三七，又名文州三七，為五加科人參屬植物，是臨床常用傳統(tǒng)中藥。三七商品有主根、剪口、側(cè)根、須根的劃分，不同部位的藥用成分構(gòu)成有較大差異，臨床功效也不盡相同。三七的主要商業(yè)價值在于剪口和主根，三七粉是三七的主要消費(fèi)和商品形式。但剪口、主根、側(cè)根和須根等在粉末狀態(tài)下顏色相同，通過肉眼很難對其進(jìn)行鑒別。已有研究表明，三七揮發(fā)性成分眾多，且三七不同部位揮發(fā)物有差異。因此，可以通過三七粉揮發(fā)物的檢測對不同部位三七粉進(jìn)行鑒別。
電子鼻可以快速準(zhǔn)確地檢測出不同的揮發(fā)物類型，通常對一些產(chǎn)品的整體信息提供綜合評估，氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）主要用于揮發(fā)性物質(zhì)的定性和半定量，國內(nèi)外已有許多采用電子鼻結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)研究五加科中藥材揮發(fā)性成分的研究。本研究采用電子鼻技術(shù)結(jié)合GC-MS對三七整根粉、剪口粉、主根粉、側(cè)根粉和須根粉5 種三七粉揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，從而鑒別這5 種三七粉。
不同部位三七粉揮發(fā)物變化
經(jīng)GC-MS 聯(lián)用技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，5 種不同部位三七粉揮發(fā)物共有31 種，包括萜烯類17 種，占比43.51%～56.21%；芳香族化合物2 種，占比13.75%～25.77%；烷烴類8 種，占比1.06%～3.51%；烯烴、酸類和醇類4 種，占比26.86%～39.23%。采用Duncan法進(jìn)行多重比較，主要的代表性揮發(fā)物見表2。
由表2可知，5 種不同部位三七粉的揮發(fā)物在成分和含量上均存在差異（P＜0.05）。5 種三七粉檢測到的揮發(fā)物總量相互之間差異顯著（P＜0.05）（參照總量平均值）。側(cè)根粉未檢測出中苯乙酮和γ-依蘭油烯成分，主根中未檢測出α-杜松烯成分，其余成分在5 種三七粉中均有分布。5 種三七粉相互之間均存在顯著差異（P＜0.05）的揮發(fā)物成分是桉油烯醇和香橙烯，無顯著差異（P＞0.05）的成分是辛酸。其余萜烯類、芳香族化合物和烷烴成分均存在不同程度的差異（P＜0.05）。因此，可以通過電子鼻利用以上化合物含量差異鑒別5 種三七粉。
不同部位三七粉揮發(fā)物變化
從圖1可以看出，電子鼻每個傳感器對5 種三七粉均有響應(yīng)，且響應(yīng)值的變化均不相同。其中傳感器S2、S6、S8和S9的響應(yīng)值變化顯著高于其他傳感器。傳感器S2具有廣譜響應(yīng)性，揮發(fā)物含量越大，其響應(yīng)值變化越大，萜烯類物質(zhì)在揮發(fā)物中含量占比最高，其對S2響應(yīng)值的變化貢獻(xiàn)率最高。5 種三七粉的萜烯類物質(zhì)在成分和含量上均存在顯著差異（P＜0.05），總含量大小依次為整根粉、剪口粉、主根粉、側(cè)根粉、須根粉，與S2的響應(yīng)值變化規(guī)律一致。傳感器S6對烷烴化合物靈敏，其響應(yīng)值的變化從大到小依次為主根粉、剪口粉、整根粉、須根粉、側(cè)根粉，GC-MS聯(lián)用儀分析的結(jié)果（表2）顯示，5 種三七粉烷烴含量高低與S6的響應(yīng)值變化規(guī)律相同。傳感器S8和S9對芳香族化合物靈敏，響應(yīng)值的變化從大到小依次為整根粉、剪口粉、側(cè)根粉、須根粉、主根粉，GC-MS聯(lián)用儀分析結(jié)果顯示5 種三七粉的芳香族化合物在成分和含量上均存在差異（P＜0.05），且5 種三七粉芳香族化合物在含量上的差異與電子鼻S8、S9的響應(yīng)值變化差異相同。由以上各樣品的電子鼻傳感器的響應(yīng)曲線差異分析可以表明，電子鼻在不同部位三七粉的鑒別上具有可行性。
特征數(shù)據(jù)分析
