基于熒光光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的百合產(chǎn)地快速溯源技術(shù)

方鑫 陳瑤*,2 陳增萍* 唐章奉 俞汝勤

1（湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，化學(xué)生物傳感與計(jì)量學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410082）

2（湖南工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，生物醫(yī)用納米材料與器件湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，株洲 412007）

百合（別名：番韭、重邁、中庭、百合蒜、蒜腦薯）為百合科植物卷丹（LiliumlamcifoliumThunb）、百合（LiliumbroumiiF.E.Brown var.viridulumBaker）或細(xì)葉百合（LiliumpumilumDC.）的干燥肉質(zhì)鱗葉[1]?，F(xiàn)代研究已證實(shí)，百合中富含多糖類、生物堿類、甾體皂苷類、黃酮類以及酚類化合物等多種化學(xué)成分，具有止咳平喘[2]、抗氧化[3-4]、抗抑郁[5-6]、抗腫瘤[7]、抗真菌[8]、降血糖[8-9]和免疫調(diào)節(jié)[10-11]等多種藥理作用，被廣泛用于臨床中藥配方和中成藥。百合喜涼爽、較耐寒，高溫地區(qū)生長(zhǎng)不良，主要分布在北半球溫帶地區(qū)，我國(guó)各地均有大量種植。百合品質(zhì)受生長(zhǎng)環(huán)境、土質(zhì)以及氣候的影響[12-13]，存在較大的地域差異。秦昆明等[14]的研究表明，不同地區(qū)的百合的化學(xué)組分含量差異顯著，道地百合的質(zhì)量具有明顯的地域性。歷代認(rèn)為品質(zhì)最佳的道地百合藥材為“龍牙百合”，主要集中于河北、山西、河南、陜西、湖北、湖南、江西、安徽、浙江和湖南等地區(qū)。隨著百合的經(jīng)濟(jì)價(jià)值逐漸升高，不良商家常以其它產(chǎn)區(qū)的百合冒充道地百合牟利，故亟需發(fā)展一種操作簡(jiǎn)單且能快速對(duì)百合進(jìn)行品質(zhì)鑒定和產(chǎn)地溯源的方法。

目前，已有大量關(guān)于百合產(chǎn)地溯源方法的研究報(bào)道。Long 等[15]將基于碳點(diǎn)-四甲氧基卟啉納米復(fù)合材料的納米效應(yīng)近紅外光譜傳感器與偏最小二乘法（Partial least squares，PLS）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了不同產(chǎn)地百合的準(zhǔn)確識(shí)別；李善家等[16]利用同位素比率質(zhì)譜和電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）測(cè)定了蘭州4 個(gè)主產(chǎn)區(qū)的百合樣品中3 種穩(wěn)定同位素（δ13C、δ15N 和δ18O）比率以及K、Mg 和Ca 等16 種礦質(zhì)元素的含量，并采用主成分分析（Principal component analysis，PCA）等多元統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建分類模型，實(shí)現(xiàn)了百合的產(chǎn)地溯源。李瑞琴等[17]根據(jù)原子吸收光譜等儀器所測(cè)得的藥食兼用百合中礦物元素的含量對(duì)百合進(jìn)行產(chǎn)地溯源。然而，近紅外光譜的特異性較差，百合中的活性成分對(duì)近紅外光譜信號(hào)的貢獻(xiàn)較低，導(dǎo)致其分類結(jié)果的準(zhǔn)確率較低；而原子吸收光譜和ICP-MS 等方法需要大型儀器，需消耗乙炔和氬氣等氣體，并且需經(jīng)過繁瑣的預(yù)處理（如消解、過濾等）后才能對(duì)固體樣品進(jìn)行分析，因而不適于現(xiàn)場(chǎng)大批量樣品的質(zhì)量監(jiān)測(cè)和控制。與原子吸收光譜和ICP-MS 相比，熒光光譜具有儀器輕便、檢測(cè)速度快、靈敏度高以及檢測(cè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，適于現(xiàn)場(chǎng)大批量中藥材的質(zhì)量鑒別和溯源。Chang 等[18]將多路熒光指紋圖譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法實(shí)現(xiàn)了不同地理來源的白術(shù)分類；Li 等[19]將激發(fā)-發(fā)射矩陣熒光光譜法與偏最小二乘判別分析法（Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA）、k-最近鄰和隨機(jī)森林等化學(xué)計(jì)量學(xué)方法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了白術(shù)粉末樣品中摻假成分的快速鑒定和定量分析；楊苗等[20]采用熒光光譜檢測(cè)技術(shù)對(duì)枸杞子粉末中的維生素B2進(jìn)行了直接檢測(cè)分析；穆希瓊等[21]基于黨參粉末提取液的三維熒光光譜實(shí)現(xiàn)了不同商品等級(jí)黨參粉末的鑒定。百合含有多種內(nèi)源性熒光物質(zhì)[22]，為使用熒光光譜法進(jìn)行百合產(chǎn)地溯源提供了可能。另外，考慮到固體樣品熒光光譜檢測(cè)技術(shù)具有無損、綠色環(huán)保（不使用有機(jī)溶劑）和樣品預(yù)處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，本研究基于固體樣品熒光光譜技術(shù)發(fā)展了一種百合產(chǎn)地快速溯源的方法，為百合產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控提供了一種新思路。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

