利用红外光谱技术分析感染小斑病的玉米叶片,获取了染病玉米叶片的分子结构信息,研究结果表明真菌病原体对叶片中的蛋白质结构有一定的影响。二维相关红外光谱分析结果显示,健康玉米叶片中蛋白质二级结构的β-折叠构象随着玉米叶片的生长代谢发生变化,而染病玉米叶片中发生变化的是β-转角构象。二维相关红外光谱可以揭示真菌病原体入侵时玉米叶片分子结构的变化情况,为玉米病害的防治提供参考。

为了鉴别形态相似的药用真菌紫色马勃、大马勃和脱皮马勃, 利用傅里叶变换红外光谱仪获取它们的光谱信息, 从光谱分析的角度对它们进行深入研究。三种马勃的光谱呈现出蛋白质、多糖类物质、酯类物质等的特征吸收峰, 但在吸收峰的相对强度和峰形上存在差异。通过傅里叶自去卷积、四阶导数法和曲线拟合分析技术相结合, 对指纹区叠加带1200~890 cm-1范围的光谱进行剥离, 挖掘出被叠加而掩盖的吸收子峰信息。剥离结果显示它们的多糖结构存在明显差异, 在1072 cm-1和1040 cm-1附近的多糖类物质C-O键和C-C键的吸收子峰上, 紫色马勃、大马勃与脱皮马勃差别较大。紫色马勃的光谱在943 cm-1、892 cm-1的吸收子峰表明其含有β-型糖苷键, 脱皮马勃在920 cm-1的吸收子峰表明其含有α-型糖苷键。研究表明傅里叶变换红外光谱能够提供药用真菌马勃的分子结构信息, 为三种真菌马勃的入药提供一种光谱鉴别技术手段。

柚类种质和品种资源繁多, 现有的柚类品种鉴别方法检测时间长, 费用高。 旨在利用高光谱成像技术探索主要柚类品种快速识别的可行性。 试验选用4个具有代表性的柚类品种, 利用高光谱成像技术, 采集240个叶片样本(60个/品种)上表面和下表面的高光谱图像。 高光谱图像标定后, 提取样本感兴趣区域平均光谱信息作为样本的光谱进行分析。 利用Kennard-Stone法将样本划分为校正集(192个)和验证集(48个)。 采用多元散射校正(MSC)和标准正态变量变换(SNV)对原始光谱曲线进行预处理后, 分别采用主成分分析 (PCA)和连续投影算法 (SPA )提取最佳主成分和有效波长, 并将其作为最小二乘支持向量机(LS-SVM)的输入变量, 建立基于叶片上表面和下表面光谱信息的PCA-LS-SVM和SPA-LS-SVM 模型。 结果显示, 基于叶片上表面光谱信息建立的PCA-LS-SVM和SPA-LS-SVM 模型对建模集样本的识别正确率分别为99.46%和98.44%, 对预测集样本的识别正确率均为95.83%。 基于叶片下表面光谱信息建立的PCA-LS-SVM和SPA-LS-SVM模型对建模集样本和预测集样本的识别正确率皆为100%。 表明, 利用高光谱成像技术结合PCA-LS-SVM和SPA-LS-SVM可实现柚类品种的快速鉴别, 叶片下表面光谱信息鉴别效果优于叶片上表面。 该研究为柚类的品种快速鉴别提供了一种新方法。

为了研究玉米花粉中的蛋白质和多糖等营养物质, 采用傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合技术分析曲辰9号和靖丰3号两种杂交玉米花粉.玉米花粉的傅里叶变换红外光谱显示蛋白质的特征吸收峰酰胺I带、酰胺II 带和酰胺III带出现在1 653 cm－1、1 546 cm－1和1 241 cm－1附近, 多糖特征吸收峰出现在1 078 cm－1、1 056 cm－1、1 030 cm－1和995 cm－1附近.对比它们的傅里叶变换红外光谱的蛋白质和多糖特征吸收带, 两种玉米花粉存在一定差异, 表明它们所含的蛋白质和多糖含量不同.对1 900~950 cm－1吸收带实施傅里叶自去卷积和二阶导数处理后再进行曲线拟合分析, 剥离出因光谱叠加而掩盖的特征吸收子峰.子峰信息显示曲辰9号玉米花粉中多糖的含量高于靖丰3号玉米花粉, 而蛋白质的含量关系则相反.研究表明, 傅里叶变换红外光谱技术可为玉米花粉中营养物质的研究提供一种便捷的手段.

为了研究陈化时间对普洱熟茶所含化学成分的影响,分析了同一品种普洱熟茶在不同陈化时间的傅里叶变换红外光谱,光谱初步显示不同陈化时间的普洱熟茶的化学成分存在差异.茶叶是一个复杂的体系,其红外光谱由所含成分的特征吸收带叠加而成.为了深入探索发生变化的特征带,对光谱中的1 900～900 cm-1吸收带进行傅里叶自去卷积,确定该范围内叠加子峰的个数和预估波数位置,然后进行曲线拟合分析.通过曲线拟合分析确定不同陈化时间普洱熟茶红外光谱中的蛋白质、茶多酚、果胶和多聚糖的子峰位置.蛋白质的特征吸收酰胺Ⅱ带子峰出现在1 520 cm-1,茶多酚和果胶吸收子峰分别出现在1 278和1 103 cm-1,葡甘露聚糖和阿拉伯聚糖的吸收子峰波数是1 063和1 037 cm-1,分别利用这些子峰面积和叠加带面积的比例间接反映蛋白质、茶多酚、果胶和多聚糖的含量在陈化过程中的变化情况.曲线拟合结果显示,随着陈化时间的增加,茶叶中的酰胺Ⅱ带子峰面积比例先增大后减小,同时茶多酚和果胶类物质含量比例减少,可溶性多聚糖类物质含量比例增加.这解释了普洱熟茶随着陈化时间增加其苦涩味减弱,口感上出现甜味的原因.研究表明傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合分析能反映普洱熟茶陈化过程中化学成分的变化,为其品质的评定提供有效依据。

