棉籽棉酚含量的近紅外測定方法研究.pdf

1、棉花是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，在我國經(jīng)濟(jì)、政治和社會(huì)事物中占有舉足輕重的地位。棉籽是棉花的主要副產(chǎn)品，用途十分廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每生產(chǎn)1 kg的棉花纖維，就會(huì)產(chǎn)生1.65 kg的棉籽。由于棉籽中含有對人畜有毒的棉酚及其衍生物，大量的棉籽營養(yǎng)物質(zhì)未能被充分地開發(fā)利用。目前，棉籽及棉籽餅粕中的游離棉酚的檢測主要有分光光度法和高效液相色譜法等，但這些傳統(tǒng)方法存在所用化學(xué)試劑毒性較大、樣品準(zhǔn)備繁瑣、分析時(shí)間長、檢測成本高等問題。近紅外光譜分析技術(shù)結(jié)

2、合化學(xué)計(jì)量學(xué)多元校正方法，可以有效解決上述問題。本研究擬構(gòu)建棉籽棉酚含量近紅外校正模型，并通過變量選擇方法優(yōu)化變量空間，提高校正模型的穩(wěn)健性和預(yù)測能力，為棉籽中棉酚含量的檢測和棉花育種工作提供快速、有效地方法。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)利用多年份、多地點(diǎn)種植的棉籽材料，隨機(jī)選取404份為試驗(yàn)樣品。分別采集棉仁粉和整粒棉籽的近紅外光譜數(shù)據(jù)。然后，利用高效液相色譜法準(zhǔn)確測定棉籽中棉酚含量。在校正模型構(gòu)建之前，采用變量標(biāo)準(zhǔn)化、Sav

3、itzky-Golay卷曲平滑和1階微分等方法，對原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。經(jīng)預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)，運(yùn)用蒙特卡羅無信息變量消除算法進(jìn)行光譜變量選擇，剔除了大量的無信息變量和冗余變量，降低光譜變量的共線性，提高校正模型預(yù)測穩(wěn)健性和準(zhǔn)確性，并在一定程度上克服了過擬合現(xiàn)象。在模型的構(gòu)建過程中，采用了非線性的支持向量機(jī)(SVM)、最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)和加權(quán)最小二乘支持向量機(jī)(WLS-SVM)，對比傳統(tǒng)的線性偏最小二乘法(PLS)，以尋

4、找并構(gòu)建最優(yōu)的棉仁粉和整粒棉籽棉酚含量的近紅外校正模型。
　　(2)本研究構(gòu)建的最優(yōu)棉仁粉棉酚含量近紅外校正模型，其決定系數(shù)R2=0.9331，剩余預(yù)測偏差RPD=3.8374，交叉驗(yàn)證均方根誤差RMSECV=0.0744，預(yù)測均方根誤差RMSEP=0.0422。此模型取得了較高的預(yù)測精度和較好的穩(wěn)定性(R2＞9.0000, RPD＞3.0000)，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的棉酚測定方法。最優(yōu)整粒棉籽棉酚含量近紅外校正模型決定系數(shù)R2=0

5、.8054，剩余預(yù)測偏差RPD=2.1692，交叉驗(yàn)證均方根誤差RMSECV=0.1046，預(yù)測均方根誤差RMSEP=0.0776。整粒棉籽棉酚含量校正模型與棉仁粉的校正模型相比，其預(yù)測性能較差，但是，仍然可以用于大量樣品的篩選工作。
　　(3)利用構(gòu)建的棉仁粉和整粒棉籽棉酚含量近紅外校正模型，為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位測定了3000余棉籽樣品棉酚等指標(biāo)含量。測定結(jié)果準(zhǔn)確性高、適應(yīng)范圍廣，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)