光譜分析技術(shù)在野生食用牛肝菌研究中的應(yīng)用研究進(jìn)展

王圓圓，李杰慶，李 濤，劉鴻高,*，王元忠*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，云南 昆明 650221；3.玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南 玉溪 653100）

牛肝菌科真菌（B o l e t a c e a e）隸屬真菌門（Eumycota）、擔(dān)子菌亞門（Basidiomycotina）、層菌綱（Hymenomycetes）、傘形目（Agaricales）[1]，其香氣、味道、質(zhì)地獨(dú)特[2]，是世界性美味食用菌，具有重要食藥用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn)，該類物種富含蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)元素、碳水化合物等多種營養(yǎng)物質(zhì)[3-5]，具有抗癌、抗氧化、抗衰老、增強(qiáng)免疫力等功效[6-10]。可食用的牛肝菌基本屬于外生菌根菌[11]，菌根發(fā)育因素復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)子實(shí)體人工栽培，主要依靠采集野生資源。我國是牛肝菌全球主要產(chǎn)區(qū)之一，年平均產(chǎn)量約5萬 t（鮮品），每年產(chǎn)季從事牛肝菌貿(mào)易多達(dá)百萬人，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民收入水平提高有著重要貢獻(xiàn)[12]。

然而，野生食用牛肝菌種類繁多，種間形態(tài)相似，采用傳統(tǒng)感官評(píng)定難以準(zhǔn)確鑒別，誤認(rèn)、誤食、中毒事件頻繁發(fā)生[13-15]。不同產(chǎn)地、貯藏年限等均能導(dǎo)致牛肝菌子實(shí)體化學(xué)成分組成及含量產(chǎn)生差異，影響其品質(zhì)、口感。由于牛肝菌市場供不應(yīng)求，不同質(zhì)量等級(jí)牛肝菌之間價(jià)格差異大，常出現(xiàn)以次充好，甚至出現(xiàn)混雜其他種類的現(xiàn)象[16]。此外，很多大型真菌相較綠色植物更易富集重金屬，食用過量會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒害[17-19]，牛肝菌重金屬超標(biāo)問題也因此成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。一旦難以保障質(zhì)量和安全，牛肝菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展將受到嚴(yán)重阻礙。由此可見，尋求牛肝菌品質(zhì)鑒定與評(píng)價(jià)的可靠方法具有重要科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

傳統(tǒng)檢測產(chǎn)品質(zhì)量的方法，有氣相色譜、液相色譜等，但存在耗時(shí)、耗力、成本昂貴、對(duì)操作人員技術(shù)要求高等問題。光譜分析技術(shù)依據(jù)被測物所含化學(xué)成分結(jié)構(gòu)、含量等差異，從整體角度系統(tǒng)表征復(fù)雜成分體系，具有操作簡便、信息量大、特征性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于真菌[20-21]、食品[22-23]和中藥材[24-25]優(yōu)劣、真?zhèn)闻袆e等研究，推動(dòng)著各產(chǎn)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。近年來，該技術(shù)逐漸應(yīng)用于牛肝菌產(chǎn)品領(lǐng)域，同時(shí)分析模型準(zhǔn)確率也日漸提高。促進(jìn)了牛肝菌鑒別評(píng)價(jià)研究的發(fā)展，具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。本文基于紅外、紫外光譜及多光譜信息融合技術(shù)，對(duì)光譜分析技術(shù)在牛肝菌領(lǐng)域的研究和應(yīng)用進(jìn)行綜述，總結(jié)當(dāng)前相關(guān)研究成果及存在的問題，以期為牛肝菌的深入研究和開發(fā)利用提供參考。

