摘  要：本發(fā)明公開了一種近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，包括采用化學(xué)測量法檢測樣品飼用苧麻葉粉中總多酚含量；采用近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀掃描樣品飼用苧麻葉粉的吸收光譜數(shù)據(jù)；選擇總多酚的光譜預(yù)處理方法；利用掃描的吸收光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)測量法的檢測值和光譜預(yù)處理方法獲得的數(shù)據(jù)建立光譜分析模型；選取驗證飼用苧麻葉粉對光譜分析模型進(jìn)行校正。

 

技術(shù)要點

1.近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1：采用化學(xué)測量法檢測樣品飼用苧麻葉粉中總多酚含量；

步驟2：采用近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀掃描樣品飼用苧麻葉粉的吸收光譜數(shù)據(jù)；

步驟3：選擇總多酚的光譜預(yù)處理方法；

步驟4：利用掃描的吸收光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)測量法的檢測值和光譜預(yù)處理方法獲得的數(shù)據(jù)建立光譜分析模型；步驟5：選取驗證飼用苧麻葉粉對光譜分析模型進(jìn)行校正。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，其特征在于，在所述步驟1中，對總多酚含量的測定至少重復(fù)進(jìn)行三次。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，其特征在于，在所述步驟2中，對飼用苧麻葉進(jìn)行多次吸收光譜的掃描，掃描范圍為1100nm～2500nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，其特征在于，在選擇總多酚的光譜預(yù)處理方法時，選擇建模后校正標(biāo)準(zhǔn)差(SEC)、相對標(biāo)準(zhǔn)差(RSD)最小的原始光譜處理方法，選擇外部檢測法預(yù)處理光譜數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，其特征在于，在所述步驟4中，利用CAUNIR近紅外光譜分析軟件，對樣品飼用苧麻葉粉的總多酚的含量化學(xué)測量值和三次掃描采集的吸收光譜數(shù)據(jù)分別求平均值，對樣品飼用苧麻葉粉的總多酚的含量化學(xué)測量值和吸收光譜預(yù)處理后的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并采用定量偏最小二乘法(QPLS)法進(jìn)行建模；選擇使光譜分析模型的決定系數(shù)和分辨度最大、校正標(biāo)準(zhǔn)差和相對標(biāo)準(zhǔn)差最小的原始光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理并建模。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，其特征在于，在所述步驟5中，飼用苧麻葉粉的總多酚采用外部檢測法進(jìn)行光譜預(yù)處理數(shù)據(jù)的主成分分析，然后采用中心化+標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換+極差歸一進(jìn)行光譜預(yù)處理數(shù)據(jù)驗證。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，其特征在于，光譜分析模型預(yù)測的飼用苧麻葉片中總多酚含量與實際測量的飼用苧麻葉片中總多酚相關(guān)系數(shù)為：0.8528。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，其特征在于，在所述步驟4中，利用光譜分析模型預(yù)測待測飼用苧麻葉中總多酚的含量，是將近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀采集的待測飼用苧麻葉粉的吸收光譜數(shù)據(jù)平均值輸入至光譜分析模型，經(jīng)過光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型計算預(yù)測獲得該成份的預(yù)測值，即可預(yù)測得到該飼用苧麻葉中總多酚的含量。

 

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法。

 

背景技術(shù)

國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)飼用苧麻嫩莖葉中富含粗蛋白、粗纖維、微量元素、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，可做優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料。同時飼用苧麻葉中含有與根相同的成分綠原酸,此外還含有原兒茶酸、野漆樹苷、蕓香苷等酚酸類等抗氧化活性物質(zhì)?？偠喾雍扛叩娘暳喜焕趧游飳I養(yǎng)的消化吸收。具有較高的食品保健和藥用開發(fā)價值。因此篩選出總多酚含量較低、適合做優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料的飼用苧麻葉種質(zhì)尤為重要。

傳統(tǒng)測定總多酚的方法有高錳酸鉀滴定法、氨基安替比林比色法、酒石酸比色法及福林發(fā)，這些方法的主要缺點是操作復(fù)雜、耗時長且不能大批量進(jìn)行。高效液相色譜法測定總酚雖然結(jié)果準(zhǔn)確，但需要使用高效液相色譜儀、氣相色譜儀或者離子色譜法等儀器，設(shè)備昂貴。因此尋找一種總酚含量快速、準(zhǔn)確、高效、價格低廉的測定方法顯得尤為重要。

