，用(yong)戶(hu)可實(shi)現(xian)遠程操(cao)控(kong)

ü可(ke)選配SisuCHEMA高光(guang)譜(pu)化學成(cheng)像(xiang)分析(xi)平(ping)臺，樣(yang)品(pin)大(da)可達(da)200x300x45mm，大(da)分辨率可達(da)30微(wei)米(mi)，10毫米(mi)或更(geng)小(xiao)的樣(yang)品(pin)（下(xia)圖2為黃芪(qi)-甘(gan)草(cao)光譜(pu)特征(zheng)曲線，SpectrAPP項(xiang)目(mu)；圖4為泡罩（膠囊(nang)）質(zhi)量檢查(zha)：紅色為空泡(pao)，綠(lv)色為正常泡(pao)，藍色為假冒產(chan)品(pin)）

案(an)例1、兩(liang)種“防(fang)己”中(zhong)藥的鑒別

漢(han)防己（Stephania tetrandra）與(yu)廣(guang)防己（Aristolochia fangchi）在(zai)形(xing)態(tai)上(shang)有許多(duo)相似之處(chu)，因而經常被(bei)錯(cuo)誤(wu)地取(qu)代(dai)。廣(guang)防己屬於馬(ma)兜(dou)鈴(ling)屬植物，在(zai)中(zhong)藥中通常用(yong)其木(mu)質(zhi)根幹燥(zao)炮制(zhi)後(hou)入藥，具有利水消腫，祛風(feng)止(zhi)痛之功(gong)用。但因其含(han)有致癌物質(zhi)馬兜(dou)鈴(ling)酸，可導致尿(niao)路上(shang)皮癌和馬(ma)兜(dou)鈴(ling)酸腎(shen)病(AAN)。

茨(ci)瓦(wa)內科技(ji)大(da)學中藥研究中(zhong)心的研(yan)究人(ren)員(yuan)利用SisuCHEMA高光(guang)譜(pu)化學成(cheng)像(xiang)工(gong)作站(zhan)，無(wu)損獲(huo)取(qu)900-2500nm波(bo)段(duan)範圍(wei)內(nei)的(de)高光(guang)譜(pu)影像(xiang)，通過選擇(ze)識別信(xin)息(xi)範(fan)圍（964-1774nm）對數據進行(xing)去(qu)噪降(jiang)維(wei)處(chu)理(li)，結合(he)偏(pian)小(xiao)二乘(cheng)判(pan)別分析(xi)(PLS-DA)，建(jian)立了判(pan)別系數R2=0.9，預(yu)測(ce)均(jun)方根誤(wu)差(RMSEP=0.23的判(pan)別模型(xing)。成(cheng)功(gong)識別了作為外部(bu)驗(yan)證(zheng)集(ji)插(cha)入(ru)模(mo)型的廣(guang)防己和漢(han)防己樣(yang)品(pin)。

圖(tu)1.1 兩(liang)種“防(fang)己”中(zhong)藥的根(gen)物(wu)質(zhi)：a）廣(guang)防己；b）漢(han)防己

圖(tu)1.2 主成(cheng)分分析(xi)得(de)分圖：a）PC得(de)分散(san)點(dian)圖(tu)；b）指示(shi)兩(liang)種粒(li)子(zi)分布的得分影像(xiang)

此(ci)外，通過制(zhi)備(bei)增量摻假混合(he)物(wu)，對摻入(ru)廣(guang)防己(10-90%)的(de)防(fang)己混(hun)合(he)物(wu)樣(yang)品(pin)進(jin)行(xing)了(le)檢測(ce)研究。分析(xi)結(jie)果(guo)顯示，高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)可準確(que)檢測(ce)低至10%的摻假量。由(you)此(ci)可見(jian)，高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)對中藥材品(pin)質(zhi)檢測(ce)及(ji)質(zhi)量控(kong)制(zhi)方面具有巨大的應用潛力，可(ke)有效預(yu)防(fang)馬兜(dou)鈴(ling)酸腎(shen)病的(de)發(fa)生(sheng)。

圖(tu)1.3（左(zuo)）：a）PLS-DA得(de)分散(san)點(dian)圖(tu)；

b）根(gen)據分類（紅色(se)=廣(guang)防己，綠(lv)色=漢(han)防己）著(zhe)色(se)的(de)得(de)分圖像(xiang)

