JP2010266380A - Component distribution analysis method and component distribution analyzer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a component distribution analysis method and a component distribution analyzer capable of removing an influence of a solvent content rate between a measuring object and a sample, and analyzing clearly a specific component in the measuring object, even when analyzing a difference of each component distribution between the measuring object and the sample extracted from the measuring object based on excitation/emission matrix (EEM). <P>SOLUTION: Each EEM of the measuring object and the sample is measured, and analyzed by using main component analysis, and a component axis orthogonal to a solvent axis is extracted in main component score plots which is a result of the main component analysis. Then, a difference of a component distribution between the measuring object and the sample is discriminated on the component axis, and a color axis is correlated with the component axis, and each plot is colored along the color axis, to thereby visualize each component distribution of the measuring object and the sample. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、成分分布分析方法および成分分布分析装置に関する。   The present invention relates to a component distribution analysis method and a component distribution analysis apparatus.

従来から、蛍光染色された測定対象物を蛍光観察することにより測定対象物の内部構造を可視化する技術が報告されている。   Conventionally, a technique for visualizing the internal structure of a measurement object by fluorescently observing the fluorescence-stained measurement object has been reported.

例えば、特許文献1および2に記載の組織構造の解析方法では、澱粉、蛋白質、脂質等を含有する多成分分散系食品を蛍光色素(例えば、コンゴレッド、フルオレスカスミン、ナイルブルー等)で染色した後、蛍光観察することにより、多成分分散系食品の組織構造を立体的画像として解析している。   For example, in the tissue structure analysis methods described in Patent Documents 1 and 2, a multi-component dispersed food containing starch, protein, lipid and the like is stained with a fluorescent dye (for example, Congo red, fluorescamine, Nile blue, etc.). After that, the tissue structure of the multi-component dispersed food is analyzed as a three-dimensional image by observing fluorescence.

また、特許文献3に記載の小麦粉製品観察方法では、脂質と蛋白質をそれぞれ異なる染色液(例えば、オイルレッドO、ヘマトキシリン等)で別色に染色する二重染色を行うことにより、小麦粉製品中のグルテン骨格、油滴、澱粉粒の状態を光学顕微鏡により同時に観察している。   In addition, in the method for observing flour products described in Patent Document 3, by performing double staining in which lipids and proteins are stained with different staining solutions (for example, oil red O, hematoxylin, etc.) in different colors, The state of the gluten skeleton, oil droplets, and starch granules is simultaneously observed with an optical microscope.

また、特許文献4に記載の組織構造画像の形成方法では、トリフェニルメタン骨格を有する蛍光染色剤(例えば、マゼンタII等)で染色した加工食品または加工食品の製造原料を励起照射し、染色した加工食品または加工食品の製造原料を、少なくとも3種の観察光を用いて観察し、観察結果に基づいて加工食品の内部組織の微細構造を示す鮮明な画像を形成している。   Moreover, in the formation method of the tissue structure image described in Patent Document 4, the processed food or the raw material for manufacturing the processed food dyed with a fluorescent dye having a triphenylmethane skeleton (for example, magenta II) is excited and irradiated and dyed. The processed food or the raw material for manufacturing the processed food is observed using at least three types of observation light, and a clear image showing the fine structure of the internal structure of the processed food is formed based on the observation result.

ここで、図1を参照し、蛍光染色による蛋白質の可視化の一例について説明する。測定対象物の一例として、小麦粉食品(例えば、パン類、麺類、菓子類等)は世界中で食されており、小麦粉食品のおいしさを考慮する上で食感が重要な要素となっている。小麦粉食品の食感に対して大きな影響を与えるグルテンは、小麦粉と水を捏ねたときに生成する粘弾性のあるタンパク性の物質であり、小麦粉生地を捏ねていくことによって形状が変化する。したがって、グルテンの形状によって小麦粉食品のおいしさにつながる食感が決定される。そこで、蛍光染色により蛋白質を可視化する技術(特許文献1〜4等)においては、図1に示すような測定対象物であるパン生地の断面を観察していた。図1において、染色された部分は測定対象物の成分のタンパク質を示し、白い部分は測定対象物の成分のデンプン粒を示している。   Here, an example of protein visualization by fluorescent staining will be described with reference to FIG. As an example of the measurement object, flour foods (for example, breads, noodles, confectionery, etc.) are eaten all over the world, and the texture is an important factor in considering the taste of flour foods. . Gluten, which has a great influence on the texture of flour foods, is a viscoelastic proteinaceous substance that is produced when flour and water are kneaded, and its shape changes as the flour dough is kneaded. Therefore, the texture that leads to the deliciousness of the flour food is determined by the shape of the gluten. Therefore, in the technique for visualizing proteins by fluorescent staining (Patent Documents 1 to 4 and the like), a cross section of bread dough, which is a measurement object as shown in FIG. 1, was observed. In FIG. 1, the stained part shows the protein of the component of the measurement object, and the white part shows the starch granules of the component of the measurement object.

