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油菜籽的傅里叶变换红外光谱鉴别

更新时间:2016-07-05

油菜(Brassica napus L)属十字花科草本植物,油菜籽形状一般为球形、近球形或卵圆形,油菜籽角果较长,结荚多,直径约为1.5 mm。当角果成熟后,果瓣逐渐失去水份而收缩、开裂,油菜籽由种皮、胚及胚乳遗迹三部分组成。油菜籽中油脂的含量为37.5~46.3%,在中国,95%的油菜籽都用来生产为食用油,油菜属于我国主要油料作物之一。

②执行性立法一般是指为了执行上位法而进行的行政立法活动,其特点是不创设新的法律规则,只对上位法的具体执行问题作出更明确更具操作性的规定。

种子含油多的植物有多个物种,在农艺学上统称为油菜,目前栽培的类型主要有:白菜型、芥菜型和甘蓝型。油菜具有很强的抗寒力,因此种植范围广泛。我国西北和西南地区属人少地多、干旱少雨的山区,种植的是芥菜型油菜。因种植季节不同,一般油菜有冬油菜和春油菜。

随着生活质量提高,人们对食品安全也越来越重视。油菜籽的颜色,主要呈黄、蓝、绿、黑等,但整体呈灰暗色,从感官很难对油菜籽进行判断,科技人员从不同角度,用不同的方法对油菜籽进行分析研究。

对油菜籽的鉴别,邹伟等[1]人提出了一种采用高光谱图像技术结合人工神经网络对油菜籽品种进行鉴别的方法。通过采集多个品种油菜籽400~1,000 nm范围的高光谱图像数据,利用主成分分析法(PCA)获得主成分图像,首先定出特征波长,结合应用灰度直方图和灰度共生矩阵联合的统计方法,从特征图像中提取纹理特征参数,应用人工神经网络建立油菜籽品种鉴别模型。

悦管家从成立之初就带着“‘服务+科技’改造服务行业”的强烈使命感,这与悦管家的高管团队过去曾管理过数万名服务人员有关,CEO刘珺曾在银泰、百盛担任高管多年,其他高管也多来自于零售和电商行业,深刻理解服务结合科技之后产生的叠加效应。如今,用科技为家庭和企业后勤服务赋能的悦管家,经过三年的成长,成为新服务的标杆,并向着更高的服务品质开始升级。

杨翠玲等[2]应用近红外光谱和纸层析法对性状优良的油菜育种材料进行早期低芥酸的单粒选择。陆宇振等[3]应用红外光声光谱技术结合区间、组合区间偏最小二乘,建立了油菜籽含氮量和含油量的校正模型。结果表明,红外光声光谱技术可以应用于油菜籽品质的快速测定。相对于全谱偏最小二乘建模,区间、组合区间偏最小二乘的采用筛选出了含氮量和含油量的相关波段,使模型简化,并提高了模型预测精度。

对油菜籽的压榨油和浸出油理化品质分析中,杨湄[5]等人应用微波对油菜籽预处理0~7 min,冷却至室温后压榨制油,继而对饼粕中残油用正己烷萃取。结果表明,微波处理时间、压榨和浸出的制油方式对菜籽油酸价、过氧化值、p-茴香胺值、水分含量均有显著影响(P<0.05)。压榨油和浸出油的酸价、p-茴香胺值随微波时间的延长而增加,过氧化值呈先增加后减少的趋势,浸出油酸价、过氧化值和p-茴香胺值高于压榨油。应用傅里叶变换红外光谱对油菜籽的研究报道不多。

邵丽娜等[4]在提高油菜籽脂肪酸近红外分析精度中,利用小波变换预处理结合偏最小二乘回归建立光谱定量分析模型,比较其与传统建模结果的差异。采用db4小波9层分解光谱,保留部分中间层细节系数,其它细节系数软阈值处理,低频逼近系数舍去处理,最后重构光谱用于建模。

分子官能团的振动模式可利用傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)进行测量,FTIR具有的指纹特性,可以反映被测样品的精细结构特征。FTIR技术具有样品用量少、操作简单的特点,且无需对样品做前期处理,避免了处理可能对测量带来的干扰。该方法已经成为研究分子化学结构的成熟的技术手段。对农副产品的分析以及对作物种子生理的研究已广泛利用FTIR法[6]

根据本项目的实际特点,初步分析可能造成地下室顶板开裂的原因包括:设计承载力不足、材料强度不足、养护不到位、施工方法选择不当等.

