小麦蛋白质含量的光声光谱检测
传统测量小麦蛋白质的方法存在耗时费力，可重复性，检测样本数量低等缺点，本实验利用光声光谱技术对小麦蛋白质进行定量分析，红外光声光谱技术是基于光声效应的样品信息采集技术，具有快速、简便、准确、非破坏性等优点。用凯氏定氮法测量小麦中的蛋白质含量，同时测量小麦的光声光谱图，用S-G卷积平滑、巴特沃斯滤波对小麦的光声光谱进行预处理，偏最小二乘和支持向量机方法来建立模型，本研究表明，平滑后用巴特沃斯滤波对光谱进行预处理，偏最小二乘建立模型，可以得到最好的预测结果。进而表明，光声光谱技术对于小麦蛋白质检测是可行的。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法4
1.1试验材料 4
1.2 小麦蛋白质的化学测定 4
1.2.1 称取样品4
1.2.2 称取催化剂及浓硫酸4
1.2.3 蛋白质消化4
1.2.4自动凯氏定氮仪测定4
1.3 光声光谱采集6
1.4 数据处理及软件7
1.5 模型的构建与评价 8
2 结果与分析8
2.1 蛋白质的理化指标8
2.2 小麦的光声光谱特征8
2.3 模型的预测效果10
2.4讨论与分析10
3 结论10
致谢11
参考文献11
小麦蛋白质含量的光声光谱检测
引言
小麦作为属于禾本科植物，是全球范围内的主要粮食作物，其产量仅次于玉米和水稻。而我国又是小麦生产大国，是我国主要的粮食和饲料作物。生产加工过程中，小麦籽粒通常经过研磨制粉后进入市场或食品加工环节，再根据其品质特性，依次归类用途及后期加工。通常，小麦粉可分为特高筋粉、高筋粉、中筋粉、低筋粉等，其分类指标主要依据其蛋白质含量。传统测量小麦中蛋白质含量采取的是凯氏定氮法，该方法检测度高，不需要标准样品，但检测过程繁琐复杂，已不能满足现代农业对快速检测技术的需要[1]。然而在谷物的国内外贸易和流通过程中缺少谷物品质的快速检测手段，为了将我国的粮食品质检测技术提高到一个新的层次。在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
这一背景下，以红外光谱、高光谱图像和电子鼻技术等为代表的无损检测技术日益受到广泛关注，在小麦品质参数的快速分析中也获得了越来越多的应用研究。
红外光声光谱技术是以现代量热转化和光声理论为基础的新技术[2]。其原理是，一束光入射到光声附件，通过KBr窗口照射到光声池中的样品，样品受红外光照射后产生热效应，并将热传导给样品池中的气体（氦气），气体受热后会膨胀与收缩而发出热波，这样的热波可被敏感的麦克风检测到，即为光声信号，光声信号被转化成电信号，放大后就得到红外光声光谱。与透射或反射光谱相比，光声光谱是一种没有辐射弛豫通道的直接检测，只对样品吸收敏感，尤其适合高吸收固态样品的分析，分析时间短，需样量少，与样品形态无关[34]。该技术发展迅速，近些年，已被科研团队将这一技术应用于环境、农产品和食品的质量安全控制等领域[5]。有一种波段选择的新方法是区间偏最小二乘是，是一种比比全谱偏最小二乘更为简单、更为稳健的校正模型。通过改动入射光的调制频率，样品不同深度的组成信息可通过红外光声光谱表达出来，即对样品进行原位逐层分析[6]。
龚瑞昆等检测生菜中的敌敌畏残留应用300800 nm光声光谱，检出限为0.012ug/mL。检测韭菜中乙酰甲胺磷农药残留，检出限为0.013 ug/mL。陆宇振利用红外光声光谱结合化学计量学方法用于油菜籽品种鉴定，以及养分和品质参数的定量预测，结果较好。李欢欢等对稻谷种子活力测定利用光声光谱集合LSSVR进行快速无损检测，相关系数达到0.95。R.C.E. Dias等将特定比例的健康（无缺陷）豆与特定缺陷豆混合，形成不同混合比例的混合体系，利用主成分分析（PCA）预测混合体系中缺陷的数量/分数和性质，而部分最小二乘判别分析(PLS)揭示混合物之间的相似性。 使用六类混合物获得了成功的预测模型。该模型可以把100％的样本分为四大类。 特异性高于0.9。结果表明在咖啡上应用FTIRPAS来表征和分类混合物已被证明是当前精准，快速和绿色的方法。
