ここでは、近赤外分光法による個々のブルーベリーの総糖分、全有機酸、および総アントシアニン含有量の非破壊予測のためのモデルを構築し検証するためのプロトコルを提示します。
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この記事について
サマリー
要約
農産物の成分含有量の非破壊予測は、保証された品質で製品を出荷し販売するのに役立ちます。ここでは、近赤外分光法を使用して、各ブルーベリーの総糖、全有機酸、および総アントシアニン含有量を非破壊的に予測します。この技術により、収穫されたすべてのブルーベリーから美味しいブルーベリーだけを選べることが期待されます。ブルーベリーの近赤外吸収スペクトルは、萼(がく)上にない位置で拡散反射モードを用いて測定されます。高速液体クロマトグラフィーによって決定されたブルーベリーの成分含有量は、観測されたスペクトルから成分含有量を予測するモデルを構築するために使用されます。偏最小二乗回帰は、モデルの構築に使用されます。観測されたスペクトルの前処理と、解析に用いるスペクトルの波長領域を適切に選択する必要があります。構築されたモデルが、成分含有量が実用的な精度で予測されていることを確認するためには、検証が必要です。ここでは、近赤外分光法によるブルーベリーの成分含有量の非破壊予測モデルを構築し、検証するためのプロトコルを紹介します。
概要
近赤外（NIR）分光法は、広く様々な種類の果物や野菜の内容を分析する非破壊技術として適用される。1,2非破壊は、近赤外分光法により分析保証品質を有する唯一のおいしい果物や野菜の出荷を可能にします。近赤外分光法は、まだ上のTSC（総固形分）、総糖含有量に対応し、その糖度、酸度を知っているように、オレンジ、リンゴ、メロン、チェリー、キウイフルーツ、マンゴー、パパイヤ、桃とに適用される、とされてきました。最近、我々は、ブルーベリーの品質評価への近赤外分光法の適用を報告している。3当社は、全糖含量と酸味に対応する全有機酸含量だけでなく、総アントシアニン含有量だけでなく、を測定しました。アントシアニンは、ヒトの健康を改善すると考えられている生物活性成分です。彼らは糖度、交流の保証でおいしいブルーベリーを購入することができた場合には、消費者にとって便利ですidity、およびアントシアニン含量。
果物や野菜のNIR吸収スペクトルでは、唯一の広い吸収帯が観察されます。彼らは主に繊維や水分に起因するバンドです。非破壊対象の様々な成分には多くの弱いバンドが同時に観察されるが、観察されたバンドは、ほとんどの場合、ターゲットの特定のコンポーネントの特定の振動モードに割り当てることはできません。したがって、ランベルト - ベールの法則を使用して特定の成分の含有量を決定するための従来の技術は、NIRスペクトルのために有効ではありません。代わりに、観測されたスペ....
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プロトコル
サンプルの1コレクション
- キャリブレーションモデルの対象に含まれるかを品種を決定します。
- 十分な数と対象品種のサンプルブルーベリーの様々な種類を収集します。
- 構築したモデルの検証のために、好ましくは100キャリブレーションモデルの構築のためのブルーベリー、少なくとも10を収集します。強固なモデルを構築するために、様々な色、サイズ、および様々な熟成条件にして、すなわち 、様々なタイプのサンプルを収集します。
- 各ブルーベリーを計量。注：測定された重みは、各ブルーベリーの成分の含有率の計算のために後で使用されています。
スペクトルの2.測定
- ウォームアップの測定の前に分光光度計十分に（1時間以上）は、信頼性の高いスペクトルを取得します。
- 分光光度計を設定します。条件はすべての測定を通じて一定であることを確認してください。アン測定のための典型的な条件の例を以下に示します。
- 12,500-3,600 cmの測定値の範囲を設定-1。
- 16センチメートルにスペクトル分解能を設定-1。
- 32回に蓄積するのを設定します。
- 測定のモードとして拡散反射率を選択します。
- 拡散反射率測定のため....
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結果
例として、70ブルーベリーのスペクトルが同時に示されているブルーベリーの近赤外吸収スペクトルのセットを図2に示す図 。糖、有機酸、またはアントシアニンに確実に割り当て可能な帯域がNIRスペクトルで観察されていないので、従来のランベルト・ベールの法則は、成分量を定量化するためには適用されません。したがって、成分内容を予測するためのモデルの構築が必要です。
図3は、ブルーベリー中の糖の定量分析のための典型的なクロマトグラムを示します。上から3つのパネルは、それぞれ、スクロース、グルコース、およびフルクトースの標準溶液のクロマトグラムです。下のパネルは、ブルーベリーの抽出物、すなわち試料溶液のクロマトグラムを示します。試料溶液中の糖の種類と濃度は保持時間から知られています観察されたピークの面積強度をND。総糖含量は、スクロース、グルコース.......
