基于高光谱成像技术和主成分分析对粉葛年限的鉴别

粉葛是一种药食两用的植物,含葛根素、淀粉、纤维素、维生素等,具有极高的药用和食用价值。相关研究表明粉葛中化学成分的含量与其生长年限密切相关。目前对粉葛年限鉴别主要依靠传统的理化技术,其操作周期长,破坏样品的完整性,无法快速批量检测。高光谱成像技术(HIS)的发展为粉葛年限的快速、无损鉴定提供了新思路。为了避免因生长年限不足而导致粉葛质量问题,采用高光谱成像技术结合机器学习对其年限进行鉴别。然而高光谱图像数据存在冗余性,所含数据量巨大,且波段之间高度相关,容易对后续的分类效果产生影响。采用主成分分析法(PCA)对高光谱数据进行特征提取,并基于全波段和PCA降维后的数据建立了支持向量机(SVM)、逻辑回归(LR)、多层感知机(MLP)、随机森林(RF)四种分类模型,旨在实现对不同年限粉葛的精准鉴别。使用全波段数据建模时,四种不同的分类模型在不同镜头下测试集的精度分别为78.09%、77.03%、81.43%、72.09%;93.11%、93.79%、94.23%、89.77%。其中MLP模型在SN0605VNIR(VNIR)与N3124SWIR(SWIR)镜头下均取得的了最好的效果。使用PCA降维后的数据建模时,四种不同的分类模型在两个镜头下的测试集精度分别为96.12%、87.53%、95.02%、93.41%;99.26%、97.09%、99.16%、97.91%,其中SVM模型在VNIR和SWIR镜头下均取得了最优的预测精度。结果表明,基于PCA构建的模型能优化数据质量,有效降低波段冗余,进一步提高模型分类性能。对模型参数进一步分析,探究了主成分占比对四种模型预测精度的影响。在VNIR镜头下,四种模型的测试集准确率达最高时,其主成分占比分别为65%、75%、80%、45%;在SWIR镜头下,四种模型的测试集准确率达最高时,其主成分所占比分别为20%、60%、35%、30%。其中,PCA-SVM模型的综合效果最佳,在主成分所占比为20%时达到了较高的预测精度(99.28%)。研究结果表明,高光谱成像技术结合机器学习能够实现对粉葛年限的快速、无损、准确鉴别。

粉葛与其伪品食用葛的鉴别

目的建立粉葛与其伪品食用葛的鉴别方法。方法用传统鉴定方法及现代鉴定技术,对粉葛与食用葛进行鉴别。结果粉葛与食用葛在药材性状、显微特征、薄层色谱、紫外光谱及高效液相色谱方面均有一定的差异。结论该研究结果可以作为粉葛药材品质的鉴定依据。

基于普雷沃氏菌评价粉葛多糖益生元活性

目的:考察粉葛多糖对普雷沃氏菌的体内外促生长作用,从而评价粉葛多糖益生元活性。方法:收集普通喂养小鼠、高脂加乙醇喂养小鼠、粉葛多糖干预高脂加乙醇喂养小鼠8周后的盲肠内容物进行16S rRNA肠道菌群测序分析。选取两株普雷沃氏菌Prevotella copri和Prevotella oralis,配制含粉葛多糖0.2%、0.4%的BHI培养液(0.2%BHI+RPP和0.4%BHI+RPP),配制不含粉葛多糖的BHI培养液(BHI)作为空白对照,对二株普雷沃氏菌进行体外培养。分别于0、3、6、9、12、24、48 h,取样测定OD值(600 nm)和pH值,另将24、48 h的样品留样,用于琥珀酸、乙酸的测定。结果:体内实验表明,粉葛多糖的摄入显著提高了小鼠肠道普雷沃氏菌的丰度。体外实验表明,BHI+0.2%RPP、BHI+0.4%RPP两组比BHI组OD值更高,pH值更低,说明粉葛多糖能促进两株普雷沃氏菌的生长,且产生了更多的酸性代谢产物。此外,BHI+0.2%RPP、BHI+0.4%RPP两组24 h和48 h的培养液中乙酸和琥珀酸的含量均比BHI组的含量高,且大部分具有显著性差异。结论:粉葛多糖体内外对普雷沃氏菌均有促生长作用,推测其具有潜在的益生元活性,为中药多糖作为益生元的研发提供理论基础。

粉葛扦插头的生药学研究

目的对粉葛扦插头进行系统的生药学鉴别研究。方法采用基原鉴别、性状鉴别、显微鉴别、指纹图谱,并采用高效液相色谱法测定葛根素的含量。结果扦插头药材性状特征、横切面和粉末与解离组织显微特征、指纹图谱特征与粉葛类似,HPLC测定粉葛扦插头中葛根素含量为1.12%以上远高于粉葛。结论该研究可为粉葛扦插头鉴别、质量评价、质量标准的制订及进一步开发利用提供一定的参考。