一种野生、组培及大棚种植金线莲的鉴别方法与流程

• 花匠小妙招
• 2025-03-17 22:53

本发明涉及一种金线莲鉴别方法，尤其是涉及一种野生、组培及大棚种植金线莲的鉴别方法，属于食品技术领域。

背景技术：

金线莲(anoectochilusfox.burghii)又别称花叶开唇兰，金线兰、金蚕等，兰科开唇兰属多年生草本植物，素有“药王”之称，以全草入药，味平、甘，具有清凉解毒，消炎止痛，滋阴降火功能。对蛇伤、止泻、发烧、无名肿痛均有明显的治疗效果疗效，使用安全没有毒副作用。由于金线莲生产条件要求比较特殊、人为采收过度所以导致野生金线莲濒临灭绝，目前金线莲已被纳入台湾地区29种需要保护的稀有植物中，在福建省也将其当做省级药材品种来保护。近年来金线莲在养生领域颇具名气，其药用价值越来越受到青睐，而一些不法商人开始在药材中掺假、以次充好在全国甚至国外市场进行销售欺骗消费者。由于野生金线莲品质高，且较为稀有，在市场上销售价格高，市场上以非野生金线莲冒充野生金线莲的现象屡见不鲜，使消费者产生困惑与不安，已造成极其恶劣的不良影响，严重影响了福建金线莲在国际市场的声誉。因此，建立金线莲不同种植方式的鉴别技术，对于维护金线莲质量安全信誉、保障消费者安全是极其重要的。

传统上鉴别野生金线莲主要依靠“感官”完成，不但需要鉴别者丰富的鉴别经验，鉴别周期较长，而且容易受到各种主观和外界因素的干扰，数据的“一致性”和“量化性”都不足，难以客观且稳定地表征其实际情况，因此有必要寻找一种标准化且易操作的手段实现野生、组培及大棚种植金线莲的鉴别。

质子传递反应-飞行时间质谱(ptr-tof-ms)是近年来兴起的一种衡量挥发性有机物在线检测技术，由高纯水挥发的水蒸汽通过电离源区域时，经空心阴极放电产生大量的h3o+离子，与挥发性有机化合物碰撞，发生质子转移，这些质子化的样品分子通过质谱检测得到有机物的分子量，并可利用化学反应动力学原理给出有机物浓度信息。ptr-tof-ms无需样品预处理和色谱分离，可在秒量级的时间内获得ppt量级的检测灵敏度。ptr-tof-ms是一种非常软的化学电离方法，这就使得大部分的离子碎片都被抑制了，得到的质谱图非常清楚，易于鉴别，不需对照品，可进行绝对量测定。近年来，这种技术己被用于进行奶酷蔬菜、谷物食品等表征属性的鉴别研究，并取得了良好效果。

统计学对该分类预测类问题的分析方法有很多，常见的解决方案主要有：“判别分析法”。判别分析是根据观测到的某些指标对所研究的对象进行分类的一种多元统计分析方法，常用的判别方法主要有：fisher(费希尔)判别、bayes(贝叶斯)判别和距离判别，判别中变量引进的方法主要有：一起输入自变量判别和逐步判别方法两种。fisher判别法和bayes判别法在考虑各分类出现先验概率的同时，对错判概率进行统计，而距离判别法没有考虑到每个分类出现的先验概率及错判的损失。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种野生、组培及大棚种植金线莲的鉴别方法，能够很好地实现对野生、组培及大棚种植金线莲的标准鉴别，较好地消除了不同鉴别人员间的判别结果误差，提高了鉴别不同种植方式的金线莲稳定性和一致性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种野生、组培及大棚种植金线莲的鉴别方法，包括以下步骤：

s1：制备待检金线莲样品；

s2：利用质子转移反应-飞行时间质谱仪得到待检金线莲样品的统计分析质谱数据，由统计分析质谱数据得到各最优质荷比i对应的质量峰的信号强度xi，其中，最优质荷比i的取值分别为：54、69、83、100、105、106、109、119、155m/z；

