一種油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，包括：采集定標(biāo)樣品籽粒近紅外光譜；化學(xué)法分析定標(biāo)樣品籽粒木質(zhì)素含量，然后將得到籽粒木質(zhì)素含量與籽粒近紅外光譜導(dǎo)入近紅外定標(biāo)軟件中，使每個(gè)樣品的近紅外光譜與化學(xué)測(cè)定的籽粒木質(zhì)素含量一一對(duì)應(yīng)；再對(duì)光譜進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的光譜采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行分析，從而建立籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析模型；最后將用近紅外模型掃描測(cè)定的驗(yàn)證集各樣品籽粒木質(zhì)素含量與化學(xué)法測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以檢驗(yàn)建立的近紅外模型。本方法不僅快速，準(zhǔn)確，簡(jiǎn)便，而且還有效防止了化學(xué)測(cè)定法產(chǎn)生的酸和堿廢液對(duì)環(huán)境造成的污染。
【專利說(shuō)明】一種油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于木質(zhì)素生物質(zhì)分析領(lǐng)域，具體涉及一種油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分 析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 油菜作為世界的四大油料作物之一，不僅為人類提供大量的優(yōu)質(zhì)植物油，同時(shí)其 餅柏中含有豐富的蛋白質(zhì)，多種氨基酸及礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，是畜禽的優(yōu)良飼料。雙低油菜的推 廣，使得餅柏中硫代葡萄糖甙含量降低，油菜餅柏飼用的價(jià)值大大提高。為進(jìn)一步提高油菜 餅柏飼用價(jià)值，有效途徑是降低餅柏的木質(zhì)素含量。
[0003] 木質(zhì)素（Lignin)是由聚合芳香醇構(gòu)成的一大類復(fù)雜有機(jī)物，其含量在整個(gè)植物 體中占據(jù)15-36%，主要存在于木質(zhì)組織中，通過(guò)形成交織網(wǎng)硬化細(xì)胞壁。木質(zhì)素分布于植 物木質(zhì)化的機(jī)械組織和輸導(dǎo)組織細(xì)胞壁中，具有增加細(xì)胞壁強(qiáng)度、提高細(xì)胞壁的不透水性 和莖桿的機(jī)械強(qiáng)度，以及增強(qiáng)液體輸導(dǎo)能力的功能。在對(duì)纖維素和木質(zhì)素分析時(shí)，粉碎材料 經(jīng)中性洗滌劑煮沸處理，不溶解的殘?jiān)鼮橹行韵礈炖w維（NDF)，主要為細(xì)胞壁成分，其中包 括半纖維素、纖維素、木質(zhì)素和硅酸鹽。上述殘?jiān)?jīng)酸性洗滌劑處理，剩余的殘?jiān)鼮樗嵝韵?滌纖維（ADF)，其中包括纖維素、木質(zhì)素和硅酸鹽。酸性洗滌纖維經(jīng)72%硫酸處理后的殘?jiān)?為木質(zhì)素和硅酸鹽，從酸性洗滌纖維值中減去72%硫酸處理后的殘?jiān)鼮榈睦w維素含量。將 72%硫酸處理后的殘?jiān)一?，在灰化過(guò)程中逸出的部分為酸性洗滌木質(zhì)素（ADL)的含量。
[0004] 近紅外分析技術(shù)利用700-2500nm的電磁波（近紅外區(qū)域）具有較強(qiáng)的穿透能力 及對(duì)含氫基團(tuán)X_H(X = C、N、0)振動(dòng)的倍頻和合頻吸收，由于不同的有機(jī)物含有不同的基 團(tuán)，不同的基團(tuán)有不同的能級(jí)，不同的基團(tuán)和同一基團(tuán)在不同物理化學(xué)環(huán)境中對(duì)近紅外光 的吸收波長(zhǎng)都有明顯差別，且吸收系數(shù)小，發(fā)熱少，因此近紅外光譜可作為獲取含含氫基團(tuán) 的大分子物質(zhì)信息的一種有效的載體。選用連續(xù)改變頻率的近紅外光照射某樣品時(shí)，由于 試樣對(duì)不同頻率近紅外光的選擇性吸收，通過(guò)試樣后的近紅外光線在某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)會(huì)變 弱，透射出來(lái)的紅外光線就攜帶有機(jī)物組分和結(jié)構(gòu)的信息。通過(guò)檢測(cè)器分析透射或反射光 線的光密度，就可以確定該組分的含量。