四个分区中,强峰出现在K1区的2,926 cm-1附近,K2 区的 1,746cm-1和 1,657 cm-1附近,在 1,210~1,000 cm-1显示的 1,057 cm-1附近吸收峰说明油菜籽仁含有碳水化合物。从吸收峰的分布可以看出,油菜籽仁的主要成分是油脂类、蛋白质、碳水化合物,其中油脂类含量较多。

1 实验准备和样品制备部分

1.1 仪器设备及测试条件

傅里叶变换红外光谱仪为美国Thermo公司的Nicoletis5型,扫描次数为32次,分辨率为 4 cm-1,扫描范围为 4,000~400 cm-1,光谱数据处理使用Omnic 8.0软件。

油菜籽样品均由保山市农业科学研究所提供。

1.2 样品制备

油菜籽主要为隆阳区种植的D系列三个样品(d472、d591、d622)和Y系列两个样品(y1、y2)五个品种。对每个样品的油菜籽去皮,分种皮和仁,分别放入玛瑙研钵磨为细粉,按1:200的比例加入溴化钾并搅磨均匀,烘干然后压片。每个样品分别测试五次,通过求光谱平均值来减小误差,所有光谱都已扣除背景光谱,并进行自动基线校准,归一化等处理。

不断完善农村经济管理制度,为农村的经济发展指明正确的发展方向。农业经济管理为农村经济发展提供技术支持和制度保障,农村经济技术发展与利用在农业经济中备受关注,要学习农村经济发展技术理论要素,提供农村经济发展技术所需条件,增强农村经济发展保障制度。不断完善农村经济管理制度,为促进农村经济发展提供技术支持及保障,规范农业经济技术行为,完善农村经济发展制度[2]。要对农村经济管理模式加以调控,形成农村经济管理规范条约和约束条款,使市场稳定运行,调动农民农业生产积极性,提高农村经济发展质量。此外,还需要完善农村经济发展制度,不断提升农村经济发展水平,关注农村经济发展各环节要点。

2 结果与分析

2.1 两类油菜籽仁的傅里叶变换红外光谱分析

测试了5个品种25个油菜籽仁样品的傅里叶变换红外光谱图。对同一油菜籽仁样品的5条光谱求平均,形成如图1所示的傅里叶变换红外光谱图。

从图1可以看出,5个样品油菜籽仁的吸收峰相似,强峰都为3,400 cm-1附近羟基、氨基伸缩区的宽峰。为了便于分析,将光谱分为4个区,K1区为 3,100~2,800 cm-1,主要有3,007 cm-1归属为CH伸缩振动,来自不饱和脂肪类物质[6];2,929 cm-1是光谱图中最强峰,归属为脂类CH2不对称伸缩振动;2,854 cm-1归属为CH2中C-H对称伸缩振动。

图1 油菜籽仁的傅里叶变换红外光谱图

注:a:d472;b:d591;c:d622;d:y1;e:y2。

1,750~1,500 cm-1为K2区,显示了1,746 cm-1次强峰附近脂类C-0伸缩振动,1,657 cm-1附近蛋白质酰胺I中C=O的伸缩振动,以及1,543 cm-1附近酰胺Ⅱ的振动吸收,归属为N-H的弯曲振动和C-N的伸缩振动[6]

1,500~1,200 cm-1为K3区,主要是蛋白质、脂肪酸的混合振动吸收区,l,458 cm-1归属CH3的不对称弯曲振动,1,378 cm-1附近主要为为脂肪族CH3的弯曲振动;1,239 cm-1归属为脂类C-O-C及酰胺Ⅲ带C-N的伸缩振动和N-H的弯曲振动的叠加吸收[6]

制备了油菜籽种皮样品压片,并测试了种皮的傅里叶变换红外光谱图,求光谱平均值。

1,200~700cm-1为K4区,该区主要是多糖及其糖类异构体的吸收区;1,160 cm-1为脂类C-O振动,1,098 cm-1归属为脂类物质的振动吸收;1,057 cm-1附近吸收峰为碳水化合物中C-O伸缩振动,722 cm-1吸收峰归属为CH2中C-C的平面摇摆振动,K4区包含了油菜籽样品明显的特征[7]

本文应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对隆阳区油菜籽进行研究,以期为油菜籽的鉴定提供光谱信息。

