CN107255624A - 一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，步骤包括：收集冬虫夏草粉末样品，对样品进行近红外光谱扫描以及采集光谱，得到校正集样品原始光谱；对校正集样品原始光谱进行预处理；将预处理后的校正集样品原始光谱的信息数据进行主成分分析，提取特征信息数据；对迷力子菌子实体样品进行蛋白质含量的化学检测，得到化学测定值；将化学测定值设为校正值，将特征信息数据作为自变量，校正值作为因变量，使用偏最小二乘法建立校正模型；将校正模型分别进行内部交互验证和外部交互验证，评价校正模型的可靠性。本发明具有检测速度快、检测样品多、检测成本低、检测结果准确、不产生污染的特点。
Description
技术领域
本发明涉及食药用真菌子实体的检测领域，尤其涉及一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法。
背景技术
迷力子菌，是麦角菌科真菌寄生在蝙蝠蛾科昆虫幼虫上的子座，是一种传统的名贵滋补食药用真菌，有增强免疫功能、抗肿瘤、益精气、补虚损、抗氧化等多种功效。其富含有蛋白质、多糖、虫草酸、虫草素及腺苷类物质。此外，还含有维生素B12、麦角硫因、皂苷、多种生物碱等。
据文献资料报道：不同品种培养出来的迷力子菌子实体其各组分含量有较大差异，其组分含量还受培养基的种类所影响，故不同品种、产地、批次其品质具有较大差异。此外，人工培养和驯化的迷力子菌在生产过程中极易出现菌种退化以及品质下降的现象，蛋白质为其营养成分重要指标，其含量对于迷力子菌的菌种选育和品质评价具有重要意义。
查阅文献资料得知：迷力子菌中蛋白质含量的检测方法主要是采用传统的理化分析方法，这种分析方法样品分析的样品少，时间长，分析过程中产生大量的废酸废碱，对环境有一定的污染。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，通过采集不同品种、来源以及不同培养方式的子实体样品原始光谱，采用化学计量学软件进行光谱预处理，确定迷力子菌中的主成分数，利用凯氏定氮法检测结果，通过校正模型的建立及验证，再进行迷力子菌中蛋白质含量检测，具有检测速度快、检测样品多、检测成本低、检测结果准确、不产生污染的特点。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，包括如下步骤：
S1、收集冬虫夏草粉末样品，对样品进行近红外光谱扫描以及采集光谱，得到校正集样品原始光谱；
S2、对校正集样品原始光谱进行预处理；
S3、将预处理后的校正集样品原始光谱的信息数据进行主成分分析，提取特征信息数据；
S4、对迷力子菌子实体样品进行蛋白质含量的化学检测，得到化学测定值；将化学测定值设为校正值，将步骤S3的特征信息数据作为自变量，校正值作为因变量，使用偏最小二乘法建立自变量与因变量之间的校正模型；
S5、将校正模型利用软件分别进行内部交互验证和外部交互验证，评价校正模型的可靠性。
进一步地，所述步骤S1，具体为：
S11、使用不同培养方式培养不同品种的迷力子菌子实体，同时收集市面上不同产地、来源迷力子菌样品；将迷力子菌样品在55℃下鼓风干燥48小时后进行粉碎，过90目网筛，得冬虫夏草粉末样本；
S12、在25℃下开启近红外光谱仪并预热30分钟，取5g左右冬虫夏草粉样本末于直径为32mm、厚度为45mm的旋转样品杯中，使用积分球漫反射方式扫描以及采集光谱，得到校正集样品原始光谱；其中，光谱的采集范围为4000-10000cm-1，分辨率为8cm-1，扫描次数为32次，每个样品重复装样3次；
S13、将该校正集样品原始光谱的计算平均值存于计算机软件中进行外部验证，用于评价步骤S4所得校正模型的可靠性。
进一步地，所述步骤S2，采用一阶导数卷积平滑方法对校正集样品原始光谱进行预处理。
进一步地，所述步骤S3的主成分分析中，将预处理后的样品光谱中的信息数据变换到主成分数为2-10个互不相关的变量中，完成特征信息数据的提取；其中，迷力子菌中蛋白质的主成分数为10。
进一步地，所述步骤S4，具体为：
S41、称取步骤S1中的冬虫夏草粉末样本0.2-2.0g至干净的消化管中，加入0.2g硫酸铜、6g硫酸钾及20毫升硫酸，稍摇匀后于瓶口放一小漏斗，消化炉加热，直到液体呈蓝绿色澄清透明后，再继续加热0.5小时；
