Name: Construction de modèles de prédiction non destructive des matières Ingrédient en Blueberries par spectroscopie proche infrarouge basée sur des mesures de CLHP (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 25 s
Description: Découvrez comment construire des modèles prédictifs non destructifs des teneurs en sucres, acides organiques et anthocyanes dans les myrtilles par spectroscopie proche infrarouge. Cette méthode permet une évaluation rapide de la qualité des produits agricoles.

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Ce travail a été partiellement soutenu par le projet « Un plan pour revitaliser l’agriculture et la pêche dans les zones sinistrées grâce au déploiement de technologies très avancées » du ministère de l’Agriculture, des Forêts et de la Pêche du Japon.

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<li>Li, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antioxidant+anthocyanins+screening+through+spectrum-effect+relationships+and+DPPH-HPLC-DAD+analysis+on+nine+cultivars+of+introduced+rabbiteye+blueberry+in+China%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Antioxidant anthocyanins screening through spectrum-effect relationships and DPPH-HPLC-DAD analysis on nine cultivars of introduced rabbiteye blueberry in China.</a> Food Chemistry. 132, 759-765 (2013).</li>
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</ol>

Nous n’avons rien à divulguer.

Quelques commentaires supplémentaires sur le protocole sont décrits ici. Tout d&#39;abord, à l&#39;étape 1.1, il est mentionné pour décider les cultivars inclus dans la cible. Bien qu&#39;il soit possible de construire des modèles couvrant les bleuets de nombreux cultivars ou sans préciser les cultivars, les exactitudes de prédiction avec les modèles sont parfois bien inférieurs à ceux des modèles pour un seul cultivar et cultivars limités. Il convient également de noter que les modèles d&#39;étalonnage doivent être con...