[0005] 傳統(tǒng)的對(duì)油菜籽粒木質(zhì)素采用化學(xué)測(cè)定方法測(cè)定，該測(cè)定方法不僅工作繁瑣，需 要籽粒量大并對(duì)籽粒具有破壞性，而且在測(cè)定過(guò)程中產(chǎn)生的酸和堿廢液會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大 的污染。因此，有必要發(fā)展一種更為快速、環(huán)保的分析方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，以 便對(duì)油菜籽粒木質(zhì)素含量進(jìn)行簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的分析。
[0007] 本發(fā)明所述的近紅外定標(biāo)軟件為建立油菜籽粒木質(zhì)素近紅外分析模型所使用的 軟件。
[0008] 本發(fā)明所述的定標(biāo)樣品為建立模型時(shí)所采用的樣品，根據(jù)其近紅外掃描數(shù)據(jù)和對(duì) 應(yīng)的化學(xué)法（Van Soest法）測(cè)定數(shù)據(jù)建立模型；所選定標(biāo)樣品來(lái)自2012年重慶西南大學(xué) 歇馬試驗(yàn)基地種植的176份資源材料，取其天然籽粒作為試驗(yàn)材料。
[0009] 本發(fā)明所述定標(biāo)模型是指根據(jù)定標(biāo)樣品近紅外掃描數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的化學(xué)法（Van Soest法）測(cè)定數(shù)據(jù)建立的近紅外分析模型。
[0010] 本發(fā)明所述驗(yàn)證集樣品為檢驗(yàn)所建立的近紅外模型時(shí)使用的樣品，樣品來(lái)自2012 年重慶西南大學(xué)歇馬試驗(yàn)基地種植的資源材料，取其天然籽粒作為試驗(yàn)材料。
[0011] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0012] 油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，包括如下步驟：
[0013] (1)采集定標(biāo)樣品籽粒近紅外光譜
[0014] 光譜采集條件為：掃描范圍為1100?2498nm，分辨率為8CHT1 ;
[0015] (2)化學(xué)法測(cè)定標(biāo)樣品籽粒木質(zhì)素含量
[0016] Van Soest法測(cè)定標(biāo)樣品的木質(zhì)素含量；
[0017] (3)近紅外光譜模型的建立
[0018] 將步驟（2)得到的含量數(shù)值導(dǎo)入近紅外定標(biāo)軟件中，使步驟（1)獲得的每個(gè)樣品 的近紅外光譜與步驟（2)得到的含量數(shù)值一一對(duì)應(yīng)，再對(duì)光譜進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的光 譜采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行分析，建立模型。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟（2)所述化學(xué)法測(cè)定標(biāo)樣品木質(zhì)素的具體步驟如下：
[0020] a)油菜籽粒脫脂處理后稱重；
[0021] b)對(duì)步驟a)所得樣品用中性洗滌劑和十氫化萘及無(wú)水亞硫酸鈉進(jìn)行熱浸提，浸 提完畢后抽濾并洗滌至濾液呈中性，然后用丙酮洗滌兩次后再抽濾；
[0022] c)將步驟b)處理后的樣品加入酸性洗滌劑和十氫化萘及無(wú)水亞硫酸鈉進(jìn)行熱浸 提，浸提完畢后抽濾并洗滌至濾液呈中性，再用丙酮洗至丙酮洗液呈無(wú)色為止；
[0023] d)將步驟c)處理后的樣品進(jìn)行冷浸提，具體為加入硫酸后置于20°C條件下反 應(yīng)3h，然后洗滌至濾液呈中性，將樣品干燥至恒重，酸性洗滌木質(zhì)素％ =冷浸提后樣品重 量X 100%/脫脂后樣品重量。
[0024] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中所述預(yù)處理的方法包括無(wú)散射處理，標(biāo)準(zhǔn)正常化處理，標(biāo) 準(zhǔn)正?；?散射處理，去散射處理，多元離散校正或反相多元離散校正。
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中所述化學(xué)計(jì)量學(xué)方法包括修正偏最小二乘法、偏最小二 乘法或主成分回歸法。
[0026] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中所述預(yù)處理的方法為多元離散校正，所述化學(xué)計(jì)量學(xué)方 法為修正偏最小二乘法。
[0027] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中所述近紅外定標(biāo)軟件為WinISI定標(biāo)軟件。