しかし、従来の蛍光染色により蛋白質を可視化する技術(特許文献1〜4等)においては、染色を行うことで人工物が添加されるため製造ラインで使用することができなかった。また、図1に示すように、タンパク質のみを染色する試薬を用いているため、測定対象物の特定の成分(例えば、グルテン等)だけでなく、測定対象物の小麦粉中に含まれる他のタンパク質も染色されてしまい、測定対象物の特定の成分のみを可視化することができなかった。   However, conventional techniques for visualizing proteins by fluorescent staining (Patent Documents 1 to 4 and the like) cannot be used on a production line because artificial substances are added by staining. Further, as shown in FIG. 1, since a reagent that stains only the protein is used, not only a specific component (eg, gluten) of the measurement target but also other proteins contained in the flour of the measurement target In other words, only specific components of the measurement object could not be visualized.

そこで、近年、測定対象物を染色することなく測定対象物の特定の成分をより明確に分析する手法の開発が望まれていた。   Therefore, in recent years, it has been desired to develop a technique for more clearly analyzing a specific component of a measurement object without staining the measurement object.

例えば、本出願人による特許文献5に記載の成分分布可視化方法は、測定対象物を染色することなく、測定対象物に対して照射する励起波長、および、測定対象物から観測する蛍光波長を段階的に変化させながら蛍光強度を測定することにより取得した励起・蛍光マトリクス(Excitation Emission Matrix:EEM)を統計解析処理で圧縮して蛍光特性を抽出し、抽出した蛍光特性に対応する色を用いてカラーマッピングすることにより測定対象物の複数成分を同時に画像表示している。   For example, in the component distribution visualization method described in Patent Document 5 by the present applicant, the excitation wavelength applied to the measurement object and the fluorescence wavelength observed from the measurement object are stepped without staining the measurement object. The fluorescence intensity is extracted by compressing the excitation / fluorescence matrix (Excitation Emission Matrix: EEM) obtained by measuring the fluorescence intensity while changing it in a statistical analysis process, and using the color corresponding to the extracted fluorescence characteristic By color mapping, a plurality of components of the measurement object are simultaneously displayed as images.

特許第3762308号公報Japanese Patent No. 3762308 特許第3771861号公報Japanese Patent No. 3771861 特開2008−122401号公報JP 2008-122401 A 国際公開第2008/078752号International Publication No. 2008/078752 特許第3706914号公報Japanese Patent No. 3706914

しかしながら、従来技術(特許文献5等)においては、測定対象物を染色することなく、励起・蛍光マトリクス(EEM)に基づき測定対象物の複数成分を同時に画像表示できるものの、測定対象物(例えば、パン生地等)および測定対象物から抽出されたサンプル(例えば、グルテンやプライマリースターチ(パン生地から抽出した純粋な澱粉分)等)を一緒に分析する場合、サンプルの抽出過程において水等の溶媒が追加される操作が入るため、測定対象物中の抽出前のサンプル(例えば、澱粉等)の水分含量と、抽出されたサンプル単体(例えば、プライマリースターチ等)の水分含量とが異なってしまい、水分含量を合わせた上で測定対象物とサンプル間の成分分布の差異を明確に分析することが困難であるという問題点を有していた。   However, in the prior art (Patent Document 5 and the like), a plurality of components of the measurement object can be simultaneously displayed based on the excitation / fluorescence matrix (EEM) without staining the measurement object. Bread dough etc.) and samples extracted from the measurement object (eg gluten and primary starch (pure starch extracted from dough dough) etc.) are analyzed together, a solvent such as water is added during the sample extraction process. Therefore, the moisture content of the sample before extraction (such as starch) in the measurement object is different from the moisture content of the extracted sample alone (such as primary starch). In addition, there is a problem that it is difficult to clearly analyze the difference in component distribution between the measurement object and the sample. .

