Rapid and Accurate Identification of <italic style="font-style: italic">Amomum Tsaoko</italic> Geographical Origin Based on FT-NIR and ATR-FTIR Spectroscopy Combined with Chemometric Methods

SU Jun-yu; YANG Shao-bing; WANG Yuan-zhong

doi:10.12452/j.fxcsxb.241107514

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Rapid and Accurate Identification of Amomum Tsaoko Geographical Origin Based on FT-NIR and ATR-FTIR Spectroscopy Combined with Chemometric Methods

Scientific Papers | 更新时间：2025-06-09

- Rapid and Accurate Identification of Amomum Tsaoko Geographical Origin Based on FT-NIR and ATR-FTIR Spectroscopy Combined with Chemometric Methods
- Journal of Instrumental Analysis Vol. 44, Issue 6, Pages: 1043-1054(2025)
- 作者机构：
  
  云南省农业科学院药用植物研究所，云南昆明 650200
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.241107514
  CLC： O657.3;TB9
- Received：07 November 2024，
  
  Revised：12 December 2024，
  
  Accepted：13 December 2024，
  
  Published：15 June 2025
- 稿件说明：
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苏俊宇,杨绍兵,王元忠.基于FT-NIR和ATR-FTIR技术结合化学计量学方法快速、准确鉴别不同地理来源的草果[J].分析测试学报,2025,44(06):1043-1054.

SU Jun-yu,YANG Shao-bing,WANG Yuan-zhong.Rapid and Accurate Identification of Amomum Tsaoko Geographical Origin Based on FT-NIR and ATR-FTIR Spectroscopy Combined with Chemometric Methods[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(06):1043-1054.
苏俊宇,杨绍兵,王元忠.基于FT-NIR和ATR-FTIR技术结合化学计量学方法快速、准确鉴别不同地理来源的草果[J].分析测试学报,2025,44(06):1043-1054. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.241107514.

SU Jun-yu,YANG Shao-bing,WANG Yuan-zhong.Rapid and Accurate Identification of Amomum Tsaoko Geographical Origin Based on FT-NIR and ATR-FTIR Spectroscopy Combined with Chemometric Methods[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(06):1043-1054. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.241107514.

摘要

该研究采用傅里叶变换近红外光谱（FT-NIR）、衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）及二维相关光谱（2DCOS）技术，结合化学计量学与深度学习建立偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和残差卷积神经网络（ResNet）判别模型，对7个主产区（221份）的草果样本进行快速、准确溯源。结果表明：ATR-FTIR光谱数据经二阶导数（2nd）+标准正态变换（SNV）预处理后建立的PLS-DA模型性能最好（95.31%），但FT-NIR光谱数据的最佳预处理为2nd。基于FT-NIR和ATR-FTIR的同步2DCOS图像建立的ResNet模型不需要筛选最佳预处理和复杂的数据转换，即可达到100%的准确率。其中，基于FT-NIR数据转化的同步2DCOS图像建立的ResNet模型的迭代次数最少、耗时最短、成本最低。该研究为鉴别不同地理来源的草果提供了一种快速、准确的新方法，为草果质量等级评价体系的进一步研究奠定了基础。

Abstract

In this study，Fourier transform near-infrared spectroscopy（FT-NIR），attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy（ATR-FTIR） and two-dimensional correlation spectroscopy（2DCOS） techniques，combined with chemometric and deep learning were adopted to establish partial least squares discriminant analysis（PLS-DA） and Residual convolution neural network（ResNet）discriminant models for rapid and accurate traceability of

A.tsaoko

samples from seven main production areas（221 samples）. The results indicated that the PLS-DA model established after the second derivative（2nd） + standard normal variate（SNV） preprocessing of ATR-FTIR spectral data showed the best performance（95.31%），but the optimal preprocessing for FT-NIR spectral data was 2nd. The ResNet model based on FT-NIR and ATR-FTIR synchronized 2DCOS images could achieve 100% accuracy without the need for optimal preprocessing and complex data conversion. Among them，the ResNet model established for 2DCOS images converted from FT-NIR had the least number of epochs，the shortest time consumption，and the lowest cost. This study provides a fast and accurate new method for identifying

A.tsaoko

from different geographical origins，laying the foundation for further research on the quality rating system of

A.tsaoko

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Rapid and Accurate Identification of Amomum Tsaoko Geographical Origin Based on FT-NIR and ATR-FTIR Spectroscopy Combined with Chemometric Methods

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