近红外在枸杞产地检验中的应用

关键词

近红外，枸杞，判别分析

摘要

利用近红外光谱仪 Antaris II 对不同产地枸杞药材进行光谱采集，建立鉴别分析模型。利用TQ软件判别分析（Discriminant Anlysis） 建立宁夏枸杞的鉴别模型。模型鉴别准确率93%以上。结果说明将近红外分析技术可以合理对枸杞药材的产地进行鉴别，方法具有稳定、客观等优势。

引言

枸杞子为茄科植物枸杞的成熟果实，含有丰富的胡萝卜素，以及多种维生素和钙、铁等矿物质。可用于治疗肝血不足、肾阴亏虚引起的视物昏化和夜盲症等功效，是极具药用价值和经济价值的一种植物。其中宁夏枸杞品质领先于全国各地，成为枸杞的代表。通常对于宁夏枸杞的鉴别，需通过枸杞的外观形状，颜色，气味，口感等方面进行辨别，需要鉴别人员具有丰富的经验和专业知识。这种主观的鉴别方法可能会受到鉴别人员的精神，体力状态影响。

近红外光谱作为一种快速、无损的鉴别方法，在石油化工、农业、食品、医药等领域得到广泛应用。目前大量关于将近红外应用于植物产地、品种、质量等方面的鉴别研究的文献被报道。近红外在此方面得到重视，将近红外应用于枸杞药材产地的鉴别，可以有效的避免传统方法受主观因素影响的缺陷。保证鉴别结果更加稳定，安全，快速，无损。

实验部分

1、实验样品

实验选用2012、2013年间不同产地的枸杞样品232份，其中宁夏产枸杞154份，其他产地产枸杞78份，其中包括青海海西产枸杞12份，青海柴达木产枸杞7份，新疆精河产枸杞40份，内蒙产枸杞19份。样品收集后，集中进行晾晒处理，晾晒时间累积20小时以上，使样品水分平衡，已达到有效控制水分对光谱的影响。

2、仪器及检测方法

实验使用Thermofisher公司傅里叶式近红外仪器AntarisII。

3、结果与讨论

3.1枸杞的近红外漫反射光谱

扫描样品时需将枸杞完全装满样品杯，进行检测。由于枸杞颗粒较大，采集的光谱吸光度在1~2之间。由于近红外光谱主要反映的合频与倍频信息，光谱出峰比较圆滑，无尖锐的峰，同时由于样品为整粒枸杞样品，未经过化学预处理，因此直接观察近红外光谱，难以找到样品与样品之间的实际差异，需对光谱进行合理的预处理方法，以便消除光谱的系统信息，突出样品与样品之间的相对差异。本实验使用二阶导数谱，原始光谱与导数光谱图如下所示：

3.2数据分析

实验使用判别分析法（Discriminant Anlysis）对数据进行分析处理。该方法对光谱数据进行主成分（PCA）分析后利用马氏距离进行判别。所有光谱的主成分空间分布如下图所示：

图中，红色为宁夏产枸杞，蓝色为其他产地枸杞。从主成分空间图可以看出，宁夏产枸杞与其他产地枸

杞光谱有明显的差异。宁夏产枸杞主要分布在第二维(PC2)主成分左侧，即PC2<0，其他产地枸杞主要分布

在第二维主成分(PC2)右侧，PC2>0。说明通过近红外光谱可以有效的将宁夏产枸杞与其他产地枸杞进行区

分。

将主成分进行马氏距离计算并对光谱判别，判别结果与主成分空间分布结果一致。枸杞样品光谱进行了较为明显的判别区分。

本实验共使用232份样品进行判别，结果显示，154份宁夏产枸杞中准确判别的样品共140份，14份样品被误判为其他产地枸杞。77份其他产地枸杞被准确判别，1份样品被误判为宁夏产枸杞，模型判别准确率93.5%。

实验总结：

本次实验证明通过近红外方法对枸杞的产地进行识别时完全可行的。近红外是一种以样品综合品质为依据进行检验判别的分析方法，相较于其他的产地识别方法（如同位素追踪；DNA检测等），近红外是一种快速高效，十分经济，无浪费，无污染的识别方法。

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