すなわち、従来技術(特許文献5等)においては、測定対象物および当該測定対象物から抽出されたサンプル間における溶媒含有率の影響を除去できないため、励起・蛍光マトリクス(EEM)に基づき測定対象物とサンプル間の成分分布の差異を分析する際、測定対象物の特定の成分に関しては明確に分析できないという問題点を有していた。   That is, in the prior art (Patent Document 5, etc.), since the influence of the solvent content between the measurement object and the sample extracted from the measurement object cannot be removed, the measurement object is based on the excitation / fluorescence matrix (EEM). When analyzing the difference in the component distribution between the sample and the sample, there is a problem that a specific component of the measurement object cannot be clearly analyzed.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、励起・蛍光マトリクス(EEM)に基づき測定対象物と当該測定対象物から抽出されたサンプル間の成分分布の差異を分析する場合であっても、測定対象物とサンプル間における溶媒含有率の影響を除去することができ、測定対象物の特定の成分(例えば、グルテン等)をより明確に分析することができる、成分分布分析方法および成分分布分析装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is a case where a difference in component distribution between a measurement object and a sample extracted from the measurement object is analyzed based on an excitation / fluorescence matrix (EEM). In addition, the influence of the solvent content between the measurement object and the sample can be removed, and a specific component (for example, gluten etc.) of the measurement object can be analyzed more clearly. An object is to provide a distribution analyzer.

このような目的を達成するため、本発明の成分分布分析方法は、測定対象物および当該測定対象物から抽出されたサンプルの成分分布を分析する成分分布分析方法であって、所定の励起波長範囲および所定の蛍光波長範囲で、照射する励起波長および観測する蛍光波長を段階的に変化させながら、前記測定対象物および前記サンプル上の複数の測定箇所における蛍光強度を測定することにより、前記測定対象物および前記サンプル上の各測定箇所の励起・蛍光マトリクス情報を取得する励起・蛍光マトリクス情報取得工程、および、前記励起・蛍光マトリクス情報取得工程にて各測定箇所ごとに取得した前記励起・蛍光マトリクス情報に対して主成分分析を行い、主成分にて表される前記測定対象物および前記サンプルの成分の値である主成分得点を座標としてプロットすることにより主成分得点プロットを作成し、当該主成分得点プロット上で、前記サンプルに含まれる溶媒含有率の異なる溶媒軸決定用サンプルの成分を示すプロット群のうち、当該溶媒含有率の高い第1のプロット群の重心と当該溶媒含有率の低い第2のプロット群の重心とを通る軸、または、前記溶媒軸決定用サンプルのプロット群の近似直線を、溶媒軸として設定し、当該溶媒軸に直交する軸を前記溶媒含有率の影響を受けない成分軸として設定し、前記測定対象物および前記サンプルの成分を示すプロットを前記成分軸上に投影することにより、各測定箇所の前記成分の違いをパラメータ化するデータ解析工程、を含むことを特徴とする。   In order to achieve such an object, the component distribution analysis method of the present invention is a component distribution analysis method for analyzing the component distribution of a measurement object and a sample extracted from the measurement object, and has a predetermined excitation wavelength range. And measuring the fluorescence intensity at a plurality of measurement locations on the measurement object and the sample while changing the excitation wavelength to be irradiated and the fluorescence wavelength to be observed in a stepwise manner within a predetermined fluorescence wavelength range. Excitation / fluorescence matrix information acquisition step for acquiring excitation / fluorescence matrix information of each measurement location on the sample and the sample, and the excitation / fluorescence matrix acquired for each measurement location in the excitation / fluorescence matrix information acquisition step Principal component analysis is performed on the information, and the main component that is the value of the component of the measurement object and the sample represented by the principal component Create a principal component score plot by plotting the score as coordinates, and on the principal component score plot, out of the plot group showing the components of the solvent axis determination samples with different solvent contents contained in the sample, the solvent An axis passing through the centroid of the first plot group having a high content rate and the centroid of the second plot group having a low solvent content rate or an approximate straight line of the plot group of the sample for determining the solvent axis is set as the solvent axis. Then, an axis orthogonal to the solvent axis is set as a component axis that is not affected by the solvent content, and a plot showing the measurement object and the sample component is projected onto the component axis, whereby each measurement is performed. A data analysis step of parameterizing the difference between the components at the locations.