近紅外光譜分析技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、無污染等優(yōu)點，因此建立快速準(zhǔn)確的檢測飼用苧麻葉中總多酚近紅外預(yù)測模型，縮短時間、減少成本，不僅可為飼用苧麻作為飼料的品質(zhì)評價提供參考，也可以為飼料型飼用苧麻種質(zhì)提供快速篩選技術(shù)。

 

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在于提供一種近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，以實現(xiàn)快速、高效的檢測飼用苧麻麻葉片總多酚含量，準(zhǔn)確評價飼用苧麻飼料的品質(zhì)，為飼料型飼用苧麻種質(zhì)提供快速篩選技術(shù)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，包括如下步驟：

步驟1：采用化學(xué)測量法檢測樣品飼用苧麻葉粉中總多酚的含量；

步驟2：采用近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀掃描樣品飼用苧麻葉粉的吸收光譜數(shù)據(jù)；

步驟3：選擇總多酚的光譜預(yù)處理方法；

步驟4：利用掃描的吸收光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)測量法的檢測值和光譜預(yù)處理方法獲得的數(shù)據(jù)建立光譜分析模型；

步驟5：選取驗證飼用苧麻葉粉對光譜分析模型進(jìn)行校正；

進(jìn)一步的，所述步驟1中對總多酚含量測定至少重復(fù)進(jìn)行三次。

進(jìn)一步的，所述步驟2采用S400型近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀進(jìn)行吸收光譜的采集，掃描范圍為1100nm～2500nm(4000?9090.91(1/cm))。

進(jìn)一步的，所述步驟2中，對飼用苧麻葉進(jìn)行多次吸收光譜的掃描；所述步驟4是利用多次掃描的吸收光譜數(shù)據(jù)的平均值建立紅外光譜分析模型。

進(jìn)一步的，所述步驟3選擇總多酚的光譜預(yù)處理方法，是選擇使光譜分析模型的決

定系數(shù)和分辨度最大、校正標(biāo)準(zhǔn)差和相對標(biāo)準(zhǔn)差最小的光譜預(yù)處理方法。

進(jìn)一步的，所述步驟4建立光譜分析模型的過程如下：利用CAUNIR近紅外定標(biāo)軟件，對樣品飼用苧麻葉粉的總多酚的含量化學(xué)測量值和三次掃描采集的吸收光譜數(shù)據(jù)分別求平均值，對樣品飼用苧麻葉粉的總多酚的含量化學(xué)測量值和吸收光譜預(yù)處理后的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并采用定量偏最小二乘法(QPLS)法進(jìn)行建模。選擇使光譜分析模型的決定系數(shù)和分辨度最大、校正標(biāo)準(zhǔn)差和相對標(biāo)準(zhǔn)差最小的原始光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理并建模。

進(jìn)一步的，所述步驟3飼用苧麻葉粉的總多酚采用外部檢測法進(jìn)行光譜預(yù)處理，總多酚光譜采用中心化+標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換+極差歸一的預(yù)處理方法效果最佳

進(jìn)一步的，所述光譜分析模型預(yù)測的飼用苧麻葉片中總多酚含量與實際測量的飼用苧麻葉片中總多酚含量相關(guān)系數(shù)分別為：0.8528。

進(jìn)一步的，所述步驟4利用光譜分析模型預(yù)測待測飼用苧麻葉中總多酚的含量，是將近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀采集的待測飼用苧麻葉粉的吸收光譜數(shù)據(jù)平均值輸入至光譜分析模型，經(jīng)過光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型計算預(yù)測獲得該成份的預(yù)測值，即可預(yù)測得到該飼用苧麻葉中總多酚的含量。

本發(fā)明的有益效果是，近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，通過利用測定到的樣品飼用苧麻葉片總多酚成分含量，建立光譜分析模型，以實現(xiàn)快速、高效且準(zhǔn)確的檢測麻葉粉中的總多酚成分含量，成本低，為飼料型飼用苧麻種質(zhì)提供快速篩選技術(shù)。

 

附圖說明

圖1是飼用苧麻葉樣品原始光譜圖；

  

圖1

 

圖2是飼用苧麻總多酚測定值與預(yù)測值相關(guān)圖。

  