1 紅外光譜

紅外光譜通常指頻率在14 300～20 cm－1范圍內(nèi)的電磁波，按波長不同分為近紅外區(qū)（0.78～3 μm）、中紅外區(qū)（3～50 μm）和遠(yuǎn)紅外區(qū)（50～100 μm）[26]。近紅外光譜主要是有機(jī)分子中含氫基團(tuán)（C—H、O—H、N—H）振動(dòng)的合頻和各級(jí)倍頻和吸收，能夠?qū)悠愤M(jìn)行定性定量分析[27]；中紅外光譜屬于分子基頻振動(dòng)光譜，多用于定性分析[28]；遠(yuǎn)紅外光譜為分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜和某些基團(tuán)振動(dòng)光譜[29]。紅外光譜法具有簡便、無損、無污染、多組分同時(shí)測定等優(yōu)點(diǎn)，目前主要用于牛肝菌產(chǎn)地溯源、物種多樣性研究等方面，是牛肝菌評(píng)價(jià)研究中最常用的光譜技術(shù)。

1.1 產(chǎn)地鑒別

受外界環(huán)境因素影響，不同產(chǎn)地牛肝菌化學(xué)成分積累不同，口感和營養(yǎng)價(jià)值也不盡相同。基于主成分分析，周在進(jìn)等[30]分析了5 個(gè)不同縣級(jí)產(chǎn)地雙色牛肝菌（Boletus bicolor）傅里葉變換紅外光譜，結(jié)果顯示，除一個(gè)樣品判別錯(cuò)誤，其他樣品產(chǎn)地均分類正確。周在進(jìn)等[31]還對(duì)5 個(gè)不同產(chǎn)地的野生小美牛肝菌（B. speciosus）采用傅里葉變換紅外光譜進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果表明，產(chǎn)地相近的樣品紅外光譜較為相似，樣品能夠按產(chǎn)地較好聚類，達(dá)到鑒別目的，初步證明了紅外光譜分析技術(shù)鑒別牛肝菌產(chǎn)地具有可行性，為后續(xù)的研究提供了依據(jù)。楊天偉等[32]研究了11 個(gè)產(chǎn)地美味牛肝菌（B. edulis）紅外光譜，采用正交信號(hào)校正-微波壓縮對(duì)圖譜進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)輔以偏最小二乘-判別分析區(qū)分不同產(chǎn)地樣品，為牛肝菌的快速鑒別提供一種有效方法。通過多元散射校正、二階求導(dǎo)、Norris平滑等方法對(duì)傅里葉變換紅外光譜進(jìn)行優(yōu)化處理，同時(shí)結(jié)合主成分分析和聚類分析對(duì)15 個(gè)產(chǎn)地絨柄牛肝菌（B. tomentipes）進(jìn)行鑒別，主成分分析得分和聚類分析圖顯示，樣品能夠按照產(chǎn)地來源聚集，可直觀顯示樣品分類情況和相關(guān)性，該方法能有效鑒別絨柄牛肝菌產(chǎn)地來源，分析不同產(chǎn)地樣品差異形成的原因[33]。除此之外，有學(xué)者采用相似的方法，將預(yù)處理后的傅里葉中紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)對(duì)不同來源美味牛肝菌、絨柄牛肝菌進(jìn)行產(chǎn)地鑒別，主成分分析結(jié)果顯示，樣品按照產(chǎn)地聚集將兩種牛肝菌分為三大類，其中絨柄牛肝菌被分為了兩類，表明云南省美味牛肝菌比絨柄牛肝菌質(zhì)量更穩(wěn)定；他們認(rèn)為，紅外光譜結(jié)合適當(dāng)化學(xué)計(jì)量學(xué)方法是一種快速、準(zhǔn)確的牛肝菌質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)，并且有望用于其他食用菌鑒別研究[34]。

紅外光譜具有指紋特性，能夠反映樣品中復(fù)雜化學(xué)信息。地域不同導(dǎo)致牛肝菌中糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸等化合物的吸收峰存在差異，這些差異是區(qū)分不同牛肝菌產(chǎn)地的主要依據(jù)，是一種具有潛力的質(zhì)量控制技術(shù)。

