無(wú)損檢測(cè)冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片真?zhèn)蔚姆椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于藥材鑒別領(lǐng)域，具體涉及無(wú)損檢測(cè)冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片真?zhèn)蔚姆椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002] 冬蟲(chóng)夏草Cordyceps sinensis(Berkeley)Saccardo為麥角菌科真菌冬蟲(chóng)夏草菌 寄生在鱗翅目蝙蝠蛾科蝠蛾屬(Hepialus)幼蟲(chóng)上形成的蟲(chóng)生子囊真菌，為麥角菌科蟲(chóng)草屬 真菌冬蟲(chóng)夏草的子座及其寄主鱗翅目蝙蝠蛾科昆蟲(chóng)蝙蝠蛾的幼蟲(chóng)尸體的復(fù)合物，性甘平， 補(bǔ)肺益腎，止血化痰，用于久咳虛喘，勞咳咯血，陽(yáng)痿遺精，腰膝酸痛，是我國(guó)傳統(tǒng)的名貴中 藥材。
[0003] 冬蟲(chóng)夏草生長(zhǎng)環(huán)境特殊，主要分布于我國(guó)青藏高原海拔3000~5000米的高山草甸 和高山灌叢。青海、西藏、四川、甘肅和云南是冬蟲(chóng)夏草的主要產(chǎn)區(qū)，青海的產(chǎn)量和質(zhì)量居各 省區(qū)之首，玉樹(shù)、果洛等是青海冬蟲(chóng)夏草主產(chǎn)地。冬蟲(chóng)夏草目前尚不能進(jìn)行人工培育，而野 生冬蟲(chóng)夏草的分布區(qū)域狹小，自然寄生率低，對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，加之近年來(lái)的生態(tài)破壞 和掠奪式采挖，使冬蟲(chóng)夏草的產(chǎn)量逐年下降，價(jià)格不斷攀升。因此，市場(chǎng)上存在嚴(yán)重的摻偽、 增重等造假現(xiàn)象。除了冬蟲(chóng)夏草之外，其他蟲(chóng)草屬真菌寄生在昆純粉/粉片上形成的復(fù)合體 也被稱為"蟲(chóng)草"，其中一些常被用作冬蟲(chóng)夏草的偽品，性狀相似而難以區(qū)分。
[0004] 傳統(tǒng)技術(shù)中的鑒定方法主要是依據(jù)中藥的來(lái)源、品種形態(tài)、性狀、顯微特征、理化 鑒別、檢查、含量測(cè)定等依靠經(jīng)驗(yàn)或者精密儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，尤其是顯微特征、理化鑒別、檢 查、含量測(cè)定等方法均需要消耗原材料，通過(guò)藥材表面的特征很難進(jìn)行鑒定。
[0005] 近年來(lái)，使用DNA分子標(biāo)記的檢測(cè)方式進(jìn)行藥材的檢測(cè)與鑒別也常見(jiàn)報(bào)道。但是， 這種檢測(cè)方式操作繁瑣，試劑和檢測(cè)費(fèi)用較高，樣品準(zhǔn)備程序復(fù)雜，難以推廣。
[0006] 最重要的是，目前的各種檢測(cè)方法都需要消耗樣品，故只能抽樣檢測(cè)，不可能做到 全部產(chǎn)品的檢測(cè)，因此難以滿足中藥材產(chǎn)業(yè)的需要。
[0007]因此建立快速準(zhǔn)確的無(wú)損檢測(cè)冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片真?zhèn)蔚姆椒?，?duì)規(guī)范市場(chǎng)、保證 藥材質(zhì)量具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提出一種無(wú)損檢測(cè)冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片真?zhèn)蔚姆椒ǎ?解決傳統(tǒng)技術(shù)中檢測(cè)方式存在操作繁瑣、檢測(cè)成本高、需要消耗樣品的問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:建立冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片PLS預(yù)測(cè) 模型，在進(jìn)行冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片鑒別時(shí)，將待檢測(cè)樣品放置入高光譜反射圖像采集系統(tǒng) 中，利用所述高光譜反射圖像采集系統(tǒng)采集所述待檢測(cè)樣品的高光譜信息，并對(duì)采集的高 光譜信息進(jìn)行圖像處理后輸入已建立的冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片PLS預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù) 測(cè)輸出值對(duì)該樣品進(jìn)行鑒別。