圖2

 

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明為一種近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，包括如下步驟：

步驟1：采用化學(xué)測量法檢測樣品飼用苧麻葉粉中總多酚的含量；

步驟2：采用近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀掃描樣品飼用苧麻葉粉的吸收光譜數(shù)據(jù)；

步驟3：選擇總多酚的光譜預(yù)處理方法；

步驟4：利用掃描的吸收光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)測量法的檢測值和光譜預(yù)處理方法獲得的數(shù)據(jù)建立光譜分析模型；

步驟5：選取驗證飼用苧麻葉粉對光譜分析模型進(jìn)行校正；

進(jìn)一步的，所述步驟1中對總多酚含量測定至少重復(fù)進(jìn)行三次。

進(jìn)一步的，所述步驟2采用S400型近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀進(jìn)行吸收光譜的采集，掃描范圍為1100nm～2500nm(4000?9090.91(1/cm))。

進(jìn)一步的，所述步驟2中，對飼用苧麻葉進(jìn)行多次吸收光譜的掃描；所述步驟4是利用多次掃描的吸收光譜數(shù)據(jù)的平均值建立紅外光譜分析模型。

進(jìn)一步的，所述步驟3選擇總多酚的光譜預(yù)處理方法，是選擇使光譜分析模型的決定系數(shù)和分辨度最大、校正標(biāo)準(zhǔn)差和相對標(biāo)準(zhǔn)差最小的光譜預(yù)處理方法。

進(jìn)一步的，所述步驟4建立光譜分析模型的過程如下：利用CAUNIR近紅外定標(biāo)軟件，對樣品飼用苧麻葉粉的總多酚的含量化學(xué)測量值和三次掃描采集的吸收光譜數(shù)據(jù)分別求平均值，對樣品飼用苧麻葉粉的總多酚的含量化學(xué)測量值和吸收光譜預(yù)處理后的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并采用定量偏最小二乘法(QPLS)法進(jìn)行建模。選擇使光譜分析模型的決定系數(shù)和分辨度最大、校正標(biāo)準(zhǔn)差和相對標(biāo)準(zhǔn)差最小的原始光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理并建模。

進(jìn)一步的，所述步驟3飼用苧麻葉粉的總多酚采用外部檢測法進(jìn)行光譜預(yù)處理，總多酚光譜采用中心化+標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換+極差歸一的預(yù)處理方法效果最佳

進(jìn)一步的，所述光譜分析模型預(yù)測的飼用苧麻葉片中總多酚含量與實際測量的飼用苧麻葉片中總多酚含量相關(guān)系數(shù)分別為：0.8528。

進(jìn)一步的，所述步驟4利用光譜分析模型預(yù)測待測飼用苧麻葉中總多酚的含量，是將近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀采集的待測飼用苧麻葉粉的吸收光譜數(shù)據(jù)平均值輸入至光譜分析模型，經(jīng)過光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型計算預(yù)測獲得該成份的預(yù)測值，即可預(yù)測得到該飼用苧麻葉中總多酚的含量。

實施例

供試材料為169份飼用苧麻葉粉，每份材料分為2組，一組用于化學(xué)成分測定，另外一組用于近紅外光譜采集。近紅外光譜樣品集分為校正集與檢驗集，校正集用于建立模型及模型的內(nèi)部交叉驗證，檢驗集用于模型的外部驗證。本實驗選取了150份作為校正集，19份作為檢驗集。

近紅外掃描光譜的采集：

使用微型植物粉碎機粉碎，充分混勻經(jīng)過篩處理，在105℃條件下烘干24小時，樣品放于玻璃干燥器內(nèi)，至溫度冷卻至室溫后，裝入小圓型樣品杯，將樣品刮平、壓實，確保裝載的樣品均勻一致，樣品重約為3g。采用S400型近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀進(jìn)行吸收光譜的采集，掃描范圍為1100nm～2500nm(4000?9090.91(1/cm))，為減少儀器波動和裝樣對光譜掃描的干擾，每個樣品重復(fù)掃描3次，用光譜處理軟件合并成平均光譜用于建模與校驗。

