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枇杷叶化学活性成分快速检测及叶面分布特征研究

陈武  
【摘要】:枇杷叶是我国重要的保健食品及药用资源,含有丰富的化学活性成分,化学活性成分的含量是评判枇杷叶保健功能的重要指标。传统的检测方法检测精度高但无法实现枇杷叶化学活性成分的快速检测,同时忽略了枇杷叶中化学活性成分含量随生长阶段的变化规律,大大降低了枇杷叶的利用率。本文基于近红外光谱技术和高光谱成像技术对不同生长阶段(新叶、成熟叶、老叶)的枇杷叶中黄酮、多糖和三萜酸等三种化学活性成分做了系统的研究,建立了一套完整的检测方法,具体研究内容如下:(1)枇杷叶的采集。为了使实验数据更有代表性,分别在春夏秋冬四个季节的2月、5月、8月和11月份采摘枇杷叶,每个月份分别采摘新叶10片,成熟叶10片,老叶10片共组成120片枇杷叶,随机挑选80片作为校正集,40片作为预测集进行建模分析。(2)枇杷叶光谱数据和图像数据的采集及化学活性成分的测定。分别采集枇杷叶的近红外光谱和高光谱图像,并进行光谱预处理,采集完光谱的枇杷叶立即分别用芦丁标准法测定各枇杷叶样本的黄酮含量;用蒽酮硫酸法测定各样本的多糖含量;用熊果酸标准法测定各样本中三萜酸含量。(3)黄酮、多糖、三萜酸含量的近红外快速测定。用利用(2)采集的近红外光谱,对枇杷叶的黄酮、多糖、三萜酸成分含量进行定量预测,分别采用偏最小二乘法(PLS)、区间偏最小二乘法(iPLS)、向后区间偏最小二乘法(Bi-PLS)、联合区间偏最小二乘法(Si-PLS)、遗传偏最小二乘法(GA-PLS)、最小二乘-支持向量机(LS-SVM)和向后传播人工神经网络(BP-ANN)等7种方法建立三种含量的预测模型,最佳预测模型用来预测枇杷叶三种成分的含量。其中黄酮含量的近红外SiPLS模型测试集相关系数可达到0.8776,多糖含量的近红外LS-SVM模型测试集相关系数可达到0.8867,三萜酸含量近红外LS-SVM模型测试集相关系数可达到0.8508。近红外光谱三维主成分空间分布图显示,不同季节的枇杷叶并无明显差异,而不同生长阶段的枇杷叶之间存在显著差异。(4)黄酮、多糖、三萜酸含量的高光谱快速测定。利用(2)采集的高光谱数据,选取感兴趣区域平均光谱对枇杷叶的黄酮、多糖、三萜酸成分含量进行定量预测,分别用上述7种建模方法对三种含量进行预测,最佳模型用来计算各成分含量在整个叶片上的分布。其中黄酮和三萜酸含量高的区域集中在叶脉和靠近叶脉的叶肉区域,含量低的区域集中在叶片边缘和远离叶脉的叶肉区域;多糖含量分布则相对均匀,且黄酮、多糖和三萜酸含量在不同的生长阶段均有比较明显的变化趋势。研究表明:利用近红外光谱法对枇杷叶化学活性成分进行定量预测具有指导意义,高光谱图像技术绘制了不同生长阶段(新叶、成熟叶和老叶)的枇杷叶黄酮、多糖和三萜酸的分布图,表明了黄酮、多糖和三萜酸含量在不同的生长阶段均有比较明显的变化趋势,研究为合理利用枇杷叶资源提供了有效的借鉴。


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