F-7000 熒光分光光度計(jì)（日本Hitachi 公司）；FS5 熒光光譜儀（天美（控股）集團(tuán)有限責(zé)任公司）；超聲儀（昆山美美超聲責(zé)任有限公司）；Super Mini Dancer 離心機(jī)（生工生物工程股份有限公司）；ZWM 超純水儀（湖南中沃水務(wù)環(huán)保科技有限公司）。

《師說》一文推崇師道，強(qiáng)調(diào)師者的傳道責(zé)任，是韓愈傳道努力的見證。他所傳的“道”是中國(guó)獨(dú)有的哲學(xué)概念，是人道，不宜以“the Way”“doctrine”“truth”這類宗教哲學(xué)意味濃厚的詞匯來詮釋。隨著中國(guó)軟實(shí)力的提高，許多中國(guó)特色的詞匯逐漸被西方世界所接受，如Feng Shui（風(fēng)水）、Xi Dada（習(xí)大大）。因此，對(duì)于《師說》中有關(guān)儒道釋義的“道”完全可以直接音譯為“Dao”，并將其具體含義加以注釋，將這一英譯加入世界哲學(xué)概念系統(tǒng)中。而對(duì)于《師說》中其他“道”義的翻譯，應(yīng)在充分把握原文的基礎(chǔ)上，靈活處理，力求達(dá)到“信、達(dá)、雅”的標(biāo)準(zhǔn)。

無水乙醇（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；實(shí)驗(yàn)用水為超純水（18.2 M?·cm）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

圖3 為訓(xùn)練集百合粉末樣本在PLS-DA 前3 個(gè)潛變量中的得分散點(diǎn)圖，較直觀地提供了PLS-DA 對(duì)各產(chǎn)地百合樣本的分類結(jié)果。湖南株洲、龍山和平江的樣本較集中，能夠被明顯區(qū)分；江西萬(wàn)載的樣本比較分散，并與平江樣本存在一定程度的重疊，因此，PLS-DA 模型對(duì)平江和萬(wàn)載樣本的判別結(jié)果的特異性和靈敏度稍差。

百合提取液三維熒光光譜的測(cè)量方法與條件 使用F-7000 熒光光譜儀（日本日立公司）檢測(cè)百合提取液樣品的三維熒光譜數(shù)據(jù)；激發(fā)波長(zhǎng)范圍為200～500 nm，發(fā)射波長(zhǎng)范圍為250～600 nm，波長(zhǎng)間隔為2 nm，激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為5 nm，電壓為700 V，掃描速度為12000 nm/min。

表1 百合樣品信息Table 1 Information of Lily samples

為了考察利用百合粉末樣品熒光光譜進(jìn)行產(chǎn)地溯源與利用百合提取液熒光光譜進(jìn)行產(chǎn)地溯源兩種方法之間是否存在顯著性差異，本研究按如下方法制備百合提取液樣品：將25 g 百合粉末樣品置于1 mL 60%（V/V）乙醇溶液中，超聲30 min 后，再以4000 r/min 離心10 min。取150 μL 上清液，用乙醇溶液稀釋10 倍，即得到百合提取液樣品。