[0010] 具體的，在進(jìn)行冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片鑒別時(shí)，利用高光譜反射圖像采集系統(tǒng)采集的 高光譜信息為待檢測(cè)樣品的像元光譜信息。
[0011] 具體的，所述建立冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片PLS預(yù)測(cè)模型的步驟包括：
[0012] A1.選取冬蟲(chóng)夏草原草樣品分別經(jīng)預(yù)處理后制備成純粉/粉片作為正樣品集；
[0013] A2.選取易與冬蟲(chóng)夏草原草混淆的樣品分別經(jīng)預(yù)處理后制備成純粉/粉片作為負(fù) 樣品集；
[0014] A3.分別將正樣品集中的正樣品和負(fù)樣品集中的負(fù)樣品放置入高光譜反射圖像采 集系統(tǒng)中，利用所述高光譜反射圖像采集系統(tǒng)采集樣品的高光譜信息；
[0015] A4.對(duì)采集的高光譜信息進(jìn)行圖像處理后提取光譜特征，將提取的光譜特征錄入 數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0016] A5.重復(fù)步驟A3-A4,直至完成正、負(fù)樣品集中的所有樣品的光譜特征的提取和錄 入；
[0017] A6.隨機(jī)選取一定數(shù)量樣品的光譜特征建立PLS預(yù)測(cè)模型。
[0018]具體的，在建立冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片PLS預(yù)測(cè)模型時(shí)，步驟A3和A4中，所述高光譜反 射圖像采集系統(tǒng)采集的樣品高光譜信息為該樣品的像元光譜信息。
[0019] 具體的，步驟A1中，選取全國(guó)不同產(chǎn)地的冬蟲(chóng)夏草原草樣品分別經(jīng)預(yù)處理后制備 成純粉/粉片作為正樣品集。
[0020] 具體的，所述選取全國(guó)不同產(chǎn)地的冬蟲(chóng)夏草樣品具體包括:選自全國(guó)主產(chǎn)區(qū)青海 玉樹(shù)、青海果洛、青海海南、青海海東、四川、西藏、甘肅、云南八個(gè)地區(qū)冬蟲(chóng)夏草樣品。
[0021] 具體的，步驟A2中，選取市面上多種易與冬蟲(chóng)夏草原草混淆的樣品分別經(jīng)預(yù)處理 后制備成純粉/粉片作為負(fù)樣品集。
[0022] 具體的，步驟A2中，所述易與冬蟲(chóng)夏草混淆的樣品包括但不僅限于:麻脊背、蛹蟲(chóng) 草、亞香棒，涼山蟲(chóng)草、新疆蟲(chóng)草以及冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵菌絲粉等。
[0023] 具體的，步驟A1中，所述預(yù)處理是指依次經(jīng)過(guò)干刷、清洗、40°C低溫干燥。
[0024] 具體的，步驟A2中，所述預(yù)處理是指依次經(jīng)過(guò)干刷、清洗、40°C低溫干燥。
[0025]具體的，步驟A4中，對(duì)采集的高光譜信息進(jìn)行圖像處理后按照正、負(fù)樣品光譜方差 最大化原則提取光譜特征。
[0026]具體的，步驟A6中，隨機(jī)選取一定數(shù)量樣品的光譜特征的方法是：
[0027]隨機(jī)選取等比例的正、負(fù)樣品的光譜特征。
[0028] 具體的，根據(jù)預(yù)測(cè)輸出值對(duì)該樣品進(jìn)行鑒別的具體方法為:對(duì)PLS預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè) 結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用正態(tài)分布概率密度函數(shù)檢驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果概率密度分布是否符合正態(tài)分 布，其中，正態(tài)分布概率密度函數(shù)為：
[0029] .6? - μ為預(yù)測(cè)結(jié)果的均值，σ2為預(yù)測(cè)結(jié)果的方差； .髻泛孫泛 \ ^ ^ ?-
[0030] 當(dāng)預(yù)測(cè)結(jié)果概率密度分布滿足正態(tài)分布，且同時(shí)滿足1.0 < μ < 1.3; 〇2 < 0.12則判 定待檢測(cè)樣品為冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片。
[0031] 具體的，所述高光譜反射圖像采集系統(tǒng)采用碲鎘汞二維陣列檢測(cè)器，光源為石英 鹵素?zé)簟?br>[0032] 所述高光譜反射圖像采集系統(tǒng)的光譜采集范圍為短波紅外波段940-2537nm。