1.2 物種多樣性研究

牛肝菌物種豐富，外觀形態(tài)特征相近，難以直接進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分。采用紅外光譜從整體化學(xué)成分角度探討牛肝菌種間差異，對(duì)牛肝菌快速辨別具有重要意義，該技術(shù)在牛肝菌物種多樣性研究方面應(yīng)用最為廣泛。郭麗艷等[35]利用傅里葉變換紅外光譜法區(qū)分了銀耳、黑木耳、黑牛肝菌3 種食用菌，還通過多糖類化合物光譜特征鑒別出3 種食用菌均含α-、β-糖苷鍵，此法簡單易行，無需對(duì)樣品進(jìn)行分離提取。周在進(jìn)等[36]調(diào)查了雙色牛肝菌、混淆松塔牛肝菌（Strobilomyces confusus）、小美牛肝菌等9 種野生蕈菌孢子紅外光譜之間的相關(guān)性，結(jié)果顯示，孢子中脂類物質(zhì)、蛋白質(zhì)等較相似，多糖構(gòu)型或含量差異大，實(shí)現(xiàn)了野生蕈菌孢子鑒別分析。選取紅外光譜特征波段作為鑒別依據(jù)，能夠過濾大量干擾信息，增加結(jié)果的可靠性。趙德璋等[37]比較了13 種牛肝菌的傅里葉變換紅外光譜，結(jié)果顯示，不同屬、種牛肝菌在1 800～750 cm－1范圍內(nèi)差異明顯，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)牛肝菌含有α-、β-兩種構(gòu)型的多糖。相比而言，Liu Gang等[38]對(duì)6 種牛肝菌在傅里葉變換紅外光譜1 200～750 cm－1波段進(jìn)行分析，樣品同樣具有上述兩種結(jié)構(gòu)的多糖，依據(jù)特征波段提供的信息可以區(qū)分牛肝菌種類。二維相關(guān)紅外光譜能將光譜信號(hào)擴(kuò)展到第二維以提高光譜分辨率，該方法用于牛肝菌種類鑒別時(shí)效果顯著。馬殿旭等[39]采用此法結(jié)合主成分分析對(duì)同一個(gè)屬7 種牛肝菌進(jìn)行分析鑒別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，7 種牛肝菌均分類正確，采集1 680～1 300 cm－1和1 150～920 cm－1范圍的二維相關(guān)紅外光譜，根據(jù)自動(dòng)鋒和交叉峰位置、數(shù)量、相對(duì)強(qiáng)度的差異準(zhǔn)確鑒別7 種牛肝菌。馬殿旭等[40]還利用傅里葉變換紅外光譜結(jié)合相關(guān)性分析、二階導(dǎo)數(shù)和二維相關(guān)光譜對(duì)虎皮乳牛肝菌（Sinoboletus spraguei）、琥珀乳牛肝菌（Sinoboletus placidus）、綠色粉孢牛肝菌（Tylopilus virens）、類鉛紫粉孢牛肝菌（T. plumbeoviolaceoides）等13 種常見蘑菇進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，根據(jù)二階導(dǎo)數(shù)和二維相關(guān)紅外光譜的差異，可以對(duì)牛肝菌進(jìn)行鑒別，此方法能夠?yàn)橐吧⒐椒诸愌芯刻峁﹨⒖?。周在進(jìn)等[41]采用傅里葉變換紅外光譜結(jié)合分層抽樣法探討4 種牛肝菌99 個(gè)樣品的差異性，結(jié)果顯示，原始光譜匹配正確率達(dá)98%，一階導(dǎo)數(shù)光譜正確率達(dá)100%，適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)預(yù)處理能夠提高樣品分類正確率。楊天偉等[42]利用馬氏距離和偏最小二乘-判別分析對(duì)10 種牛肝菌傅里葉變換紅外光譜進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，馬氏距離能反應(yīng)樣品相似性，正交信號(hào)校正-小波壓縮結(jié)合偏最小二乘-判別分析顯示，除一個(gè)華麗牛肝菌樣品，其余不同種類牛肝菌均分類正確，該研究為牛肝菌鑒別分類提供了一種輔助方法。牛肝菌種質(zhì)資源豐富，分類學(xué)家對(duì)許多物種科下歸屬存在較大爭議，親緣關(guān)系分析可以對(duì)物種相似度進(jìn)行比對(duì)，對(duì)物種開發(fā)利用和育種工作具有重要意義。姚森等[43]基于傅里葉變換紅外光譜研究了美柄牛肝菌（B. calopus）、黃黏牛肝菌（Suillus flavidus）、栗色牛肝菌（B. umbriniporus）等12 個(gè)不同種牛肝菌的親緣關(guān)系，通過聚類分析得到親緣關(guān)系樹狀圖，結(jié)果表明，該方法能夠分析牛肝菌親緣關(guān)系，是野生食用菌親緣關(guān)系研究的一種新方法。

