荧光多光谱成像技术用于中药饮片指纹图谱构建的研究

为寻求解决中药饮片质量控制和评价问题的新突破，在对现行中药指纹图谱方法调研，并进行一系列试探性实验的基础上，提出运用荧光多光谱成像技术进行中药饮片检测及指纹图谱构建。采集中药饮片荧光多光谱图像，从中提取各像素荧光光谱，并对其分类。根据分类结果获得饮片不同生物组织结构的空间分布状态，并对饮片图像进行图像分割，提取饮片空间分布特征作为空间指纹图谱。将中药饮片与其常见伪品、地方习用品等作对照，提取饮片及其不同组织结构的荧光特征光谱，进而提取饮片主要活性成分的特征光谱。构建中药饮片的"空间＋光谱"指纹图谱，实现检品真伪、品质、基源、生品与炮制品的鉴别。.本技术检测过程准确、快速、无损；不同形态，不同药用部位均可检测；同一样品可反复检测，结果重复性好。所构建指纹图谱具备特征性、专属性、稳定性、模糊性和有效性,所有数据均可量化。是一项有望广泛用于中药生产与研究的技术。

本课题将荧光多光谱成像技术运用于中药饮片检测及指纹图谱构建，以建立中药饮片质量控制和评价问题的新方法。根据课题开展的需要，搭建出中药饮片适用的凝视型多光谱成像装置，配合自行开发的操作软件，可实现中药饮片的准确、无损和快速检测及分析。目前装置工作光谱范围为600nm-1100nm 的可见－近红外波段, 光谱分辨率可达0.5nm , 空间分辨率可达0.1mm ，采集一个由60幅图像组成的光谱立方体可在60s 内完成。实现了凝视型反射光谱图像和透射光谱图像两种采集方式。在对20余种常用中药进行光谱成像研究的基础上，建立了光谱立方体数据分析方法，结果符合中药指纹图谱应具备的特征性、专属性、稳定性、模糊性和重现性，所有数据均可量化。针对中药饮片生物特征，建立了光谱提取和空间分割方法，获得了检品多参量特征，分析结果与生物鉴定结果相吻合，验证了构建中药“空间+光谱”指纹图谱方法的可行性。并通过大量稳定性、精密度、重复性实验，对常用中药饮片进行了筛选，确定了本方法的适用范围。在顺利完成研究计划的基础上，课题在中药储藏环境对品质影响、中药煎煮过程监控、中药的显微光谱技术等方面进行了试探性研究，并取得了理想的结果。课题的研究成果为多光谱成像技术在中药生产研究领域的广泛推广奠定了理论和技术基础。.依托本项目，共计发表学术论文20篇，其中SCI/EI收录8篇，其它均在国家核心期刊上发表；培养研究生8人，其中博士研究生1人，硕士研究生7人；申请国家发明专利1项。