彈性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[5]：1分，病灶區(qū)呈均勻的綠色；2分，病灶區(qū)以綠色為主，內(nèi)及周邊可見少許藍(lán)色；3分，病灶區(qū)以藍(lán)色為主，伴有少許綠色和紅色；4分，病灶區(qū)為均勻藍(lán)色。

1.2.2 光譜檢測(cè)

60 份樣品（百合粉末樣品或百合提取液樣品）被隨機(jī)分成訓(xùn)練集（40 個(gè)樣品）、驗(yàn)證集（15 個(gè)樣品）和預(yù)測(cè)集（5 個(gè)樣品）。采用主成分分析-線性判別法（Principal component analysis-linear discriminant analysis，PCA-LDA）[24]和PLS-DA[25-26]在訓(xùn)練集百合樣品的熒光光譜和其產(chǎn)地之間構(gòu)建線性判別模型（即PCA-LDA 和PLS-DA）。在百合固體粉末光譜3 次測(cè)量中，模型判別正確次數(shù)達(dá)到2 次及以上即為結(jié)果判別正確。PCA-LDA 和PLS-DA 中的模型參數(shù)是基于相應(yīng)判別模型對(duì)驗(yàn)證集樣品的判別準(zhǔn)確度最優(yōu)的原則確定。所建立的PCA-LDA 和PLS-DA 判別模型被用于百合樣品的熒光光譜數(shù)據(jù)分析，并以此預(yù)測(cè)其產(chǎn)地。

其三，研究所一些細(xì)節(jié)無不體現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)尊重的優(yōu)良所風(fēng)，在大樓二層的走廊懸掛研究所歷任所長(zhǎng)的大幅照片，并配有生卒年和簡(jiǎn)歷；在圖書館里設(shè)有專架陳列研究所資深研究員贈(zèng)書，并標(biāo)上贈(zèng)書者姓名和照片，真是值得我們研究機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)和訪效?。?/p>

百合中富含多糖類、生物堿類、甾體皂苷類、黃酮類以及酚類等多種化學(xué)成分，其中存在大量?jī)?nèi)源性熒光物質(zhì)，包括芳香性氨基酸（色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸等）、黃酮類化合物（蘆丁和黃芩苷等）、酚酸類物質(zhì)（阿魏酸、咖啡酸和3,4-二羥基苯甲醛（原兒茶醛）等）和生物堿類（鹽酸小檗堿）等。如圖2 所示，4 種產(chǎn)地的百合樣品的熒光光譜形狀比較相似，如江西萬(wàn)載樣本與湖南龍山、平江和株洲樣本之間的相似系數(shù)分別為0.9601、0.9503 和0.9241，龍山樣本與平江、株洲樣本之間的相似系數(shù)分別為0.9489和0.9374，平江樣本與株洲樣本之間的相似系數(shù)為0.8080。4 種產(chǎn)地兩兩之間的相關(guān)性較大，憑肉眼難以實(shí)現(xiàn)百合的品質(zhì)鑒定及產(chǎn)地溯源，故需借助化學(xué)計(jì)量學(xué)構(gòu)建模型。然而，百合粉末熒光光譜的強(qiáng)度及最強(qiáng)熒光位置存在明顯差異，例如，平江百合樣本的最強(qiáng)熒光位置在發(fā)射波長(zhǎng)340～470 nm 范圍內(nèi)；而龍山和株洲百合樣本的最強(qiáng)熒光位置在發(fā)射波長(zhǎng)400～470 nm 范圍內(nèi)。由于原兒茶酸的熒光發(fā)射波長(zhǎng)在340 nm 左右，而咖啡酸、阿魏酸和鹽酸小檗堿的熒光發(fā)射波長(zhǎng)均在400 nm 左右[27]，因此可以大致判斷平江百合中原兒茶酸等物質(zhì)的含量較高，而龍山百合和株洲百合則富含咖啡酸、阿魏酸和鹽酸小檗堿，并且這些成分在株洲百合中的含量可能高于其在龍山百合中的含量。由此可推斷不同產(chǎn)地百合樣品中主要熒光物質(zhì)的種類差異不大，但其含量可能有較大的變化，這為采用熒光光譜對(duì)百合樣品進(jìn)行產(chǎn)地溯源奠定了基礎(chǔ)。

