科研产出
红外光谱技术在滇龙胆栽培方式选择上的应用
《广西植物 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：该研究采用傅里叶变换红外光谱结合化学计量学,对条播、撒播、剪根后移栽、扦插和剪枝后移栽的滇龙胆进行了分析,以筛选滇龙胆的最佳栽培方式。结果表明:(1)不同栽培方式的滇龙胆原始谱图在峰形、峰位和峰强上有一定差异;用小波去噪法对光谱进行优化处理并进行偏最小二乘判别分析(Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA),能较好地区分不同栽培方式的滇龙胆样品,PLS-DA二维得分图显示同一栽培方式的样品聚在一起,表明相同栽培方式的滇龙胆化学组成和含量差异较小;播种滇龙胆样品(条播和撒播)距离较近,移栽滇龙胆样品(剪根、扦插和剪枝)距离较近,而播种和移栽滇龙胆样品距离较远,表明栽培方式对滇龙胆化学成分的积累有影响。(2)滇龙胆四种主要成分总含量大小依次是剪枝>剪根>撒播>条播>扦插,除剪根后移栽,剪枝后移栽滇龙胆中四种主要成分总含量显著高于其他栽培方式下的滇龙胆(P<0.05),剪枝后移栽滇龙胆质量最佳。(3)以液相数据为参考值,采用正交信号校正—偏最小二乘回归模型预测不同栽培模式滇龙胆中龙胆苦苷、马钱苷酸、獐牙菜苦苷和当药苷的含量。校正集和验证集的决定系数(R2)均大于0.90,校正均方根误差、交叉验证均方差和预测均方根误差均小于1.65,模型相关性和预测效果好,该方法对红外光谱分析在中药领域的推广应用提供了参考。
关键词： 傅里叶变换红外光谱 偏最小二乘判别分析 正交信号校正-偏最小二乘法 栽培方式 滇龙胆
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红外光谱法对牛肝菌种类鉴别及镉含量预测研究
《光谱学与光谱分析 》 2017 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：建立红外光谱快速鉴别牛肝菌种类及预测牛肝菌中重金属镉(Cd)含量的方法。采集11种牛肝菌共98个子实体的红外光谱信息,解析牛肝菌的红外光谱,用一阶导数、标准正态变量和多元散射校正对原始光谱进行预处理,通过PLS-DA鉴别牛肝菌种类。采用ICP-AES法测定牛肝菌中有毒重金属Cd含量,分析牛肝菌对Cd的富集规律并与GB 2762—2012规定的食用菌中Cd限量标准比较,评价牛肝菌的食用安全性。以食用菌对重金属Cd的富集机理为切入点,将牛肝菌红外光谱数据和Cd含量数据进行拟合,用PLS模型快速预测牛肝菌的Cd含量。结果显示:(1)牛肝菌红外光谱经过适当的预处理进行PLS-DA,前三个主成分累积贡献率达到79.3%,PLS-DA的三维得分图能明显区分不同种类牛肝菌;(2)不同产地、种类牛肝菌对重金属Cd的富集存在差异,其含量在0.05~23.41mg·kg~(-1) dw之间,除了采自昆明五华区的灰疣柄牛肝菌外,多数样品的Cd含量超过GB2762-2012的限量标准,食用有一定的健康风险;(3)牛肝菌红外光谱数据与Cd含量拟合后进行正交信号校正-小波压缩优化处理,用PLS模型预测牛肝菌的Cd含量;训练集和验证集的R~2分别为0.851 9和0.882 4,RMSEE和RMSEP分别为2.59和2.67,大部分牛肝菌的Cd含量预测值与真实值较接近,表明PLS模型可用于牛肝菌Cd含量快速预测。傅里叶变换红外光谱结合化学计量学能实现牛肝菌种类快速鉴别及Cd含量准确预测,为牛肝菌种类鉴别和质量控制提供快速、有效的方法。
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基于红外光谱法的云南重楼及其近缘种的亲缘关系研究
《中草药 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：目的傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)结合化学计量学方法分析云南重楼Paris polyphylla var.yunnanensis及其近缘种的亲缘关系,为重楼属药用植物资源的开发利用提供理论依据。方法采集云南重楼、白花重楼Paris polyphylla var.alba、毛重楼Paris mairei、南重楼Paris vietnamensis、五指莲Paris axialis var.axialis共50份样品的红外光谱信息,对光谱数据进行自动基线校正、自动平滑、纵坐标归一化、多元散射校正、二阶求导等预处理,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)、偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)及系统聚类分析(hierarchical cluster analysis,HCA)分析光谱数据。