また、本発明の成分分布分析方法は、上記記載の成分分布分析方法において、前記データ解析工程にて前記成分軸上に投影された前記プロットに基づいて各測定箇所に彩色すべき色を決定する色決定工程、および、前記色決定工程にて決定された前記各測定箇所に彩色すべき色をカラーマッピングすることにより、前記測定対象物および前記サンプルの前記成分分布を可視化する成分分布可視化工程、を更に含むことを特徴とする。   Further, the component distribution analysis method of the present invention is the component distribution analysis method described above, wherein a color to be colored at each measurement location is determined based on the plot projected on the component axis in the data analysis step. A color determination step, and a component distribution visualization step of visualizing the component distribution of the measurement object and the sample by color mapping the color to be colored at each measurement location determined in the color determination step; Is further included.

また、本発明の成分分布分析方法は、上記記載の成分分布分析方法において、前記励起・蛍光マトリクス情報取得工程において、前記測定対象物および前記サンプルについて、前記照射する励起波長および前記観測する蛍光波長の異なる複数の蛍光画像を撮影し、前記蛍光画像における各画素の前記蛍光強度から、前記測定対象物および前記サンプル上の各測定箇所における前記励起・蛍光マトリクス情報を取得することを特徴とする。   The component distribution analysis method of the present invention is the component distribution analysis method described above, wherein the excitation wavelength to be irradiated and the fluorescence wavelength to be observed are measured for the measurement object and the sample in the excitation / fluorescence matrix information acquisition step. A plurality of fluorescent images with different values are taken, and the excitation / fluorescence matrix information at each measurement location on the measurement object and the sample is acquired from the fluorescence intensity of each pixel in the fluorescence image.

また、本発明の成分分布分析方法は、上記記載の成分分布分析方法において、前記測定対象物は、穀粉製品を少なくとも含むことを特徴とする。   The component distribution analysis method of the present invention is characterized in that, in the component distribution analysis method described above, the measurement object includes at least a flour product.

また、本発明の成分分布分析方法は、上記記載の成分分布分析方法において、前記成分は、タンパク質、澱粉、多糖類、ミネラル、脂質からなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことを特徴とする。   The component distribution analysis method of the present invention is characterized in that, in the component distribution analysis method described above, the component includes at least one selected from the group consisting of protein, starch, polysaccharides, minerals, and lipids. .

また、本発明の成分分布分析方法は、上記記載の成分分布分析方法において、前記溶媒は、水、アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことを特徴とする。   The component distribution analysis method of the present invention is characterized in that, in the component distribution analysis method described above, the solvent includes at least one selected from the group consisting of water and alcohol.