2.2 油菜籽种皮的傅里叶变换红外光谱分析

(1)股权结构配比不合理。通过对近年来我国涉农上市企业股权分析,国有企业中国有法人控股,民营企业中自然人控股等“一股独大”特性明显,“一股独大”特征导致公司治理结构难以优化调整,治理效率不高。随着国企改革的不断深入,现代企业制度的逐步完善,这个趋势逐步得到扭转。

对油菜籽仁D系列3个品种的15个样品进行了光谱测试,并对同一品种求光谱平均值,得到图4的油菜籽仁D系列傅里叶变换红外光谱图。

当前,我国水利事业得到了国家和社会的普遍关注,使水利事业得到很好的推进与开展。同样,河道整治工程基于以上原因也获得了较大的推进。在过去的河道整治的过程中,大家忽略了对环境的保护、对河流生态系统的保护,使得生态环境在河流整治过程中遭到了破坏、失去了平衡,这有悖于国家坚持的可持续发展理念。国家和社会已然意识到生态环境遭到破坏对人类的影响,因此在现阶段的实际工作中要改变以往的整治方式,要基于生态环境保护的意识下开展工作,反复研究和探讨河道整治的方案。

图2 油菜籽种皮的傅里叶变换红外光谱图

图3 纤维素傅里叶变换红外光谱图

2.3 D系列品种间的傅里叶变换红外光谱图差异

从油菜籽种皮的光谱图(图2)中可以看出,3,385 cm-1最强宽峰为羟基、氨基伸缩区,2,925 cm-1附近的CH2不对称伸缩振动和2,854 cm-1附近的CH2对称伸缩振动,1,745 cm-1附近脂类C-0伸缩振动吸收,1,626 cm-1附近蛋白质酰胺I中C=O的伸缩振动,1,500~700 cm-1与图3纤维素傅里叶变换红外光谱图对比发现,油菜籽种皮含有纤维素。

图4 油菜籽仁D系列傅里叶变换红外光谱图

注:a:d472;b:d591;c:d622。

从图4可以看出,油菜籽D系列的三个品种的光谱图非常相似,强吸收峰都在3,100~2,800 cm-1K1区。1,750~1,500 cm-1间的1,746 cm-1、1,657 cm-1、1,543 cm-1吸收峰,以及1,458 cm-1、1,378 cm-1、1,239 cm-1、1,159 cm-1、721 cm-1的吸收峰峰位相似,波数相差最大为6 cm-1,说明D系列的三个品种油菜籽仁含有的主要成分油脂类相似。比较三个品种在1,200~700 cm-1特征峰发现,d472和d622油菜籽仁光谱图中,在1,099 cm-1位置有吸收峰,d591在该位置没有吸收峰;d472和d591油菜籽仁光谱图中,在1,057 cm-1位置有吸收峰,d622在该位置没有吸收峰;d591在623 cm-1位置有吸收峰,而d472和d622在此位置没有吸收峰。这说明D系列的3种油菜籽仁品种的碳水化合物含量有差异。从二阶导数图(图5)可以清楚看出3种油菜籽仁品种的差异。

图5 油菜籽仁D系列二阶导数图

注:a:d472;b:d591;c:d622。

2.4 D系列油菜籽仁和Y系列油菜籽仁的傅里叶变换红外光谱图差异

对油菜籽仁D系列和Y系列5个品种25个样品的红外光谱图比较(见图1),5个油菜籽仁品种的红外光谱图比较相似,存在的差异表现在吸收频率上,这种差异表现在不同品种上,与所在系列没有关系。两个系列油菜籽仁的主要吸收频率见表1。

表1 油菜籽仁的红外光谱吸收带

注:a:d472;b:d591;c:d622;d:y1;e:y2

a b c d e 3348br 3350br 3334br 3350br 3318br 3008w 3007w 3008w 3008w 3007w 2926vs 2929vs 2926vs 2923vs 2926vs 2854s 2854s 2854s 2854s 2854s 1746s 1746s 1746s 1746s 1746s 1657s 1657s 1656s 1649vs 1656s 1543w 1543w 1544w 1542m 1543w 1458w 1458w 1464w 1456w 1457w 1239w 1239w 1239w 1240m 1240w 1159sh 1160sh 1160sh 1159sh 1159sh