为深入研究南方锈病侵染玉米叶片时叶片的生化指标变化, 使用傅里叶变换红外光谱仪分别获取感染和未感染玉米叶片的光谱, 选用光谱中的特征区和指纹区吸收带分析玉米叶片中蛋白质和碳水化合物的变化情况.玉米叶片被感染后, 其光谱的酰胺带发生变化, 碳水化合物的主要吸收带变化不明显.通过对波数范围在1 800~1 480内的吸收带进行曲线拟合分析, 发现感染后的叶片中折叠和螺旋结构在蛋白质二级结构中的含量比例降低; 感染前期蛋白质二级结构中转角结构含量比例增大; 感染后期玉米叶片中蛋白质二级结构的自由卷曲结构含量比例急剧增大, 该结构在感染前期和健康叶片中均未出现.研究表明傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合分析技术可用于探索玉米叶片被南方锈病侵染时所含化学物质的变化, 为玉米抗病性研究提供重要依据.

暗箱环境下采集柑橘叶片高光谱图像, 采用阈值法提取整叶有效光谱信息区域的平均光谱, 比对分析了柑橘叶片光谱信息不同预处理方法和光谱PLS、 BPNN和LS-SVM预测模型对叶绿素a、 叶绿素b和类胡萝卜素等光合色素含量的预测精度。 结果显示, 采用MSC对原始光谱进行预处理和LS-SVM建模对叶绿素a含量的预测效果较好, Rp达0.898 3, RMSEP为0.140 4; 采用SNV光谱预处理和LS-SVM模型对叶绿素b含量的预测其Rp为0.912 3, RMSEP为0.042 6; 采用MAS预处理和PLS模型对于类胡萝卜素含量预测的Rp和RMSEP分别为0.712 8和0.062 4。 结果表明: 采用高光谱图像信息可较好地进行柑橘叶片叶绿素a, 叶绿素b和类胡萝卜素等光合色素含量的预测, 为进一步研究柑橘叶片光合色素含量与组分构成的非损伤实时检测提供了依据。

利用傅里叶变换红外光谱技术研究了7个不同甜橙树苗春梢叶片样品的红外光谱特征, 结果表明, 7个甜橙品种叶片样品的傅里叶变换红外光谱主要由纤维素和多糖的吸收带组成, 其特征吸收峰频率位置基本一致, 但在峰形、 峰相对吸收强度上存在一定差异, 尤其在1 500~700 cm-1范围内的差异较为明显。 通过对1 500~700 cm-1范围内的二阶导数光谱进行系统聚类分析, 结果显示系统聚类分析能把不同甜橙品种按亲缘关系远近进行聚类, 实现对甜橙品种的快速鉴别与分类。 因此, 利用傅里叶变换红外光谱技术结合系统聚类分析对柑橘品种快速鉴别与分类具有一定的可行性, 可作为甜橙苗早期品种鉴别的一种扩展手段。

以奥林达夏橙叶片粉末干样为对象, 利用化学分析与可见近红外光谱技术相结合的方法, 通过样品原始光谱的二阶微分及消噪(Noise)处理, 运用偏最小二乘法(PLS)与交叉验证方法建立的Zn含量数学模型, 其中使用Zn含量特征光谱400～500 nm和1 201～1 300 nm的组合波段建模, 具有较好的预测能力, 校正建模和预测模型的相关系数分别为0.997 5和0.992 0, 交互验证预测均方根误差为0.586 8。 因此, 利用可见近红外光谱技术, 运用PLS及交叉验证方法, 建立叶片Zn含量与特征波段的光谱校正模型, 能快速定量检测柑桔叶片Zn含量。

基于光谱分析的甜橙内在品质检测技术近年得到较快发展, 但目前采用的大多为单一品质指标的光谱分析, 而甜橙果实品质往往取决于果实多项品质指标的共同作用。 本研究的目的在于研究甜橙果实反射光谱与果实内在品质的相关性, 筛选与哈姆林甜橙果实多个品质指标同步相关的特征光谱, 为建立甜橙果实在内品质的实时检测技术提供依据。 以哈姆林甜橙(Citrus sinensis (L) cv. Hamlin sweet orange)成熟果实为试材, 逐个果实进行果实反射光谱和果实可溶性固形物(TSS)、 柠檬酸、 维生素C(Vc)含量和固酸比等在内品质主要参数的分析, 对所获数据采用Excel, Spss Statg和View SpecPro软件进行统计与分析。 结果表明, 哈姆林甜橙果实TSS、 固酸比和Vc均与波长988 nm近红外光反射光谱呈极显著或显著正相关, 相关系数分别为0.387**, 0.440**和0.309*, TSS和固酸比与该波长反射率的最佳拟合方程分别为y＝13.957x+5.405和y＝75.120x+37.256; 可见光429 nm光谱二阶导数与TSS和Vc呈显著和极显著正相关, 相关系数分别为0.350 72*和0.386 9**。 波长944 nm近红外光谱倒数对数与固酸比呈显著正相关(r＝0.304*)。 试验结果为柑结果实内在品质主要参数的同步、 快速无损检测奠定了基础。