根據(jù)原始紅外光譜峰形、峰位、吸收強(qiáng)度等能夠?qū)Σ煌锓N進(jìn)行鑒別，對(duì)于紅外光譜較相似的樣本，需要考慮對(duì)特征波段進(jìn)行提取或者結(jié)合適當(dāng)?shù)墓庾V預(yù)處理方法消除噪音來提高鑒別準(zhǔn)確率。

1.3 其他評(píng)價(jià)研究

紅外光譜不僅能夠用于牛肝菌產(chǎn)地和物種多樣性研究，在牛肝菌采收年份、干品摻假鑒別研究等方面也有所應(yīng)用。楊天偉等[32]結(jié)合偏最小二乘-判別分析對(duì)2011—2014年采收的美味牛肝菌紅外光譜進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，正交信號(hào)校正-微波壓縮處理后的光譜數(shù)據(jù)能夠用于區(qū)分不同年份樣品，表明不同年份美味牛肝菌的化學(xué)成分積累具有差異，這可能與年際間氣候變化有關(guān)。另一方面，不良商販利用牛肝菌干品不易檢查的特點(diǎn)，對(duì)牛肝菌商品進(jìn)行摻假，謀取利益，嚴(yán)重阻礙牛肝菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。Casale等[44]采用近紅外光譜結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析方法檢測牛肝菌干品摻假問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多種分類模型能將“偽品”鑒別出來，可作為一種有效的分析方法來檢驗(yàn)牛肝菌產(chǎn)品真實(shí)性，能夠?yàn)槭袌鲈诰€監(jiān)測提供參考。

2 紫外光譜

紫外光譜由分子中價(jià)電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，所得特征圖譜與被測物發(fā)色團(tuán)和共軛結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，依據(jù)圖譜吸收峰位置和光譜強(qiáng)度能夠?qū)衔镞M(jìn)行定性、定量分析[45-46]。該方法具有實(shí)用性強(qiáng)、靈敏度高、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)，其指紋特性能夠用于牛肝菌鑒別評(píng)價(jià)。

2.1 產(chǎn)地區(qū)分

牛肝菌營養(yǎng)成分及含量積累因產(chǎn)地不同而發(fā)生變化，根據(jù)紫外光譜指紋特性，能夠?qū)ζ洚a(chǎn)地溯源進(jìn)行探討。楊天偉等[47]依據(jù)9 個(gè)不同產(chǎn)地絨柄牛肝菌紫外光譜，輔以歐氏距離和主成分分析對(duì)樣品進(jìn)行產(chǎn)地鑒別，結(jié)果顯示，云南楚雄南華天申堂和曲靖澤州桂花樹兩個(gè)產(chǎn)地樣品相似度最低，歐氏距離最大，其余樣品歐氏距離在0.26～6.52之間，主成分得分圖呈現(xiàn)明顯離散現(xiàn)象，最終達(dá)到產(chǎn)地鑒別目的。楊天偉等[48]還對(duì)7 個(gè)不同產(chǎn)地美味牛肝菌菌蓋、菌柄進(jìn)行聚類分析研究，結(jié)果顯示，菌蓋、菌柄的紫外圖譜出峰位置相似，峰高具有差異，表明不同產(chǎn)地美味牛肝菌化學(xué)成分組成相似，含量存在差異，聚類分析將7 個(gè)產(chǎn)地牛肝菌分為兩大類，其中有4 個(gè)產(chǎn)地樣品來自接壤的云南晉寧、易門縣，表明美味牛肝菌化學(xué)成分積累與生長環(huán)境密切相關(guān)，此研究與周在進(jìn)等[31]通過紅外光譜法分析不同產(chǎn)地牛肝菌所得結(jié)果相似。紫外光譜吸光度的高低可間接反應(yīng)不同產(chǎn)地牛肝菌化學(xué)成分含量的差異，基于這些化學(xué)信息結(jié)合合適的分析方法可以達(dá)到區(qū)分產(chǎn)地的目的。

