激光诱导击穿光谱结合化学计量学的淫羊藿产地快速鉴别

作者：罗雅文; 董大明^*

来源：西北师范大学学报(自然科学版), 2023, 59(02): 54-71.

DOI：10.16783/j.cnki.nwnuz.2023.02.009

• 淫羊藿
• 激光诱导击穿光谱
• 产地鉴别
• 机器学习

淫羊藿具有增加心脑血管血流量,促进造血和增强免疫功能等功效.淫羊藿的药效受产地的影响,为确保其质量,需对淫羊藿产地进行快速鉴别.为此,采用激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)结合化学计量学方法对淫羊藿产地实现快速准确鉴别.通过获取6个产地淫羊藿样品的LIBS光谱数据,对比研究两种光谱数据降维方法,基于主成分分析(Principal component analysis,PCA)的特征提取和基于原子光谱数据库的特征谱线选择,并结合线性判别分析、k近邻、随机森林(Random forest,RF)和支持向量机(Support vector machine,SVM)4种机器学习算法,实现不同产地淫羊藿样品的鉴别,最终建立产地溯源算法模型.在PCA可视化中,相同产地淫羊藿样品的光谱数据具有明显的聚类效果.开发的模型均能够实现淫羊藿产地的准确鉴别,其中PCA-SVM模型的分类效果最好,测试集分类准确率为99.17%.此外,采用RF模型计算所选元素谱线的重要性,结果表明Si元素(SiⅠ251.61 nm)是区分不同产地淫羊藿的最重要变量,其他元素的重要性依次为K,Mn,Ca,C,N,Mg,H和Fe.实验结果表明,LIBS结合化学计量学方法可以实现淫羊藿产地的快速准确鉴别,为中药的产地溯源提供了一种新的快速检测方法.

• 单位
  山西农业大学