圖(tu)1.4（右）：不同增量摻假樣(yang)品(pin)的(de)得分影像(xiang)：a）6.5%廣(guang)防己；b）15%廣(guang)防己；c）24%廣(guang)防己；d）30%廣(guang)防己；e）49%廣(guang)防己；f）58%廣(guang)防己；g）76%廣(guang)防己；h）85%廣(guang)防己；i）93%廣(guang)防己

案(an)例2、花(hua)草(cao)茶混(hun)合(he)檢測(ce)

在(zai)南(nan)非(fei)，當地的(de)花草(cao)茶因其*的(de)味道和香氣而(er)備(bei)受(shou)歡迎。花草(cao)茶廣(guang)受(shou)贊譽(yu)的(de)健康益(yi)處(chu)包(bao)括對高血(xue)壓和糖(tang)尿(niao)病等慢性(xing)疾病的(de)治療。由(you)於不同品(pin)牌(pai)、不同質(zhi)量的茶(cha)以(yi)及(ji)混(hun)合(he)茶(cha)的生(sheng)產，草(cao)藥茶的(de)質(zhi)量控(kong)制(zhi)變(bian)得(de)非(fei)常重(zhong)要(yao)。

Majolie Djokam等人(ren)利用SisuCHEMA對由(you)路易(yi)波(bo)士茶(cha)(Aspalathus linearis)、蜜(mi)樹茶(Cyclopia intermedia)、合(he)香葉((Agathosma Betulina)和癌藤(Sutherlandia frutescens)混(hun)合(he)而(er)成(cheng)的(de)花(hua)草(cao)茶進(jin)行(xing)了(le)研究。通過獲(huo)取(qu)900-2500nm波(bo)段(duan)範圍(wei)的(de)原(yuan)料和完整(zheng)茶(cha)包(bao)的高光(guang)譜(pu)圖像(xiang)，使(shi)用(yong)主成(cheng)分分析(xi)(PCA)和偏(pian)小(xiao)二乘(cheng)判(pan)別分析(xi)(PLS-DA)模(mo)型(xing)，顯示出(chu)花草(cao)茶原(yuan)材料的(de)明顯區別，準確(que)預(yu)測了各混(hun)合(he)料的(de)原料組(zu)成(cheng)和相對比例。

圖(tu)2.1（左(zuo)）：a）rooibos和buchu原(yuan)材料的(de)高光(guang)譜(pu)(RGB)圖像(xiang)；b）t2的主成(cheng)分分析(xi)(PCA)分數圖像(xiang)；

c）兩(liang)種粒(li)子(zi)的(de)得(de)分散(san)點(dian)圖(tu)(t2 vs. t3)，根據兩(liang)種茶(cha)對應的分數值(zhi)進行(xing)著(zhe)色(se)

圖(tu)2.2（右）：a）偏(pian)小(xiao)二乘(cheng)-判(pan)別分析(xi)y -圖(tu)像(xiang)，顯示校(xiao)準數(shu)據集(ji)中(zhong)原(yuan)材(cai)料的(de)分類；

b）預(yu)測數(shu)據集(ji)，顯示根(gen)據預測類著(zhe)色(se)的(de)原(yuan)材料成(cheng)分比例

該(gai)結果(guo)被(bei)超高效液相色譜(pu)聯(lian)用質(zhi)譜(pu)(UHPLC-MS)方法驗(yan)證(zheng)，證(zheng)明了高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)結合(he)化學計量(liang)學建(jian)模的應用可用於準確(que)鑒定(ding)花(hua)草(cao)茶混(hun)合(he)物(wu)和確(que)定(ding)茶(cha)包(bao)中各(ge)成(cheng)分相對比例，是(shi)壹(yi)種可(ke)靠(kao)、快速(su)和無(wu)損的中(zhong)藥材及(ji)保健品(pin)質(zhi)量控(kong)制(zhi)方法。

2.野(ye)外(wai)便攜(xie)式光譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術方案(an)