2.2 親緣關(guān)系研究

DNA相似度匹配結(jié)果分析親緣關(guān)系操作繁瑣、技術(shù)難度高。不同物種含有的化學(xué)成分不同，紫外光譜吸收峰呈現(xiàn)出不同的峰形及峰數(shù)。紫外光譜結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析能快速呈現(xiàn)物種間親緣關(guān)系，具有重要的研究意義。Li Yan等[49]采用紫外光譜結(jié)合偏最小二乘-判別分析和聚類分析對(duì)美味牛肝菌、絨柄牛肝菌、皺蓋疣柄牛肝菌（L. rugosiceps）、絨蓋牛肝菌（Xerocomus sp.）、磚紅絨蓋牛肝菌(B. ferrugineus)進(jìn)行分析，偏最小二乘-判別分析二維得分圖顯示，美味牛肝菌、絨蓋牛肝菌樣品分布較分散，5 種牛肝菌樣品完全區(qū)分；聚類分析將所有樣品正確歸類，當(dāng)距離為19時(shí)，樣品被分為三大類：美味牛肝菌、絨柄牛肝菌、磚紅絨蓋牛肝菌為第一大類；第二大類為絨蓋牛肝菌；最后一類為皺蓋疣柄牛肝菌。從傳統(tǒng)分類角度來看，上述三大類牛肝菌分別為牛肝菌屬、絨蓋牛肝菌屬和疣柄牛肝菌屬，是否同屬牛肝菌化學(xué)信息相似、親緣關(guān)系更近，還有待進(jìn)一步研究。楊天偉等[50]基于主成分分析研究了4 個(gè)不同種牛肝菌紫外光譜，主成分二維得分圖和三維得分圖顯示不同種類牛肝菌樣品出現(xiàn)離散現(xiàn)象，能夠達(dá)到鑒別目的，為食用菌鑒別提供輔助方法。

2.3 部位差異性研究

除產(chǎn)地和物種相關(guān)研究外，紫外光譜還能夠用于牛肝菌部位差異性研究。不同部位樣本化學(xué)特性不同，確定更有針對(duì)性的控制分析指標(biāo)并加以利用，能夠?yàn)榕８尉b別和市場質(zhì)量控制提供更加有效的質(zhì)量監(jiān)控模式?；谂８尉煌课蛔贤夤庾V的指紋特性，楊天偉等[51]采用紫外光譜技術(shù)結(jié)合主成分分析法，建立快速鑒別牛肝菌不同部位的方法。前3 個(gè)主成分三維得分圖顯示，不同樣品之間產(chǎn)生離散現(xiàn)象，表明牛肝菌菌蓋和菌柄的紫外光譜信息具有差異，該方法能夠用于區(qū)分同一牛肝菌不同部位。

