近紅外光譜法檢測(cè)玉米蛋白粉中17種氨基酸含量精

1、飼料檢測(cè)近紅外光譜法檢測(cè)玉米蛋白粉中17種氨基酸含量宋濤杜雪莉劉耀敏通威股份有限公司為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)玉米蛋白粉的質(zhì)量情況，傳統(tǒng)的粗蛋白檢測(cè)已無法滿足飼料企業(yè)的 需要，目前玉米蛋白粉的氨基酸檢測(cè)已越來越重要。而大批量的經(jīng)典化學(xué)方法檢測(cè) 不僅檢測(cè)周期長(zhǎng)，而且檢測(cè)費(fèi)用高，因此，大型飼料企業(yè)迫切的需要一種快速及準(zhǔn) 確的氨基酸檢測(cè)方法。近紅外光譜分析（NIR技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型的快速分析檢測(cè)技 術(shù)，適合于多組分的定性和定量分析。具有檢測(cè)速度快、通量高、不損耗樣品、多 成分同時(shí)分析及運(yùn)行成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)飼料在近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)吸收特 性，通過對(duì)已知化學(xué)成分含量的樣品與其近紅外反射光譜的回歸分析

2、，建立起預(yù)測(cè) 模型，從而對(duì)同一種類及其相似類型的未知樣品進(jìn)行估測(cè)。在飼料成分和品質(zhì)檢測(cè) 方面已得到廣泛的應(yīng)用。在建立定標(biāo)模型之前，為了得到更穩(wěn)定的模型，需對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，光 譜預(yù)處理方法包括，數(shù)學(xué)預(yù)處理和散射校正。定標(biāo)模型進(jìn)行內(nèi)部交互驗(yàn)證，以交互 驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)差SECV最小來確定模型的主成分因子數(shù)。NIR技術(shù)采用的建模方式有很多，如：主成分分析、多元線性回歸、逐步線性 回歸和偏最小二乘法等，試驗(yàn)重點(diǎn)討論主成分分析（PCR）、偏最小二乘法（PLS）與改進(jìn)的偏最小二乘法（MPLS）在玉米蛋白粉定標(biāo)模型建立時(shí)的不同， 并采用MPLS建立了合適的預(yù)測(cè)模型。碎機(jī)（FW100型對(duì)樣本進(jìn)行粉碎，使其全部通

3、過 40目篩，并混合均勻。1.2近 紅外光譜分析儀丹麥FOSS公司生產(chǎn)的NIRsystem 3750系列5000光柵型近紅外光譜分析儀； 光源為鎢鹵燈，檢測(cè)器為硫化鉛，往復(fù)移動(dòng)式樣品池，標(biāo)準(zhǔn)陶瓷片作為參比，波譜 帶寬為（10±） nm；波長(zhǎng)精確度為0.015 nm；波長(zhǎng)準(zhǔn)確度為0.15 nm。近紅外儀參數(shù)設(shè)定：掃描范圍1 100 2 500 nm；掃描方式為單光束快速掃 描；掃描速度為1.8次全掃描/秒；掃描間隔2 nm。1.3樣本氨基酸值的化學(xué)分析所有樣本均使用日立L-8900型氨基酸分析儀，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18246- 2000飼料中氨基酸的測(cè)定進(jìn)行檢測(cè)。2結(jié)果與分析2.1

4、樣本的近紅外反射光譜1材料與方法1.1樣本的采集與制備收集98個(gè)玉米蛋白粉樣本，通過高速萬能粉收稿日期：2010 - 05 -26通信作者:菌1定棟祥本朗近垃外醫(yī)粥光鍛九低nrn2曙低樣耳的ifitl忡&射光譜宋濤44飼料研究 FEED RESEARCH N0.10,20102.2定標(biāo)模型的建立使用winISI III v1.5e軟件對(duì)收集的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。表1不同數(shù)學(xué)模型下建立的定標(biāo)方程的相關(guān)性比較KPLSPLSPCK1 Ai 麗標(biāo) maxHIX；rl h -111關(guān) 車ti0 CHO?3t 10.032 弓0 539 30為90 315 30 025 0OE30 30 031 7

5、0.761 70010 90603 20.02 90.915 80 02G 勺0 903 自0.02S 50 953 1Q. QG6 10如E0 107 20 9t0 20.12 2OS 11 7tinQO11 70.937 fr0 012 2fl 932 弓c oie 203 J 79 037 7Q 丹 51 70.03S 00.0 50 051 50他S0.042 5071SG0.011 90G71 50 071 G0 1% 10 038 3081150 OK 50.711 60.060 50 509 D0.018 60.S36 50.Q23 I4.B% 30 ,D3 30 7S5 1口僞

6、勺70.842 0 052 2fl.727 30076 10 133 30 g Z0勺坨10 106 10 .B8B 30 1 1 50 300 10 210 £0 551 20.257 1O.44GG0 273 0O36SSQ. 053 30.7 1260 068 S0 S35 80 082 1QL ；E3 1Q 011 0O?23 30.0110 B52 20 017 70 301 50 022 90 7E0 20.023 L.663 50 034 2O5?5 B豹氮ft0 017 10 W 00 023 90 8660 010 50627 10.079 9OS 15 I0 09

