우리는 근적외선 분광법으로 개별 블루베리의 총 당, 총 유기산 및 총 안토시아닌 함량을 비파괴적으로 예측하기 위한 모델을 구성하고 검증하기 위한 프로토콜을 제시합니다.
방법 논문
우리는 근적외선 분광법으로 개별 블루베리의 총 당, 총 유기산 및 총 안토시아닌 함량을 비파괴적으로 예측하기 위한 모델을 구성하고 검증하기 위한 프로토콜을 제시합니다.
농산물의 성분 함량에 대한 비파괴 예측은 품질이 보장된 제품을 선적하고 판매하는 데 유용합니다. 여기서 근적외선 분광법은 각 블루베리의 총 당, 총 유기산 및 총 안토시아닌 함량을 비파괴적으로 예측하는 데 사용됩니다. 이 기술은 수확 된 모든 블루베리 중에서 맛있는 블루 베리 만을 선택할 수 있을 것으로 기대됩니다. 블루베리의 근적외선 흡수 스펙트럼은 꽃받침이 아닌 위치에서 확산 반사 모드로 측정됩니다. 고성능 액체 크로마토그래피로 측정된 블루베리의 성분 함량은 관찰된 스펙트럼에서 성분 함량을 예측하는 모델을 구성하는 데 사용됩니다. 부분 최소 제곱 회귀 분석은 모델 구성에 사용됩니다. 관찰된 스펙트럼에 대한 전처리와 분석에 사용되는 스펙트럼의 파장 영역을 적절하게 선택해야 합니다. 구성된 모델에는 성분 함량이 실제 정확도로 예측되는지 확인하기 위해 검증이 필요합니다. 여기에서는 근적외선 분광법으로 블루베리의 성분 함량을 비파괴적으로 예측하기 위한 모델을 구성하고 검증하는 프로토콜을 제시합니다.
근적외선 (NIR) 분광 널리 다양한 종류의 과일의 내용과 야채를 분석하는 비파괴 기법으로 적용됩니다. 1, 2 비파괴은 보장 품질 만 맛있는 과일과 채소의 운송을 가능하게 NIR 분광법으로 분석한다. NIR 분광법 등 이미 오렌지, 사과, 멜론, 체리, 키위, 망고, 파파야, 복숭아에 적용된 등 총 당 함량에 대응하는 자신의 당도, 산도, TSC (총 고체 함량)를 알아야하고, . 최근에는. 베리의 품질 평가 NIR 스펙트럼의 적용을보고 3 우리는 전체 당도 및 산도에 대응하는 총 유기 산 함량뿐만 아니라 총 안토시아닌 함량뿐만 아니라 측정 하였다. 안토시아닌은 인간의 건강을 개선하기 위해 생각하는 생리 활성 구성 요소입니다. 그들이 당도, 교류의 확신 맛있는 블루 베리를 구입할 수 있다면 그것은 소비자를위한 편리가 상한 및 안토시아닌 함량.
과일과 야채의 근적외선 흡수 스펙트럼에서, 단지 넓은 흡수 밴드가 관찰된다. 그들은 주로 섬유와 수분에 의한 밴드입니다. 인해 비 이것을 파괴 대상의 여러 성분 많은 약한 밴드가 동시에 관찰되지만, 관찰 된 밴드는 대부분의 경우, 대상의 특정 구성 요소의 특정 진동 모드에 할당 될 수 없다. 따라서, 램버트 - 비어의 법칙을 이용하여 특정 성분의 함량을 측정하는 기존의 기술은 NIR 스펙트럼은 유효하지 않다. 대신, 캘리브레이션 모델은 관찰 된 스펙트럼과 스펙트럼에 대응하는 성분 함량 사이의 상관 관계를 검토하여 chemometrics를 이용하여 구성하는 관찰 된 스펙트럼에서 대상 부품의 내용을 예측할. 4,5 여기서, 프로토콜 구성 및 모델을 확인하는 총당의 예측 총 유기산 함유량 acidi 대응타이 및 NIR 스펙트럼에서 블루 베리의 총 안토시아닌 함량이 표시됩니다.
