近红外光谱法检测玉米蛋白粉中17种氨基酸含量精.doc

饲料检测近红外光谱法检测玉米蛋白粉中17种氨基酸含量宋涛杜雪莉刘耀敏通威股份有限公司为准确评价玉米蛋白粉的质量情况，传统的粗蛋白检测已无法满足饲料企业的 需要，目前玉米蛋白粉的氨基酸检测已越来越重要。而大批量的经典化学方法检测 不仅检测周期长，而且检测费用高，因此，大型饲料企业迫切的需要一种快速及准 确的氨基酸检测方法。近红外光谱分析（NIR技术是近年来发展起来的一种新型的快速分析检测技 术，适合于多组分的定性和定量分析。具有检测速度快、通量高、不损耗样品、多 成分同时分析及运行成本低等诸多优点。根据饲料在近红外光谱区域的光学吸收特 性，通过对已知化学成分含量的样品与其近红外反射光谱的回归分析，建立起预测 模型，从而对同一种类及其相似类型的未知样品进行估测。在饲料成分和品质检测 方面已得到广泛的应用。在建立定标模型之前，为了得到更稳定的模型，需对光谱数据进行预处理，光 谱预处理方法包括，数学预处理和散射校正。定标模型进行内部交互验证，以交互 验证标准差SECV最小来确定模型的主成分因子数。NIR技术采用的建模方式有很多，如：主成分分析、多元线性回归、逐步线性 回归和偏最小二乘法等，试验重点讨论主成分分析（PCR）、偏最小二乘法（PLS）与改进的偏最小二乘法（MPLS）在玉米蛋白粉定标模型建立时的不同， 并采用MPLS建立了合适的预测模型。碎机（FW100型对样本进行粉碎，使其全部通过 40目筛，并混合均匀。1.2近 红外光谱分析仪丹麦FOSS公司生产的NIRsystem 3750系列5000光栅型近红外光谱分析仪； 光源为钨卤灯，检测器为硫化铅，往复移动式样品池，标准陶瓷片作为参比，波谱 带宽为（10±） nm；波长精确度为0.015 nm；波长准确度为0.15 nm。近红外仪参数设定：扫描范围1 100 2 500 nm；扫描方式为单光束快速扫 描；扫描速度为1.8次全扫描/秒；扫描间隔2 nm。1.3样本氨基酸值的化学分析所有样本均使用日立L-8900型氨基酸分析仪，按照国家标准GB/T 18246- 2000饲料中氨基酸的测定进行检测。2结果与分析2.1样本的近红外反射光谱1材料与方法1.1样本的采集与制备收集98个玉米蛋白粉样本，通过高速万能粉收稿日期：2010 - 05 -26通信作者:菌1定栋祥本朗近垃外医粥光锻九低nrn2曙低样耳的ifitl忡&射光谱宋涛44饲料研究 FEED RESEARCH N0.10,20102.2定标模型的建立使用winISI III v1.5e软件对收集的光谱数据进行处理。表1不同数学模型下建立的定标方程的相关性比较KPLSPLSPCK1 Ai 丽标 maxHIX；rl h -111关 車ti0 CHO?3t 10.032 弓0 539 30為90 315 30 025 0OE30 30 031 70.761 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 095 1皿捕运0106 3aimsMPLSPLSPCR蝕堆般相对标相黄HIX9W蛻数WIM命蛙准旃疋蟾粧0 026 5031 10.032 勺0 839 3C038 90 SI? 3苏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.勺为百吕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也龙限Q.012 50.71860.011 勺0.671 30.071 60.1% 1璃如册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 00928 30 015 10 652 2o 017 r0EEXA. A. A.4A, 4*4 AA n抵貝.A. FP 4 F虽“長丘n 片A " r, A从表1中17种氨基酸的相对标准偏差和相关系数值的对比可以看出， MPLS 法不仅优于PCR法，也同样优于PLS法，根据MPLS法建立的方程，不仅相对标 准偏差最小，而且相关系数值最大。表2不同数学模型下建立的定标方程对定标样品集预测结果相关性比较从表2中17种氨基酸的相对标准偏差、斜率和相关系数的对比中可以看出，MPLS法综合评价为最优的算法。2.3定标模型的验证定标模型的评价指标为化学分析值与近红外预测值间的偏差是否符合GB/T18868-2002饲料中水分、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨饲料检测酸快速测定近红外光谱法中的相关要求。另取10种未参与定标的样品，称为验证集样本，对其氨基酸含量进行化学分析，并与近红外预测结果进行比较，进一步观察定标模型预测的精确度和可靠性。 验证结果具体见表3。表3玉米蛋白粉赖氨酸和蛋氨酸定标模型验证结果%样偏差品赖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组氨酸10.0090.027-0.0270.0050.018-0.030-0.1650.022-0.01220.0420.0230.1990.0150.054-0.0500.0090.0610.01330.0480.0050.160-0.0020.127- 0.120-0.1200.0060.03640.029-0.0040.0970.0120.063-0.032-0.0070.005-0.0025-0.0040.0140.076-0.0080.123-0.0340.171-0.0230.00160.076-0.0080.0070.0010.034-0.061-0.2110.0170.0847-0.0160.0090.082-0.0020.0310.0070.0120.0190.0078-0.010-0.0340.0350.0030.0760.0250.147-0.023-0.01190.0070.0030.0230.0050.0100.060-0.0350.004-0.00410-0.009-0.0070.1170.0070.0170.0690.1110.0390.00511-0.0120.0020.1070.0150.0550.0340.2050.029-0.021样偏差品异亮氨酸亮氨酸苯丙氨酸脯氨酸丝氨酸苏氨酸酪氨酸缬氨酸10.0570.021-0.144-0.202-0.013-0.0100.230-0.02720.0650.114-0.126-0.177-0.102-0.037-0.1190.0073-0.0270.2270.1910.023-0.0530.100-0.0360.1504-0.0110.016-0.037-0.225-0.0600.004-0.2870.0125-0.0290.2030.110-0.1490.100-0.002-0.1010.0306-0.007-0.134-0.024-0.063-0.0440.052-0.6250.0147-0.006-0.036-0.170-0.2980.005-0.044-0.224-0.0878-0.098-0.1460.046-0.1370.040-0.031-0.645-0.08790.049-0.037-0.053-0.097-0.060-0.024-0.100100.011-0.140-0.0640.005-0.064-0.091-0.072-0.129110.0330.069-0.073-0.3500.008-0.0450.125-0.025从表3可见：赖氨酸和蛋氨酸的预测值与经典方法测定值间的偏差均符合国标 的要求（赖氨酸0.15 %;蛋氨酸0.1 %），而其他的氨基酸除了酪氨酸和脯氨酸 外，预测值与经典方法测定值间的偏差基本均小于0.2 %。17种氨基酸总量预测值与经典方法测定值间的偏差均小于 0.9 %。3结论研究利用近红外反射光谱分析技术，运用改进的偏最小二乘法，建立玉米蛋白 粉中17种氨基酸近红外反射光谱分析模型。定标模型预测值与经典化学方法分析 值间的偏差都符合国标的要求，具有很好的实用性。因此，采用近红外反射光谱分 析方法快速检测玉米蛋白粉中17种氨基酸的含量是可行的，为准确评定玉米蛋白 粉的实际质量提供了参考依据。通信地址：四川成都市创业路2号奇力新峰大厦10楼A座610041饲料研究 FEED RESEARCH NO.10,201045