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  當(dāng)下，中藥材市場(chǎng)質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)缺失，假冒偽劣產(chǎn)品泛濫，嚴(yán)重威脅了中藥的療效與安全性，影響國(guó)民健康。因此，中藥材的品質(zhì)檢測(cè)顯得尤為重要。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，存在主觀性強(qiáng)、效率低、缺乏定量評(píng)價(jià)、依賴專業(yè)人員等缺點(diǎn)，具有很大的不確定性。因此，開(kāi)發(fā)能夠精準(zhǔn)快速檢測(cè)中藥材品質(zhì)的方法，對(duì)于確保中藥材市場(chǎng)的規(guī)范與繁榮具有重要的意義。

  易科泰生態(tài)技術(shù)公司依托多年在反射光及生物熒光高光譜成像技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用研究，推出了FluorTron^®多功能高光譜成像分析技術(shù)，該技術(shù)可全面獲取樣品的反射光高光譜及生物自發(fā)光（熒光）高光譜數(shù)據(jù)，具有非接觸、非損傷、高通量、數(shù)字化、可視化的特點(diǎn)。不僅可以在藥用植物的生長(zhǎng)過(guò)程、采摘時(shí)機(jī)與保存方式上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理，保證中藥材有效成分最大化，同時(shí)可以為中藥成品的質(zhì)量與品種鑒定提供決策支持。

左圖為FluorTron^®多功能高光譜成像分析系統(tǒng)；右圖為黃芪和甘草分類鑒定結(jié)果，紅色甘草，綠色黃芪（案例由Ecolab光譜成像實(shí)驗(yàn)室提供）

應(yīng)用案例1：FluorTron^®熒光高光譜成像技術(shù)快速區(qū)分不同類別黃芪

  黃芪作為傳統(tǒng)中藥材，具有補(bǔ)氣固表、利尿排毒、排膿斂瘡等多種功效，在市場(chǎng)上廣受歡迎。北京易科泰公司EcoTech^®實(shí)驗(yàn)室的研究人員利用FluorTron^®多功能高光譜成像分析系統(tǒng)的UV-MCF功能采集了三種不同來(lái)源黃芪的生物熒光，對(duì)不同類別樣品的熒光圖像及光譜進(jìn)行對(duì)比分析。

三種不同來(lái)源的黃芪，左圖：黃芪樣品及RGB圖；右圖：黃芪UV-MCF熒光成像圖

左圖：不同類別黃芪的熒光光譜曲線；右圖：最大似然分類結(jié)果

  根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，C類黃芪熒光值明顯高于其他兩類，這可能與其生長(zhǎng)年限有關(guān)；A、B類黃芪從肉眼看幾乎一樣，但兩類黃芪在400-500nm之間的熒光光譜有細(xì)微差異，因此易科泰實(shí)驗(yàn)室人員基于該波段的熒光光譜數(shù)據(jù)，利用最大似然法對(duì)三類黃芪進(jìn)行分類，結(jié)果顯示良好，說(shuō)明熒光高光譜成像技術(shù)可以簡(jiǎn)單快速的實(shí)現(xiàn)中藥材分類。

應(yīng)用案例2：FluorTron^®多功能高光譜成像技術(shù)高通量活體檢測(cè)銀杏葉黃酮醇含量

  黃酮醇是天然抗氧化劑和抗炎劑，具有活血化瘀、通絡(luò)止痛、斂肺平喘、化濁降脂等功效，銀杏葉的主要功能成分即為黃酮醇。研究檢測(cè)不同生長(zhǎng)條件、不同生長(zhǎng)狀態(tài)或采集季節(jié)銀杏葉中的黃酮醇含量，對(duì)于提高黃酮醇含量具有特別重要的意義。為此，北京易科泰公司EcoTech^®實(shí)驗(yàn)室的研究人員利用FluorTron^®多功能高光譜成像分析系統(tǒng)，基于反射光譜指數(shù)法（FRI指數(shù)）和多激發(fā)光葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)（FLAV黃酮指數(shù)）（Riitta Julkunen等，2014；Viola Muller等，2013），對(duì)不同狀態(tài)條件下銀杏葉的黃酮醇含量進(jìn)行了非損傷活體成像檢測(cè)。

  結(jié)果表明，陽(yáng)光照射條件下銀杏葉的黃酮醇含量高于遮陰條件下的銀杏葉，而黃色銀杏葉黃酮醇含量低于綠色銀杏葉和半黃半綠銀杏葉，陽(yáng)光照射條件下半黃半綠銀杏葉的黃酮醇含量最高。這意味著，人們普遍以為的黃色銀杏葉黃酮醇含量高是一種錯(cuò)覺(jué)，采集陽(yáng)光直射條件下半黃半綠銀杏葉，藥效應(yīng)該最好。