그림 1은 안정적이고 강력한 보정 모델을 구축 할 수있는 일반적인 흐름도를 보여줍니다. 충분한 수의 샘플을 수집됩니다. 다른 구성은 모델의 검증을 위해 사용되는 동안 그들의 일부는 모델의 구성에 사용된다. 수집 된 각각의 시료를 들어, NIR 스펙트럼을 측정하고, 다음 피 처리 성분이 파괴 전통적인 화학 분석법으로 정량한다. 여기서, 고속 액체 크로마토 그래피 (HPLC)는 당, 유기산 및 안토시아닌의 화학적 분석에 사용된다. 부분 최소 제곱은 (PLS) 회귀 분석 화학에 의해 결정되는 관찰 된 스펙트럼 성분과 함량 사이의 상관 관계가 조사 분석 캘리브레이션 모델의 구성에 사용된다. 강력한 최선의 예측 능력을 가진 모델, obser의 전처리를 구축하기 위해VED 스펙트럼 및 상기 예측에 이용되는 파장 영역은 또한 관찰된다. 마지막으로, 구성 모델들은 충분한 예측 능력을 확인하기 위해 확인됩니다. 검증에서, 내용이 화학 분석 (관측 값)에 따라 결정 내용을 비교 구성된 모델 (예측값)에 의해 관측 된 스펙트럼으로부터 예측. 충분한 상관 관계가 관찰 예측 값 사이에서 찾을 수 없으면, 충분한 상관이 얻어 질 때까지 상기 보정 모델을 재 구축한다. 이 도면 (외부 검증)에 나타낸 바와 같이이 모델의 구축 및 검증을위한 샘플들의 서로 다른 그룹을 사용하는 것이 바람직하지만, 동일한 그룹의 샘플 구성 및 검증 (교차 검증) 모두를 사용하는 경우의 수 샘플은 충분하지 않다.

에프교정 모델의 건설 및 검증을위한 igure 1. 플로우 차트. 파란색과 녹색 선으로 둘러싸인 절차는 교정 모델과 그 검증의 건설에 각각 해당합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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샘플 1. 컬렉션
스펙트럼 2. 측정
당류 및 유기산 (8)의 HPLC 측정 3. 전처리
주 : 다음 초순수 물에 가용성 인 당 및 각 베리의 유기산을 추출한다. 각 블루 베리의 전체를 분석하는 데 사용됩니다.
설탕 4. HPLC 측정
참고 : 본 연구에서, 수 크로스, 글루코스, 각 베리의 과당의 합계 함량이 총 당 함량으로 간주한다. 따라서, 세 당의 각 작업 곡선은 제 수득하고 각 베리의 당 합계 함유량이 얻어진다. 표준 내용은 0.3-0.4 중량 % (자당), 3.8-4.8 중량 % (포도당), 및 4.2-5.3 중량 % (과당)로보고됩니다. (9)
유기산 5. HPLC 측정
참고 : 본 연구에서는, 시트르산, 퀴닌 산의 합계 함유량, 말산산 및 숙신산은 총 유기 산 함량으로 간주한다. 따라서, 네 유기산 각 작업 곡선은 제 수득하고 각 베리의 유기산 함유량을 측정한다. 표준 콘텐츠는 0.42-0.62 중량 % (구연산) 0-0.15 중량 % (닉산), 0.08-0.23 중량 % (말산) 및 0.06-0.25 중량 % (숙신산)로보고한다. (9)
안토시아닌의 HPLC 측정 6. 전처리
안토시아닌 7. HPLC 측정
참고 : 약 13 종류의 안토시아닌은 블루 베리에 포함되어 있습니다. 그것은 모든 안토시아닌 위해 작동 곡선을 얻는 것이 곤란하기 때문에, 단지 시아 -3- O의 -glucoside 클로라이드 작업 곡선, 블루에서 가장 인기 안토시아닌 중 하나가 얻어진다. 작업 곡선은 다른 안토시아닌의 대략적인 정량화 적용됩니다.
성분 내용의 예측에 대한 교정 모델 8. 건설
주 : PLS 회귀 잠상 변형하여 회귀 기법의 종류 4,5 관측 된 스펙트럼 및 화학 분석에 의해 결정되는 성분 함량의 각 성분에 대한 보정 모델의 구성에 사용된다. PLS 회귀는 상용 프로그램 또는 집에서 만든 프로그램 중 하나를 수행합니다. 모델의 건설의 세부 프로세스에 대한 참조의 5, 10을 참조하십시오.
구축 된 교정 모델의 9 검증
참고 : 구성 모델의 검증의 세부 프로세스에 대한 참조를 5, 10을 참조하십시오.
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예를 들어, 블루 베리 (70)의 스펙트럼을 동시에 나타낸다 베리의 근적외선 흡수 스펙트럼의 집합이 보여 도표. 당분, 유기산, 또는 안토시아닌에 확실히 할당 대역은 NIR 스펙트럼에서 관찰되지 않기 때문에, 기존의 램버트 - 비어의 법칙은 성분 함량을 정량화하기 위해 적용 할 수 없습니다. 따라서, 내용물의 성분 예측 모델의 구축이 필요하다.
그림 3은 블루 베리에 설탕의 정량 분석에 대한 전형적인 크로마토 그램을 보여줍니다. 위쪽에서 세 개의 패널은 각각 슈 크로스, 글루코스 및 프럭 토스의 표준 용액의 크로마토 그램이다. 바닥 판은 베리 추출물, 즉 시료 용액의 크로마토 그램을 나타낸다. 시료 용액 중의 당류의 종류 및 농도는 체류 시간에서 공지...