[0033] 所述高光譜反射圖像采集系統(tǒng)的像素為320\256，像素大小15(^111\15(^111，采用 視場(chǎng)為50mm鏡頭。
[0034]掃描方式為高速推掃式高光譜成像，推掃速度3mm/s，采集速度lOOfps。
[0035] 具體的，利用所述高光譜反射圖像采集系統(tǒng)采集該樣品的高光譜信息，具體步驟 如下：
[0036] ①采集獲得該樣品(mXn)個(gè)像元在k個(gè)波段下的連續(xù)光譜曲線，每一波段對(duì)應(yīng)的 光譜信號(hào)響應(yīng)值為Ik，k=l，2~K;
[0037] ②利用標(biāo)準(zhǔn)白板標(biāo)定圖像的光強(qiáng)值，計(jì)算每幅圖像在第k個(gè)波段下高光譜反射圖 - / -D - 像的相對(duì)光強(qiáng)值Λ = 其中^為第k個(gè)波段下每個(gè)冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片高光譜反射 圖像的相對(duì)強(qiáng)光值；Ik為第k個(gè)波段下每個(gè)冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片高光譜反射圖像的光強(qiáng)值； /f為第k個(gè)波段下標(biāo)準(zhǔn)白板高光譜反射圖像的光強(qiáng)值;Dk為第k個(gè)波段下采集的全黑標(biāo)定圖 像光強(qiáng)值；
[0038] ③將計(jì)算出來(lái)的相對(duì)光強(qiáng)值經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為光譜曲線。
[0039] 具體的，步驟A4中所述對(duì)采集的高光譜信息進(jìn)行圖像處理后提取光譜特征，具體 包括：
[0040] 對(duì)采集各像元數(shù)據(jù)按光譜維分別進(jìn)行均值中心化變換后，進(jìn)行PCA變換，扣除無(wú)用 的背景單元；
[0041 ]然后對(duì)有效像元光譜信息依次進(jìn)行Savitsky-Golay平滑、標(biāo)準(zhǔn)正太變量校正、均 值中心化處理和PCA變換，在保證累積方差2 90%的情況下，取前N個(gè)主成分的特征信息。 [0042] 作為優(yōu)選，所述N=7。
[0043]具體的，所述扣除無(wú)用的背景單元的方法是：
[0044]人機(jī)交互式選擇樣品在PCA得分空間中的R0I像元，計(jì)算背景像元與樣本像元之間 的歐式距離并顯示為直方圖形式，尋找能將背景和樣本像元顯著分離的閾值，刪除無(wú)用的 背景單元。
[0045] 本發(fā)明的有益效果是:選取全國(guó)不同產(chǎn)地的冬蟲(chóng)夏草樣品分別經(jīng)預(yù)處理后制備成 純粉/粉片作為正樣品集;并選取多種市售類似冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片樣品分別經(jīng)預(yù)處理后作 為負(fù)樣品集;通過(guò)對(duì)正負(fù)樣品集中的樣品進(jìn)行光譜信息采集，并提取相關(guān)成分特征建立PLS 預(yù)測(cè)模型，在利用該模型對(duì)待檢測(cè)樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了精細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，通 過(guò)判斷預(yù)測(cè)結(jié)果是否符合正態(tài)分布，并要求預(yù)測(cè)結(jié)果的均值和方差符合一定的閾值來(lái)判定 樣品是否為冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片；
[0046] 因此，本發(fā)明可以客觀、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、快速地對(duì)冬蟲(chóng)夏草全草純粉/粉片進(jìn)行鑒別。 具有客觀量化、結(jié)果準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便、測(cè)試迅速、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0047] 圖1為無(wú)損檢測(cè)冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片真?zhèn)蔚姆椒鞒虉D；
[0048]圖2為實(shí)施例1中的果洛冬蟲(chóng)夏草純粉/粉片PLS預(yù)測(cè)值概率密度分布圖；
[0049]圖3為實(shí)施例2中的發(fā)酵菌絲純粉/粉片A的PLS預(yù)測(cè)值概率密度分布圖；
[0050]圖4為實(shí)施例3中的摻雜5%含量發(fā)酵菌絲粉