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ディスカッション
プロトコル上のいくつかの追加のコメントがここで説明されています。まず、ステップ1.1においては、ターゲットに含まれる品種を決定するために記載されています。それは多くの品種から、または品種を指定せずにブルーベリーをカバーするモデルを構築することが可能であるが、モデルとの予測精度は、時々、単一品種のため、限られた品種のモデルのものよりもはるかに低いです。また、キャリブレーションモデルは、異なる生産現場で回収ブルーベリーが予測性能に影響を与える異なる特性を有するため、高い予測性能を得るために各生産拠点からブルーベリーのために構成されるべきであることに留意すべきである。1
次に、ステップ2.3においては、スペクトルの測定のための拡散反射モードを選択することが記載されています。送信モードは、分光光度計での測定のために準備されます。透過モードで測定したスペクトルであるが較正モデルの構築に使用可能なLSO、より正確で、より堅牢なモデルは、ほとんどの場合、拡散反射モードで測定したスペクトルを用いて構成することができます。全有機酸含量は、透過モードで測定したスペクトルを用いて予.......
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開示事項
開示するものは何もありません。
謝辞
この作業は、日本の農林水産省のプロジェクト「高度な先端技術の展開による被災地の農業と漁業の活性化スキーム」によって部分的に支援されました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| FT-NIR分光光度計 | Bruker Optics GmbH | MPA | |
| 高速液体クロマトグラフィー | 島津製作 | 228-45041-91, 228-45000-31, 228-45018-31 | 糖分析 |
| 223-04500-31, 228-45010-31, 228-45095-31 | 屈折率検出器 | ||
| 高速液体クロマトグラフィー | 島津製作 | 228-45041-91, 228-45003-31, 228-45000-31 | 有機酸分析用 |
| 228-45018-31、228-45010-31、223-04500-31 | 紫外可視検出器 | ||
| 高速液体クロマトグラフィー | 島津製作 | 228-45041-91、228-45018-31、228-45000-31 | アントシアニン分析 |
| 228-45012-31、228-45119-31、228-45005-31 | フォトダイオードアレイ検出器 | ||
| 228-45009-31 | |||
| pHメーター | メトラー・トレド | 30019028 | S220、自動温度補正 |
| 超純水処理装置 | オルガノ株式会社 | ORG-ULXXXM1;PRA-0015-0V0 | ュアラボウルトラ;ピュアライト |
| バイオメディカルフリーザー | SANYO | 2-6780-01 | MDF-U338 |
| 超低温冷凍庫 | パナソニック ヘルスケア株式会社 | KM-DU73Y1-80 | °C |
| 真空凍結乾燥機 | 岩木硝子有限公司 | 119770 | DRC-3L;FRD-82M |
| ホモジナイザー | マイクロテック株式会社 | Physcotron | |
| 超遠心分離機 | 日立工機株式会社 | S204567 | CF15RXII |
| ミニ遠心分離 | LMS株式会社 | KN3136572 | MCF-2360 |
| 遠心分離 | 国産工業株式会社 | 2-5534-01 | H-103N |
| 濾紙 | Advantec | 1521070 | 5B, Equatent to Whatman 40 |
| Sep-Pak C18 カラム | Waters Corporation Milford | WAT020515 | |
| Sep-Pak CM カラム | Waters Corporation Milford | WAT020550 | |
| Sep-Pak QMA カラム | Waters Corporation Milford | WAT020545 | |
| Centrifugal Filter Unit | Merck Millipore Corporation | R2SA18503 | PVDF, 0.45μm |
| マイクロチューブ | アズ・ワン 株式会社 | 1-1600-02 | PP 2ml |
| シリンジフィルター | GEヘルスケア株式会社 | 6788-1304 | PP、0.45 Μm |
| ショ糖 | 和光純薬工業株式会社 | 194-00011 | 試薬級 |
| グルコース | 光純薬工業株式会社 | 049-31165 | 試薬級 |
| 果糖 | 和光純薬工業株式会社 | 123-02762 | 試薬級 |
| クエン酸 | 和光純薬工業株式会社 | 036-05522 | 試薬級 |
| リンゴ酸 | 和光純薬工業(株 | 355-17971 | 試薬グレードの |
| コハク酸 | 和光純薬工業株式会社 | 190-04332 | 試薬グレード |
| キナ酸 | アルファ Aesar, A Johnson Matthey Company | 10176328 試薬グレード | |
| リン酸 和光純薬工業株式会社 | 162-20492 | HPLC級 | |
| トリフルオロ酢酸 | 和光純薬工業株式会社 | 208-02746 | 試薬グレード |
| メタノール | 和光純化学工業株式会社 | 131-01826 | 試薬グレード |
| アセトニトリル | 和光純薬工業株式会社 | 015-08633 | HPLCグレード |
| シアニジン-3-O-グルコシド塩化 | 和光純薬工業株式会社 | 306-37661 | HPLCグレード |
| 分析用ソフトウェア | Bruker Optics GmbH | OPUS ver. 6.5 | |
| ソフトウェア前処理 | Microsoft | Excel powered by Visual Basic for Applications | |
| モデル | Freemat 4.0 | http://freemat.sourceforge.net/ |
参考文献
- Ozaki, Y., McClure, W. F., Christy, A. A. Near-infrared Spectroscopy in Food Science and Technology. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken. (2007).
- Sun, D. W. Infrared Spectroscopy for Food Quality Analysis and Control. , Academic Press. New York. (2009).
- Bai, W., Yoshimura, N., Takayanagi, M.
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再版と許可
