無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法技術

本發明專利技術屬于藥材鑒別領域，其公開了一種無損檢測冬蟲夏子座粉/粉片真偽的方法，解決傳統技術中檢測方式存在操作繁瑣、檢測成本高、需要消耗樣品的問題。該方法包括：a.選取正、負樣品；b.采集樣品的高光譜圖像；c.對高光譜圖像進行處理并利用主成分分析法提取相關特征；d.建立PLS-DA預測模型；e.利用PLS-DA預測模型對待檢測對象進行檢測；f.根據模型輸出判別待檢測對象的真偽。本發明專利技術適用于對冬蟲夏草子座粉樣品進行快速、準確鑒別。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于藥材鑒別領域，具體涉及無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法。
技術介紹
冬蟲夏草Cordycepssinensis(Berkeley)Saccardo為麥角菌科真菌冬蟲夏草菌寄生在鱗翅目蝙蝠蛾科蝠蛾屬(Hepialus)幼蟲上形成的蟲生子囊真菌，為麥角菌科蟲草屬真菌冬蟲夏草的子座及其寄主鱗翅目蝙蝠蛾科昆蟲蝙蝠蛾的幼蟲尸體的復合物，性甘平，補肺益腎，止血化痰，用于久咳虛喘，勞咳咯血，陽痿遺精，腰膝酸痛，是我國傳統的名貴中藥材。冬蟲夏草生長環境特殊，主要分布于我國青藏高原海拔3000～5000米的高山草甸和高山灌叢。青海、西藏、四川、甘肅和云南是冬蟲夏草的主要產區，青海的產量和質量居各省區之首，玉樹、果洛等是青海冬蟲夏草主產地。冬蟲夏草目前尚不能進行人工培育，而野生冬蟲夏草的分布區域狹小，自然寄生率低，對環境條件要求苛刻，加之近年來的生態破壞和掠奪式采挖，使冬蟲夏草的產量逐年下降，價格不斷攀升。因此，市場上存在嚴重的摻偽、增重等造假現象。除了冬蟲夏草之外，其他蟲草屬真菌寄生在昆蟲子座上形成的復合體也被稱為“蟲草”，其中一些常被用作冬蟲夏草的偽品，性狀相似而難以區分。傳統技術中的鑒定方法主要是依據中藥的來源、品種形態、性狀、顯微特征、理化鑒別、檢查、含量測定等依靠經驗或者精密儀器進行檢驗，尤其是顯微特征、理化鑒別、檢查、含量測定等方法均需要消耗原材料，通過藥材表面的特征很難進行鑒定。近年來，使用DNA分子標記的檢測方式進行藥材的檢測與鑒別也常見報道。但是，這種檢測方式操作繁瑣，試劑和檢測費用較高，樣品準備程序復雜，難以推廣。最重要的是，目前的各種檢測方法都需要消耗樣品，故只能抽樣檢測，不可能做到全部產品的檢測，因此難以滿足中藥材產業的需要。子座是冬蟲夏草菌絲延伸于蝙蝠蛾幼蟲體外并反復扭結和分化形成的，其結構和組成有很強的特征性，通過子座的辨別，將極大提高冬蟲夏草真偽鑒別的準確性，因此建立快速準確的無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，對規范市場、保證藥材質量具有非常重要的意義。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提出一種無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，解決傳統技術中檢測方式存在操作繁瑣、檢測成本高、需要消耗樣品的問題。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案是：建立冬蟲夏草子座粉/粉片PLS預測模型，在進行冬蟲夏草子座粉/粉片鑒別時，將待檢測樣品放置入高光譜反射圖像采集系統中，利用所述高光譜反射圖像采集系統采集所述待檢測樣品的高光譜信息，并對采集的高光譜信息進行圖像處理后輸入已建立的冬蟲夏草子座粉/粉片PLS預測模型進行預測，根據預測輸出值對該樣品進行鑒別。