實(shí)地采集60 份分屬于4 個(gè)產(chǎn)地的百合樣品（表1）。使用流水清洗，去除新鮮百合鱗莖樣品的表層泥土，然后將百合樣品掰成單片，置于100 ℃水中燙片5 min，撈出瀝干水分后，于60 ℃條件下熱風(fēng)烘干[23]，粉碎，過80 目（篩孔孔徑0.18 mm）篩，所得細(xì)粉即可進(jìn)行固體熒光光譜測(cè)試。

圖1 為龍山百合樣品在不同激發(fā)波長(zhǎng)下的熒光發(fā)射光譜。當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)較短（如250 nm）時(shí)，百合樣本的熒光發(fā)射光譜出現(xiàn)多個(gè)由固體散射導(dǎo)致的尖銳熒光峰，但是當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)增大到280 nm 時(shí)，由固體散射導(dǎo)致的尖銳熒光峰基本消失。由于百合樣品的熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍為300～600 nm，若繼續(xù)增大激發(fā)波長(zhǎng)，百合樣品的熒光光譜將會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的瑞利散射現(xiàn)象，因此本研究設(shè)置激發(fā)波長(zhǎng)為280 nm。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

定植后至第一穗果坐住之前，不澆水，蹲苗以促根子下扎，當(dāng)?shù)谝凰牍泻颂掖髸r(shí)，結(jié)束蹲苗，開始灌水，每10～15天/次，并結(jié)合澆水沖施硝酸鉀復(fù)合肥，每667平方米10千克。

2 結(jié)果與討論

2.1 百合粉末樣品的熒光光譜

對(duì)所獲得的不同土地利用方式大型土壤動(dòng)物數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，并加以分析。土壤動(dòng)物多度等級(jí)劃分[16]：某類群個(gè)體數(shù)量占總捕獲量10%以上為優(yōu)勢(shì)類群（+++），1%-10%為常見類群（++），＜1%為稀有類群（+）。運(yùn)用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H）、Pielou均勻性指數(shù)（J）、Simpon優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（C）、Margalef豐富度指數(shù)（D）描述土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征。各指數(shù)計(jì)算公式如下：

圖1 不同激發(fā)波長(zhǎng)下百合粉末樣本的熒光發(fā)射光譜:（a）250 nm;（b）260 nm;（c）270 nm;（d）280 nmFig.1 Fluorescence emission spectra of lily powder samples measured at different excitation wavelengths:(a) 250 nm;(b) 260 nm;(c) 270 nm;(d) 280 nm

百合固體粉末熒光光譜的測(cè)量方法與條件 將百合固體粉末平鋪于載玻片的凹槽中，蓋上蓋玻片，用FS5 熒光光譜儀（天美（控股）集團(tuán)有限責(zé)任公司）檢測(cè)其熒光發(fā)射光譜，同一樣本轉(zhuǎn)動(dòng)角度重復(fù)測(cè)量3 次；激發(fā)波長(zhǎng)為280 nm，發(fā)射波長(zhǎng)范圍為300～700 nm；為減少固體散射效應(yīng)的影響，選用了波長(zhǎng)范圍為300～700 nm 的濾光片。

圖2 不同產(chǎn)地的百合粉末樣品的熒光光譜：（a）WZ;（b）LS;（c）PJ;（d）ZZFig.2 Fluorescence spectra of lily powder samples from different habitats: (a) WZ;(b) LS;(c) PJ;(d) ZZ

2.2 基于百合粉末樣本熒光光譜的產(chǎn)地溯源分析

本研究利用PCA-LDA 和PLS-DA 兩種模式識(shí)別方法對(duì)不同產(chǎn)地的百合進(jìn)行分類。PCA-LDA 模型中的主成分?jǐn)?shù)（7）和PLS-DA 模型中的潛變量數(shù)（7）通過留一交互驗(yàn)證法確定。如表2 所示，PCA-LDA 和PLS-DA 模型對(duì)訓(xùn)練集和驗(yàn)證集的分類準(zhǔn)確率（Correct classification rate，CCR）均大于93.3%，除PCALDA 訓(xùn)練集中的江西萬(wàn)載和湖南平江樣品外，兩個(gè)模型對(duì)訓(xùn)練集和驗(yàn)證集中其它樣品的判別靈敏度均達(dá)到100%；無論是訓(xùn)練集還是驗(yàn)證集，兩個(gè)模型的特異性均達(dá)96.7%以上。這些結(jié)果說明這兩種模型均可較好地正確識(shí)別目標(biāo)類別樣本和拒絕其它類別樣本。另外，這兩個(gè)模型對(duì)龍山和株洲的百合樣本的判別結(jié)果在特異性和靈敏度方面明顯優(yōu)于對(duì)其它兩個(gè)產(chǎn)地百合樣本的判別結(jié)果。

