Espectroscopia NIR portátil para la discriminación del origen y la cuantificación de alcaloides en las raíces de...

Área de la Ciencia:

• Química analítica
• Espectroscopia
• Quimiometría

Sus antecedentes:

• Garantizar la calidad y la seguridad de las plantas medicinales requiere herramientas de detección sólidas en toda la cadena de suministro.
• Los métodos actuales para el análisis del origen y los componentes pueden consumir mucho tiempo y ser destructivos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema portátil de espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) para el análisis rápido y no destructivo de plantas medicinales.
• Discriminar el origen geográfico y cuantificar los componentes alcaloides en las raíces de Stephania tetrandra.

Principales métodos:

• Desarrollo de un sistema de espectroscopia NIR portátil.
• Aplicación de técnicas quimiométricas que incluyen LightGBM, Regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR), Red neuronal de propagación hacia atrás (BPNN) y Bosque aleatorio (RF).
• Métodos de preprocesamiento de datos como el suavizado de Savitzky-Golay (S-G) y el segundo derivado (2nd der. ), se utilizó la red neuronal convolucional a escala múltiple (MSC) y la variante normal de estandarización (SNV).

Principales resultados:

• El clasificador LightGBM logró una precisión del 100% y una puntuación F1 de 1,0 para la discriminación del origen geográfico.
• Los modelos óptimos (CARS-MSC-RF, Full-MSC-BPNN, Full-SNV + 2nd der.-BPNN) predijeron con precisión las concentraciones de magnoflorina, fangchinolina y tetrandrina.
• Las pruebas T emparejadas no mostraron diferencias significativas entre los valores de alcaloides pronosticados y reales (p > 0,05).

Conclusiones:

• La espectroscopia NIR portátil ofrece un método eficiente y fiable para la discriminación del origen geográfico de las plantas medicinales.
• Esta tecnología permite la cuantificación precisa de los componentes alcaloides, vital para el control de calidad industrial.
• El sistema desarrollado apoya toda la cadena de suministro de plantas medicinales, desde el campo hasta el mercado.