具體的，在進行冬蟲夏草子座粉/粉片鑒別時，利用高光譜反射圖像采集系統采集的高光譜信息為待檢測樣品的像元光譜信息。具體的，所述建立冬蟲夏草子座粉/粉片PLS預測模型的步驟包括：A1.選取冬蟲夏草原草樣品，截取子座部分，分別經預處理后制備成子座粉/粉片作為正樣品集；A2.選取易與冬蟲夏草原草混淆的樣品，截取子座部分，分別經預處理后制備成子座粉/粉片作為負樣品集；A3.分別將正樣品集中的正樣品和負樣品集中的負樣品放置入高光譜反射圖像采集系統中，利用所述高光譜反射圖像采集系統采集樣品的高光譜信息；A4.對采集的高光譜信息進行圖像處理后提取光譜特征，將提取的光譜特征錄入數據庫；A5.重復步驟A3-A4，直至完成正、負樣品集中的所有樣品的光譜特征的提取和錄入；A6.隨機選取一定數量樣品的光譜特征建立PLS預測模型。具體的，在建立冬蟲夏草子座粉/粉片PLS預測模型時，步驟A3和A4中，所述高光譜反射圖像采集系統采集的樣品高光譜信息為該樣品的像元光譜信息。具體的，步驟A1中，選取全國不同產地的冬蟲夏草原草樣品，截取子座部分，分別經預處理后制備成子座粉/粉片作為正樣品集。具體的，所述選取全國不同產地的冬蟲夏草樣品具體包括：選自全國主產區青海玉樹、青海果洛、青海海南、青海海東、四川、西藏、甘肅、云南八個地區冬蟲夏草樣品。具體的，步驟A2中，選取市面上多種易與冬蟲夏草原草混淆的樣品，截取子座部分，分別經預處理后制備成子座粉/粉片作為負樣品集。具體的，步驟A2中，所述易與冬蟲夏草混淆的樣品包括但不僅限于：麻脊背、蛹蟲草、亞香棒、涼山蟲草以及冬蟲夏草發酵菌絲粉等。具體的，步驟A1中，所述預處理是指依次經過干刷、清洗、40℃低溫干燥。具體的，步驟A2中，所述預處理是指依次經過干刷、清洗、40℃低溫干燥。具體的，步驟A4中，對采集的高光譜信息進行圖像處理后按照正、負樣品光譜方差最大化原則提取光譜特征。具體的，步驟A6中，隨機選取一定數量樣品的光譜特征的方法是：隨機選取等比例的正、負樣品的光譜特征。具體的，根據預測輸出值對該樣品進行鑒別的具體方法為：對PLS預測模型的預測結果進行統計，利用正態分布概率密度函數檢驗預測結果概率密度分布是否符合正態分布，其中，正態分布概率密度函數為：μ為預測結果的均值，σ2為預測結果的方差；當預測結果概率密度分布滿足正態分布，且同時滿足1.0≤μ≤1.3；σ2≤0.12則判定待檢測樣品為冬蟲夏草子座粉/粉片。具體的，所述高光譜反射圖像采集系統采用碲鎘汞二維陣列檢測器，光源為石英鹵素燈。所述高光譜反射圖像采集系統的光譜采集范圍為短波紅外波段940–2537nm。所述高光譜反射圖像采集系統的像素為320×256，像素大小150μm×150μm，采用視場為50mm鏡頭。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100fps。具體的，利用所述高光譜反射圖像采集系統采集該樣品的高光譜信息，具體步驟如下：①采集獲得該樣品(m×n)個像元在k個波段下的連續光譜曲線，每一波段對應的光譜信號響應值為Ik，k＝1，2…K；②利用標準白板標定圖像的光強值，計算每幅圖像在第k個波段下高光譜反射圖像的相對光強值其中為第k個波段下每個冬蟲夏草子座粉/粉片高光譜反射圖像的相對強光值；Ik為第k個波段下每個冬蟲夏草子座粉/粉片高光譜反射圖像的光強值；為第k個波段下標準白板高光譜反射圖像的光強值；Dk為第k個波段下采集的全黑標定圖像光強值；③將計算出來的相對光強值經過A/D轉換，轉換為光譜曲線。具體的，步驟A4中所述對采集的高光譜信息進行圖像處理后提取光譜特征，具體包括：對采集各像元數據按光譜維分別進行均值中心化變換后，進行PCA變換，扣除無用的背本文檔來自技高網...

