Построение моделей для прогнозирования неразрушающему ингредиента Содержание в чернике с помощью ближней инфракрасной спектроскопии на основе ВЭЖХ измерений

Общая цель этой процедуры заключается в построении и валидации моделей для неразрушающего прогнозирования общего содержания сахара, общей органической кислоты и общего антицианина в отдельных ягодах черники с помощью ближней инфракрасной спектроскопии. Этот метод позволит решить ключевые задачи в области оценки сельскохозяйственной продукции, такой как фрукты и овощи. На мой взгляд, преимущество этого метода заключается в том, что многие наши продукты могут быть проверены неразрушающим путем с помощью спектроскопии.

И модели, построенные с помощью процедуры, показанной здесь. Спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне является мощным инструментом для неразрушающей оценки сельскохозяйственной продукции. Модели прогнозирования строятся путем изучения корреляции между спектром и содержимым, определенным в результате химического анализа каждой мишени.

Демонстрировать процедуру будут Юсуке Кимура, выпускник моей лаборатории, и Джингай Че из университета и один из авторов этого протокола. Соберите достаточное количество и различные виды образцов голубики из целевых сортов. Собрать желательно 100 ягод черники для построения калибровочной модели.

И не менее 10 для валидации построенной модели. Чтобы построить надежные модели, соберите образцы различных типов, например, разных цветов, размеров и при различных условиях созревания. Взвесьте каждую чернику.

Измеренные веса в дальнейшем используются для расчета процентного содержания ингредиентов в каждой чернике. Затем поместите образец черники в центр окна спектрофотомотора ближнего инфракрасного диапазона для измерения диффузного отражения. С помощью команды sample single channel измерьте спектры каждой черники.

Желательно в нескольких точках плода. Храните чернику в морозильной камере при температуре ниже минус 30 градусов по Цельсию, если она не подлежит анализу сразу после измерения спектра. Чтобы начать предварительную обработку, разрежьте чернику на несколько частей, чтобы ее можно было легко гомогенизировать.

Нарезка черники без разморозки при ее заморозке. Положите кусочки в стакан объемом 50 миллилитров. Добавьте в стакан примерно 10 миллилитров ультрачистой воды.

Нагрейте разрезанную чернику в ультрачистой воде в микроволновой печи в течение 20 секунд, чтобы деактивировать ферменты, которые могут разлагать сахара во время анализов. Добавьте в стакан примерно 10 миллилитров ультрачистой воды. Гомогенизируйте смесь в течение пяти минут при 12 000 об/мин с помощью гомогенизатора, оснащенного стандартным валом и генератором.

Центрифугируйте гомогенизированную смесь в течение 10 минут при 3 000 об/мин. Затем соберите фильтрат методом вакуумной фильтрации центрифугированного образца с помощью бумажного фильтра с пятью В. Повторив этапы гомогенизации дважды, измерьте pH фильтрата и отрегулируйте его до семи с помощью разбавленной соляной кислоты и разбавленных водных растворов гидроксида натрия.

Разбавьте фильтрат до 50 миллилитров ультрачистой водой. Разделите образец на две части. Один для анализа сахаров, а другой для анализа органических кислот.

Пропустите первый раствор образца через последовательно соединенные колонки, чтобы исключить пигменты, катионы и анионы. Выбросьте первый один миллилитр раствора образца из колонок. Затем используйте образец раствора из колонок для анализа сахаров методом высокоэффективной жидкостной хромотографии или ВЭЖХ.

Центрифугирование раствора при 6 600 об/мин в течение 10 минут в микропробирке, оборудованной фильтром 0,445 мкм, с мини-центрифугой перед анализом методом ВЭЖХ. Расположите систему ВЭЖХ с помощью гелевой проникающей колонны в колонной печи при температуре 40 градусов Цельсия. В качестве элюента используйте дегазированную ультрачистую воду с расходом 0,1 миллилитра в минуту.

Также используйте детектор показателя преломления. Измерьте спектрограммы ВЭЖХ стандартных растворов, вводя аликвоту в 20 микролитров для каждого измерения. В этом случае для измерения используется программное обеспечение для упакованного решения.