Proche infrarouge (NIR) est largement appliquée comme une technique non destructive pour analyser le contenu de fruits et légumes de toutes sortes. 1,2 Nondestructive analyse par spectroscopie NIR permettre à l&#39;expédition de seulement délicieux fruits et légumes avec des qualités garanties. La spectroscopie NIR a déjà été appliquée à l&#39;orange, pomme, melon, cerise, kiwi, mangue, papaye, pêche et ainsi de suite pour connaître leur Brix qui correspond à la teneur totale en sucre, acidité, TSC (solides totaux contenus), et ainsi de suite . Récemment, nous avons signalé l&#39;application de la spectroscopie NIR à l&#39;évaluation de la qualité des bleuets. 3 Nous mesurée non seulement la teneur totale en sucre et la teneur totale en acide organique correspondant à l&#39; acidité, mais aussi la teneur en anthocyanes totale. L&#39;anthocyanine est un composant bioactif qui est censé améliorer la santé humaine. Il est commode pour les consommateurs s&#39;ils peuvent acheter de délicieux bleuets avec une assurance de leur teneur en sucre, acidité et teneur en anthocyanes. Dans les spectres d&#39;absorption NIR de fruits et légumes, seules des bandes d&#39;absorption larges sont observés. Ils sont principalement les bandes dues à la fibre et de l&#39;humidité. Bien que de nombreuses bandes faibles en raison de divers ingrédients de la cible non-destructed sont observées en même temps, les bandes observées ne peuvent pas être attribués à des modes vibratoires spécifiques des composants spécifiques de la cible dans la plupart des cas. Par conséquent, la technique traditionnelle pour déterminer la teneur d&#39;un composant spécifique en utilisant la loi de Beer-Lambert est pas efficace pour les spectres NIR. Au lieu de cela, des modèles d&#39;étalonnage pour prédire la teneur des composants à partir des spectres observés cibles sont construits à l&#39; aide de la chimiométrie , en examinant la corrélation entre les spectres observés et le contenu de l&#39; ingrédient correspondant aux spectres 4,5. Ici, un protocole de construire et de valider les modèles pour la prédiction de la teneur totale en sucre, teneur totale en acide organique correspondant à Acidity, et la teneur en anthocyanes totale de bleuets de spectres NIR est présenté. La figure 1 montre l&#39;organigramme général pour construire des modèles d&#39;étalonnage fiables et robustes. Des échantillons de nombre suffisant sont collectés. Certains d&#39;entre eux sont utilisés pour la construction de modèles, tandis que les autres sont utilisés pour la validation des modèles construits. Pour chacun des échantillons prélevés, un spectre proche infrarouge est mesurée, et ensuite les composants cibles sont analysés quantitativement par des méthodes d&#39;analyse chimique destructive traditionnelles. Ici, la chromatographie liquide à haute performance (HPLC) est utilisée pour les analyses chimiques des sucres, des acides organiques et des anthocyanines. Moindres carrés partiels (PLS) regression est utilisé pour la construction de modèles d&#39;étalonnage, où la corrélation entre les spectres observés et les teneurs en ingrédients déterminée par des analyses chimiques est examinée. Afin de construire des modèles robustes avec la meilleure capacité de prédiction, les prétraitements de obserLes spectres vés et les régions de longueurs d&#39;onde utilisées pour la prédiction sont également examinés. Enfin, les modèles construits sont validés pour confirmer leur capacité de prédiction suffisante. La validation, le contenu prédit à partir du spectre observé par le modèle de construction (valeurs prédites) sont comparées aux teneurs déterminées par les analyses chimiques (valeurs observées). Si la corrélation suffisante ne peut pas être trouvé entre les valeurs prédites et observées, le modèle d&#39;étalonnage doit être à nouveau réalisée jusqu&#39;à ce que la corrélation suffisante soit obtenue. Bien qu&#39;il soit préférable d&#39;utiliser différents groupes d&#39;échantillons pour la construction et la validation d&#39;un modèle, comme indiqué sur cette figure (de validation externe), les échantillons d&#39;un même groupe sont utilisés aussi bien pour la construction et la validation (validation croisée) lorsque le nombre d&#39; échantillons ne sont pas assez grand. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/53981/53981fig1.jpg" /> Figure 1. Diagramme pour la construction et la validation du modèle d&#39;étalonnage. Les procédures entourées par des lignes bleues et vertes correspondent, respectivement, à la construction d&#39;un modèle d&#39;étalonnage et sa validation. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53981/53981fig1large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a>