S42、将步骤S41的消化管中的液体冷却后，置于自动凯氏定氮仪中进行蒸发，并进行盐酸滴定，通过计算得到样品中蛋白质的含量的化学测定值；
S43、以步骤S42的化学测定值设为校正值，将步骤S3的特征信息数据作为自变量，校正值作为因变量，用偏最小二乘法建立自变量与因变量之间的校正模型。
采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：本发明的检测方法通过采集冬虫夏草校正集样品原始光谱，采用一阶导数、卷积平滑(Savitzky-Golay)进行光谱预处理，确定迷力子菌蛋白质的主成分数，利用理化检测结果，通过校正模型的建立及交互验证，具有检测速度快、成本低、检测结果准确、检测效率高的特点；本发明中的实验数据采用TQ Analyst 8软件进行处理和分析；利用本发明的校正模型，只需将迷力子菌子实体进行简单的烘干磨粉处理后，借助近红外光谱扫描就可准确、迅速测定出其蛋白质的含量，在单位时间内可以检测大批量产品，并可对产品品质进行更科学的等级划分，且操作十分简便，对操作人员要求不高；此外，利用此校正模型对迷力子菌的优选育种有非常大的优势，能间接提高迷力子菌的品质和效益。
附图说明
图1为本发明一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法步骤流程图；
图2为本发明实施例中迷力子菌校正集样品原始光谱图；
图3为本发明实施例中原始光谱预处理图；
图4为本发明实施例中迷力子菌蛋白质的实际值和计算值的关系散点图；
图5为本发明实施例中校正模型示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，步骤注意包括：S1、收集冬虫夏草粉末样品，对样品进行近红外光谱扫描以及采集光谱，得到校正集样品原始光谱；
S2、对校正集样品原始光谱进行预处理；
S3、将预处理后的校正集样品原始光谱的信息数据进行主成分分析，提取特征信息数据；
S4、对迷力子菌子实体样品进行蛋白质含量的化学检测，得到化学测定值；将化学测定值设为校正值，将步骤S3的特征信息数据作为自变量，校正值作为因变量，使用偏最小二乘法建立自变量与因变量之间的校正模型；
S5、将校正模型利用软件分别进行内部交互验证和外部交互验证，评价校正模型的可靠性。
实施例1
下面详细描述了每个步骤的具体实施方式。
①集迷力子菌子实体样品原始光谱：
用不同培养方式培养不同品种的子实体，同时收集市面上不同产地、来源迷力子菌样品，共55个。将样品55℃下鼓风干燥48h天后用万能粉碎机粉碎，过90目网筛，得冬虫夏草粉末；在25℃下开启近红外光谱仪预热30分钟，取5g左右冬虫夏草粉末于直径32mm，厚度45mm的旋转样品杯中，积分球漫反射方式采集光谱，光谱采集范围4000-10000cm-1，扫描次数32，每个样品重复装样3次，得到校正集样品原始光谱，将该校正集样品原始光谱的计算平均值存于计算机软件中；
②校正集样品原始光谱预处理：
将步骤①所得到的冬虫夏草校正集样品原始光谱，采用一阶导数(1stDerivative)卷积平滑(Savitzky-Golay)进行光谱预处理。其中，没有对原始光谱进行预处理前的图像如图2所示，对原始光谱预处理的结果如图3所示。
③主成分数的确定：
将预处理后的样品光谱中的信息数据变换到主成分数为2-10个互不相关的变量中，完成特征信息数据的提取；迷力子菌中蛋白质的主成分数为10。
④校正模型的建立：
A.迷力子菌子实体样品中蛋白质含量的化学测定值：准确称取步骤①中的冬虫夏草粉末0.2-2.0g至干净的消化管中，精密称，加入0.2g硫酸铜，6g硫酸钾及20mL硫酸，稍摇匀后于瓶口放一小漏斗，消化炉加热(220℃0.5h，420℃3-4h)，待内容物全部炭化，泡沫完全停止后，保持瓶内液体微沸，至液体呈蓝绿色澄清透明后，再继续加热0.5小时；将冷却后的消化液至于自动凯氏定氮仪中进行蒸发，收集液用标定好的盐酸滴定，通过计算得到样品中蛋白质的含量的化学测定值；
B.以A步骤中迷力子菌蛋白含量的化学测定值为校正值，将步骤③所得特征信息数据作为自变量，校正值作为因变量，用偏最小二乘法建立自变量与因变量之间的校正模型；