[0028] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明使用福斯公司（F0SS)NIRsystems5000型近紅外 成分測(cè)定儀進(jìn)行油菜籽粒木質(zhì)素近紅外模型的建立，所述的分析方法不僅快速，準(zhǔn)確，簡(jiǎn) 便，而且還有效防止了化學(xué)測(cè)定法產(chǎn)生的酸和堿廢液對(duì)環(huán)境造成的污染。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖：
[0030] 圖1油菜籽粒定標(biāo)樣品近紅外光譜掃描圖；
[0031] 圖2油菜籽粒定標(biāo)樣品ADL含量統(tǒng)計(jì)圖；
[0032] 圖3油菜籽粒ADL含量近紅外模型化學(xué)值與預(yù)測(cè)值的散點(diǎn)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0034] 采集定標(biāo)樣品木質(zhì)素近紅外光譜
[0035] 將采集的籽粒放入烘箱60°C下48h徹底烘干，經(jīng)粉碎機(jī)徹底粉碎成粉末，利 用F0SS公司生產(chǎn)的NIRsystem 3750系列5000光柵型近紅外光譜分析儀對(duì)176份油菜 籽粒進(jìn)行近紅外光譜掃描，三次重復(fù)，獲得近紅外光譜。光譜采集條件為：掃描范圍為 1100-2498nm，分辨率為8CHT 1。掃描結(jié)果見(jiàn)圖1。
[0036] 化學(xué)法測(cè)定木質(zhì)素含量
[0037] 1、脫脂：參照GB/T5512-85,采用索氏浸提法對(duì)油菜籽粒進(jìn)行脫脂。
[0038] 2、試劑配制：
[0039] 清洗坩堝的溶液：溶解

【權(quán)利要求】
1. 油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： (1) 采集定標(biāo)樣品籽粒近紅外光譜 光譜采集條件為：掃描范圍為1100?2498nm，分辨率為8CHT1 ; (2) 化學(xué)法測(cè)定標(biāo)樣品籽粒木質(zhì)素含量 Van Soest法測(cè)定標(biāo)樣品的木質(zhì)素含量； (3) 近紅外光譜模型的建立 將步驟（2)得到的含量數(shù)值導(dǎo)入近紅外定標(biāo)軟件中，使步驟（1)獲得的每個(gè)樣品的近 紅外光譜與步驟（2)得到的含量數(shù)值一一對(duì)應(yīng)，再對(duì)光譜進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的光譜采 用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行分析，建立模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，其特征在于，所述步 驟（2)所述化學(xué)法測(cè)定標(biāo)樣品木質(zhì)素的具體步驟如下： a) 油菜籽粒脫脂處理后稱重； b) 對(duì)步驟a)所得樣品用中性洗滌劑和十氫化萘及無(wú)水亞硫酸鈉進(jìn)行熱浸提，浸提完 畢后抽濾并洗滌至濾液呈中性，然后用丙酮洗滌兩次后再抽濾； c) 將步驟b)處理后的樣品加入酸性洗滌劑和十氫化萘及無(wú)水亞硫酸鈉進(jìn)行熱浸提， 浸提完畢后抽濾并洗滌至濾液呈中性，再用丙酮洗至丙酮洗液呈無(wú)色為止； d) 將步驟c)處理后的樣品進(jìn)行冷浸提，具體為加入硫酸后置于20°C條件下反應(yīng)3h，然 后洗滌至濾液呈中性，將樣品干燥至恒重，酸性洗滌木質(zhì)素％=冷浸提后樣品重量X 100% /脫脂后樣品重量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，其特征在于，所述步 驟（3)中所述預(yù)處理的方法包括無(wú)散射處理，標(biāo)準(zhǔn)正常化處理，標(biāo)準(zhǔn)正?；?散射處理，去 散射處理，多元離散校正或反相多元離散校正。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，其特征在于，所述步 驟（3)中所述化學(xué)計(jì)量學(xué)方法包括修正偏最小二乘法、偏最小二乘法或主成分回歸法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，其特征在于，所述步 驟（3)中所述預(yù)處理的方法為多元離散校正，所述化學(xué)計(jì)量學(xué)方法為修正偏最小二乘法。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的油菜籽粒木質(zhì)素含量近紅外分析方法，其特征在 于，所述步驟（3)中所述近紅外定標(biāo)軟件為WinISI定標(biāo)軟件。
【文檔編號(hào)】G01N21/359GK104266997SQ201410572488
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】劉列釗, 林吶, 徐新福, 肖陽(yáng), 李加納 申請(qǐng)人:西南大學(xué)