<table><tbody><tr><td>Spectrophotomètre FT-NIR</td><td>Bruker Optics GmbH</td><td>MPA&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Chromatographie liquide haute performance</td><td>Shimadzu Corporation</td><td>228-45041-91, 228-45000-31, 228-45018-31</td><td>Pour l’analyse des sucres</td></tr><tr><td></td><td></td><td>223-04500-31, 228-45010-31, 228-45095-31</td><td>Détecteur d’indice de réfraction</td></tr><tr><td>Chromatographie liquide haute performance</td><td>Shimadzu Corporation</td><td>228-45041-91, 228-45003-31, 228-45000-31</td><td>Pour l’analyse</td></tr><tr><td></td> des acides organiques<td></td><td>228-45018-31, 228-45010-31, 223-04500-31</td><td>Détecteur ultraviolet-visible</td></tr><tr><td>Chromatographie liquide haute performance</td><td>Shimadzu Corporation</td><td>228-45041-91, 228-45018-31, 228-45000-31</td><td>Pour l’analyse</td></tr><tr><td></td><td></td> des anthocyanes <td>228-45012-31, 228-45119-31, 228-45005-31</td><td>Détecteur</td></tr><tr><td></td><td></td> à matrice de photodiodes <td>228-45009-31</td><td></td></tr><tr><td>PH-mètre</td><td>Mettler-Toledo</td><td>30019028</td><td>S220, Compensation automatique de la température</td></tr><tr><td>Équipement de traitement de l’eau ultra-pure</td><td>ORGANO Corporation</td><td>ORG-ULXXXM1 ; PRA-0015-0V0</td><td>PURELAB ultra ; Congélateurs biomédicaux PURELITE</td></tr><tr><td>&nbsp ;</td><td>SANYO</td><td>2-6780-01</td><td>MDF-U338</td></tr><tr><td>Congélateur ultra-basse température</td><td>Panasonic healthcare Co., Ltd.</td><td>KM-DU73Y1-80</td> <td>&deg ; C</td></tr><tr><td>Lyophilisateur sous vide</td><td>IWAKI GLASS Co., Ltd</td><td>119770</td><td>DRC-3L ; FRD-82M</td></tr><tr><td>Homoginizer</td><td>Microtec Co., Ltd.&nbsp ;</td><td>Physcotron</td><td></td></tr><tr><td>Ultracentrifuge</td><td>Hitachi Koki Co., Ltd</td><td>S204567</td><td></td></tr><tr><td>CF15RXII Mini-centrifugeuse</td><td>LMS CO., LTD.</td><td>KN3136572</td><td>Centrifugeuse MCF-2360</td></tr><tr><td></td><td>Kokusan Co., Ltd</td><td>2-5534-01</td><td>H-103N</td></tr><tr><td>Papier filtre&nbsp ;</td><td>Advantec</td><td>1521070</td><td>5B, Eqivalent à Whatman 40</td></tr><tr><td>Sep-Pak C18</td><td>colonne Waters Corporation Milford</td><td>WAT020515</td><td></td></tr><tr><td>Sep-Pak CM</td><td>colonne Waters Corporation Milford</td><td>WAT020550</td><td></td></tr><tr><td>Sep-Pak QMA</td><td>colonne Waters Corporation Milford WAT020545</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Unité de filtre centrifuge</td><td>Merck Millipore Corporation</td><td>R2SA18503</td><td>PVDF, 0,45 &mu ; m</td></tr><tr><td>Microtube</td><td>As One Corporation</td><td>1-1600-02</td><td>PP, 2 ml</td></tr><tr><td>Filtre à seringue</td><td>GE Healthcare CO.,LTD.</td><td>6788-1304</td><td>PP, 0,45 &mu ; m</td></tr><tr><td>Sucrose</td><td>Wako Pure Chemical Industries,Ltd</td><td>194-00011</td> Glucose de <td>qualité réactif</td></tr><tr><td></td><td>Wako Pure Chemical Industries,Ltd</td><td>049-31165</td> Fructose <td>de qualité réactif</td></tr><tr><td></td><td>Wako Pure Chemical Industries,Ltd</td><td>123-02762</td><td></td></tr><tr><td>Acide citrique</td> de qualité réactif <td>Wako Pure Chemical Industries,Ltd</td><td>036-05522</td><td>Acide</td></tr><tr><td>malique de qualité réactif</td><td>Wako Pure Chemical Industries,Ltd</td><td>355-17971</td> Acide succinique <td>de qualité réactif</td></tr><tr><td>&nbsp ;</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd</td><td>190-04332</td><td></td></tr><tr><td>Acide quinique</td> de qualité réactif <td>Alfa Aesar, A Johnson Matthey Company</td><td>10176328</td> Acide phosphorique <td>de qualité réactif</td></tr><tr><td></td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd</td><td>162-20492</td> Acide trifluoroacétique <td>de qualité HPLC</td></tr><tr><td></td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd</td><td>208-02746</td><td></td></tr><tr><td>Méthanol</td> de qualité réactif <td>Wako Pure Chemical Industries,Ltd</td><td>131-01826</td><td></td></tr><tr><td>Acétonitrile</td> de qualité réactif <td>Wako Pure Chemical Industries,Ltd</td><td>015-08633</td><td></td></tr><tr><td>Cyanidine-3-O-chlorure de glucoside</td><td>Wako Pure Chemical Industries,Ltd</td><td>306-37661</td> Logiciel de <td>qualité HPLC</td></tr><tr><td>pour les analyses</td><td>Bruker Optics GmbH</td><td>OPUS ver. 6.5</td><td></td></tr><tr><td>Softoware pour prétraitement</td><td>Microsoft</td><td>Excel propulsé par Visual Basic pour Applications</td><td></td></tr><tr><td>Logiciel pour la construction de maquettes</td><td></td><td>Freemat 4.0</td><td>http://freemat.sourceforge.net/</td></tr></tbody></table>

construction de modèles de prédiction non destructive des matières ingrédient en blueberries par spectroscopie proche infrarouge basée sur des mesures de clhp