随着光声光谱理论的不断发展，光声光谱技术在食品和农产品质量安全检测领域的应用也将愈加广泛，光声光谱技术将成为一种应用普遍且非常有效的分析研究工具，光声光谱技术今后主要的发展方向仍是无损检测，应用于谷物品质的检测具有重要的发展前景。
1 材料与方法
1．1 试验材料
供试样品为来自全国各地7个品种的小麦，由源茂种业提供，每一种小麦购买了5斤，其中包括黑金2号、黑小麦76号、白农207、周麦26、豫农416、济麦22、鲁原50这7个品种的小麦，蛋白质含量在10.6559％—14.8345％之间，大部分小麦的蛋白质含量为12%或13%左右，其中最低的蛋白质含量出现在黑金2号品种，最高的蛋白质含量出现在鲁原50这个品种，并且发现黑小麦的蛋白质含量普遍要低一些，为11%左右，小麦的蛋白质含量用凯氏定氮法测定。每种小麦提供20份小麦样品，每份称取约40克，用打粉机磨1分钟30秒，倒出过筛，筛为100目，滤去麸皮等不能通过筛网的杂质，过筛的小麦粉倒入纸袋中备用，在纸袋上用记号笔标清品种及编号，即为一份样品。每种样品重复20次上述过程，共提供建模样品数90。
1．2 小麦蛋白质的化学测定
依照谷类、豆类作物种子粗蛋白质的测定方法，即国标GB2905—82，利用凯氏定氮法测定小麦蛋白质含量值（干基），总计得到240个小麦蛋白数据。
1.2.1 称取样品 于纸袋中取0.2克到0.3克已经磨好的小麦粉，小麦粉质量不得低于0.2克，不得高于0.3克，将称量纸对角折两下，放于分析天平上去皮清零，分析天平精确到小数点后三位，取一干燥的药匙取半匙左右小麦粉置于称量纸上，准确记录所取小麦粉的质量，拿称量纸对角，快速倒入洗净干燥的消化管中，将消化管直立，尽量减少小麦粉粘到消化管壁上，影响实验结果。用记号笔在消化管上端编号，标清所取小麦粉品种及编号。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法4
1.1试验材料 4
1.2 小麦蛋白质的化学测定 4
1.2.1 称取样品4
1.2.2 称取催化剂及浓硫酸4
1.2.3 蛋白质消化4
1.2.4自动凯氏定氮仪测定4
1.3 光声光谱采集6
1.4 数据处理及软件7
1.5 模型的构建与评价 8
2 结果与分析8
2.1 蛋白质的理化指标8
2.2 小麦的光声光谱特征8
2.3 模型的预测效果10
2.4讨论与分析10
3 结论10
致谢11
参考文献11
小麦蛋白质含量的光声光谱检测
引言
小麦作为属于禾本科植物，是全球范围内的主要粮食作物，其产量仅次于玉米和水稻。而我国又是小麦生产大国，是我国主要的粮食和饲料作物。生产加工过程中，小麦籽粒通常经过研磨制粉后进入市场或食品加工环节，再根据其品质特性，依次归类用途及后期加工。通常，小麦粉可分为特高筋粉、高筋粉、中筋粉、低筋粉等，其分类指标主要依据其蛋白质含量。传统测量小麦中蛋白质含量采取的是凯氏定氮法，该方法检测度高，不需要标准样品，但检测过程繁琐复杂，已不能满足现代农业对快速检测技术的需要[1]。然而在谷物的国内外贸易和流通过程中缺少谷物品质的快速检测手段，为了将我国的粮食品质检测技术提高到一个新的层次。在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
这一背景下，以红外光谱、高光谱图像和电子鼻技术等为代表的无损检测技术日益受到广泛关注，在小麦品质参数的快速分析中也获得了越来越多的应用研究。