7、5 1皿捕運(yùn)0106 3aimsMPLSPLSPCR蝕堆般相對(duì)標(biāo)相黃HIX9W蛻數(shù)WIM命蛙準(zhǔn)旃疋蟾粧0 026 5031 10.032 勺0 839 3C038 90 SI? 3蘇0.025 00.830 30.031 70 761 70 0 40 勺0603 2D. 02 5 3仇勺鮎B0 Q26?0.903 S0.Q28 50 893 i0.0E6 20.勺為百呂0.107 20.9t0 20.129 2011 70 Dll 7033760 01： 20,932 0 012 20.534 7丙如e0.017 7051 7Q.C3S 00 950 50 051 5009 ST也龍限Q.01

8、2 50.71860.011 勺0.671 30.071 60.1% 1璃如冊(cè)0 0J8 3031 t 50 0% 5fl 711 60.060 50 509 00 0t8£033650 023 <J S% 30 03 3 S0 765 1。価7OS 12 40 052 20 727 30 07t 10 131 3克獵鹽Q. 02 S0.516 10 106 10 B88 90.112 50 800 10 210 60 551 .20.257 4044660 273 003BSS0 053 30.7 1260 Q&3 S0SJ5 30 0B2 1o ;sj i0 Oil

9、 00928 30 015 10 652 2o 017 r0EEXA. A. A.4A, 4*4 AA n抵貝.A. FP 4 F雖“長(zhǎng)丘n 片A " r, A從表1中17種氨基酸的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相關(guān)系數(shù)值的對(duì)比可以看出， MPLS 法不僅優(yōu)于PCR法，也同樣優(yōu)于PLS法，根據(jù)MPLS法建立的方程，不僅相對(duì)標(biāo) 準(zhǔn)偏差最小，而且相關(guān)系數(shù)值最大。表2不同數(shù)學(xué)模型下建立的定標(biāo)方程對(duì)定標(biāo)樣品集預(yù)測(cè)結(jié)果相關(guān)性比較從表2中17種氨基酸的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、斜率和相關(guān)系數(shù)的對(duì)比中可以看出，MPLS法綜合評(píng)價(jià)為最優(yōu)的算法。2.3定標(biāo)模型的驗(yàn)證定標(biāo)模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)為化學(xué)分析值與近紅外預(yù)測(cè)值間的偏差是否符合GB

10、/T18868-2002飼料中水分、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸、蛋氨飼料檢測(cè)酸快速測(cè)定近紅外光譜法中的相關(guān)要求。另取10種未參與定標(biāo)的樣品，稱為驗(yàn)證集樣本，對(duì)其氨基酸含量進(jìn)行化學(xué)分析，并與近紅外預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)一步觀察定標(biāo)模型預(yù)測(cè)的精確度和可靠性。 驗(yàn)證結(jié)果具體見表3。表3玉米蛋白粉賴氨酸和蛋氨酸定標(biāo)模型驗(yàn)證結(jié)果%樣偏差品賴氨酸蛋氨酸丙氨酸精氨酸天冬氨酸半胱氨酸谷氨酸甘氨酸組氨酸10.0090.027-0.0270.0050.018-0.030-0.1650.022-0.01220.0420.0230.1990.0150.054-0.0500.0090.0610.01330.0480

11、.0050.160-0.0020.127- 0.120-0.1200.0060.03640.029-0.0040.0970.0120.063-0.032-0.0070.005-0.0025-0.0040.0140.076-0.0080.123-0.0340.171-0.0230.00160.076-0.0080.0070.0010.034-0.061-0.2110.0170.0847-0.0160.0090.082-0.0020.0310.0070.0120.0190.0078-0.010-0.0340.0350.0030.0760.0250.147-0.023-0.01190.0070.00

12、30.0230.0050.0100.060-0.0350.004-0.00410-0.009-0.0070.1170.0070.0170.0690.1110.0390.00511-0.0120.0020.1070.0150.0550.0340.2050.029-0.021樣偏差品異亮氨酸亮氨酸苯丙氨酸脯氨酸絲氨酸蘇氨酸酪氨酸纈氨酸10.0570.021-0.144-0.202-0.013-0.0100.230-0.02720.0650.114-0.126-0.177-0.102-0.037-0.1190.0073-0.0270.2270.1910.023-0.0530.100-0.0360.1

13、504-0.0110.016-0.037-0.225-0.0600.004-0.2870.0125-0.0290.2030.110-0.1490.100-0.002-0.1010.0306-0.007-0.134-0.024-0.063-0.0440.052-0.6250.0147-0.006-0.036-0.170-0.2980.005-0.044-0.224-0.0878-0.098-0.1460.046-0.1370.040-0.031-0.645-0.08790.049-0.037-0.053-0.097-0.060-0.024-0.100100.011-0.140-0.0640.005-0.064-0.091-0.072-0.129110.0330.069-0.073-0.3500.008-0.0450.125-0.025從表3可見：賴氨酸和蛋氨酸的預(yù)測(cè)值與經(jīng)典方法測(cè)定值間的偏差均符合國(guó)標(biāo) 的要求（賴氨酸0.15 %;蛋氨酸0.1 %），而其他的氨基酸除了酪氨酸和脯氨酸 外，預(yù)測(cè)值與經(jīng)典方法測(cè)定值間的偏差基本均小于0.2 %。17種氨基酸總量預(yù)測(cè)值與經(jīng)典方法測(cè)定值間的偏差均小于 0.9 %。3結(jié)論研究利用近紅外