不同部位矿质元素与红外光谱数据融合对美味牛肝菌产地溯源研究

摘要：

野生食用菌产地溯源研究中,采用单一有机成分或矿质元素指纹存在一定局限性.利用不同指纹分析技术的互补性与协同性,将不同部位与类型的化学信息进行融合,探讨此方法对野生食用菌产地溯源的可行性,以期为野生食用菌溯源提供新的思路与科学依据.通过测定云南7个产地、124个美味牛肝菌(菌柄、菌盖)中15种矿质元素的含量,以及子实体傅里叶变换红外光谱(FTIR).标准正态变换(SNV)、二阶导数(2D)等算法对原始光谱进行预处理.基于低级与中级数据融合策略,将预处理后的FTIR光谱与菌柄、菌盖矿质元素数据进行融合,结合支持向量机(SVM)分别建立菌柄、菌盖、FTIR、低级数据融合(菌柄+菌盖,菌柄+菌盖+FTIR)与中级数据融合(菌柄+菌盖+FTIR)判别模型;分析比较模型参数,确定快速甄别美味牛肝菌产地的可靠方法.结果显示:(1)菌盖中Cd,Cr,Cu,Li,Mg,Na,P和Zn元素平均含量高于菌柄,Ba,Ca,Co,Ni,Rb,Sr和V元素在菌柄中平均含量高于菌盖.美味牛肝菌中人体必需矿质元素Ca,Cu,Mg,P和Zn平均含量远高于小麦、水稻干品和新鲜蔬菜,与动物干制品含量相似;(2)FTIR光谱数据最佳预处理方法为3D+SNV,其Q2和R2 Y分别为76.64％,88.91％;(3)菌柄、菌盖、FTIR、低级数据融合与中级数据融合SVM模型,c值分别为8192,4096,1.4142,11.3137,1和0.70711,菌柄和菌盖模型c值较大,表明采用单一菌柄或菌盖矿质元素含量数据,SVM训练存在过拟合风险,判别效果较差;(4)FTIR、低级数据融合和中级数据融合SVM模型,样品分类错误总数分别为7,9,7和0,中级数据融合(菌柄+菌盖+FTIR)模型样品分类正确率最高.表明基于中级融合策略将不同部位矿物元素和子实体FT-IR光谱数据融合,可作为野生食用菌产地溯源的一种有效方法.

关键词：产地溯源、美味牛肝菌、矿质元素、FTIR、不同部位、数据融合

所属期刊栏目：38

分类号：O433.4(光学)

资助基金：国家自然科学基金项目31660591 ,21667031 ,云南省教育厅科学研究基金项目2016ZZX106 ,云南省高校食用菌资源开发与利用重点实验室建设项目资助

在线出版日期：2018-10-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：3070-3076