野(ye)外(wai)便攜(xie)式光譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術方案(an)可(ke)以(yi)選配IQ智能高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)儀或PhenoPlot輕(qing)便型(xing)光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術方案(an)，用(yong)於(yu)野(ye)外(wai)中(zhong)草(cao)藥性狀(zhuang)檢測(ce)、品(pin)質(zhi)識別鑒定(ding)等。

üIQ壹(yi)體式智能高光(guang)譜(pu)儀：集(ji)數(shu)據采集(ji)、處(chu)理(li)分析(xi)、結(jie)果(guo)顯示於(yu)壹體(ti)，可(ke)實(shi)現(xian)延時(shi)采集(ji)，遠(yuan)程無(wu)線操(cao)控(kong)，現(xian)場快速(su)檢測(ce)，應用分析(xi)

ü適(shi)用性(xing)強(qiang)：整(zheng)機(ji)小(xiao)巧輕(qing)便，結(jie)構(gou)緊(jin)湊(cou)，防(fang)護(hu)級別高，全(quan)自動(dong)采集(ji)

ü應用多(duo)樣(yang)：可根(gen)據客(ke)戶(hu)的應用需求，創建(jian)App，直接(jie)調用

ü地理(li)定(ding)位：內(nei)置(zhi)GPS，可記錄(lu)采(cai)集(ji)位置(zhi)

ü模(mo)塊式結構：輕(qing)便、可(ke)擴(kuo)展(zhan)，單(dan)人(ren)即(ji)可拿(na)到野(ye)外(wai)對Plot樣(yang)地中(zhong)藥材進(jin)行(xing)表(biao)型性狀成(cheng)像(xiang)測量分析(xi)

ü可(ke)定(ding)制(zhi)單(dan)軸樣(yang)帶式掃描成(cheng)像(xiang)或XYZ三(san)維掃描成(cheng)像(xiang)臺架，以(yi)適(shi)應不同需求

ü可(ke)選配側(ce)面(mian)（垂直）光譜(pu)成(cheng)像(xiang)分析(xi)，還(hai)可(ke)選配旋(xuan)轉(zhuan)式高光(guang)譜(pu)掃描成(cheng)像(xiang)平臺

ü可(ke)選配RGB、多(duo)光譜(pu)、高光(guang)譜(pu)、紅外(wai)熱成(cheng)像(xiang)、Thermo-RGB融合(he)成(cheng)像(xiang)等不同成(cheng)像(xiang)單(dan)元(yuan)

ü廣(guang)泛的(de)應用領域(yu)：農(nong)作物表(biao)型(xing)研(yan)究、植被病(bing)害研(yan)究、遺(yi)傳育種(zhong)、食品(pin)藥品(pin)檢測(ce)、藝(yi)術品(pin)鑒定(ding)、考(kao)古文博(bo)應用、健康醫(yi)學、動(dong)物行(xing)為研究

蟲(chong)草(cao)識別：左(zuo)為蟲(chong)草(cao)菌體(ti)部RGB圖，右下圖(tu)中(zhong)紅色為蟲(chong)草(cao)（蟲(chong)體部和菌(jun)體部）

易(yi)科泰生(sheng)態技(ji)術公司致力於生(sheng)態-農業-健康研(yan)究發(fa)展(zhan)與(yu)創(chuang)新(xin)應用，為中藥材研(yan)究檢測(ce)及(ji)品(pin)質(zhi)品(pin)種(zhong)檢測(ce)鑒定(ding)應用提(ti)供(gong)高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術全(quan)面解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。Ecolab實(shi)驗(yan)室擁(yong)有便攜(xie)式高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)儀、SpectraScan實(shi)驗(yan)室臺式高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)系統(tong)及(ji)野(ye)外(wai)用(yong)高通量掃描式高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)設備(bei)，結(jie)合(he)RGB成(cheng)像(xiang)分析(xi)、科研級紅外(wai)熱成(cheng)像(xiang)技(ji)術、多(duo)光譜(pu)熒光成(cheng)像(xiang)技(ji)術，可提(ti)供(gong)中(zhong)藥材性(xing)狀(zhuang)表型分析(xi)與(yu)種(zhong)質(zhi)資源檢測(ce)、食品(pin)檢測(ce)、中藥產品(pin)及(ji)保健品(pin)有(you)效成(cheng)分檢測(ce)等技(ji)術服(fu)務和實(shi)驗(yan)合(he)作。