Construction of Models for Nondestructive Prediction of Ingredient Contents in Blueberries by Near-infrared Spectroscopy Based on HPLC Measurements

La prédiction non destructive de la teneur en ingrédients des produits de la ferme est utile pour expédier et vendre les produits dont les qualités sont garanties. Ici, la spectroscopie proche infrarouge est utilisée pour prédire de manière non destructive la teneur totale en sucre, en acide organique total et en anthocyanes dans chaque myrtille. La technique devrait permettre de sélectionner uniquement de délicieuses myrtilles parmi toutes celles récoltées. Les spectres d’absorption dans le proche infrarouge des bleuets sont mesurés avec le mode de réflectance diffuse à des positions qui ne sont pas sur le calice. La teneur en ingrédients d’un bleuet, déterminée par chromatographie liquide à haute performance, est utilisée pour construire des modèles permettant de prédire la teneur en ingrédients à partir des spectres observés. La régression des moindres carrés partiels est utilisée pour la construction des modèles. Il est nécessaire de bien sélectionner les prétraitements pour les spectres observés et les régions de longueur d’onde des spectres utilisés pour les analyses. Des validations sont nécessaires pour que les modèles construits confirment que les teneurs en ingrédients sont prédites avec une précision pratique. Nous présentons ici un protocole pour construire et valider les modèles de prédiction non destructive de la teneur en ingrédients des myrtilles par spectroscopie proche infrarouge.

La figure 2 montre à titre d&#39;exemple un ensemble de spectres d&#39;absorption NIR de bleuets où les spectres de 70 bleuets sont présentés simultanément. Depuis les bandes définitivement assignables à des sucres, des acides organiques, ou les anthocyanes ne sont pas observées dans les spectres NIR, la loi traditionnelle de Beer-Lambert est sans objet pour quantifier le contenu des ingrédients. Par conséquent, la construction de modèles pour la prédiction du contenu de...

Nous présentons ici un protocole pour construire et valider des modèles de prédiction non destructive de la teneur totale en sucre, en acide organique total et en anthocyanes dans les myrtilles individuelles par spectroscopie proche infrarouge.

Construction de modèles de prédiction non destructive des matières Ingrédient en Blueberries par spectroscopie proche infrarouge basée sur des mesures de CLHP

Nondestructive prediction of ingredient contents of farm products is useful to ship and sell the products with guaranteed qualities. Here, near-infrared ...

L'objectif général de cette procédure est de construire et de valider des modèles permettant la prédiction non destructive de la teneur totale en sucres, en acides organiques totaux et en anti-cyanines totales dans des myrtilles individuelles par spectroscopie proche infrarouge. Cette méthode répondra à des problèmes clés dans le domaine de l'évaluation des produits agricoles, tels que les fruits et légumes. À mon avis, un avantage de cette technique est que de nombreux produits peuvent être analysés de manière non destructive par spectroscopie.Et les modèles construits selon la procédure présentée ici. La spectroscopie proche infrarouge est un outil puissant pour l'évaluation non destructive des produits agricoles. Les modèles de prédiction sont établis en examinant la corrélation entre le spectre et les teneurs déterminées par analyse chimique de chaque échantillon cible.Le démonstrateur de la procédure sera Yusuke Kimura, étudiant diplômé de mon laboratoire, et Jingai Che, de l'université et coauteur de ce protocole. Prélevez un nombre suffisant et divers types d'échantillons de bleuets provenant des cultivars ciblés. Prélevez de préférence 100 bleuets pour l'élaboration du modè

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