また、本発明の成分分布分析装置は、測定対象物および当該測定対象物から抽出されたサンプルに所定の励起波長を照射する分光照明装置と、所定の蛍光波長で前記測定対象物および前記サンプルを観察する分光撮影装置とを備えた、前記測定対象物および前記サンプルの成分分布を分析する成分分布分析装置であって、少なくとも前記測定対象物および前記サンプル上の複数の測定箇所において、励起・蛍光マトリクス情報を取得する励起・蛍光マトリクス測定部、および、前記励起・蛍光マトリクス測定部により各測定箇所ごとに取得した前記励起・蛍光マトリクス情報に対して主成分分析を行い、主成分にて表される前記測定対象物および前記サンプルの成分の値である主成分得点を座標としてプロットすることにより主成分得点プロットを作成し、当該主成分得点プロット上で、前記サンプルに含まれる溶媒含有率の異なる溶媒軸決定用サンプルの成分を示すプロット群のうち、当該溶媒含有率の高い第1のプロット群の重心と当該溶媒含有率の低い第2のプロット群の重心とを通る軸、または、前記溶媒軸決定用サンプルのプロット群の近似直線を、溶媒軸として設定し、当該溶媒軸に直交する軸を前記溶媒含有率の影響を受けない成分軸として設定し、前記測定対象物および前記サンプルの成分を示すプロットを前記成分軸上に投影することにより、各測定箇所の前記成分の違いをパラメータ化するデータ解析部、を備えたことを特徴とする。   Further, the component distribution analyzer of the present invention includes a spectroscopic illumination device that irradiates a measurement object and a sample extracted from the measurement object with a predetermined excitation wavelength, and the measurement object and the sample at a predetermined fluorescence wavelength. A component distribution analyzer for analyzing a component distribution of the measurement object and the sample, comprising a spectroscopic imaging device for observation, wherein at least a plurality of measurement points on the measurement object and the sample are excited and fluorescent A principal component analysis is performed on the excitation / fluorescence matrix measurement unit that acquires matrix information, and the excitation / fluorescence matrix information acquired for each measurement point by the excitation / fluorescence matrix measurement unit, and the matrix information is expressed in principal components. Principal component score by plotting the principal component score, which is the component value of the measurement object and the sample, as coordinates The center of gravity of the first plot group having a high solvent content is included in the plot group indicating the components of the solvent axis determination samples having different solvent contents contained in the sample on the principal component score plot. And an axis passing through the center of gravity of the second plot group having a low solvent content, or an approximate straight line of the plot group of the solvent axis determination sample, is set as the solvent axis, and the axis orthogonal to the solvent axis is the axis Data that is set as a component axis that is not affected by the solvent content rate, and that plots the measurement object and the sample components on the component axis to parameterize the difference between the components at each measurement location An analysis unit is provided.

また、本発明の成分分布分析装置は、上記記載の成分分布分析装置において、前記データ解析部により前記成分軸上に投影された前記プロットに基づいて各測定箇所に彩色すべき色を決定し、当該各測定箇所に彩色すべき色をカラーマッピングすることにより、前記測定対象物および前記サンプルの前記成分分布を可視化する成分分布可視化部、を更に備えたことを特徴とする。   Further, the component distribution analyzer of the present invention, in the component distribution analyzer described above, determines a color to be colored at each measurement location based on the plot projected on the component axis by the data analysis unit, It further includes a component distribution visualization unit that visualizes the component distribution of the measurement object and the sample by color-mapping the color to be colored at each measurement location.

この発明によれば、励起・蛍光マトリクス(EEM)に基づき測定対象物と当該測定対象物から抽出されたサンプル間の成分分布の差異を分析する場合であっても、測定対象物とサンプル間における溶媒含有率の影響を除去することができ、測定対象物の特定の成分をより明確に分析することができるという効果を奏する。   According to this invention, even when analyzing the difference in component distribution between the measurement object and the sample extracted from the measurement object based on the excitation / fluorescence matrix (EEM), the measurement object and the sample It is possible to remove the influence of the solvent content rate, and there is an effect that the specific component of the measurement object can be analyzed more clearly.