结果原始红外光谱中,1 653、1 156、1 082、1 021、925、851、759、572、524 cm~(-1)等为重楼属植物的共有峰,主要归属为黄酮、淀粉和糖苷类成分的吸收峰;毛重楼和五指莲分别在1 535和1 369 cm~(-1)附近有特征吸收峰,可与另外3种重楼属植物相区分。以全波段光谱数据进行PLS-DA和PCA,PLS-DA对重楼属植物分类效果优于PCA,能够准确区分5种野生重楼属植物。系统聚类分析(HCA)及向量夹角余弦相关性分析能够反映5个重楼属植物的亲缘关系,云南重楼与白花重楼和南重楼的亲缘关系较近,与毛重楼和五指莲的关系较远。结论 FTIR结合化学计量学方法,能够快速区分不同种类重楼属植物,明确云南重楼及其近缘种之间的亲缘关系,为重楼属植物亲缘关系研究提供一种快速、有效的方法,同时为重楼种质资源开发和利用提供理论基础。
关键词： 傅里叶变换红外光谱 云南重楼 近缘种 亲缘关系 种质资源主成分分析 偏最小二乘判别分析 系统聚类分析
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FTIR结合化学计量学对三七产地鉴别及皂苷含量预测研究
《光谱学与光谱分析 》 2017 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：不同产地对中药次生代谢产物有显著影响,产地鉴别有助于中药的科学合理利用;其次,有效成分含量检测是评价中药质量的主要手段。通过傅里叶变换红外光谱结合化学计量学建立快速鉴别三七产地及测定三七中四种主要皂苷的方法,为三七的科学、合理、规范使用以及对三七质量进行快速评价提供依据。采集5个区域12个产地117个三七样本的红外光谱。产地鉴别预处理数据采用离散小波变换除去噪音造成的部分高频信号,偏最小二乘判别对产地判别贡献率大于1的数据进行筛选,kennard-stone算法将117个个体分为70%训练集与30%预测集。训练集数据用于建立支持向量机判别模型,交叉验证法用于筛选支持向量机最优参数,预测集数据对支持向量机判别模型结果进行验证。皂苷含量预测预处理数据采用标准正态变量变换、离散小波变换处理;处理的红外数据设为X变量,三七样品中通过高效液相色谱法测得的四种皂苷总量设为Y变量,采用正交信号校正去除红外光谱中与四种皂苷总量无关的干扰数据。个体数据分为80%训练集与20%预测集,训练集建立偏最小二乘回归模型,预测集数据对偏最小二乘回归模型的预测结果进行验证。结果显示:(1)交叉验证法得到支持向量机判别模型的最优参数为c=2.828 43,g=0.0625,训练集的产地判别最优正确率为91.463 4%;(2)支持向量机判别模型参数设置为最优参数,代入预测集数据,预测集的产地判别正确率为94.285 7%,判别正确率较高;(3)训练集建立偏最小二乘回归模型的相关系数R2=0.941 8,校正均方差RMSEE=4.530 7;(4)代入预测集数据,预测集的相关系数R2=0.962 3,外部检验均方差RMSEP=3.855 9,皂苷预测值与高效液相检测值接近,预测效果良好。傅里叶变换红外光谱结合支持向量机能对三七进行产地鉴别,正交信号校正结合偏最小二乘回归能对三七中四种主要皂苷总量进行准确预测,为三七质量控制提供一种快速简便、无损、高灵敏度的检测方法。
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红外光谱结合判别分析对玛咖产地的鉴别
《江苏农业科学 》 2017 北大核心
摘要：采用傅里叶变换红外光谱技术测试6个产地共82株玛咖块根样品的红外光谱;在Omnic 8.0光谱软件中用一阶、二阶导数等方法对光谱进行优化处理;用SPSS 18.5统计分析软件对经优化的光谱数据在950~1 800、1 200~1 800 cm-1范围建立Mahalanobis distance(马氏距离)、Wilks’Lambda、Unexplained variance(未解释方差)、Smallest F ratio(最小F值)及Rao's V判别分析模型。结果显示,各样品的红外光谱非常相似,玛咖块根的主要成分是淀粉多糖、蛋白质、纤维素和脂类物质;以950~1 800 cm-1范围的二阶导数光谱数据为判别指标进行Mahalanobis distance判别分析效果较好,且模型较稳定,回判正确率为100%,平均预测正确率为81.8%,总判别正确率为92.7%。傅里叶变换红外光谱结合判别分析,可以有效鉴别玛咖产地来源,为玛咖的鉴别分类提供可靠依据。