如图4所示，为模型迷力子菌蛋白质的实际值和计算值的关系散点图。其中，计算值与实际值的相关系数为0.99220，方差(RMSEC)为0.00495，表明模型相关性非常好，能准确预测迷力子菌子实体中蛋白质的含量。
⑤模型的验证：
将步骤④所建立的模型利用软件分别进行内部交互验证和外部验证，评价步骤④所得校正模型的可靠性。
A将样本的光谱数据及有效成分标准方法测量值输入TQ Analyst 8软件，利用优选条件(主因子数为10，PLS,MSC,一阶导数)建立模型如图5。
B模型的内部交互验证：虫草中蛋白质含量交互验证的预测值与标准方法测定值间的相关系数R2为0.99220，RMSEC值为0.00495，结果表明模型拟合度及稳定性非常好。
如表1所示，为虫草酸含量的模型预测值与化学测定值的比较：
表1
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (5)
1.一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、收集冬虫夏草粉末样品，对样品进行近红外光谱扫描以及采集光谱，得到校正集样品原始光谱；
S2、对校正集样品原始光谱进行预处理；
S3、将预处理后的校正集样品原始光谱的信息数据进行主成分分析，提取特征信息数据；
S4、对迷力子菌子实体样品进行蛋白质含量的化学检测，得到化学测定值；将化学测定值设为校正值，将步骤S3的特征信息数据作为自变量，校正值作为因变量，使用偏最小二乘法建立自变量与因变量之间的校正模型；
S5、将校正模型利用软件分别进行内部交互验证和外部交互验证，评价校正模型的可靠性。
2.根据权利要求1所述的一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，其特征在于，所述步骤S1，具体为：
S11、使用不同培养方式培养不同品种的迷力子菌子实体，同时收集市面上不同产地、来源迷力子菌样品；将迷力子菌样品在55℃下鼓风干燥48小时后进行粉碎，过90目网筛，得冬虫夏草粉末样本；
S12、在25℃下开启近红外光谱仪并预热30分钟，取5g左右冬虫夏草粉样本末于直径为32mm、厚度为45mm的旋转样品杯中，使用积分球漫反射方式扫描以及采集光谱，得到校正集样品原始光谱；其中，光谱的采集范围为4000-10000cm-1，分辨率为8cm-1，扫描次数为32次，每个样品重复装样3次；
S13、将该校正集样品原始光谱的计算平均值存于计算机软件中进行外部验证，用于评价步骤S4所得校正模型的可靠性。
3.根据权利要求1所述的一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，其特征在于，所述步骤S2，采用一阶导数卷积平滑方法对校正集样品原始光谱进行预处理。
4.根据权利要求1所述的一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，其特征在于，所述步骤S3的主成分分析中，将预处理后的样品光谱中的信息数据变换到主成分数为2-10个互不相关的变量中，完成特征信息数据的提取；其中，迷力子菌中蛋白质的主成分数为10。
5.根据权利要求1所述的一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法，其特征在于，所述步骤S4，具体为：
S41、称取步骤S1中的冬虫夏草粉末样本0.2-2.0g至干净的消化管中，加入0.2g硫酸铜、6g硫酸钾及20毫升硫酸，稍摇匀后于瓶口放一小漏斗，消化炉加热，直到液体呈蓝绿色澄清透明后，再继续加热0.5小时；
S42、将步骤S41的消化管中的液体冷却后，置于自动凯氏定氮仪中进行蒸发，并进行盐酸滴定，通过计算得到样品中蛋白质的含量的化学测定值；
S43、以步骤S42的化学测定值设为校正值，将步骤S3的特征信息数据作为自变量，校正值作为因变量，用偏最小二乘法建立自变量与因变量之间的校正模型。
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| CN201710332223.1A CN107255624A (zh) | 2017-05-12 | 2017-05-12 | 一种快速简便测定迷力菌子实体中蛋白质含量的方法 |
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