図1は、従来の蛍光染色による蛋白質の可視化の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of protein visualization by conventional fluorescent staining. 図2は、励起・蛍光マトリクス(EEM)の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an excitation / fluorescence matrix (EEM). 図3は、本発明の成分分布分析方法の基本処理を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the basic processing of the component distribution analysis method of the present invention. 図4は、測定対象物およびサンプルの作成工程の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a measurement object and a sample creation process. 図5は、測定対象物およびサンプルの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a measurement object and a sample. 図6は、測定用セルの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a measurement cell. 図7は、蛍光画像の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a fluorescence image. 図8は、各画素におけるEEMの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the EEM in each pixel. 図9は、主成分プロット上の溶媒軸および成分軸の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the solvent axis and the component axis on the principal component plot. 図10は、色軸と成分軸上のプロットの一例の詳細を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating details of an example of plots on the color axis and the component axis. 図11は、成分分布の可視化画像の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a visualized image of the component distribution. 図12は、本実施形態の成分分布分析システムの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of the component distribution analysis system of this embodiment. 図13は、蛍光画像撮影装置の一例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of a fluorescent image photographing device. 図14は、蛍光画像撮影装置の一例を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing an example of a fluorescence image photographing apparatus. 図15は、沈殿物の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a precipitate. 図16は、F7000光学系の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the F7000 optical system. 図17は、分光蛍光光度計の測定条件の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of measurement conditions of the spectrofluorometer. 図18は、塩無添加グルテンのEEMの一例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example of EEM of gluten without addition of salt. 図19は、塩添加グルテンのEEMの一例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an example of EEM of salt-added gluten. 図20は、水を加えていないプライマリースターチのEEMの一例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating an example of an EEM of a primary starch to which water is not added. 図21は、粉対水比10:7のプライマリースターチのEEMの一例を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an example of an EEM of a primary starch having a powder to water ratio of 10: 7. 図22は、パン生地のEEMの一例を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of an EEM of bread dough. 図23は、主成分分析寄与率の一例を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a principal component analysis contribution rate. 図24は、第1主成分の主成分付加量の一例を示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating an example of the main component addition amount of the first main component. 図25は、第2主成分の主成分付加量の一例を示す図である。FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the main component addition amount of the second main component. 図26は、第3主成分の主成分付加量の一例を示す図である。FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the principal component addition amount of the third principal component. 図27は、第1主成分と第2主成分の主成分得点プロットの一例を示す図である。FIG. 27 is a diagram illustrating an example of a principal component score plot of the first principal component and the second principal component. 図28は、主成分得点プロットと「溶媒軸」の一例を示す図である。FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a principal component score plot and a “solvent axis”. 図29は、第1主成分と第3主成分の主成分得点プロットの一例を示す図である。FIG. 29 is a diagram illustrating an example of a principal component score plot of the first principal component and the third principal component. 図30は、励起・蛍光マトリクスイメージングの一例を示す図である。FIG. 30 is a diagram illustrating an example of excitation / fluorescence matrix imaging. 図31は、EMM−ISの測定条件の一例を示す図である。FIG. 31 is a diagram illustrating an example of measurement conditions of EMM-IS. 図32は、撮影範囲と解析範囲の一例を示す図である。FIG. 32 is a diagram illustrating an example of an imaging range and an analysis range. 図33は、次元の調整の一例を示す図である。FIG. 33 is a diagram illustrating an example of dimension adjustment. 図34は、「溶媒軸」と「成分軸」の一例を示す図である。FIG. 34 is a diagram illustrating an example of a “solvent axis” and a “component axis”. 図35は、「成分軸」における座標の一例を示す図である。FIG. 35 is a diagram illustrating an example of coordinates in the “component axis”. 図36は、色軸との対応の一例を示す図である。FIG. 36 is a diagram illustrating an example of correspondence with color axes. 図37は、励起波長/蛍光波長:350/500nmにおける蛍光画像の一例を示す図である。FIG. 37 is a diagram showing an example of a fluorescence image at an excitation wavelength / fluorescence wavelength: 350/500 nm. 図38は、励起波長/蛍光波長:430/710nmにおける蛍光画像の一例を示す図である。FIG. 38 is a diagram showing an example of a fluorescence image at an excitation wavelength / fluorescence wavelength: 430/710 nm. 図39は、グルテン、プライマリースターチ(加水)の主成分負荷量の寄与率の一例を示す図である。FIG. 39 is a diagram showing an example of the contribution ratio of the main component load amounts of gluten and primary starch (water). 図40は、第1主成分の主成分負荷量の一例を示す図である。FIG. 40 is a diagram illustrating an example of the main component load amount of the first main component. 図41は、第2主成分の主成分負荷量と詳細図の一例を示す図である。FIG. 41 is a diagram illustrating an example of a principal component load amount of the second principal component and a detailed diagram. 図42は、第3主成分の主成分負荷量と詳細図の一例を示す図である。FIG. 42 is a diagram illustrating an example of a principal component load amount and a detailed diagram of the third principal component. 図43は、グルテン、PS(加水)の主成分得点プロットの一例を示す図である。FIG. 43 is a diagram showing an example of a main component score plot of gluten and PS (hydrous). 図44は、「溶媒軸」の計算の一例を示す図である。FIG. 44 is a diagram illustrating an example of calculation of “solvent axis”. 図45は、パン生地、グルテン、プライマリースターチの画像の一例を示す図である。FIG. 45 is a diagram illustrating an example of images of bread dough, gluten, and primary starch. 図46は、パン生地の固有ベクトルの主成分寄与率を示す図である。FIG. 46 is a diagram showing the main component contribution ratio of eigenvectors of bread dough. 図47は、第1主成分の主成分負荷量の一例を示す図である。FIG. 47 is a diagram illustrating an example of the principal component load amount of the first principal component. 図48は、第2主成分の主成分負荷量の一例を示す図である。FIG. 48 is a diagram illustrating an example of the main component load amount of the second main component. 図49は、第3主成分の主成分負荷量の一例を示す図である。FIG. 49 is a diagram illustrating an example of the principal component load amount of the third principal component. 図50は、パン生地の主成分得点プロットを示す図である。FIG. 50 is a diagram showing a main component score plot of bread dough. 図51は、「溶媒軸」の計算の別の一例を示す図である。FIG. 51 is a diagram illustrating another example of the calculation of the “solvent axis”. 図52は、パン生地、グルテン、プライマリースターチの画像の別の一例を示す図である。FIG. 52 is a diagram illustrating another example of images of bread dough, gluten, and primary starch.