表2 基于百合粉末熒光光譜構(gòu)建的PCA-LDA和PLS-DA產(chǎn)地溯源模型的預(yù)測(cè)性能Table 2 Predictive performance of PCA-LDA and PLS-DA models based on fluorescence spectra of lily powder samples

1.2.1 樣品來源及前處理

圖3 訓(xùn)練集百合粉末樣本在PLS-DA 前3 個(gè)潛變量中的得分散點(diǎn)圖Fig.3 Scatter plot of the scores of lily powder samples in training set on the first three latent variables of PLS-DA

利用PCA-LDA 和PLS-DA 兩個(gè)模型對(duì)百合粉末訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集的混淆矩陣（表3）表明，PCA-LDA 將訓(xùn)練集中1 個(gè)萬(wàn)載樣本錯(cuò)誤分到了龍山、1 個(gè)平江樣本錯(cuò)誤分到了江西萬(wàn)載。相比之下，PLS-DA 對(duì)訓(xùn)練集樣本的分類結(jié)果全部正確。導(dǎo)致PCA-LDA 和PLS-DA 模型不易將平江樣本與萬(wàn)載樣本區(qū)分開來的原因可能是：平江和萬(wàn)載雖在地理位置上相距較遠(yuǎn)，但這兩地的百合樣本均為龍牙百合，其品種相同，百合品種對(duì)其內(nèi)源性熒光成分含量的影響可能要大于產(chǎn)地對(duì)其內(nèi)源性熒光成分含量的影響。PCA-LDA 和PLS-DA 模型對(duì)由5 個(gè)平江百合樣本構(gòu)成的測(cè)試集的預(yù)測(cè)結(jié)果表明，這兩種模型均能對(duì)未知百合樣本的產(chǎn)地進(jìn)行有效識(shí)別。綜上，PLS-DA 模型的預(yù)測(cè)性能略優(yōu)于PCA-LDA 模型。

表3 PCA-LDA與PLS-DA對(duì)百合粉末訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集的混淆矩陣Table 3 Confusion matrices of PCA-LDA and PLS-DA models for training set,validation set and test set of lily powder samples

2.3 基于百合提取液樣品熒光光譜的產(chǎn)地溯源分析

為了消除輕微的拉曼散射影響，測(cè)量了3 個(gè)空白樣本（60%（V/V）乙醇溶液）的三維熒光譜數(shù)據(jù)矩陣，并將其平均值從每個(gè)樣本的三維熒光譜數(shù)據(jù)矩陣中扣除。最后采用Bahram 等[28]提出的插值法扣除了每個(gè)樣本的三維熒光譜數(shù)據(jù)矩陣中的瑞利散射（圖4）。

進(jìn)一步豐富農(nóng)業(yè)物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，促使其向著多元化方向發(fā)展，促使鄉(xiāng)村旅游具有豐富的觀光特色，促使鄉(xiāng)村旅游氣氛更加活躍。將鄉(xiāng)村種植經(jīng)濟(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)型，使其發(fā)展成第一、二、三產(chǎn)業(yè)模式，對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)一加工，借助消費(fèi)者旅游口碑，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步推廣[5]。

圖4 百合提取液的三維熒光光譜數(shù)據(jù)：（A）原始光譜數(shù)據(jù)；（B）扣除瑞利散射后的光譜數(shù)據(jù)；（C）使用插值法擬合后的光譜數(shù)據(jù)Fig.4 Three dimensional fluorescence spectral data of lily extracts:(A)Original spectral data;(B)Spectral data after deducting Rayleigh scattering;(C) Spectral data after fitting with interpolation method

如圖5 所示，4 種不同產(chǎn)地的百合提取液樣品的三維熒光光譜之間存在明顯差異。由此可推斷，基于百合提取液樣品的三維熒光光譜所提供的信息可用于百合的產(chǎn)地溯源。