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利用FTIR和化学计量学对牛肝菌亲缘关系的研究
《河南农业科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：采用傅里叶变换红外光谱结合化学计量学对不同种牛肝菌亲缘关系进行研究,为该种群亲缘关系鉴定提供依据,同时为人工栽培牛肝菌奠定理论基础。采集12个种类72份牛肝菌样品的红外光谱,采用二阶导数(2D)、标准正态(SNV)变量和小波压缩(WC)等方法对牛肝菌的原始红外光谱进行优化处理,结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)建立鉴别模型。将PLS-DA得到的前8个主成分数据作为提取数据代入系统聚类分析(HCA),获得亲缘关系树状图。结果显示:12种牛肝菌的原始红外光谱较为相似,共有峰主要归属为蛋白质、多糖、纤维素和氨基酸等物质中OH、C=O、C-O-H、C=O、C-C等官能团的吸收峰。对比不同优化处理的鉴别结果,发现2D+WC预处理方法对不同种类牛肝菌区分效果较好。HCA亲缘关系树状图表明,按照物种层面划分,中华牛肝菌和远东疣柄牛肝菌亲缘关系最近,且2种牛肝菌与圆花孢牛肝菌亲缘关系较近;深褐牛肝菌和美味牛肝菌亲缘关系较近;小美牛肝菌和美柄牛肝菌亲缘关系较近,且2种牛肝菌与栗色牛肝菌亲缘关系较近。傅里叶变换红外光谱法可应用于牛肝菌的亲缘关系分析,能为野生食用菌的亲缘关系研究提供一种新方法。
关键词： 傅里叶变换红外光谱 偏最小二乘判别分析 系统聚类分析 牛肝菌 亲缘关系
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红外光谱结合化学计量学对三七总黄酮含量的快速预测研究
《光谱学与光谱分析 》 2017 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：中药产地及生长环境的改变会对其次生代谢产物、质量产生整体性影响。近年来,三七产地从道地产地文山扩展到周边县市。为保证三七质量,中国药典以三种皂苷含量为指标对三七进行质量控制,指标较为单一,难以对三七质量进行整体性评价。通过紫外-可见分光光度法测定三七总黄酮含量,傅里叶变换红外光谱结合化学计量学建立三七总黄酮含量快速预测模型;为三七快速及整体性质量控制提供研究基础。采集云南省12个产地96个三七样品的紫外与红外光谱。记录样品紫外光谱268nm处吸光度,结合芦丁标准品线性方程计算样品中总黄酮含量。预处理红外光谱数据采用一阶(1D)、二阶导数(2D)结合SavitskyGolay平滑(7点、9点和11点)处理,Kennard-stone算法将96个个体分为2/3训练集与1/3预测集。训练集数据用于正交信号校正偏最小二乘回归(OSC-PLSR)模型的建立,1/7交叉验证用于筛选最佳主成分数,预测集数据对OSC-PLSR模型预测能力进行验证。结果显示:(1)标准品芦丁在268nm处吸光度与浓度相关系数r=0.999 7,线性浓度范围为5.6~72.0μg·mL~(-1),线性关系良好;(2)道地产区文山州3个产地以及曲靖市罗平、昆明市石林等产地三七总黄酮含量较高,平均含量高于7mg·g-1;(3)相同点数SavitskyGolay平滑之后,二阶导数模型预测能力优于一阶导数,不同处理模型预测能力具有较大差别;(4)预测模型中,2D+SG 7+OSC-PLSR(R2pre=0.976 1,RMSEP=0.325 2)与2D+SG 11+OSC-PLSR(R2pre=0.946 9,RMSEP=0.382 0)模型预测效果较好,RMSEP均小于0.4,预测值与检测值接近。傅里叶变换红外光谱结合OSC-PLSR能够对12个产地三七中总黄酮含量进行快速准确的预测,为三七整体性质量控制提供一种快速、简便、有效的检测方法。
关键词： 紫外-可见分光光度法 傅里叶变换红外光谱 三七 总黄酮 含量预测 质量控制
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不同产地黄硬皮马勃的红外光谱鉴别方法研究
