吉林大学生物与农业工程学院, 吉林 长春 130022
小麦是我国的主要粮食作物之一, 对国民经济发展具有显著的影响。 然而, 高温与紫外线胁迫导致其产量大幅下降。 胁迫发生时, 细胞壁内多糖物质会发生不同程度的转变。 作为此类多糖重要组成成分的果胶, 在决定细胞间孔隙度、 识别病菌、 维持结构完整等方面扮演着重要角色。 当前, 常见的果胶检测方法有重量法、 滴定法、 酸提取法等, 这些方法多为有损检测, 测定步骤繁琐, 样本损耗量大。 近年来, 光谱检测因其检测速度快、 分辨率高、 实时性强等优点, 在植物生理信息检测领域得到了广泛应用。 因此, 研究采用光谱检测果胶含量。 以济麦22为研究对象, 采取水培方式, 通过调控人工气候培养箱温度及紫外线灯辐照强度对小麦生长过程中遇到的高温及紫外线胁迫环境进行模拟; 在小麦分蘖期, 分别采集叶片高光谱数据与叶绿素荧光光谱数据, 测定叶片果胶含量, 通过小波分析方法对两种原始光谱数据进行平滑与降噪处理, 采用相关系数分析法得到两种光谱数据与果胶含量相关系数最高的重合波段(620, 651), 取该波段内两光谱数据平均值, 重塑双光谱曲线; 按照3∶1比例划分训练集和验证集, 采用PLS最小二乘法分别建立高光谱反演果胶模型、 荧光光谱反演果胶模型及双光谱反演果胶模型。 结果表明: 双光谱模型反演的小麦叶片果胶含量效果较好, 对应模型的训练集与验证集相关系数分别为0.944 9及0.944 5。 该研究有助于探究逆境胁迫下小麦细胞壁内多糖物质响应情况, 并为大田作物所处胁迫环境和程度的预测及种植环境的精准管控提供参考和帮助。
小麦 光谱技术 果胶 高温胁迫 紫外线胁迫 模型预测 Wheat Spectral technology Pectin High tempurature stress Ultraviolet stress Model predicton 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2705
吉林大学生物与农业工程学院, 吉林 长春 130022
小麦是我国的主要粮食作物, 在国民经济发展中具有举足轻重的地位。 然而, 盐与物理损伤等非生物胁迫, 逐渐成为制约小麦产量和品质的重要因素。 研究表明, 细胞壁是植物细胞直接抵御逆境胁迫的重要防线。 盐胁迫下, 细胞渗透压增大, 质膜的透性会受到一定程度的影响。 为了维持细胞的形态和结构, 植物细胞壁中的果胶等多糖物质会发生不同程度的转化和改变。 物理损伤, 会加深植物细胞膜脂过氧化的程度, 使膜通透性增大, 导致营养物质的流失和降解。 受到损伤的部位及其周边细胞还会发生栓化以阻塞病菌的侵入。 构成植物细胞壁主要成分且能够反映细胞壁以及膜系统完整性和透过性的果胶, 可以作为研究胁迫下植物内部物质响应规律的重要指标。 目前, 质量法、 比色法、 液相色谱法等常用的果胶检测方法操作繁琐、 实时性不强且对样本损耗较大。 亟需一种操作简便、 检测速度快、 无损的检测方法。 将烟农0428小麦作为研究对象, 采用水培方式, 以向培养液中施加氯化钠(NaCl)溶液和对小麦第一片叶主脉两侧针刺分别模拟盐胁迫和昆虫叮咬造成的物理损伤, 并完成小麦叶片果胶及高光谱信息的采集与处理。 利用相关分析法筛选光谱敏感波段, 将主成分回归(PCR)、 偏最小二乘法(PLS)、 逐步多元线性回归(SMLR)三种建模方法分别与多元散射校正(MSC)、 标准正态变换(SNV)、 一阶导数(FD)、 卷积平滑(S-G)、 Norris导数滤波(NDF)等预处理技术相结合, 建立果胶含量反演模型。 最终, 选定PLS+SNV+FD+NDF方法建立的模型为最优模型, 并对其性能进行了测试。 结果表明: 果胶含量的预测值与实测值一致性较高, 拟合系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.997 6和0.35; 预测值重复性较好, 相对标准偏差(RSD)为1.2%。 该研究以新方法实现小麦果胶的高精度、 快速、 无损检测, 有助于小麦响应逆境胁迫机理的深入探索, 并为大田作物胁迫程度预测及种植环境的精准管控提供参考。
小麦 高光谱技术 果胶 盐胁迫 物理损伤 模型预测 Wheat Hyperspectral technique Pectin Salt stress Physical damage Model prediction 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2935
1 湖南大学生物学院, 湖南 长沙 410082
2 江西武功山农业开发有限公司, 江西 芦溪 337200
黄秋葵是一种具有保健功效的经济作物.通过对10个黄秋葵品系及QK-6不同组织的果胶和咖啡因含量进行了测定,实验结果表明,黄秋葵品系间(取幼嫩果荚为参比)及同种不同部位间的果胶含量差异较大,其中QK-4的果胶含量最高,为24.05%;QK-6中幼嫩果荚的果胶含量明显高于其它部位,达到20.73%.此外,所有黄秋葵中均检测不到咖啡因.上述研究结果为黄秋葵的药用、食用和经济价值的深度开发提供了科学依据.
黄秋葵 果胶 咖啡因 含量 okra pectin caffeine content
1 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 教育部-北京市功能乳品实验室, 北京100083
2 中国农业大学理学院, 北京100094
3 加拿大拉瓦尔大学农业与食品科学学院, 乳品科技研究中心, 加拿大魁北克市G1K 7P4
应用动态光散射、 透射电镜和粘度-剪切模型3种方法互相配合, 研究了果胶与乳清分离蛋白的混合体系在热力学不相容条件下的微观结构。 在90 ℃及pH 7.4条件下, 向5%蛋白浓度的乳清蛋白溶液中加入带有负电的果胶分子, 可导致热变性乳清蛋白分子之间发生损耗聚集, 并引发混合体系内的相分离现象。 确切地说, 当果胶与乳清蛋白的混合重量比小于0.08时, 溶液内可观察到粒径小于300 nm的聚集颗粒, 体系呈现牛顿流体特征； 而当混合重量比大于0.08时, 体系粘度上升, 切稀特征逐渐明显, 聚集集团粒径接近700 nm。
乳清分离蛋白 果胶 粘度 剪切 相分离 Whey protein isolate Pectin Viscosity Shear Phase separation 光谱学与光谱分析
2010, 30(8): 2196
