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多光谱表型成像技术在植物中草药材研究中的应用

发表时间:2019-12-23 13:57:15点击:81

来源:北京博普特科技有限公司

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VideometerLab作为一种全新的多光谱成像测量平台,集成了光谱和视觉测量技术,可广泛用于传统植物中药材种植、表型、成分鉴定以及生理性状研究、适合中药种质资源库建设,适用于各中医药大学、中药研究所以及中药材研究所。

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例如可对植物中药材的种子、果实、叶片、茎干、根等进行颜色、形态、尺寸等性状测量,同时对植物中药材的光谱学特征以及形态特征综合进行研究。传统上已经有研究者将近红外光谱技术以及紫外光谱进行植物中药材研究,VideometerLab集成了可将光波段RGB成像、紫外成像以及近红外成像以及叶绿素荧光成像模块,使用植物中药材从幼苗到收获甚至制成粉剂、胶囊、片剂的研究。同时VideometerLab是一款可高效用于鉴别真假中药材的快速检测利器。真假药材在光谱特征、形态以及所含成份的光谱特征方面都会有所差别。有时药材真伪难辨,送往实验室分析时间长且成本高昂,但利用多光谱成像测量系统,结合RGB图像解读中药材化学成份数据以及表型形态等特征,研究者可建立起数据库。用户只需要以仪器扫描药材,与筹建数据库进行比对,只需数分钟便可得知药材的品种,通过研究可建立起药材品种数据库,用家可以快速分辨真伪。多光谱成像技术在植物中药材研究中有着非常广泛的应用空间。

中药饮片的多光谱表型荧光图谱

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VideometerLab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。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。该videometerLab多光谱荧光成像系统最多含30多个波段,光谱工作光谱范围为365nm-970nm 的可-近红外波段, 光谱分辨率可达20nm , 空间分辨率可达40um,采集一个由19幅图像组成的光谱立方体可在5-10s内完成,利用反射光谱图像和透射光谱图像两种采集方式。在对多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,同时系统还可用于中药储藏环境对品质影响、中药煎煮过程监控研究。

中药材资源种质资源库建设

国内已经出版了《中草药识别图谱》,所选的中草药均为各地区常见中草药品种,并按根茎类、花叶类、果皮类、种子类、全草类、动物类、矿石类和其他类进行分类讲述,每种中草药均按性味功效、主治病状、分布区域、采集加工、贮藏、禁忌事项等加以介绍,每一味中草药除了文字描述外,还配有植物生长图与成品药材图,图片清晰、准确,读者可一目了然。

但目前市场上还缺乏中草药药材进行客观鉴别的多功能仪器设备,丹麦VideometerLab多光谱成像系统,参见产品链接,可用于中草药形态、尺寸、成分等数据研究,为中草药药材研究提供一种客观的手段,从而在定性和定量角度提供科学依据,例如除了直观图谱介绍,研究者可就根茎类、花叶类、果皮类、种子类、全草类的形态、成份、表型特征加以区分鉴别,这也为鉴别假中草药材提供了一款利器。

VideometerLab多光谱成像系统最适合中医药研究院、中医药大学、中医药研究所、中药材研究机构。 真假药材在光谱特征、形态以及所含成份的光谱特征方面都会有所差别。有时药材真伪难辨,送往实验室分析时间长、成本高昂,但利用多光谱成像测量系统,结合RGB图像解读中药材化学成份数据以及表型形态等特征,研究者可建立起数据库。

例如可利用多光谱包括可见光成像,对易混淆中草药的叶形态—脉序图谱进行鉴别,建立其相应的数据库,最终形成一个新的鉴别中草药品种真伪的系统。

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