从表1中可以看出,在3,348 cm-1宽峰位置,y2油菜籽仁光谱的吸收峰与其他品种吸收峰相差较大,最大相差32 cm-1;y1油菜籽仁光谱在1,649 cm-1与其他油菜籽仁光谱频率相差8 cm-1,y1油菜籽仁光谱在1,542 cm-1位置吸收强度与其他油菜籽仁品种光谱明显不同;d472、d622油菜籽仁样品光谱在 1,099 cm-1有吸收峰,其他三种油菜籽仁光谱在该位置没有显示吸收峰;d472、d591、y1、y2 油菜籽仁样品光谱在1,057 cm-1有吸收峰,d622油菜籽仁在该位置没有显示吸收峰。上述吸收频率可以初步区分各油菜籽仁。

为进一步鉴别各油菜籽仁,可以比较不同油菜籽仁光谱在1,657 cm-1、1,057 cm-1位置的吸光度比以及在1,543 cm-1、1,458 cm-1位置的吸光度比,见表2。

表2 油菜籽仁平均光谱吸光度比

样品 A1657/A1057 A1543/A1458 d472 1.04 0.99 d591 1.09 1.01 d622 - 0.95 y1 1.50 1.22 y2 2.98 1.66

从表2中可以看出,y2样品的吸光度比A1657/A1057>2,d622 没有显示 1,057 cm-1位置的吸收峰,可以首先区分出y2样品和 d622样品。在其他三个品种的油菜籽仁样品中,d472 样品的吸光度比 A1543/A1458<1,d591 样品的吸光度A1543/A1458为1.01,y1样品的吸光度比A1543/A1458较大,为1.22。

六年后,音乐老师又回到大学教学,人们惊奇于他无大变化,问他怎么熬过来的?他说:“我铡草都是按四分之四节奏,劳动是在欣赏音乐……”

油菜籽仁各样品红外光谱的吸光度比A1657/A1057、A1543/A1458和 A1543/A1458结合油菜籽仁样品红外光谱吸收带,可以分析各油菜籽仁红外光谱的差异,鉴别各油菜籽品种。

十八届三中全会明确提出要使市场在资源配置中起决定性作用。PPP模式是政府在公共基础设施建设领域寻求市场化的重要模式,允许社会资本参与到公共基础设施建设或公共服务提供中来。通过拓展和创新PPP模式的融资渠道,引入社会资本创新机制,从而实现市场机制在城镇综合开发中的资源配置发挥更大更好的作用,同时也可以提高城镇公共产品和公共服务的供给能力和供给水平。

3 结论

通过测试隆阳区5种油菜籽红外光谱,发现不同油菜籽仁的红外光谱图很相近,组成油菜籽仁的主要成分为脂类、蛋白质和碳水化合物。油菜籽种皮的红外光谱分析,油菜籽种皮主要成分是纤维素,对油菜籽D系列和Y系列两个系列5个品种样品的分析发现,不同样品油菜籽的差异,与是否为同一系列没有关系。对油菜籽仁样品红外光谱吸收带结合各样品红外光谱吸光度比 A1657/A1057、A1543/A1458和A1543/A1458,可以分析各油菜籽仁光谱的差异。因此,应用傅里叶变换红外光谱可以鉴别不同品种的油菜籽。

参考文献:

[1]邹伟,方慧,刘飞,等.基于高光谱图像技术的油菜籽品种鉴别方法研究[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2011,37(2):175~180.

[2]杨翠玲,陈文杰,张文学,等.近红外光谱和纸层析法分析单粒油菜籽脂肪酸的研究 [J].西北农业学报,2005,14(6):72~77.

[3]陆宇振,杜罗文,余常兵,等.红外光声光谱技术结合区间、组合区间偏最小二乘测定油菜籽含氮量和含油量[J]. 分析实验室,2013,32(9):78~82.

[4]邵丽娜,熊智新,胡慕伊,等.小波变换在提高油菜籽脂肪酸近红外分析精度中的应用 [J].安徽农业科学,2010,38(12):6075~6079.

[5]杨湄,李文林,刘昌盛,等.基于微波预处理油菜籽的压榨油和浸出油理化品质比较[J].中国油料作物学报,2014,36(2):263~268.

[6]张倩芝.红外光谱法快速鉴别食用豆类的主要营养成分[J].食品安全与检测,2013,2(28):285~287.

[7]刘飞,杨春艳,刘刚.油菜籽品种的红外光谱鉴别研究[J]. 光谱学与光谱分析,2013,33(11):3036~3040.

董盈红
《保山学院学报》 2018年第2期
《保山学院学报》2018年第2期文献

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