【技術保護點】
無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，其特征在于，包括以下步驟：建立冬蟲夏草子座粉/粉片PLS預測模型，在進行冬蟲夏草子座粉/粉片鑒別時，將待檢測樣品放置入高光譜反射圖像采集系統中，利用所述高光譜反射圖像采集系統采集所述待檢測樣品的高光譜信息，并對采集的高光譜信息進行圖像處理后輸入已建立的冬蟲夏草子座粉/粉片PLS預測模型進行預測，根據預測輸出值對該樣品進行鑒別；所述高光譜信息為待檢測樣品的像元光譜信息。

【技術特征摘要】
2015.01.14 CN 20151001821271.無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，其特征在于，包括以下步驟：
建立冬蟲夏草子座粉/粉片PLS預測模型，在進行冬蟲夏草子座粉/粉片鑒別時，將待檢
測樣品放置入高光譜反射圖像采集系統中，利用所述高光譜反射圖像采集系統采集所述待檢
測樣品的高光譜信息，并對采集的高光譜信息進行圖像處理后輸入已建立的冬蟲夏草子座粉
/粉片PLS預測模型進行預測，根據預測輸出值對該樣品進行鑒別；所述高光譜信息為待檢測
樣品的像元光譜信息。
2.如權利要求1所述的無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，其特征在于，所述
建立冬蟲夏草子座粉/粉片PLS預測模型的步驟包括：
A1.選取冬蟲夏草原草樣品，截取子座部分，分別經預處理后制備成子座粉/粉片作為正
樣品集；
A2.選取易與冬蟲夏草原草混淆的樣品，截取子座部分，分別經預處理后制備成子座粉/
粉片作為負樣品集；
A3.分別將正樣品集中的正樣品和負樣品集中的負樣品放置入高光譜反射圖像采集系統
中，利用所述高光譜反射圖像采集系統采集樣品的高光譜信息；
A4.對采集的高光譜信息進行圖像處理后提取光譜特征，將提取的光譜特征錄入數據庫；
A5.重復步驟A3-A4，直至完成正、負樣品集中的所有樣品的光譜特征的提取和錄入；
A6.隨機選取等比例的正、負樣品的光譜特征建立PLS預測模型；
步驟A3和A4中，所述高光譜反射圖像采集系統采集的樣品高光譜信息為該樣品的像元
光譜信息。
3.如權利要求2所述的無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，其特征在于，
步驟A1中，選取全國不同產地的冬蟲夏草原草樣品截取子座部分，分別經預處理后制
備成子座粉/粉片作為正樣品集；
所述選取全國不同產地的冬蟲夏草樣品具體包括：選自全國主產區青海玉樹、青海果洛、
青海海南、青海海東、四川、西藏、甘肅、云南八個地區冬蟲夏草樣品。
4.如權利要求2所述的無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，其特征在于，
步驟A2中，選取市面上多種易與冬蟲夏草原草混淆的樣品截取子座部分，分別經預處
理后制備成子座粉/粉片作為負樣品集；
所述易與冬蟲夏草混淆的樣品包括：麻脊背、蛹蟲草、亞香棒、涼山蟲草、以及冬蟲夏
草發酵菌絲粉。
5.如權利要求2所述的無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，其特征在于，
步驟A1和A2中，所述預處理是指依次經過干刷、清洗、40℃低溫干燥。
6.如權利要求2所述的無損檢測冬蟲夏草子座粉/粉片真偽的方法，其特征在于，
步驟A4中，對采集...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張雪峰，譚福元，
申請(專利權)人：青海春天藥用資源科技利用有限公司，
類型：發明
國別省市：青海;63