基于LIBS技术人参样品聚类分析及重金属检测研究

摘要

人参作为东北地区重要的经济作物,是著名的"东北三宝"之一.随着社会经济的快速发展,人们对于养生保健产品的重视度和需求量也随之提高.目前,市场所售人参存在农残超标、品质较差和种类混乱的现象,而且含有重金属元素的人参对于食用者会造成极大的危害.传统人参识别方法主要是根据人参基源、性状、显微和理化特性对人参进行生药研究,但是这些方法存在人为因素影响、繁琐复杂的样品预处理和二次污染的问题,不能实现可靠快速检测.基于激光诱导击穿光谱技术(LIBS)结合主成分分析法(PCA)对人参产地和人参部位进行聚类分析,以及对人参重金属元素进行定量分析.采集吉林省5个产地6种人参的LIBS光谱数据(200～975 nm),通过对光谱进行平均值预处理,利用PCA算法对光谱数据进行降维、聚类分析,实现人参产地快速聚类识别、同一产地的园参与林下参的聚类识别以及同一株人参的不同部位聚类识别.实验结果发现,由于同株人参不同部位的元素含量区别不大,造成人参主干和参须部位聚类效果不佳,对于6种人参可实现较好的分类效果.最后对人参样品中重金属元素Pb和Cr进行了定量分析,计算得到人参中Pb和Cr元素的检测限(LOD)分别为9.55和10.86 mg·kg-1,去一交互均方根误差(RMSECV)分别为0.011和0.023 Wt.%.结果表明LIBS结合PCA算法对于人参分类和重金属检测具有较好的应用前景.