總酚含量測定

飼用苧麻葉總多酚的近紅外模型的校正集和檢驗集樣品數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果見表1。飼用苧麻葉材料校正集總多酚含量范圍在52.04mg/g?293.80mg/g，平均值是6.21％；驗證集總多酚含量范圍在56.00mg/g?182.54mg/g，平均值是6.21％。樣品化學(xué)成分含量分布范圍較廣，差異明顯，說明樣品具有一定的代表性。

表1飼用苧麻葉總多酚含量的測定

  

原始光譜的采集

圖1所示為飼用苧麻葉樣品在1100nm～2500nm(4000?9090.91(1/cm))的近紅外漫反射光譜圖，全波長范圍內(nèi)存在多個吸收峰。不同樣品在近紅外光譜區(qū)吸收光譜特征基本一致，全光譜呈現(xiàn)高低平緩的趨勢，說明樣品主要成分基本相同，但各成分相對含量不同，即可利用樣品的近紅外光譜進(jìn)行總多酚含量的測定。

原始光譜預(yù)處理與模型建立：

原始光譜預(yù)處理方法有中心化、極差歸一、矢量校正、散射校正、一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)六種，推薦主成分?jǐn)?shù)方法有外部檢測和內(nèi)部交叉兩種。原始光譜預(yù)處理方法的選擇直接影響著分析模型建立的好壞。采用定量偏最小二乘法(QPLS)法進(jìn)行建模，構(gòu)建的近紅外預(yù)測模型決定系數(shù)(R2)、分辨度(RPD)越大，校正標(biāo)準(zhǔn)差(SEC)、相對標(biāo)準(zhǔn)差(RSD)越小，預(yù)測模型越準(zhǔn)確。通過上述六種預(yù)處理方法和兩種推薦主成分?jǐn)?shù)方法處理比較分析，結(jié)果如表2，發(fā)現(xiàn)：飼用飼用苧麻葉粉總酚含量測定采用內(nèi)部交叉較好，其中中心化+標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換+極差歸一的預(yù)處理方法效果最佳，主成分?jǐn)?shù)為8，決定系數(shù)為72.28％。

表2飼用苧麻葉化學(xué)成分預(yù)處理結(jié)果

  

模型建立：

采用CAUNIR軟件進(jìn)行模型構(gòu)建，如圖2所示，校正后的預(yù)測值和測定值存在較好的線性關(guān)系?？偡酉嚓P(guān)系數(shù)分別為0.8528。表明飼用苧麻葉粗蛋白和部分營養(yǎng)成分含量的近紅外模型的預(yù)測準(zhǔn)確度較好，能滿足物質(zhì)品質(zhì)分析中對準(zhǔn)確度的要求。

模型驗證：

選取未參與定標(biāo)19個飼用苧麻葉樣品對所建總多酚模型進(jìn)行驗證。驗證結(jié)果如下表3?？偡訙y量值與預(yù)測值平均值接近，分別為115.72mg/g、117.60mg/g，平均差值為1.88mg/g?？偡踊瘜W(xué)值與預(yù)測值最大絕對誤差為17.55mg/g，最小絕對誤差為0.83mg/g，且平均絕對誤差為11.74mg/g。

表3近紅外模型驗證結(jié)果

  

預(yù)測模型是利用光學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)測值和化學(xué)方法實測的值來建模的，化學(xué)方法檢測總多酚是按照國標(biāo)來做，費時費力；前期建模需要獲得一定數(shù)量飼用苧麻的化學(xué)值，建好模型后，需要在近紅外分析軟件中打開，x值為用近紅外農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)測定儀掃描的吸收光譜數(shù)據(jù)預(yù)測值，y為預(yù)測的化學(xué)值，利用真實測量值建立預(yù)測模型，是為了保證預(yù)測值的可靠性。在實際應(yīng)用中，只需要采用近紅外儀掃飼用苧麻葉片粉末，獲得光學(xué)數(shù)據(jù)，直接利用模型測得葉片中總多酚的含量，而不需要再采用化學(xué)法進(jìn)行測定，簡單，快速，高效，省錢省力。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以根據(jù)以上的技術(shù)方案和構(gòu)思，給出各種相應(yīng)的改變和變形，而所有的這些改變和變形，都應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

 

文章摘自國家發(fā)明專利，一種近紅外快速檢測飼用苧麻葉片總多酚含量的方法，發(fā)明人：邢虎成，霍穎怡，邵明宇，揭雨成，申請?zhí)?/font>：202411193420.6，申請日：2024.08.28.