3 多光譜信息融合

多光譜信息融合技術(shù)基于數(shù)據(jù)融合，能夠?qū)⒍喾N儀器的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化、整合，實(shí)現(xiàn)儀器間的優(yōu)勢互補(bǔ)，獲得更加全面、可靠的數(shù)據(jù)，豐富樣品信息。數(shù)據(jù)融合主要分為3 級(jí)：數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)融合和決策級(jí)融合。數(shù)據(jù)級(jí)融合又稱低級(jí)數(shù)據(jù)融合，直接將采集的原始數(shù)據(jù)整合，進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析。特征級(jí)融合即中級(jí)數(shù)據(jù)融合，首先對(duì)原始信息進(jìn)行特征提取，進(jìn)而對(duì)特征信息進(jìn)行綜合分析和處理。決策級(jí)融合又稱為高級(jí)數(shù)據(jù)融合，其結(jié)果可為指揮控制與決策提供依據(jù)，是3 級(jí)融合的最終結(jié)果，直接針對(duì)具體決策目標(biāo)，融合結(jié)果直接影響決策水平[52-53]。近年來，多光譜信息融合技術(shù)逐漸用于牛肝菌鑒別、品質(zhì)評(píng)價(jià)等方面，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更深入的挖掘，表現(xiàn)出更高的準(zhǔn)確性，具有不可替代的地位。

3.1 產(chǎn)地分析

相對(duì)單一光譜分析技術(shù)，融合紅外、紫外等多光譜信息，通過各種光譜分析儀器間的協(xié)同作用，獲得更準(zhǔn)確的分類結(jié)果，中級(jí)融合往往表現(xiàn)出比低級(jí)融合更高的準(zhǔn)確性，在牛肝菌產(chǎn)地研究方面得到廣泛的應(yīng)用。Li Yan等[54]采用傅里葉變換紅外光譜獲得9 個(gè)產(chǎn)地美味牛肝菌的紅外光譜，同時(shí)利用電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法測定樣品中13 種元素的含量，將紅外光譜與元素含量進(jìn)行中級(jí)數(shù)據(jù)融合，輔以支持向量機(jī)法鑒別9 個(gè)產(chǎn)地美味牛肝菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紅外光譜與鈉、鍶、釩、鈣、鎳、鋇、鈷、鉻、鎘9 種元素?cái)?shù)據(jù)融合效果最好，支持向量機(jī)分類準(zhǔn)確率最高，能夠?yàn)榻⑴８尉a(chǎn)地鑒別模型提供可靠依據(jù)。此外，該作者采用相似的方法，通過低級(jí)和中級(jí)數(shù)據(jù)融合對(duì)不同產(chǎn)地牛肝菌菌蓋和菌柄進(jìn)行研究，結(jié)合支持向量機(jī)和隨機(jī)森林建立分類模型，結(jié)果顯示，菌蓋紅外光譜、菌柄紅外光譜、菌蓋元素含量、菌柄元素含量、菌蓋與菌柄元素含量商、低級(jí)數(shù)據(jù)融合、中級(jí)數(shù)據(jù)融合7 種數(shù)據(jù)矩陣性能比較，中級(jí)數(shù)據(jù)融合效果最佳，能夠作為牛肝菌產(chǎn)地鑒別的可靠方法[55]?；诩t外、紫外光譜技術(shù)及化學(xué)計(jì)量學(xué)，Yao Sen[56-58]、姚森[59]等對(duì)牛肝菌產(chǎn)地進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)融合對(duì)產(chǎn)地鑒別效果顯著，優(yōu)于單一光譜技術(shù)，中級(jí)數(shù)據(jù)融合較初級(jí)數(shù)據(jù)融合效果更好。在牛肝菌產(chǎn)地鑒別研究中，中級(jí)數(shù)據(jù)融合表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，具有更高的準(zhǔn)確性。張鈺等[60]采用紅外、紫外光譜數(shù)據(jù)融合建立牛肝菌產(chǎn)地鑒別模型，并對(duì)光譜融合數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果顯示數(shù)據(jù)融合能夠提高分類準(zhǔn)確率，進(jìn)一步完善了野生食用菌產(chǎn)地溯源體系。Qi Luming等[61]基于電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法、傅里葉變換中紅外光譜法和紫外-可見光譜法結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)研究牛肝菌不同部位和產(chǎn)地，通過偏最小二乘-判別分析篩選對(duì)分類貢獻(xiàn)較大的光譜數(shù)據(jù)，將所篩選特征變量融合后，分別建立偏最小二乘-判別分析和支持向量機(jī)分類模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地菌蓋、菌柄具有差異，能較好區(qū)分，兩種模型均能成功用于鑒別牛肝菌產(chǎn)地，此外，菌蓋、菌柄所含化學(xué)信息具有差異，菌蓋數(shù)據(jù)融合模型效果優(yōu)于菌柄。

