枸杞是我國一味傳統(tǒng)的藥食同源的食療佳品。枸杞富含多種生物活性成分，具有補肝益腎、明目、抗衰老、抗氧化等功效。在中國，枸杞以寧夏中寧枸杞品質最好，有著“中寧枸杞甲天下”的美譽。本文介紹了高光譜成像儀在寧夏枸寧夏杞產地溯源鑒別中的應用。
寧夏枸杞產地溯源鑒別的重要性：
寧夏枸杞是茄科枸杞屬的多年生灌木，營養(yǎng)豐富且具有藥用價值，被稱為“藥食同源”水果"。近代藥理研究表明，枸杞子具有延緩衰老、降血糖、降血脂、降血壓、免疫調節(jié)、益精明目、滋陰補腎等多方面功效。我國枸杞種植面積廣泛，主要分布在寧夏、內蒙古、新疆、甘肅等地，其中寧夏枸杞是唯一被收錄于《中華人民共和國藥典》的枸杞品種。隨著人們生活水平的不斷改善以及保健意識的增強，寧夏枸杞因具有肉質飽滿、甘甜、色艷、含糖量低等優(yōu)點受到消費者的喜愛。但品質優(yōu)良的寧夏枸杞產量有限，導致一部分不良商販濫用其他產區(qū)的枸杞冒充寧夏優(yōu)質枸杞以假亂真，嚴重擾亂寧夏枸杞交易市場。
傳統(tǒng)的枸杞產地溯源檢測方法包括高效液相色譜法、碳同位素分析和電子鼻，而這些技術成本高昂、耗時且具有破壞性。因此，迫切需要一種經濟、高效、快速且無損的檢測方法。近紅外光譜作為一種快速、無損檢測食品化學質量屬性的技術已被廣泛使用。然而，近紅外光譜是一種點測量技術，在某些情況下由于樣品的異質結構，獲得的光譜信息可能不足或不能代表整個樣品。高光譜成像技術將光譜和成像技術相融合，同時獲取光譜和空間信息的特殊優(yōu)勢備受食品行業(yè)研究人員的青睞。
高光譜成像儀在寧夏枸杞產地溯源鑒別中的應用：
近年來，采用高光譜成像技術對枸杞產地溯源鑒的實時和無損檢測的大量研究，相比較于物理化學法，高光譜成像技術具有快速、無損、成本低和預測準確特點，在很多領域得到廣泛應用。采用高光譜成像技術獲得的數(shù)據(jù)，圖像上的每一個像素點包含全波長范圍的光譜信息，可以具體到單個像素級別的分析，大大提高了分析精細度，可以根據(jù)需要，在整個對象的面上尋找提取感興趣區(qū)域，獲得對象的光譜數(shù)據(jù)，而采用近紅外光譜分析技術嚴格意義上說，只能提取對象單個小區(qū)域的平均光譜數(shù)據(jù)，不能同時提取對象整個面上區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)。高光譜成像技術具有圖像分析技術和光譜分析技術的雙重優(yōu)點，在枸杞產地溯源鑒別領域具有非常大的潛力，其可以獲取樣品的高光譜圖像數(shù)據(jù)，高光譜數(shù)據(jù)塊是一種三維數(shù)據(jù)，在每個波長上都有一幅灰度圖像與之對應，在圖像上每個像素點都包括全譜波長信息。通過高光譜技術采集的光譜信息，提起特征波長，然后建立預測模型，就可以對枸杞的產地進行鑒別。具體步驟如下：
1.樣品準備
挑選大小、顏色均勻的枸杞，并剔除表面有明顯缺陷、有蟲眼、干枯的劣質枸杞。對樣品根據(jù)產地進行分組，并進行編號。
2.高光譜數(shù)據(jù)采集
將儀器按照規(guī)定進行校正后，進行光譜數(shù)據(jù)的采集，采集時測試鏡頭的距離要與樣品表面保持適當?shù)木嚯x。另外，為了捕捉到清晰的枸杞性狀，需要對圖像的分辨率進行設置，讓后進行數(shù)據(jù)采集，得到三維光譜圖像數(shù)據(jù)。
3.光譜數(shù)據(jù)的提取
利用ROI工具對每個樣品進行感興趣區(qū)域的提取，計算每個波段的區(qū)域內平均反射率，導出保存，作為樣品的原始光譜數(shù)據(jù)，用作后續(xù)數(shù)據(jù)處理。
4.光譜數(shù)據(jù)預處理
光譜數(shù)據(jù)中除了包含樣品的組分信息外，還夾雜著環(huán)境噪聲、雜散光、樣品背景等不相關信息。因此為了減小或消除這些無用信息的影響，提高檢測模型的精度和穩(wěn)定性，建模前需要對原始光譜進行預處理。
5.特征波長選取
高光譜數(shù)據(jù)中包含大量的冗余信息，需要提取出最小冗余新變量消除數(shù)據(jù)間的共線性和重疊問題，提高模型的運行效率和模型的可解釋性。
6.模型的建立與評價
根據(jù)特征波長選取方法的不同，可以建立多元化枸杞產地溯源判斷的預測模型，通過預測模型就可以對枸杞的產地進行判斷，進而對其產地進行溯源鑒定。
