[发明专利]一种基于近红外光谱技术的棉籽棉酚含量的无损测定方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种农副产品含量的测定方法。具体涉及到了一种基于近红 外光谱技术的棉籽棉酚含量的无损测定方法，采用近红外光谱技术和化学计量 学多元校正技术对整粒棉籽中棉酚含量进行无损测定。

背景技术

棉籽是棉花的主要副产品，用途十分广泛，其产量约相当于棉纤维产量的 1.5倍，全球年产棉籽量可达2800-3000万吨，棉籽中富含大量的蛋白质 (27.83-45.60％)和脂肪(28.24-44.05％)，是潜在的蛋白质和食用油资源。中 国是世界上最大的棉籽生产国，每年可生产棉籽800万吨，可提取的棉籽油148 万吨，棉籽蛋白140万吨。另外，棉籽蛋白中各氨基酸含量组成合理，除蛋氨 酸含量稍低外，其它7种必需氨基酸含量均丰富。棉籽中还富含多种具有降血 压、降血脂的不饱和脂肪酸。因此，棉籽是巨大的潜在营养资源，亟待开发。 然而，由于棉籽中存在色素腺体，其中含有对人畜有毒的棉酚及其衍生物，长 期以来，大量棉籽营养物质的综合利用被严重限制。因此，准确测定棉籽中棉 酚含量对开发利用棉籽副产品和培育棉花新品种具有重要的意义。

目前测定棉副产品中的棉酚含量的方法主要有：分光光度法和高效液相色谱 法等。分光光度法测定棉酚含量时，所用化学试剂毒性较大、对目标物质的选 择性不强，使与棉酚具有相似化学结构的物质同时测定，使得测定结果偏高， 从而限制了这种测定方法的使用；高效液相色谱法，虽然以其测定准确性高、 重现性好等优点，广泛应用于化学物质的分离与测定中，但因其成本较高，操 作繁琐，难以应用于大量样品的测定。近红外光谱(NearInfraredSpectroscopy, NIRS)分析技术是通过被分析物质中的含氢基团如O-H、C-H、N-H、S-H等在 近红外区域表现有特征性的吸收峰，利用化学计量学的方法，对扫描的样品光 谱和物质含量信息进行一系列分析处理，最后完成该样品有关成分的定量分析。 近年来，近红外光谱技术发展迅速，在药物、农产品、生物医药和石油化工等 众多领域得到了广泛的应用，与其他分析技术相比，近红外光谱技术具有显著 的优越性：操作简单，分析效率高；分析对象范围广；可进行定性和定量分析； 无损、绿色、环保、安全可靠。

棉籽中的棉酚含量是影响棉籽综合利用的一个重要指标。按照常规测定棉 酚含量，既费时又费力，且需要大量有毒的化学试剂，费用昂贵而且污染环境， 给棉籽营养评价增加了难度。另外，通过传统化学方法剥壳、磨粉分析棉籽中 棉酚含量，不可避免会消耗测试材料，检测样本无法回收利用，限制其在棉籽 营养品质改良中的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有化学分析技术中存在的不足，提供了一种基于近 红外光谱技术的棉籽棉酚含量的无损测定方法。该方法采用近红外光谱和化学 计量学多元校正方法对棉籽中棉酚含量进行无损测定，既有效地克服传统化学 方法的弊端，又不损耗育种过程中宝贵的棉籽材料，为棉籽中棉酚含量的检测 提供了一种无损、绿色、高效的分析方法，具有便捷、准确、快速的优点。

本发明采用的技术方案是：

1)取不同年份、不同地区种植的多个品种的脱绒棉籽样本；

2)利用近红外光谱仪采集脱绒棉籽样本的光谱；

3)根据步骤2)中采集到的脱绒棉籽样本近红外光谱数据，进行光谱预处 理，以消除非目标因素的干扰，提高信噪比；

4)通过高效液相色谱法(HPLC)测得脱绒棉籽样本中的棉酚含量，再结 合步骤3)中预处理获得的近红外光谱数据，用偏最小二乘法(PLS)建立棉籽 棉酚含量近红外校正模型；

5)从中选择预测相关系数(R²)与剩余预测偏差(RPD)值最大且预测均 方根误差(RMSEP)和交叉验证均方根误差(RMSECV)值最小的模型作为最 优棉籽棉酚含量近红外校正模型；

6)将待测棉籽样本采用步骤2)所述相同方法采集其近红外光谱数据，用 上述步骤所构建的最优近红外光谱校正模型检测待测脱绒棉籽样本，得到其棉 酚含量。