從左至右依次為：銀杏葉RGB圖、黃酮反射指數(shù)FRI、黃酮指數(shù)FLAV

表1 不同類別銀杏葉的FRI與FLAV值

銀杏葉的UV-MCF熒光光譜數(shù)據(jù)和反射光光譜數(shù)據(jù)

應(yīng)用案例3：FluorTron^®多功能高光譜成像技術(shù)檢測(cè)不同來(lái)源冬蟲(chóng)夏草

  冬蟲(chóng)夏草含有多種抗氧化、抗病毒和抗腫瘤的物質(zhì)，能夠有效提高機(jī)體的免疫力，在市場(chǎng)上備受青睞，但由于資源有限，市場(chǎng)上存在大量假冒偽劣產(chǎn)品。因此快速準(zhǔn)確鑒定蟲(chóng)草品質(zhì)對(duì)于保障消費(fèi)者用藥安全，規(guī)范市場(chǎng)發(fā)展具有重要意義。

  北京易科泰公司EcoTech^®實(shí)驗(yàn)室與山東農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)展合作實(shí)驗(yàn)，利用FluorTron^®多功能高光譜成像分析系統(tǒng)，對(duì)不同來(lái)源蟲(chóng)草樣品進(jìn)行了非損傷檢測(cè)研究。其中11、18、21號(hào)蟲(chóng)草樣品來(lái)源于青海果洛州野生資源，41、54、56、58、64來(lái)源于青海玉樹(shù)州野生資源，67號(hào)為市場(chǎng)野生高品質(zhì)蟲(chóng)草，80、82為市場(chǎng)野生低品質(zhì)蟲(chóng)草，107、108為人工培植蟲(chóng)草。

從左至右依次為：冬蟲(chóng)夏草RGB圖；利用PLS-DA模型對(duì)反射高光譜分類的結(jié)果；不同蟲(chóng)草在500nm處熒光成像圖

不同來(lái)源蟲(chóng)草草部熒光光譜?？梢钥闯?，野生資源熒光有460nm和503nm兩個(gè)峰值，熒光強(qiáng)度高于人工培植蟲(chóng)草；高品質(zhì)蟲(chóng)草（67）熒光強(qiáng)度高于低品質(zhì)（80、82）和人工培植（107、108）蟲(chóng)草

應(yīng)用案例4：高光譜成像技術(shù)鑒定葛根生長(zhǎng)年限

  葛根（PTR）富含多種化學(xué)成分，能夠改善心血管疾病、抗炎鎮(zhèn)痛、保護(hù)肝臟，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場(chǎng)需求。葛根素的含量影響PTR的質(zhì)量和藥用價(jià)值，葛根素含量越高，其質(zhì)量越好，不同生長(zhǎng)年限的PTR葛根素含量存在明顯差異，因此確定PTR的生長(zhǎng)年限至關(guān)重要。

  中醫(yī)科學(xué)院的研究人員使用可見(jiàn)光近紅外（VNIR）和短波紅外（SWIR）傳感器采集葛根的外表面和橫截面信息，并結(jié)合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）模型來(lái)識(shí)別PTR生長(zhǎng)年限，基于葛根外表面的識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到了90.15%，說(shuō)明高光譜成像技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法可以無(wú)損、快速、有效的檢測(cè)葛根生長(zhǎng)年限，該方法也可以應(yīng)用于其他中藥材的生長(zhǎng)年份識(shí)別和質(zhì)量控制中。

左圖：葛根樣品；右圖：基于VNIR和SWIR的葛根外表面(a,b)和橫截面(c,d)的反射率平均值

 利用VNIR與SWIR傳感器數(shù)據(jù)采集葛根外表皮和橫截面數(shù)據(jù)訓(xùn)練的不同模型的最高預(yù)測(cè)性能

  北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司長(zhǎng)期致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康領(lǐng)域儀器的研發(fā)、應(yīng)用與推廣，為中藥材的品質(zhì)檢測(cè)、品種鑒定提供全方位的技術(shù)方案與服務(wù)。如果您有重要的中藥材樣品需要檢測(cè)研究，可直接電話聯(lián)系我們，說(shuō)明檢測(cè)目的、樣品具體情況等，我們將及時(shí)給出檢測(cè)方案及流程。

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