Получите интенсивность площади полосы сахара на хроматограмме каждого стандартного раствора, нажав кнопку повторного анализа правой кнопкой мыши. Затем сопоставьте интенсивность области с соответствующими концентрациями, чтобы получить рабочую кривую для каждого сахара с помощью линейной регрессии. Из кривой получается уравнение, представляющее связь между интенсивностью площади и концентрацией для каждого сахара.

После получения стандартной кривой измерьте спектрограммы ВЭЖХ образцовых растворов, вводя аликвоту в 20 микролитров для каждого измерения. Получите интенсивности площадей полос сахаров на хроматограмме каждого образца раствора, как и раньше. Инструкции по проведению измерений органических кислот с помощью ВЭЖХ приведены в текстовом протоколе.

Храните чернику в морозильной камере при температуре ниже минус 80 градусов по Цельсию, если она не должна быть проанализирована на антоцианы сразу после измерения спектра. Для выполнения предварительной обработки для измерения антоцианов в ВЭЖХ высушите каждый замороженный плод вакуумным лиофализером в течение 12 часов. Извлеките антоциан из сушеной черники в однопроцентном растворе метанола трифлуруоцетиновой кислоты, оставив смесь в холодильнике при температуре четыре градуса Цельсия на 12 часов.

Центрифугируйте экстракт в течение 15 минут в двухмиллилитровой микропробирке с помощью ультрацентрифуги при температуре минус восемь градусов Цельсия и 15 000 об/мин. Затем отфильтруйте экстракт через фильтр 0,45 микрона, чтобы получить образец для измерений ВЭЖХ. Организуйте систему ВЭЖХ с помощью колонны с обратной фазой C18 в колонной печи при температуре 40 градусов Цельсия.

Применяйте градиентный метод с использованием 0,1-процентной водной трифлуроуксусной кислоты в качестве LUNA. И 0,5 процента трифлуроуксусной кислоты в ацетонитриле в виде LUNB. Используйте скорость потока 0,1 миллилитра в минуту, при которой соотношение LUNB увеличивается от восьми процентов до 15% в течение от нуля до 50 минут после инъекции.

И от 15% до 75% в течение 50-60 минут после инъекции. Используйте мониторинг детектора с помощью фотодиодной матрицы на 520 нанометрах. Измеряйте спектрограммы ВЭЖХ стандартных растворов путем введения аликвоты в объеме 10 микролитров через автопробоотборник для каждого измерения.

Для измерения используйте программное обеспечение LC-решения. Наконец, измерьте спектрограммы ВЭЖХ образцовых растворов, вводя аликвоту объемом 10 микролитров через автопробоотборник для каждого измерения. На этом этапе выполняется построение калибровочных моделей для прогнозирования содержания ингредиентов с последующей валидацией этих построенных моделей, как описано в текстовом протоколе.

Модели прогнозирования строятся с использованием наблюдаемых спектров и содержания ингредиентов, определенных с помощью описанной здесь процедуры. Приведен пример результата перекрестной валидации модели, построенной для прогнозирования общего содержания сахара. Корреляция между значениями, предсказанными по данным ближней инфракрасной спектроскопии, и значениями, определенными с помощью ВЭЖХ, удовлетворительна.

Аналогичный результат наблюдается и при перекрестной валидации модели по общему содержанию антоцианов. Опять же, корреляция между прогнозируемыми значениями и наблюдаемыми удовлетворительна. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как получить предыдущие значения содержания голубики с ВЭЖХ.

Иная оценка возможна только при использовании моделей, построенных правильно на основе заданного содержания, измеренного методом разрушающего химического анализа. Это означает, что предыдущий химический анализ мишени является загадкой для построения высокопроизводительных моделей прогнозирования. Пожалуйста, обратитесь к текстовому протоколу для описания процедуры построения моделей прогнозирования, которые не показаны в этом видео.

После правильного построения модели для прогнозирования применимы для прогнозирования сахара, органических кислот и любого содержания черники. Ожидается, что спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне, как показано здесь, будет применима для корреляции многих видов сельскохозяйственной продукции. Не забывайте, что для построения хорошей модели при применении ближней инфракрасной спектроскопии для оценки любого сельскохозяйственного продукта необходимо получить заданные барьеры содержания с помощью химического анализа.