《河南农业科学 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：黄硬皮马勃(Scleroderma flavidum Ell.et EV.)主要生长在我国南方地区,有食用和药用价值。利用红外技术对其进行产地鉴别,为黄硬皮马勃的资源鉴别提供基础分析方法和理论依据。利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)仪采集4个不同产地共40个黄硬皮马勃样本的红外光谱,每个样本平行扫描3次,取平均值。随机选择12个样本作为验证集,其余作为校正集,采用1 800~500 cm-1波段的光谱数据,对比多种预处理方法,选择最佳预处理方法建立模型并进行判别分析(discriminant analysis,DA)。结果表明,预处理方法 ND(7∶3)+SD+MSC(ND为诺里斯导数平滑,SD为二阶导数,MSC为多元散射校正)构建的判别模型性能最佳,验证集样本的分类准确率和校正集样本的回判准确率均达到100%,模型鉴别效果良好,可靠性高。傅里叶变换红外光谱法结合判别分析,能有效鉴别不同产地黄硬皮马勃。
关键词： 黄硬皮马勃 产地鉴别 傅里叶变换红外光谱 判别分析
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红外光谱对三七及其野生近缘种亲缘关系研究
《光谱学与光谱分析 》 2016 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：野生近缘种在丰富种质资源以及改善栽培物种品质产量方面具有十分重要的意义和作用。采用傅里叶变换红外光谱对三七及其野生近缘种亲缘关系进行探讨,以期为三七的品种改良及种质资源开发利用提供理论基础。采集三七及其4个野生近缘种(珠子参、屏边三七、越南人参、羽叶三七)、三七总皂苷标准品红外光谱,将三七及其野生近缘种红外光谱进行自动基线校正、平滑、纵坐标归一化、二阶导数预处理,结合主成分分析、偏最小二乘判别分析及系统聚类分析进行亲缘关系研究。结果显示,三七与三七总皂苷标准品红外光谱在3 400,2 930,1 635,1 385,1 075,927 cm~(-1)等附近存在多个共有峰,推测这些共有峰强度与皂苷含量之间有一定关系;三七及其野生近缘种原始光谱较为相似,存在C-H,C=O,O—H,C—N,C—O等官能团吸收峰,不同物种的二阶导数红外光谱指纹区(1 800~500 cm~(-1))具有较大差异,如1 385和784 cm~(-1)等特征吸收峰差异明显;选取指纹区光谱数据进行主成分分析、偏最小二乘判别分析,通过比对两种方法的3D得分图,偏最小二乘判别分析对物种的区分效果优于主成分分析;前6个主成分数据的系统聚类分析表明,三七与越南人参、珠子参亲缘关系较近,与屏边三七、羽叶三七亲缘关系较远。利用傅里叶变换红外光谱结合化学计量学的方法能有效对三七及其野生近缘种进行亲缘关系分析,同时为药用植物种质资源相关研究提供借鉴与参考。
关键词： 傅里叶变换红外光谱 三七 野生近缘种 亲缘关系 种质资源
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傅里叶变换红外光谱对滇重楼生长年限的鉴别研究
《江苏农业科学 》 2016 北大核心
摘要：用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)结合光谱软件Omnic 8.0中光谱检索的方法对同一产地滇重楼样品进行生长年限的鉴别研究。测试了68株、7种不同生长年限滇重楼主根木质部样品的红外光谱,利用Omnic 8.0软件建立了Paris0、Paris1、Paris2、Paris4等4个光谱库,所有光谱库均分别由每个生长年限任意6株主根木质部样品的平均红外光谱、平均一阶导数光谱、平均二阶导数光谱和平均四阶导数光谱组成。各样品红外光谱及其导数光谱分别与相应的光谱库进行光谱检索来鉴别样品的生长年限,比较了红外光谱及其3种导数光谱在相关性、绝对微分差、平方微分差3种检索算法,以及1 800~900 cm-1、1 800~500 cm-1、全光谱(4 000~400 cm-1)3个检索范围的鉴别效果。结果表明:红外四阶导数光谱、绝对微分差算法、全光谱范围的检索鉴别效果较好;基于主根木质部样品四阶导数红外光谱在全光谱范围、绝对微分差算法的光谱检索对滇重楼生长年限鉴别正确率为86.8%。由结果看出,FTIR结合光谱检索的方法可以鉴别滇重楼生长年限,为重楼药材生长年限的鉴定提供了一种新思路。
关键词： 傅里叶变换红外光谱 光谱检索 滇重楼 生长年限 鉴别
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