一種油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法
2023-06-01 14:19:36 1
專利名稱：一種油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法
技術領域：
本發明涉及油菜檢測領域，尤其涉及一種油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法。
背景技術：
油菜是我國主要的油料作物和蜜源作物之一，油菜的種植面積佔全國油料作物總 面積的40%以上，產量佔全國食用植物油總產量的60%以上，居世界首位。油菜不同時期 的生長狀況關係到油菜籽的產量和質量。油菜葉片中的胺基酸含量是油菜生長過程中一項 非常重要的生理指標，對油菜葉片生理和有機物積累等生理過程有重要意義。因此可以通 過檢測油菜葉片中的胺基酸含量，得到油菜的生長狀況。近年來，由於農村勞動力的減少， 油菜種植中使用了大量的除草劑。有些除草劑是一種生長抑制劑，例如丙酯草醚，可以阻止 直鏈胺基酸的生物合成，具有對油菜安全、殺草譜較廣、除草活性高、持效期長，且低毒、低 殘留，與環境相容等特點。當油菜處於逆境脅迫下，由植物體內脯氨酸生物合成激活和脯氨 酸降解的抑制共同導致的脯氨酸的積累，並且在逆境壓力解除後迅速被分解利用。普遍認 為，逆境脅迫下脯氨酸大量積累可能對植物在壓力解除後的恢復有很大幫助，因為脯氨酸 可以作為碳源和氮源，並且能夠為細胞恢復提供大量的能量。因此，其含量可以作為植物抗 逆性的生理指標之一，脯氨酸量高，植物抗性強。對油菜葉片中脯氨酸含量的檢測，可以反 映出某些除草劑對油菜生理和逆境脅迫的影響，對實現油菜生長狀況的大田檢測和連續監 測，提高油菜籽的產量和質量有重要意義。傳統的油菜葉片脯氨酸含量檢測方法是根據GB/T5009. 124-2003，採用萬分之一 天平準確稱取粉樣0. 05g置於IOml體積的安培瓶中，加入5ml6M HCL，用循環真空泵抽真空 並在酒精噴燈上封口後置於110°C烘箱中消解24h ；將冷卻後的消解液完全轉移到50ml容 量瓶中定容、搖勻；吸取5ml上清液置於圓底磨口錐形瓶中，在旋轉蒸發儀上(60 70°C) 抽真空15min左右蒸乾鹽酸；重新加入0.02M HCl (pH 2. 2) 10ml，超聲波充分溶解後用一次 性針筒吸出，經0. 22 μ m的一次性濾頭過濾至胺基酸分析專用樣品瓶中，4°C黑暗保存，用 日立L-8900自動胺基酸分析儀(日本)分析測定脯氨酸含量。該方法樣本預處理過程和 測量過程費時、費力、化學消耗品昂貴，且對環境造成一定汙染。因此，急需研究一種簡單、 快速、無損的油菜葉片脯氨酸含量檢測方法和技術。可見/近紅外光譜可以反映物質內部的有機成分，特別是C-H、0-H、N-H等基團的 倍頻和合頻吸收，可用於定量測定物質有機物質的含量。光譜技術已廣泛應用於農業、食 品、石油化工、製藥、飼料等行業。在植物生命信息快速檢測研究中具有廣泛的應用潛力
發明內容
本發明提供了一種油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法，解決了現有檢測方法費 時、費力、操作複雜、汙染環境等問題。一種油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法，包括以下步驟(1)將油菜葉片殺青、烘乾後粉碎，得到葉片粉末；
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(2)分別採集波長 2308nm、1444nm、1418nm、l994nm、2432nm、2366nm、2O2Onnu 1100nm、1942nm、2058nm、1338nm、1730nm、2294nm 和 2186nm 光波所對應的油菜葉片的反射 率；(3)將各反射率分別代入多元線性回歸方程y = -151770 λ「179. 233 λ 2-156. 08 0 λ 3+90. 881 λ 4-61. 178 λ 5-85. 245 λ 6-97. 499 λ 7+14. 884 λ 8-47. 067 λ 9+39. 998 λ 1(ι-35. 203 λ η_1· 957 λ 12-7· 455 λ 13+60. 409 λ 14+1. 8470，計算油菜葉片中脯氨酸含量；方程中y為油菜葉片脯氨酸含量，單位為mg/100mg DWJ1- λ 14分別為波長 2308nm、1444nm、1418nm、1994nm、2432nm、2366nm、2020nm、llOOnm、1942nm、2058nm、1338nm、 1730nm、2294nm和2186nm光波所對應的油菜葉片粉末樣本的反射率。步驟(1)中，葉片粉末為40 80目，殺青溫度為95 115°C，殺青時間為20 40min。該殺青溫度和殺青時間適宜，有利於油菜葉片中主成分的保留，特別是脯氨酸。步 驟(1)中，烘乾溫度為70 90°C，將葉片烘乾至恆重，該烘乾溫度適宜，不會烤焦葉片。因為油菜葉片粉末樣本是非透明介質，當光波照射在其表面時，除部分被吸收外， 其餘均發生反射，而光波吸收的多少(或者反射率)是跟油菜葉片內部化學物質含量是相 關的，而針對脯氨酸含量這類具體物質僅僅跟少數某些特徵波長光波的反射率相關。應用連續投影算法在1100 2500nm波長範圍內進行特徵波長的選取，得到這些 特徵波長分別為 2308nm、1444nm、1418nm、1994nm、2432nm、2366nm、2020nm、1 lOOnm、1942nm、 2058nm、1338nm、1730nm、2294nm和2186nm。將上述波長的反射率值作為多元線性回歸模型 的輸入變量，實際測量的脯氨酸含量作為輸出變量，計算得到上述多元線性回歸方程。本發明通過少數特徵波長進行多元線性回歸分析，快速準確檢測油菜葉片中脯氨 酸含量，大大縮短了檢測的時間，減少了環境汙染，降低了檢測成本。
