基于便携式近红外光谱技术的粉防己产地溯源与生物碱定量现场快检研究

本研究针对药用植物采收监管与质量控制中的现场快速筛查需求，开发了便携式NIR光谱结合化学计量学技术的新方法。研究人员成功实现了粉防己地理起源的精准判别（LightGBM模型准确率达100%）及生物碱成分（magnoflorine、fangchinoline、tetrandrine）的无损定量分析，为中药材全产业链质量管控提供了可靠的技术支撑。

　　

面对药用植物田间采收、市场监管与加工质控等关键环节的迫切需求，开发快速可靠的现场筛查工具对保障中药材全产业链质量安全具有重要意义。本研究创新性地将便携式近红外（NIR）光谱技术与多元化学计量学方法相结合，实现了药用植物根茎地理起源的无损快速判别及生物碱成分的精准定量分析。以传统中药粉防己（Stephania tetrandra）为研究对象，验证了该现场检测技术的有效性与实用性。研究结果表明：经萨维茨基-戈雷滤波联合二阶导数（S–G + 2^nd der.）预处理后，LightGBM分类器在地理起源判别中达到100%准确率与1.0的F1值。针对生物碱组分，采用偏最小二乘回归（PLSR）、反向传播神经网络（BPNN）及随机森林（RF）算法分别对木兰碱（magnoflorine）、防己诺林碱（fangchinoline）和粉防己碱（tetrandrine）进行定量预测。最优模型分别为：木兰碱的CARS-MSC-RF组合、防己诺林碱的Full-MSC-BPNN组合以及粉防己碱的Full-SNV + 2^nd der.-BPNN组合。通过预测值与实测值的配对T检验（p > 0.05）进一步验证了模型可靠性。该研究凸显了便携式NIR光谱技术在中药材地理溯源与生物碱定量分析中的应用潜力，为行业质量管控提供了创新性技术手段。