一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法技术

本发明专利技术一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法，该方法具体包括：利用近红外光谱分析仪采集样品的光谱数据作为校正集；对校正集的近红外光谱进行预处理；将校正集样品的化学值与近红外光谱数据关联，建立不同的定标方程，确定校正模型；利用验证集对近红外校正模型进行外部验证。本发明专利技术的优点在于：可快速、高效、无损地对甘蓝型油菜油菜种子中生育酚含量进行测定，为油菜高生育酚育种提供了快捷有效的方法，从而极大地加快新品种的选育进程。

【技术实现步骤摘要】
一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法
本专利技术涉及作物品质育种领域，具体涉及到一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法。
技术介绍
维生素E，包括生育酚和生育三烯酚，是一种重要的脂溶性维生素，它具有很强的抗氧化性，在动植生命中有着不可替代的重要地位。天然维生素E主要合成于油料作物的种子和叶片。油菜属于双子叶植物，只含有生育酚，由于油菜种子富含生育酚且种植面积大，因此油菜生育酚育种日渐成为研究的热点之一，越来越受到育种工作者的关注。油菜籽粒生育酚含量的测定主要通过液相色谱法(HPLC)进行测量，一般都比较复杂，它既要消耗种子，还要使用大量的化学试剂，无论是从时间、资金还是环境保护来说，都需要寻求更方便有效的方法。近红外光谱分析是近些年来在分析测试行业的逐渐备受关注的一门新技术，凭借其快速高效无损的检测优势，在农作物领域得到广泛的应用，但利用近红外光谱测定油菜或其它作物种子生育酚含量的方法至今尚未见报道，虽然在饲料维生素E含量检测中有所应用，但在饲料中建立的模型或即使利用其它种子建立的分析模型对油菜种子维生素含量的测定也是完全不适合的，这主要是因为不同作物种子所含化学成分不同，含氢基团倍频与合频振动频率不同，则近红外图谱的峰位、峰数及峰强也不同，即不同物质的光谱是存在特异性的，那么用油菜建立的模型仅适用于油菜，因此必须建立油菜种子自己的生育酚测量的方法。鉴于此，通过专利技术人的探索、研究，利用近红外光谱分析，可以实现甘蓝型油菜种子中生育酚含量的快速测定。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的就是为了提供一种利用近红外光谱专门快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法。为了达到上述目的，本专利技术采取以下技术措施：一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法，包括下述步骤：(1)利用近红外光谱仪采集表1中所有样品的近红外光谱数据样品光谱采集所用的仪器为FOSSNIPSystem公司的FossTR-3700型近红外快速品质分析仪，扫描波长为1100-2500nm，分辨率为2nm；每份材料扫描两次，扫描后取反射值R，再转化成Log(1/R)保存到光谱文件中，逐份扫描，得到所有油菜籽样品的光谱图；(2)对步骤(1)获得的光谱图进行预处理即将所有甘蓝型油菜种子光谱从FossTR-3700型近红外快速品质分析仪中导出，转入分析软件WinISI中；对样品的光谱文件按编号进行合并后平均，即将每个样品的2次重复扫描光谱进行合并，得到一个新的平均后的光谱文件，以降低误差。(3)利用WinISI软件将表1中的β+γ-生育酚以及总生育酚含量一一对应的输入光谱文件中，建立校正模型；其中，建立β+γ-生育酚校正模型时采用的是表1中的295个样品，即除了表1中序号为108、143、171、179、206、229这7个样品外的所有样品；建立总生育酚校正模型采用的是表1中的286个样品，即除了表1中序号为9、15、26、29、62、74、76、99、116、121、135、162、224、230、255、291这16个样品外的所有样品；β+γ-生育酚以及总生育酚含量两种校正模型所采用的数学方法均为2,3,3,1；所用的回归方式为改进的偏最小二乘法(ModifiedPLS)；光谱散射处理方式采用标准正态变量转换+趋势变换法(SNV+DET)。(4).采集待测样品的光谱，处理之后输入到校正模型中，得到待测样品的生育酚含量预测值。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供的是一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法，该方法快速、准确、无损，操作简单，操作过程只需经过简单培训的工人即可完成，每个样品的测试过程不到2分钟，经验证，检测结果准确，高效。而直接利用标准方法(HPLC)测量甘蓝型油菜种子中生育酚含量需要实验人员操作，每个样品所需时间达到4小时，并且不能对测量完成的样品进行回收。附图说明图1为建立近红外光谱技术快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量模型的流程图。图2为校正集甘蓝型油菜种子所有样品的近红外扫描光谱图。图3为利用高效液相色谱法测得的甘蓝型油菜种子中生育酚含量的色谱图；其中δ-T,IS,γ+β-T,α-T分别表示δ生育酚、内标、γ和β生育酚之和、α生育酚。图4为验证集利用校正模型计算得到的生育酚含量预测值和标准方法测定的化学值之间的关系散点图；其中a图为γ+β-生育酚，b图为总生育酚。