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프로토콜에 대한 몇 가지 추가 의견은 여기에 설명되어 있습니다. 먼저, 단계 1.1, 대상에 포함 된 품종을 결정하는 언급된다. 이 많은 품종 또는 품종을 지정하지 않고 블루 베리를 포함하는 모델을 구축 할 수 있지만, 모델 예측 정확도는 때때로 단일 품종의 모델보다 제한된 품종 훨씬 낮다. 또한 캘리브레이션 모델은 상이한 생산 현장에서 수확 블루 베리, 예측 성능에 영향을 미치는 다른 특성을 갖기 때문에 높은 예측 성능을 얻기 위해 각각의 생산 현장에서 블루 베리 구성되어야한다는 것을 주목해야한다. (1)
둘째로, 단계 230에서, 스펙트럼 측정에 대한 확산 반사율 모드를 선택 언급된다. 송신 모드는 분광 광도계 측정에 제조된다. 투과 모드에서 측정 된 스펙트럼이지만보정 모델의 구성 가능한 LSO가 더 정확하고 더 강력한 모델은 대부분의 경우에 확산 반사율 모드로 측정 한 스펙트럼으로 구성 될 수있다. 총 유기산 내용이 투과 모드에서 측정 한 스펙트럼을 ...
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우리는 공개할 것이 없습니다.
이 작업은 일본 농림수산성의 "첨단 기술 배치를 통한 재해 지역의 농수산업 활성화 계획" 프로젝트의 일부 지원을 받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| FT-NIR 분광 광도계 | Bruker Optics GmbH | MPA | |
| 고성능 액체 크로마토 그래 | Shimadzu Corporation | 228-45041-91, 228-45000-31, 228-45018-31 | 설탕 분석 |
| 용 223-04500-31, 228-45010-31, 228-45095-31 | 굴절률 검출기 | ||
| 고성능 액체 크로마토 그래 | Shimadzu Corporation | 228-45041-91, 228-45003-31, 228-45000-31 | 유기산 분석 용 |
| 228-45018-31, 228-45010-31, 223-04500-31 | 자외선 검출기 | ||
| 고성능 액체 크로마토그래 | Shimadzu Corporation | 228-45041-91, 228-45018-31, 228-45000-31 | 안토시아닌 분석 |
| 228-45012-31, 228-45119-31, 228-45005-31 | 포토다이오드 어레이 검출기 | ||
| 228-45009-31 | |||
| pH 미터 | Mettler-Toledo | 30019028 | S220, 자동 온도 보상 |
| 초순수 처리 장비 | ORGANO Corporation | ORG-ULXXXM1; PRA-0015-0V0 | 퓨어랩 울트라; PURELITE |
| 바이오메디컬 프리저 | SANYO | 2-6780-01 | MDF-U338 |
| 초저온 냉동고 | Panasonic healthcare Co., Ltd. | KM-DU73Y1-80 | ° C |
| 진공 동결 건조기 | IWAKI 유리 Co., 주식 회사 | 119770 | DRC-3L; FRD-82M |
| 호모기나이저 | 마이크로텍 주식회사 | Physcotron | |
| 초원심분리기 | Hitachi Koki Co.,Ltd | S204567 | |
| CF15RXII 미니 원심분리기 | LMS CO.,LTD. | KN3136572 | MCF-2360 |
| 원심분리기 | Kokusan Co., Ltd | 2-5534-01 | H-103N |
| 여과지 | Advantec | 1521070 5B, Whatman 40 | |
| Sep-Pak C18 컬럼 | Waters Corporation Milford | WAT020515 | |
| Sep-Pak CM 컬럼 | Waters Corporation Milford | WAT020550 | |
| Sep-Pak QMA 컬럼 | Waters Corporation Milford | WAT020545 | |
| Centrifugal Filter Unit | Merck Millipore Corporation | R2SA18503 | PVDF, 0.45 &뮤; m |
| Microtube | As One Corporation | 1-1600-02 | PP, 2ml |
| 주사기 필터 | GE Healthcare CO.,LTD. | 6788-1304 | 쪽, 0.45 μ m |
| 설탕 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 194-00011 | 시약 등급 |
| 포도 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 049-31165 | 시약 등급 |
| 과당 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 123-02762 | 시약 등급 |
| 구연산 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 036-05522 | 시약 등급 |
| 사과산 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 355-17971 | 시약 등급 |
| 숙신산 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 190-04332 | 시약 등급 |
| 퀸산 | Alfa Aesar, A Johnson Matthey Company | 10176328 | 시약 등급 |
| 인산 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 162-20492 | HPLC 등급 |
| 트리플루오로아세트산 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 208-02746 | 시약 등급 |
| 메탄올 | Wako Pure Pure Chemical Industries,Ltd | 131-01826 | 시약 등급 |
| 아세토니트릴 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 015-08633 | HPLC 등급 |
| 시아니딘-3-O-글루코시드 클로라이드 | Wako Pure Chemical Industries,Ltd | 306-37661 | 분석용 HPLC 등급 |
| 소프트웨어 | Bruker Optics GmbH | OPUS ver. 6.5 | |
| Softoware 전처리 | : Visual Basic으로 구동되는 Microsoft Excel | ||
| 소프트웨어 Freemat 4.0 | http://freemat.sourceforge.net/ |
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