红外光声光谱技术是以现代量热转化和光声理论为基础的新技术[2]。其原理是，一束光入射到光声附件，通过KBr窗口照射到光声池中的样品，样品受红外光照射后产生热效应，并将热传导给样品池中的气体（氦气），气体受热后会膨胀与收缩而发出热波，这样的热波可被敏感的麦克风检测到，即为光声信号，光声信号被转化成电信号，放大后就得到红外光声光谱。与透射或反射光谱相比，光声光谱是一种没有辐射弛豫通道的直接检测，只对样品吸收敏感，尤其适合高吸收固态样品的分析，分析时间短，需样量少，与样品形态无关[34]。该技术发展迅速，近些年，已被科研团队将这一技术应用于环境、农产品和食品的质量安全控制等领域[5]。有一种波段选择的新方法是区间偏最小二乘是，是一种比比全谱偏最小二乘更为简单、更为稳健的校正模型。通过改动入射光的调制频率，样品不同深度的组成信息可通过红外光声光谱表达出来，即对样品进行原位逐层分析[6]。
龚瑞昆等检测生菜中的敌敌畏残留应用300800 nm光声光谱，检出限为0.012ug/mL。检测韭菜中乙酰甲胺磷农药残留，检出限为0.013 ug/mL。陆宇振利用红外光声光谱结合化学计量学方法用于油菜籽品种鉴定，以及养分和品质参数的定量预测，结果较好。李欢欢等对稻谷种子活力测定利用光声光谱集合LSSVR进行快速无损检测，相关系数达到0.95。R.C.E. Dias等将特定比例的健康（无缺陷）豆与特定缺陷豆混合，形成不同混合比例的混合体系，利用主成分分析（PCA）预测混合体系中缺陷的数量/分数和性质，而部分最小二乘判别分析(PLS)揭示混合物之间的相似性。 使用六类混合物获得了成功的预测模型。该模型可以把100％的样本分为四大类。 特异性高于0.9。结果表明在咖啡上应用FTIRPAS来表征和分类混合物已被证明是当前精准，快速和绿色的方法。
随着光声光谱理论的不断发展，光声光谱技术在食品和农产品质量安全检测领域的应用也将愈加广泛，光声光谱技术将成为一种应用普遍且非常有效的分析研究工具，光声光谱技术今后主要的发展方向仍是无损检测，应用于谷物品质的检测具有重要的发展前景。
1 材料与方法
1．1 试验材料
供试样品为来自全国各地7个品种的小麦，由源茂种业提供，每一种小麦购买了5斤，其中包括黑金2号、黑小麦76号、白农207、周麦26、豫农416、济麦22、鲁原50这7个品种的小麦，蛋白质含量在10.6559％—14.8345％之间，大部分小麦的蛋白质含量为12%或13%左右，其中最低的蛋白质含量出现在黑金2号品种，最高的蛋白质含量出现在鲁原50这个品种，并且发现黑小麦的蛋白质含量普遍要低一些，为11%左右，小麦的蛋白质含量用凯氏定氮法测定。每种小麦提供20份小麦样品，每份称取约40克，用打粉机磨1分钟30秒，倒出过筛，筛为100目，滤去麸皮等不能通过筛网的杂质，过筛的小麦粉倒入纸袋中备用，在纸袋上用记号笔标清品种及编号，即为一份样品。每种样品重复20次上述过程，共提供建模样品数90。
1．2 小麦蛋白质的化学测定
依照谷类、豆类作物种子粗蛋白质的测定方法，即国标GB2905—82，利用凯氏定氮法测定小麦蛋白质含量值（干基），总计得到240个小麦蛋白数据。
1.2.1 称取样品 于纸袋中取0.2克到0.3克已经磨好的小麦粉，小麦粉质量不得低于0.2克，不得高于0.3克，将称量纸对角折两下，放于分析天平上去皮清零，分析天平精确到小数点后三位，取一干燥的药匙取半匙左右小麦粉置于称量纸上，准确记录所取小麦粉的质量，拿称量纸对角，快速倒入洗净干燥的消化管中，将消化管直立，尽量减少小麦粉粘到消化管壁上，影响实验结果。用记号笔在消化管上端编号，标清所取小麦粉品种及编号。
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