s3：获取待检金线莲样品的判别式函数系数x、y，满足以下公式：

x＝0.319x54+0.788x69-0.359x83-2.980x100-2.173x105

-2.652x106-1.949x109-2.933x119+2.235x155

y＝1.614x54-1.765x69+0.786x83+0.927x100-2.942x105

-5.542x106-0.029x109-0.405x119+1.614x155；

s4：根据判别式函数系数x、y，基于金线莲分类判别函数判断待检金线莲样品的类别。

所述金线莲分类判别函数具体为：

若(x-3.379)2+(y-2.291)2≤16.666，则待检金线莲样品的类别为组培金线莲；

若(x-0.075)2+(y+2.195)2≤4.824，则待检金线莲样品的类别为大棚种植金线莲；

若(x+0.529)2+(y-2.1)2≤16.864，则待检金线莲样品的类别为野生金线莲。

所述步骤s1具体为：称取设定重量的待检金线莲样品于检测瓶中，将检测瓶置于70℃烘箱下平衡一定时间后备用。

所述步骤s2中得到统计分析质谱数据的过程具体为：

利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对待检金线莲样品进行多次扫描并求均值得到样品质谱数据平均值；

在相同的工作条件下，利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对空瓶进行多次扫描并求均值得到空白质谱数据平均值；

将样品质谱数据平均值减去空白质谱数据平均值得到统计分析质谱数据。

所述步骤s2中，通过多次试验得到多组的统计分析质谱数据，再对多组的统计分析质谱数据求均值后用于质量峰的信号强度xi的计算。

所述步骤s2中质子转移反应-飞行时间质谱仪的工作条件为：漂移管电压640v，漂移管温度60℃，漂移管压力225pa，电场强度140td，漂移管中气体流量40pa.m3/s，扫描范围30-250m/z。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的鉴别方法利用ptr-tof-ms仪器鉴别野生、组培及大棚种植金线莲，其数学实质即是对质子传递反应-飞行时间质谱所获得的“指纹数据”进行分类预测，有效解决了“人工鉴别”的需要鉴别人员丰富经验、鉴别的“感官疲劳”而不能长时间进行等问题；

2、判别标准的相对固定性，较好地消除了不同鉴别人员间的判别结果误差，提高了鉴别不同种植方式的金线莲稳定性和一致性；

3、鉴别全过程方便快捷，消耗时间短，制备好的样品完成判别的全过程小于3min；

4、函数分析结果表明判别函数具有良好的稳定性，与实际结果的一致性也高于90％，因此该判别结果具有很好的实用价值，能够很好地实现对野生、组培及大棚种植金线莲的标准鉴别，该鉴别方法具有一致性、客观性和通用性，对于维护金线莲质量安全信誉、保障消费者安全具有重大意义，为金线莲品质评价及销售流通扫清障碍。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为金线莲分类判别函数的分类示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对组培金线莲、大棚种植金线莲、野生金线莲进行质谱检测，并在已知金线莲样品的基础上，对质谱数据进行主成分分析，进而建立判别函数。具体分析和建立过程如下：

(1)样品制备：称取3.0g待检金线莲样品(组培金线莲、大棚种植金线莲、野生金线莲)于检测瓶中，置于70℃烘箱下平衡15min，备用；

(2)采集检测信息：采用ptr-tof-ms进行检测，ptr-tof-ms仪器条件如下：漂移管电压640v，漂移管温度60℃，漂移管压力225pa，电场强度e/n(electricfieldstrength/gasnumberdensity)140townsend(td，1td＝10-17v.cm2)，漂移管中气体流量40pa.m3/s，扫描范围30-250m/z。每个样品以每秒一张全谱图的采集速率测量30秒，测量顺序随机。每个样品连续扫描5次，取中间3次扫描质谱数据进行平均，得到样品平均值。取一空瓶，在相同的条件下进行检测，连续扫描空气5次，取后3次扫描质谱数据进行平均，得空白平均值。样品平均值减去空白平均值即得到进行统计分析的ptr-tof-ms质谱数据，每个样品独立进行3次试验，取平均值，以提高数据的精准度。ptr-tof-ms采用奥地利ionicon有限公司所产ptr-tof-ms1000质子传递反应-飞行时间质谱仪。

(3)数据分析：将获得的金线莲挥发性物质的ptr-tof-ms检测图谱，经ptr-tof-ms自带软件计算得到m/z(质荷比)整数值。以m/z整数值为自变量，质量峰的信号强度为因变量，对所采集到的3个不同种植方式的金线莲样品的顶空挥发性化合物的指纹图谱进行主成分分析(pca分析)确定对不同种植方式的金线莲影响较大的挥发性组分的质荷比。其中，前3个主成分的，累积方差贡献率约89.82％(大于85％)。从主成分的特征向量中可以看出，第1主成分代表了变量总方差的39.02％，主要综合了挥发性成分的质荷比m/z：54、69、83、100、105、106、109、119、155。

