高粱籽粒中多酚类物质的傅立叶变换近红外光谱分析论文

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1、高粱籽粒中多酚类物质的傅立叶变换近红外光谱分析论文刘敏轩王赟文韩建国【摘要】利用高效液相色谱(HPLC)法测定高粱籽粒中阿魏酸、原儿茶醛和花青素的含量，比色法测定总酚、总黄酮、缩合单宁的含量;运用偏最小二乘法建立NIR光谱与HPLC法和比色法分析值之间的多元校正模型，预测高粱籽粒中主要酚类物质的含量。结果表明，各成分近红外预测值与实测值之间的校正模型相关系数(R)、内部交叉验证均方差(RMSECV)、最佳主因子数分别为：总酚0.9737，0.288，4;总黄酮0.9660，0.00671，8;缩合单宁0.9558.free

2、lin内完成物质多组分的检测6。近红外光谱(NIR)主要是有机分子的倍频与合频吸收光谱，物质分子中的CH，NH，OH和CO等基团的基频振动的倍频与合频吸收在近红外区，因此近红外技术比较适合于分析与这些基团有直接或间接关系的成分7，其突出优点是分析速度快、精度高，稳定性好。高粱籽粒中多酚类物质都含有大量的OH，CH，OH，CH2，CHOH及COROH等官能团，在近红外光谱区有明显的吸收。通过化学计量学的方法建立高粱籽粒多酚类物质的近红外数学模型，可快速测定高粱籽粒中多酚类物质的含量、降低检测成本。高粱酚类物质近红外预测模型在

3、高粱优质育种和品质分析中具有广泛的应用价值。本实验采用近红外光谱分析技术定量分析高粱籽粒中多酚类物质的含量，并建立了高粱中总酚、总黄酮、缩合单宁、阿魏酸、原儿茶醛、花青素等酚类物质含量的数学模型，分析精度较高。2实验部分2.1实验样品的收集与选择实验材料为山西、辽宁、甘肃、新疆、天津、内蒙古等地的33个高粱品种、8个苏丹草品种及19个高粱苏丹草杂交品种。所收集材料遗传源广、不同材料间以及籽粒不同部位中单宁含量差异显著。对60份参试材料种子的不同部位，包括种皮、脱壳籽粒、胚乳、胚以及整粒种子分别进行取样，最终形成300份实验

4、样品。样品经粉碎机(北京六一厂)粉碎，过0.18mm孔径筛，并经CyclotecTM1093型旋风磨(Foss公司)二次粉碎,装入自封袋,常温避光保存,待测。2.2样品中6种酚类物质的测定参照文献8,采用FolinCiocalteu法测定总酚含量，并略加修改;缩合单宁的测定参照文献9的方法进行;总黄酮的测定参照文献10的方法并略作修改;使用SHIMADZE10A型高效液相色谱分析阿魏酸、原儿茶醛和花青素含量，具体步骤参照文献11，12进行。2.3样品的光谱测定AntarisTMFT2NIRAnalyzer光谱测定仪器(

5、美国ThermoNicolet公司),漫反射积分球附件,旋转式石英样品杯(内径约5cm)。附带应用软件为:TQAnalystv6,RESULT2Integration,RESULT2Operation。主要工作参数为:测量光谱范围4000～10000cm-1;扫描次数:64;分辨率:8cm-1;增益:2倍;数据形式:log(1/R)。图16个测定样品的原始光谱图Fig.1Originalspectraofsixtestedsamples采集光谱前仪器预热2h。取10～20g高粱籽粒不同部位粉碎样品盛于直径50mm的旋转样品

6、池中,轻轻摇匀,使表面平整，在上述光谱条件下采集样品的吸收光谱。为消除样品粉碎粒度大小、均匀性不一致等因素对光谱的影响，每个样品重复扫描3次,每次均扫描背景,.freelg/g)3.2模型的优化3.2.1光谱波段的选择建模波段过宽，必然包含大量冗余信息，且各成分分子结构存在差异，使得各自对应的最优建模波段并不相同。因此，波段的选择有利于提高模型预测精度。本研究以R和RMSECV值作为评价指标(R值越接近1，RMSECV值越小越优)对建模波段进行优化，确定6种酚类物质各自最佳建模波段，结果见表2。表2NIR光谱建模最优波段S

7、ECV为评价指标，比较NIRS常用的预处理方法，如多元散射校正(MSC)、标准正态变量校正(SNV)、导数光谱(Derivative)以及2种处理方法相结合的方法对模型的影响，结果见表3。由表3可知，对同一组建模样品集所有待测成分，采用不同的光谱预处理方法结果均比未进行光谱处理的结果好，但不同的光谱预处理方法之间存在一定的差别，说明不同的光谱预处理方法对模型的精度有一定的影响。对6个测定组分，用单一光谱预处理方法所得模型的R和RMSECV值的差异均较大，预测效果均不够理想;而用多元散射校正与导数光谱法相结合或标准正态变量校

8、正与导数光谱法相结合的方法，R和RMSECV值均得到显著改善。以多元散射校正与二阶导数光谱法相结合的方法为最优，所得模型的误差较小，故最终确立以多元散射校正与二阶导数光谱法相结合作为预处理方法。表3不同的光谱预处理方法对近红外模型的影响3.2.3最佳建模主因子数确定建立多元校正模型需确定最佳主因子数。主