茯苓是一種常見的名貴中藥材，產(chǎn)地主要在云南、安徽、湖北、福建、湖南、廣西、河南等地，不同產(chǎn)地茯苓所含有效成分不同。因此，就有必要對(duì)茯苓的產(chǎn)地進(jìn)行鑒別。本文介紹了高光譜成像儀在茯苓產(chǎn)地鑒別中的應(yīng)用。

茯苓產(chǎn)地傳統(tǒng)鑒別方法：

茯苓為多孔菌科真菌茯苓的干燥菌核川，是我國傳統(tǒng)的名貴中藥材之一，唐代《道藏》將茯苓排人“九大仙草”之列，贊譽(yù)其是“除濕之圣藥”“仙藥之上品”。加工后的茯苓屬于藥食兩用的藥材，是我國衛(wèi)生部公布的第一批按照傳統(tǒng)食藥兩用的34個(gè)品種之一，在常見中醫(yī)臨床組方中的配伍率高于70%。在2020年中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布的新型冠狀病毒感染《疫情防控重點(diǎn)保障物資（醫(yī)療應(yīng)急）清單》中，茯苓是唯一納人的真菌類藥材，且經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)茯苓也是治療新型冠狀病毒感染的高頻藥物。市場上均以產(chǎn)自云南各地、安徽大別山區(qū)、湖北九資河的茯苓品質(zhì)為佳，此外福建、湖南、廣西、河南等地也有種植。由于菌種不同以及栽培環(huán)境等的差異，除了表觀特征有所不同外，不同產(chǎn)地茯苓所含有效成分也不同。

鑒別茯苓產(chǎn)地的傳統(tǒng)方法大多為主觀判斷，如觀察形態(tài)、咀嚼口感、嗅聞氣味、掂量質(zhì)地等，這些方法容易受到主體自身的影響，且難以推廣形成規(guī)范。通過測量化合物含量來鑒別產(chǎn)地的方法有HPLC、紫外分光光度法、UPLC-QTOF-MS/MS等，這些方法需要將樣品粉碎配置形成溶液來進(jìn)行測量，受限于場地、儀器、材料價(jià)格、專業(yè)人員等多種因素，耗時(shí)久、成本高、樣品不能還原。因此，亟需尋找一種快速、便捷、耗時(shí)短、操作簡單的鑒別產(chǎn)地方法，而高光譜成像技術(shù)無疑是最好的選擇。

高光譜成像儀在茯苓產(chǎn)地鑒別中的應(yīng)用：

高光譜成像技術(shù)結(jié)合多種算法分析的方法，由于簡單、快捷、準(zhǔn)確性高，廣泛應(yīng)用于食用菌的產(chǎn)地鑒別。而高光譜成像技術(shù)的光譜范圍基本囊括可見光（400～780nm）和近紅外光（780～2526nm），波長范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，且能夠做到“無損、快速、操作簡易”和批量檢測，無需將樣品粉碎或溶解制成溶液即可通過探測燈掃描獲得樣品光譜信息，且高光譜可以將可見-短波紅外波長范圍分成2個(gè)波段分別或者融合進(jìn)行處理分析，以供建立識(shí)別模型時(shí)選定最合適的波段類型。目前，高光譜成像技術(shù)已廣泛應(yīng)用于食品、農(nóng)作物、醫(yī)藥、土壤環(huán)境等領(lǐng)域?；诟吖庾V成像技術(shù)的無損產(chǎn)地鑒別，可以建立最優(yōu)預(yù)測模型，提升茯苓產(chǎn)地鑒別的準(zhǔn)確性。具體步驟如下：

1.樣品選擇

搜集不同區(qū)域的茯苓產(chǎn)品，各區(qū)域茯苓產(chǎn)品選擇多塊，以保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.光譜數(shù)據(jù)采集

使用高光譜成像儀采集樣品的光譜數(shù)據(jù)，在采集時(shí)需要在20℃的溫度下進(jìn)行，將茯苓樣品按照規(guī)定擺放于移動(dòng)平臺(tái)，每次掃描多個(gè)樣品。

3.光譜數(shù)據(jù)處理

第一步，將收集完成的高光譜數(shù)據(jù)，利用儀器自帶的校正軟件進(jìn)行原始高光譜圖像數(shù)據(jù)的校正，儀消除儀器、電流等外部因素對(duì)樣品數(shù)據(jù)的影響。

第二步，將校正后的高光譜圖像數(shù)據(jù)，利用ROI工具，對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行感興趣區(qū)域數(shù)據(jù)的提取，用作后續(xù)數(shù)據(jù)的處理。

第三步，光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理，采用不同預(yù)處理方法消除原始光譜數(shù)據(jù)中的干擾信息，例如S-G平滑法、一階導(dǎo)數(shù)法、二階導(dǎo)數(shù)法等。

第四步：分類模型建立。分別使用不同的分析方法，例如偏最小二乘法辨別分析等，結(jié)合不同預(yù)處理方法進(jìn)行茯苓產(chǎn)地識(shí)別模型的建立。

第五步：模型評(píng)價(jià)。產(chǎn)地識(shí)別模型建立后，不同組合訓(xùn)練集和預(yù)測集的準(zhǔn)確率都能夠評(píng)價(jià)模型的性能。但在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)分組若不平衡，依靠準(zhǔn)確率評(píng)估的方法就會(huì)存在明顯缺陷。因此，就需要采用不同的方法對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)以保證分類模型的精度。

采用高光譜成像技術(shù)對(duì)不同地區(qū)茯苓樣品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在獲取茯苓樣品高光譜數(shù)據(jù)后，提取相關(guān)感興趣區(qū)的平均光譜，并采用不同的光譜分析方法得到茯苓樣品敏感波段，建立茯苓樣品判別的預(yù)測模型對(duì)判別模型進(jìn)行評(píng)判，最終選用最優(yōu)模型下敏感波段對(duì)應(yīng)的高光譜圖像進(jìn)行分析，以獲取茯苓樣品的不同信息特征，進(jìn)而對(duì)茯苓樣品進(jìn)行區(qū)域的劃分。