3.2 種類鑒別

對(duì)于牛肝菌種類鑒別研究，Yao Sen等[62]利用傅里葉變換紅外光譜和電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法進(jìn)行低級(jí)和中級(jí)數(shù)據(jù)融合，鑒別不同種類牛肝菌，中級(jí)數(shù)據(jù)融合采用偏最小二乘-判別分析提取特征變量，通過支持向量機(jī)建立分類模型，結(jié)果顯示，中級(jí)數(shù)據(jù)融合區(qū)分種類效果最佳。姚森等[63]將傅里葉變換紅外光譜及紫外光譜進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，輔以偏最小二乘-判別分析模型和支持向量機(jī)模型鑒別5 種牛肝菌樣品，結(jié)果顯示，中級(jí)數(shù)據(jù)融合鑒別效果最優(yōu)，偏最小二乘-判別分析和支持向量機(jī)的預(yù)測正確率分別為95.56%和100%，采用中級(jí)數(shù)據(jù)融合建立支持向量機(jī)判別模型，能有效鑒別牛肝菌種類，為牛肝菌物種鑒別和質(zhì)量控制提供可靠、穩(wěn)定的方法。采用相似的方法，Yao Sen等[58]通過傅里葉變換紅外光譜和紫外光譜法結(jié)合中級(jí)數(shù)據(jù)融合，建立不同產(chǎn)地、種類牛肝菌偏最小二乘-判別分析和網(wǎng)格搜索支持向量機(jī)模型，結(jié)果顯示，兩種模型用于牛肝菌地理起源和物種區(qū)分結(jié)果可靠。

3.3 貯藏年限研究

牛肝菌產(chǎn)品通常將新鮮子實(shí)體切成薄片后干燥保存，貯藏過程中受微生物、溫度、光照等因素影響，進(jìn)而導(dǎo)致牛肝菌口感、風(fēng)味發(fā)生變化。張鈺等[64]研究了2011—2016年6 個(gè)不同貯藏年限絨柄牛肝菌子實(shí)體，分別采用傅里葉變換紅外光譜、紫外光譜、低級(jí)數(shù)據(jù)融合、中級(jí)數(shù)據(jù)融合4 個(gè)數(shù)值矩陣結(jié)合偏最小二乘-判別分析建立模型，分類錯(cuò)判數(shù)分別為10、6、4、3，中級(jí)數(shù)據(jù)融合模型效果最好?；诩t外和紫外光譜信息融合技術(shù)結(jié)合偏最小二乘-判別分析，能準(zhǔn)確鑒別不同貯藏年限牛肝菌，為評(píng)價(jià)野生食用菌品質(zhì)提供一種新思路。

3.4 食用安全性評(píng)價(jià)

