银杏树叶提取物(EGb)具有重要的医学应用。但银杏树没有亚种,所以土壤、气候环境等产地因素对银杏树叶中的EGb等主要活性成分具有较大影响,进而影响其药用效果。
为了实现对有机样本的快速鉴别和产地溯源,西电超快激光技术与应用研究中心(UPL)基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术与机器学习算法开展了有机物的快速鉴别与溯源方法研究。利用我们自行研制的基于光纤光谱仪的台式LIBS系统,通过光谱分析算法优化,实现了不同种类有机物种类的快速鉴别,鉴别正确率大于96%(Plasma Science and Technology 2020, 22 (7): 074012;光谱学与光谱分析, 2021,41(2): 606-611)。在此基础上,进一步优化算法,我们又开展了国内不同省市的银杏树产地溯源。为研究更小地域范围内的银杏树叶地域差异,近期,本中心利用对西安市不同地点的新鲜银杏叶样本的LIBS光谱分析。在对光谱数据进行主成分分析预处理的基础上,结合线性判别分析算法,实现了小地域范围内对银杏叶样本超过97.5%的产地鉴别正确率,相关成果发表在国际光谱学领域TOP期刊Spectrochimica Acta Part B(http://doi.org/10.1016/j.sab.2021.106192)。在该研究中,所采集的银杏样本的生长地域范围非常小,而且样品是未经任何工业处理的新鲜树叶。因此,该方法对于实际农产品产地快速溯源、有机物高准确率鉴别等方面具有指导意义。
本研究表明LIBS与化学计量学算法结合是一种快速准确的物质分类方法,能够为食品快速溯源、生物组织原位鉴别和爆炸物远程分析等领域提供快速、实时和高准确性的鉴别方法。利用该技术,我们中心近期在有机爆炸物高灵敏度鉴别、霉菌检测、文物鉴别、合金远程探测等方面也均开展了一系列工作,后续将陆续报道相关研究进展。

图1 台式LIBS系统

图2 小地域范围银杏树产地溯源