花生又名落花生、长生果,是世界第四大油料作物,是我国重要的油料作物和经济作物。花生仁含有丰富的脂肪酸,其中油酸和亚油酸含量约占脂肪酸总量的80%。高油酸花生抗氧化,耐贮藏,还能在不影响人体高密度脂蛋白胆固醇水平的前提下降低低密度脂蛋白胆固醇。
在花生品质改良中,经常需要对脂肪酸含量进行测定。然而利用传统手段测定不仅费时费力且难以做到无损测定。近红外光谱技术兼具多成分分析、快速、高效、低成本、无破坏性等优点,特别适合在育种过程中做大规模筛选。
利用德国布鲁克光谱仪器公司的MPA型傅里叶变换红外光谱仪对随机选取的80份日光干燥的不同花生籽仁进行光谱数据采集,每份花生材料均为1粒,采用单粒扫描,每样品扫描3次。扫描谱区范围3594.8~12489.4cm-1。
采集完光谱后,根据 GB5009.168-2016所述方法测定单粒花生籽仁油 酸、亚油酸、棕榈酸、芥酸、花生一烯酸、棕榈一烯 酸、山嵛酸、豆蔻酸、α-亚麻酸、γ-亚麻酸、十七碳一 烯酸、十七碳烷酸、硬脂酸、花生酸、二十四碳酸含 量真实值。并计算出长链饱和脂肪酸(棕榈酸、十 七碳烷酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸、二十四碳酸)和 不饱和脂肪酸(包括十七碳一烯酸、棕榈一烯酸、亚 油酸、芥酸、花生一烯酸、α-亚麻酸、γ-亚麻酸) 含量。
模型建立
经测定,参与建模的花生籽仁材料油酸、亚油酸、棕榈酸、芥酸、花生一烯酸、棕榈一烯酸、山嵛酸、豆蔻酸、α-亚麻酸、长链饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸含量的*小值与*大值如表1所示,变幅较宽,符合建立近红外模型的基本要求。
经OPUS软件自动优化,花生籽仁油酸、亚油酸、棕榈酸、芥酸、花生一烯酸、棕榈一烯酸、山嵛酸、豆蔻酸、α-亚麻酸、长链饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的*佳光谱预处理方式、维数、R2和RMSECV如表2所示,其预测值与真值散点图如图1、2所示。
模型检验
随机选择5份花生籽仁样品对11个脂肪酸近红外定量分析模型进行外部检验。
检验结果如表3所示,花生籽仁油酸的真实值与预测值的偏差在-0.065%~0.1880%范围内,平均相对偏差0.12%;亚油酸真实值与预测值偏差在-0.0803%~00940%范围内,平均相对偏差0.20%;棕榈酸的真实值与预测值的偏差在-0.0417%~0.0523%范围内,平均相对偏差0.38%;芥酸的真实值与预测值的偏差在-0.0004%~0.0011%范围内,平均相对偏差0.85%;花生一烯酸的真实值与预测值的偏差在-0.0176%~0.0123%范围内,平均相对偏差1.00%;棕榈一烯酸的真实值与预测值的偏差。在-0.0004%~0.0006%范围内,平均相对偏差0.58%;山嵛酸的真实值与预测值的偏差。在-0.0022%~0.0126%范围内,平均相对偏差0.26%;豆蔻酸的真实值与预测值的偏差。在-0.0006%~0.0010%范围内,平均相对偏差1.59%;α-亚麻酸的真实值与预测值的偏差。在-0.0021%~0.0032%范围内,平均相对偏差2.5%;长链饱和脂肪酸的真实值与预测值的偏差。在-0.0757%~0.0687%范围内,平均相对偏差0.32%;不饱和脂肪酸的真实值与预测值的偏差。在-0.0737%~0.0967%范围内,平均相对偏差0.15%。
结论
试验材料虽然只有80份,但是这些材料来源多样,包含大花生、小花生以及普通含油量花生、高油花生、普通油酸花生和高油酸花生,选择范围较广,各化学指标变幅较宽。此外,考虑到不同种皮颜色会对近红外光谱检测效果产生一定影响,为使样品有充分的代表性,增强模型的适应性,除粉红色种皮材料外,建模样品还包含了黑、紫、红等不同种皮颜色的品系。
模型经OPUS软件自动优化,构建出花生籽仁油酸、亚油酸、棕榈酸、芥酸、花生一烯酸、棕榈一烯酸、山嵛酸、豆蔻酸、α-亚麻酸、长链饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸等11个近红外模型。经外部样品检验,平均相对偏差在0.12%~2.5%之间,偏差较小,可见构建的这些花生单粒脂肪酸模型预测准确率较高。
因此,接下来将利用本研究建立的近红外模型对诱变后代群体进行大规模筛选,以期获得脂肪酸品质更为优异的材料。