微量元素在紅外光區(qū)沒有吸收峰，但重金屬一般能與有機(jī)物形成螯合物或絡(luò)合物，根據(jù)這種特殊聯(lián)系，能夠?qū)χ亟饘龠M(jìn)行定量分析。電感耦合等離子體質(zhì)譜、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法等評(píng)價(jià)食品安全性的方法需要對(duì)樣品進(jìn)行消解，具有處理過程復(fù)雜，污染環(huán)境等缺點(diǎn)。紅外光譜為野生牛肝菌質(zhì)量控制和食用安全評(píng)估提供快速、簡便的定性、定量分析方法[65]。目前，該技術(shù)主要針對(duì)汞、砷、鎘3 種重金屬元素進(jìn)行了相關(guān)研究。楊天偉等[66]采集了15 種48 份云南常見牛肝菌紅外光譜信息，采用冷原子吸收光譜-直接測汞儀測定牛肝菌總汞含量，將牛肝菌樣品分為低（不超過1.95 mg/kg）、中（2.05～3.9 mg/kg）、高（不低于4.1 mg/kg）3 個(gè)級(jí)別，擬合預(yù)處理的牛肝菌紅外光譜數(shù)據(jù)與總汞含量數(shù)據(jù)，進(jìn)行偏最小二乘-判別分析，結(jié)果顯示，不同汞含量范圍牛肝菌樣品能夠被區(qū)分，差異越大越易區(qū)分。李杰慶等[67]采用紅外光譜結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析建立快速篩選牛肝菌砷含量是否超標(biāo)的方法，通過電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定樣品中總砷含量，將優(yōu)化后的12 個(gè)產(chǎn)地美味牛肝菌、絨柄牛肝菌紅外光譜數(shù)據(jù)與砷含量進(jìn)行擬合，建立砷超標(biāo)與未超標(biāo)樣品的分類模型，結(jié)果顯示，不同產(chǎn)地、種類牛肝菌砷含量具有差異，多數(shù)牛肝菌樣品砷含量超過GB 2762—2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》限量標(biāo)準(zhǔn)，其中采自普洱思茅區(qū)的絨柄牛肝菌砷超標(biāo)較為嚴(yán)重。楊天偉等[68]利用同樣的方法對(duì)云南不同產(chǎn)地、不同種類牛肝菌重金屬鎘含量進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除云南昆明五華區(qū)的灰疣柄牛肝菌外，多數(shù)樣品鎘含量超過GB 2762—2012限量標(biāo)準(zhǔn)，食用具有潛在風(fēng)險(xiǎn)，紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)鎘元素含量預(yù)測，是預(yù)測牛肝菌重金屬超標(biāo)、提高質(zhì)量控制的一種新手段。

4 結(jié) 語

光譜分析技術(shù)具有簡便、快速、準(zhǔn)確鑒別牛肝菌產(chǎn)地、種類、貯藏年限等特點(diǎn)。目前也存在一些缺點(diǎn)：光譜技術(shù)易受外界因素干擾；對(duì)樣品有效化學(xué)信息提取效率低、定量分析誤差大；分析模型通用性差；采用單一光譜技術(shù)對(duì)牛肝菌進(jìn)行評(píng)價(jià)仍顯不足。多光譜信息融合能夠利用光譜之間優(yōu)勢互補(bǔ)的特點(diǎn)，提高鑒別和評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性，但是對(duì)于牛肝菌特有成分尤其是香氣成分的量化分析仍無法全面實(shí)現(xiàn)。光譜分析技術(shù)主要針對(duì)牛肝菌產(chǎn)地、種類、貯藏年限等方面進(jìn)行鑒別和評(píng)價(jià)，不能對(duì)牛肝菌所含化學(xué)成分做出綜合、全面的評(píng)價(jià)，沒有充分發(fā)揮光譜技術(shù)的應(yīng)用范圍。光譜分析技術(shù)除紅外、紫外光譜外，還包括熒光光譜、拉曼光譜等，多光譜信息聯(lián)用對(duì)牛肝菌進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)研究，是改善現(xiàn)有光譜技術(shù)缺陷的重要途徑。評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇、方法的優(yōu)化、模型的穩(wěn)定性仍是后期需要著力解決的問題。光譜技術(shù)與色譜等指紋圖譜的有機(jī)結(jié)合，增加了評(píng)價(jià)參數(shù)，為完善牛肝菌質(zhì)量控制體系提供了技術(shù)支持，同時(shí)也為我國真菌產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。牛肝菌具有的特異性芳香成分無法全面量化分析，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜對(duì)風(fēng)味成分進(jìn)行分離和鑒定，彌補(bǔ)光譜技術(shù)的缺陷，能夠?yàn)槿嬖u(píng)價(jià)牛肝菌品質(zhì)提供新的途徑。