圖1為本發明建模集樣本預測結果散點分布圖；圖2為本發明預測集樣本預測結果散點分布圖。
具體實施例方式隨機收集248片油菜葉片，為使所採集的油菜葉片樣本更具有代表性和多樣性， 所採集的248片葉片中不僅包括正常生長狀態下的油菜葉片(共62片)，還包括噴施過不 同濃度(100，500，1000mg/L)丙酯草醚除草劑的油菜葉片186片(100，500，1000mg/L每個 濃度梯度採集油菜葉片62片)，噴灑時間為五葉一心期，噴灑方式為葉面噴施。丙酯草醚除 草劑是一種脯氨酸抑制劑，對油菜葉片脯氨酸具有抑制作用，可以使油菜葉片中的脯氨酸 含量具有更大的範圍，使得所建模型具有更好的適應性和魯棒性。將248片油菜葉片放在105°C的烘箱中殺青30分鐘後於80°C下烘乾至恆重。再 用研缽將烘乾後的油菜葉片樣品磨成粉末，並過60目篩。在室溫下測定油菜葉片粉末樣本 在波長 2308nm、1444nm、1418nm、1994nm、2432nm、2366nm、2020nm、1 lOOnm、1942nm、2058nm、 1338nm、1730nm、2294nm和 2186nm處的反射率值(Foss NIR Systems 5000)，同時利用背景 技術所提及的傳統方法測量所有葉片的脯氨酸含量。然後隨機選擇186個樣本作為建模集 樣本，其餘62個作為預測集樣本，以建模集樣本186片油菜葉片的各特徵波長的反射率值
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作為輸入變量，以相應的測量的脯氨酸含量作為輸出變量，利用多元線性回歸法(Multiple linearregression，MLR)得到如下多元線性回歸方程y = -151770 λ「179. 233 λ 2-156. 080 λ 3+90. 881 λ 4-61. 178 λ 5-85. 245 λ 6-97. 499 λ 7+14. 884 λ 8-47. 067 λ 9+39. 998 λ 1(ι-35. 203 λ η-1. 957 λ 12-7. 455 λ 13+60. 409 λ 14+1. 8470，計算得到油菜葉片脯氨酸含量。方程中y (mg/lOOmg Dff)為油菜葉片脯氨酸含量，單位為mg/100mgDW ； λ工 X14 分別為波長 2308nm、1444nm、1418nm、1994nm、2432nm、2366nm、2020nm、1100nm、1942nm、 2058nm、1338nm、1730nm、2294nm和2186nm光波所對應的油菜葉片粉末樣本的反射率。然後利用上述多元線性回歸方程對建模集和預測集油菜葉片樣本的脯氨酸含量 進行預測，並對預測結果進行評價。評價指標中相關係數和斜率越接近於1，均方根誤差、偏 差的絕對值和截距的絕對值越小，說明模型預測性能越好。預測結果如下表所示 對建模集和預測集進行預測，油菜葉片脯氨酸含量的預測值與真實化學方法測量 值之間的相關係數均大於0. 95，獲得了滿意的預測精度。對建模集和預測集樣本預測結果 的散點分布圖如圖1和圖2所示，圖中樣本靠近分布於回歸直線兩側，具有很好的線性預測 效果。上述結果說明應用本發明的方法能夠快速準確地實現油菜葉片脯氨酸含量的檢測。
權利要求
一種油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法，包括以下步驟(1)將油菜葉片殺青、烘乾後粉碎，得到葉片粉末；(2)分別採集波長2308nm、1444nm、1418nm、1994nm、2432nm、2366nm、2020nm、1100nm、1942nm、2058nm、1338nm、1730nm、2294nm和2186nm光波所對應的油菜葉片的反射率；(3)將各反射率分別代入多元線性回歸方程y＝ 151770λ1 179.233λ2 156.080λ3+90.881λ4 61.178λ5 85.245λ6 97.499λ7+14.884λ8 47.067λ9+39.998λ10 35.203λ11 1.957λ12 7.455λ13+60.409λ14+1.8470，計算油菜葉片中脯氨酸含量；方程中y為油菜葉片脯氨酸含量；λ1～λ14分別為波長2308nm、1444nm、1418nm、1994nm、2432nm、2366nm、2020nm、1100nm、1942nm、2058nm、1338nm、1730nm、2294nm和2186nm光波所對應的油菜葉片粉末樣本的反射率。
2.根據權利要求1所述的油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法，其特徵在於所述的葉 片粉末為40 80目。
3.根據權利要求1所述的油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法，其特徵在於步驟(1) 中，殺青溫度為95 115°C，殺青時間為20 40min。
4.根據權利要求1所述的油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法，其特徵在於步驟(1) 中，烘乾溫度為70 90°C。
全文摘要
本發明公開了一種油菜葉片脯氨酸含量快速檢測方法，包括以下步驟將油菜葉片殺青、烘乾後粉碎，得到葉片粉末；分別採集波長2308、1444、1418、1994、2432、2366、2020、1100、1942、2058、1338、1730、2294和2186nm光波所對應的油菜葉片的反射率；將各反射率分別代入多元線性回歸方程，計算油菜葉片中脯氨酸含量。本發明通過少數特徵波長進行多元線性回歸分析，快速準確檢測油菜葉片中脯氨酸含量，大大縮短了檢測的時間，減少了環境汙染，降低了檢測成本。
文檔編號G01N21/49GK101900679SQ20101021903
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月5日 優先權日2010年7月5日
發明者何勇, 劉飛, 孔汶汶 申請人:浙江大學