(4)判别函数建立：利用由已知金线莲样品的挥发性物质，采用逐步判别方法引入54、69、83、100、105、106、109、119、155m/z的变量进行bayes综合判别分析。

表1输入的变量a,b,c,d

在每个步骤中，输入了最小化整体wilk的lambda的变量。

a.步骤的最大数目是22。

b.要输入的最小偏f是3.84。

c.要删除的最大偏f是2.71。

d.f级、容差或vin不足以进行进一步计算。

由表1可知，采用逐步判别方法引入54、69、83、100、105、106、109、119、155m/z的变量，经逐步检验可知随着每一步，每一个质荷比的加入，都对判别均具有显著的作用，所以以上筛选出的质荷比全部入选。

进一步建立基于ptr-tof-ms指纹图谱区分组培金线莲、大棚种植金线莲、野生金线莲的标准化的典型判别式函数系数：

x＝0.319x54+0.788x69-0.359x83-2.980x100-2.173x105

-2.652x106-1.949x109-2.933x119+2.235x155

y＝1.614x54-1.765x69+0.786x83+0.927x100-2.942x105

-5.542x106-0.029x109-0.405x119+1.614x155

x54、x69、x83、x100、x105、x106、x109、x119、x155分别表示：检测金线莲样品的质荷比在54、55、69、83、87、100、105、106、109、119、155m/z的响应值，即质量峰的信号强度变量。如图2所示，根据判别式函数系数对金线莲类别进行分类，得到对应的判别式函数为：

组培金线莲：(x-3.379)2+(y-2.291)2≤16.666

大棚种植金线莲：(x-0.075)2+(y+2.195)2≤4.824

野生金线莲：(x+0.529)2+(y-2.1)2≤16.864

通过回代判别和交叉验证后输出可知，回代判别中组培金线莲的正判率为100.00％，大棚种植金线莲正判率为100.00％，野生金线莲的正判率为100.00％，总回代判别正确率为100.00％，交叉验证总正判率为97.90％。具有较高的回代正判率和交叉验证正判率，能实现组培金线莲、野生金线莲、大棚种植金线莲的有效区分。另取一批未知源金线莲样品进行验证，验证效率高且正确率高。

通过上述数据分析与判断函数建立，本发明提出了一种野生、组培及大棚种植金线莲的鉴别方法，如图1所示，包括以下步骤：

s1：制备待检金线莲样品：称取设定重量的待检金线莲样品于检测瓶中，将检测瓶置于70℃烘箱下平衡一定时间后备用。

s2：利用质子转移反应-飞行时间质谱仪得到待检金线莲样品的统计分析质谱数据，由统计分析质谱数据得到各最优质荷比i对应的质量峰的信号强度xi，其中，最优质荷比i的取值分别为：54、69、83、100、105、106、109、119、155m/z。

其中，得到统计分析质谱数据的过程具体为：

利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对待检金线莲样品进行多次扫描并求均值得到样品质谱数据平均值；

在相同的工作条件下，利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对空瓶进行多次扫描并求均值得到空白质谱数据平均值；

将样品质谱数据平均值减去空白质谱数据平均值得到统计分析质谱数据。同时，还可以通过多次试验得到多组的统计分析质谱数据，再对多组的统计分析质谱数据求均值后用于质量峰的信号强度xi的计算。

质子转移反应-飞行时间质谱仪的工作条件为：漂移管电压640v，漂移管温度60℃，漂移管压力225pa，电场强度140td，漂移管中气体流量40pa.m3/s，扫描范围30-250m/z。

s3：获取待检金线莲样品的判别式函数系数x、y，满足以下公式：

x＝0.319x54+0.788x69-0.359x83-2.980x100-2.173x105

-2.652x106-1.949x109-2.933x119+2.235x155

y＝1.614x54-1.765x69+0.786x83+0.927x100-2.942x105

-5.542x106-0.029x109-0.405x119+1.614x155

s4：根据判别式函数系数x、y，基于金线莲分类判别函数判断待检金线莲样品的类别，其中金线莲分类判别函数具体为：

若(x-3.379)2+(y-2.291)2≤16.666，则待检金线莲样品的类别为组培金线莲；

若(x-0.075)2+(y+2.195)2≤4.824，则待检金线莲样品的类别为大棚种植金线莲；

若(x+0.529)2+(y-2.1)2≤16.864，则待检金线莲样品的类别为野生金线莲。

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