具体实施方式本专利技术所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规技术；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道。实施例1：一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法，包括下述步骤：1.收集甘蓝型油菜样品。为保证分析模型的准确性，必须选取一批遗传多样性丰富的油菜种子。鉴于此，首先利用从全国各地收集的有代表性的一批油菜自交系，通过分子标记分析、生育酚含量测定，从中筛选出373份在生育酚含量、群体结构、遗传多样性均存在较大差异的甘蓝型油菜种子，然后将这373份材料分成两组，第一组作为校正集，用于建立近红外校正模型；第二组作为验证集，用于验证近红外校正模型的准确性，其中校正集302份，验证集71份，所述的373份样品参考LiuS,FanC,LiJ,etal.Agenome-wideassociationstudyrevealsnoveleliteallelicvariationsinseedoilcontentofBrassicanapus.[J].TheoreticalandAppliedGenetics,2016,129(6):1203-1215.，具体如下表所示：表1校正集甘蓝型油菜样品材料编号及HPCL测得的生育酚含量表2验证集甘蓝型油菜样品材料编号及HPLC测得的生育酚含量2.利用近红外光谱仪采集校正集所有样品的近红外光谱数据。样品光谱采集所用的仪器为FOSSNIPSystem公司的FossTR-3700型近红外快速品质分析仪，扫描波长为1100-2500nm，分辨率为2nm。每份材料扫描两次，扫描后取反射值R，再转化成Log(1/R)保存到光谱文件中，逐份扫描，得到所有油菜籽样品的光谱图。3.对校正集的光谱进行预处理。将校正集所有甘蓝型油菜种子光谱从近红外仪器中导出，转入分析软件WinISI(本实施例使用的是WinISIIII)中。对样品的光谱文件按编号进行合并后平均，将每个样品的2次重复扫描光谱进行合并，得到一个新的平均后的光谱文件，以降低误差。4.利用标准的方法测定校正集所有样品的化学值，即样品的生育酚含量。本专利技术所使用的测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的标准方法是高效液相色谱法(HPLC)，所用的仪器是安捷伦(Agilent)1260高效液相色谱仪，该仪器配有自动进样器、真空脱气机、色谱工作站以及荧光检测器。样品处理方法为：(1)取干燥的甘蓝型油菜种子约50mg，精确称量；(2)加1.5ml含有0.01％BHT提取液(体积比为9:1的甲醇、二氯甲烷混合液)；(2)利用购自美国的SK450型混合机将样品研磨3min，之后在常温下震荡提取4h；(3)12000r/min条件下离心20min，取400ul上清于进样瓶中；(4)用Agilent1260高效液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法，包括下述步骤：(1)利用近红外光谱仪采集表1中所有样品的近红外光谱数据样品光谱采集所用的仪器为FOSS NIPSystem公司的FossTR‑3700型近红外快速品质分析仪，扫描波长为1100‑2500nm，分辨率为2nm；每份材料扫描两次，扫描后取反射值R，再转化成Log(1/R)保存到光谱文件中，逐份扫描，得到所有油菜籽样品的光谱图；(2)对步骤(1)获得的光谱图进行预处理即将所有甘蓝型油菜种子光谱从FossTR‑3700型近红外快速品质分析仪中导出，转入分析软件WinISI中；对样品的光谱文件按编号进行合并后平均，即将每个样品的2次重复扫描光谱进行合并，得到一个新的平均后的光谱文件，以降低误差；(3)利用WinISI软件将表1中的β+γ‑生育酚以及总生育酚含量一一对应的输入光谱文件中，建立校正模型；其中，建立β+γ‑生育酚校正模型时采用的是表1中的295个样品，即除了表1中序号为108、143、171、179、206、229这7个样品外的所有样品；建立总生育酚校正模型采用的是表1中的286个样品，即除了表1中序号为9、15、26、29、62、74、76、99、116、121、135、162、224、230、255、291这16个样品外的所有样品；β+γ‑生育酚以及总生育酚含量两种校正模型所采用的数学方法均为2,3,3,1；所用的回归方式为改进的偏最小二乘法；光谱散射处理方式采用标准正态变量转换+趋势变换法；(4)采集待测样品的光谱，处理之后输入到校正模型中，得到待测样品的生育酚含量预测值；表1...

【技术特征摘要】
1.一种利用近红外光谱快速测定甘蓝型油菜种子中生育酚含量的方法，包括下述步骤：(1)利用近红外光谱仪采集表1中所有样品的近红外光谱数据样品光谱采集所用的仪器为FOSSNIPSystem公司的FossTR-3700型近红外快速品质分析仪，扫描波长为1100-2500nm，分辨率为2nm；每份材料扫描两次，扫描后取反射值R，再转化成Log(1/R)保存到光谱文件中，逐份扫描，得到所有油菜籽样品的光谱图；(2)对步骤(1)获得的光谱图进行预处理即将所有甘蓝型油菜种子光谱从FossTR-3700型近红外快速品质分析仪中导出，转入分析软件WinISI中；对样品的光谱文件按编号进行合并后平均，即将每个样品的2次重复扫描光谱进行合并，得到一个新的平均后的光谱文件，以降低误差；(3)利用WinIS...

【专利技术属性】
技术研发人员：张椿雨，周元委，章薇，徐静静，刘晟，刘超，周永明，
申请(专利权)人：湖北国科高新技术有限公司，华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42