特征變量之間存在高沖突數(shù)據(jù)會影響特征融合數(shù)據(jù)的可靠性，繼而會影響分類模型建模結(jié)果，而Pearson相關(guān)系數(shù)在度量數(shù)據(jù)之間的沖突程度上表現(xiàn)良好。以整根粉10 根傳感器響應(yīng)值的INV特征數(shù)據(jù)和整根粉單個傳感器S2響應(yīng)值的8 個特征數(shù)據(jù)為例分析特征數(shù)據(jù)之間的冗余程度。圖2是這兩種不同維度數(shù)據(jù)各自的Pearson相關(guān)矩陣，其中相關(guān)系數(shù)的絕對值越接近1，說明二者之間的相關(guān)性越大；相關(guān)系數(shù)的大小在圖中用橢圓形球的寬窄和顏色表示，正負(fù)用橢圓形球的左偏和右偏表示。由圖2A可知，除S7、S9傳感器外，其余8 個傳感器之間都存在大量冗余信息；由圖2B可知，除了最大值特征T4和BFV b特征T7外，其余6 個特征數(shù)據(jù)之間存在大量冗余信息。所以，需要對特征數(shù)據(jù)進(jìn)行特征降維提高分類模型的精度。
參考文獻(xiàn)：李麗霞,張浩,林宇浩,等.電子鼻結(jié)合GC-MS鑒別不同部位的三七粉[J].食品科學(xué),2023,44(20):321-329.
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電子鼻可以快速準(zhǔn)確地檢測出不同的揮發(fā)物類型，通常對一些產(chǎn)品的整體信息提供綜合評估，氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）主要用于揮發(fā)性物質(zhì)的定性和半定量，國內(nèi)外已有許多采用電子鼻結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)研究五加科中藥材揮發(fā)性成分的研究。本研究采用電子鼻技術(shù)結(jié)合GC-MS對三七整根粉、剪口粉、主根粉、側(cè)根粉和須根粉5 種三七粉揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，從而鑒別這5 種三七粉。
不同部位三七粉揮發(fā)物變化
由表2可知，5 種不同部位三七粉的揮發(fā)物在成分和含量上均存在差異（P＜0.05）。5 種三七粉檢測到的揮發(fā)物總量相互之間差異顯著（P＜0.05）（參照總量平均值）。側(cè)根粉未檢測出中苯乙酮和γ-依蘭油烯成分，主根中未檢測出α-杜松烯成分，其余成分在5 種三七粉中均有分布。5 種三七粉相互之間均存在顯著差異（P＜0.05）的揮發(fā)物成分是桉油烯醇和香橙烯，無顯著差異（P＞0.05）的成分是辛酸。其余萜烯類、芳香族化合物和烷烴成分均存在不同程度的差異（P＜0.05）。因此，可以通過電子鼻利用以上化合物含量差異鑒別5 種三七粉。
不同部位三七粉揮發(fā)物變化
特征數(shù)據(jù)分析
結(jié)論
采用電子鼻和GC-MS對5 種不同部位的三七粉樣品進(jìn)行分析、鑒別。從5 種樣品中鑒定出了31 種成分，對其中15 種主要成分進(jìn)行分析，主要成分在種類和含量上都有差異，特別是揮發(fā)物總量、烷烴和芳香族化合物差異顯著。通過特征提取和模型優(yōu)化兩種方法提高了電子鼻對三七粉的識別準(zhǔn)確率，IRIV選擇的特征是能夠體現(xiàn)烷烴、芳香族化合物和揮發(fā)物總量差異的4 根傳感器響應(yīng)值的特征。最優(yōu)的GWO-IRIV-LSSVM模型可對道地產(chǎn)區(qū)文山5 種不同部位三七粉進(jìn)行有效區(qū)分，測試集準(zhǔn)確率為97.5%。證實(shí)了一些重要化合物的含量在5 種樣品中存在顯著差異。該方法可對道地產(chǎn)區(qū)文山不同部位三七粉客觀、高效、準(zhǔn)確地鑒別，可用于道地產(chǎn)區(qū)優(yōu)質(zhì)三七粉混入劣質(zhì)三七粉的檢測。參考文獻(xiàn)：李麗霞,張浩,林宇浩,等.電子鼻結(jié)合GC-MS鑒別不同部位的三七粉[J].食品科學(xué),2023,44(20):321-329.
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