北京澳作生態(tài)儀器有限公司
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更新時間：2023-02-11 07:31:24瀏覽次數(shù)：265次
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【技術(shù)應(yīng)用】主成分結(jié)合聚類分析對不同產(chǎn)地黃芪的快速鑒別
黃芪為豆科黃芪屬植物。具有健脾補中，益衛(wèi)固表，利尿，托毒生肌的功效。主治脾氣虛證，氣虛自汗證，氣血虧虛，潰久難斂等。 黃芪的主要產(chǎn)地分布于山西、內(nèi)蒙古、東北和甘肅等地。黃芪的品質(zhì)好壞與品種、產(chǎn)地和微量元素的含量多少以及其內(nèi)部元素組分的構(gòu)成有一定的關(guān)系。山西的黃芪比較綿軟，東北的黃芪比較粗壯，內(nèi)蒙古的黃芪品質(zhì)較好。
傳統(tǒng)黃芪的鑒定方法多靠人工篩選和有機成分的測定?，F(xiàn)在我們還可以利用激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術(shù)對黃芪進行內(nèi)部元素信息和組分進行測定，以達到不同產(chǎn)地，不同品種黃芪的快速鑒定和品種鑒別等。
近年來激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術(shù)作為一種新興的元素檢測和分析技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于生態(tài)樣品測量、種質(zhì)資源鑒定、珠寶、地質(zhì)及工業(yè)等諸多領(lǐng)域。當激光作用于樣品表面時，在極短的時間內(nèi)誘導產(chǎn)生含有樣品物質(zhì)信息的等離子體。通過對等離子體發(fā)出的光譜進行收集分析，建立光譜與元素一一對應(yīng)的關(guān)系。由此可以檢測出元素周期表中的大部分元素，檢測限可達ppm級。通過標準物質(zhì)定標后可以進一步得到元素的含量信息。
取內(nèi)蒙古、山西、甘肅和東北的黃芪樣品進行實驗，樣品無需前處理。實驗時為了得到更好的信號，我們采用0.4μs為延遲時間，99%能量輸出，光斑100μm，10次脈沖的信號累加。元素的光譜信息如下圖所示，主要組成元素信息明顯，識別率較高。
為了進行分類實驗，我們在樣品上選取實驗區(qū)域后，取4x4格點進行實驗，99%能量輸出，光斑100μm，10次脈沖的信號累加。通過系統(tǒng)內(nèi)置的PCA主成分分析模型我們能夠快速得到黃芪樣品的分類信息，如上圖所示?？梢钥闯?，不同產(chǎn)地的黃芪組分有一定的差異，其中內(nèi)蒙古黃芪與東北黃芪，以及山西和甘肅黃芪均有一定的差異。山西和甘肅黃芪組分信息較接近，性狀也較類似。
在此基礎(chǔ)上我們同時通過系統(tǒng)內(nèi)置的HCA聚類分類模型進一步進行了分類分析，如上圖所示。結(jié)論與上述PCA分析模型分析的結(jié)果一致。通過第三方模型的驗證，分類結(jié)果的區(qū)分度可達99%。通過掃描法測得的黃芪水溶性浸出物含量、醇溶性浸出物的含量、總黃酮含量和總皂苷的含量關(guān)系為內(nèi)蒙古>山西>甘肅>東北。這與我們分類實驗的結(jié)果結(jié)合可以建立黃芪樣品分類與黃芪質(zhì)量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，我們的分類圖譜也是內(nèi)蒙古>山西>甘肅>東北。由此，針對黃芪除了傳統(tǒng)的鑒定方法，我們還可以結(jié)合多元素和多組分的評價指標，更科學、更全面、更快速地評價黃芪分類和品質(zhì)質(zhì)量。
實驗裝置我們采用EcoChem 激光光譜元素分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用LIBS技術(shù)。激光能量200mJ@1064nm，能量輸出0-99%可調(diào)；重現(xiàn)率20Hz；光斑大小20-200μm連續(xù)可調(diào)；檢測器譜寬190-1040nm；三維全自動工作臺；樣品室可通入氦氣或氬氣。
通過實驗，我們將不同產(chǎn)地的黃芪進行了元素識別分析及快速分類，為黃芪的真?zhèn)舞b別、分級分類以及品質(zhì)優(yōu)劣評價建立了新的方法。激光誘導擊穿光譜技術(shù)作為一種新興的、快速的、微損的微區(qū)化學分析技術(shù)，有著傳統(tǒng)儀器所不具備的更多功能。隨著這一技術(shù)的發(fā)展，它必將在中藥材元素分析領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。
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