圖5 不同產(chǎn)地百合提取液樣品扣除瑞利散射后的三維熒光數(shù)據(jù)圖：（A）WZ；（B）LS；（C）PJ；（D）ZZFig.5 Three dimensioanl fluorescence spectral data of lily extracts from different habitats after dudction of Rayleigh scattering: (A) WZ;(B) LS;(C) PJ;(D) ZZ

基于百合提取液樣品三維熒光光譜構(gòu)建的PCA-LDA（9 個(gè)主成分）和PLS-DA（9 個(gè)潛變量）產(chǎn)地溯源模型的預(yù)測(cè)性能見表4。PCA-LDA 和PLS-DA 模型采用的主成分?jǐn)?shù)和潛變量數(shù)通過留一交互驗(yàn)證方法確定。PCA-LDA 對(duì)訓(xùn)練集的CCR、特異性和靈敏度分別為97.5%、97.1%～100%和94.4%～100%，對(duì)驗(yàn)證集的相應(yīng)預(yù)測(cè)性能指標(biāo)卻均達(dá)到了100%。PLS-DA 對(duì)訓(xùn)練集的相應(yīng)預(yù)測(cè)性能指標(biāo)均達(dá)到了100%，對(duì)驗(yàn)證集的預(yù)測(cè)性能有所下降，但其CCR、特異性和靈敏度也均高于83.3%。這兩種模型對(duì)平江百合樣本的判別靈敏度稍低于對(duì)其它產(chǎn)地百合樣品的判別靈敏度。由表5 可知，PCA-LDA 模型將訓(xùn)練集中1 個(gè)平江樣本錯(cuò)誤判別為龍山樣本，而PLS-DA 將驗(yàn)證集中的一個(gè)平江樣本錯(cuò)誤判別為株洲樣本，兩個(gè)模型對(duì)所有測(cè)試樣本的產(chǎn)地均進(jìn)行了正確的判別。這些結(jié)果驗(yàn)證了采用百合提取液樣品的三維熒光光譜對(duì)百合進(jìn)行品質(zhì)鑒定、產(chǎn)地溯源的可行性與可靠性。

表4 基于百合提取液樣本三維熒光光譜構(gòu)建的PCA-LDA和PLS-DA產(chǎn)地溯源模型的預(yù)測(cè)性能Table 4 Predictive performances of PCA-LDA and PLS-DA origin traceability models based on three dimensional fluorescence spectra of lily extracts

表5 PCA-LDA與PLS-DA對(duì)百合提取液訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集的混淆矩陣Table 5 Confusion matrix of PCA-LDA and PLS-DA for training set,validation set and test set of lily extracts

3 結(jié)論

探究了基于百合粉末熒光光譜與化學(xué)計(jì)量學(xué)相結(jié)合的百合產(chǎn)地溯源方法的可行性和可靠性，結(jié)果表明，基于百合粉末熒光光譜構(gòu)建的判別模型能夠?qū)Σ煌a(chǎn)地的百合樣本進(jìn)行準(zhǔn)確的溯源分析。其中，PCA-LDA 對(duì)訓(xùn)練集和測(cè)試集的CCR 分別為93.6%和95.6%，PLS-DA 的相應(yīng)值分別為98.3%和93.3%。另外，基于百合粉末熒光光譜構(gòu)建的判別模型的預(yù)測(cè)能力與基于百合提取液三維熒光光譜構(gòu)建的判別模型的預(yù)測(cè)能力基本一致。然而，獲取百合提取液的三維熒光光譜需要經(jīng)過超聲提取和離心分離等較繁瑣的樣品處理步驟，所需檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，并且需要消耗有機(jī)溶劑，不適合現(xiàn)場(chǎng)大批量樣品的檢測(cè)?；诎俸戏勰晒夤庾V的產(chǎn)地溯源方法具有樣品預(yù)處理簡(jiǎn)單（只需粉碎樣本）和無需使用任何有機(jī)溶劑的優(yōu)點(diǎn)，因此更適于現(xiàn)場(chǎng)大批量樣品的檢測(cè)。與傳統(tǒng)方法相比，基于百合粉末熒光光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)相結(jié)合的百合產(chǎn)地溯源方法具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、成本低和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，為百合的產(chǎn)地溯源提供了一種新思路，能有效防止百合市場(chǎng)上出現(xiàn)以次充好的現(xiàn)象，有利于維護(hù)百合市場(chǎng)的秩序和消費(fèi)者權(quán)益。