以下に、本発明にかかる〔I〕成分分布分析方法および〔II〕成分分布分析システム並びにプログラムの好適な実施の形態の例を、図2〜図14を参照し詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Examples of preferred embodiments of the [I] component distribution analysis method, the [II] component distribution analysis system, and the program according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

〔I〕成分分布分析方法
まず、図2を参照し、励起・蛍光マトリクス(EEM)について説明する。本発明において、「励起・蛍光マトリクス」とは、図2の左図に示すように、試料(例えば、測定対象物およびサンプル等)に照射する励起波長λEx、試料から発する発光の蛍光波長λEm、試料の蛍光強度IEx,Emの3軸からなる3次元データの等高線状のグラフ(蛍光指紋)である。
[I] Component Distribution Analysis Method First, the excitation / fluorescence matrix (EEM) will be described with reference to FIG. In the present invention, the “excitation / fluorescence matrix” means, as shown in the left diagram of FIG. 2, the excitation wavelength λ Ex irradiated to a sample (for example, a measurement object and a sample), and the fluorescence wavelength λ of light emitted from the sample. It is a contour graph (fluorescent fingerprint) of three-dimensional data consisting of three axes of Em and fluorescence intensity IEx , Em of a sample.

図2の右図に示すように、励起・蛍光マトリクス(EEM)は、横軸を蛍光波長、縦軸を励起波長として各ポイントの蛍光強度を等高線プロットすることにより平面的に表すことができる。励起・蛍光マトリクスは、試料に対し蛍光染色等の前処理をせずにキャラクタリゼーションが可能であること、操作が容易で短時間で測定できること、さらに紫外部吸光度に比べ感度が高いなどの長所を有することから、食品等の内部構造の分析や、大気中の浮遊物の測定や、染料の原料特定などに汎用されている手法である。本発明は、この励起・蛍光マトリクスを利用して、膨大な情報量から目的とする成分情報のみを抽出し、物質の内部の成分分布を可視化するものである。   As shown in the right diagram of FIG. 2, the excitation / fluorescence matrix (EEM) can be represented in a planar manner by plotting the fluorescence intensity at each point in a contour line with the horizontal axis representing the fluorescence wavelength and the vertical axis representing the excitation wavelength. The excitation / fluorescence matrix has the advantages of being able to characterize the sample without pretreatment such as fluorescent staining, being easy to operate and measuring in a short time, and having higher sensitivity than UV absorbance. Therefore, it is a widely used technique for analyzing the internal structure of foods, measuring suspended matters in the atmosphere, and specifying dye raw materials. In the present invention, by using this excitation / fluorescence matrix, only target component information is extracted from an enormous amount of information, and the component distribution inside the substance is visualized.

以下、一例として、測定対象物としてパン生地、および、サンプルとしてパン生地から抽出されるグルテンや水分含有率の異なるプライマリースターチの断面をEEMに基づいて計測・解析することによりパン生地中のグルテン分布を可視化する処理について、図3のフローチャートに沿って適宜図4〜図11を参照しつつ説明する。   As an example, the gluten distribution in bread dough is visualized by measuring and analyzing the cross-section of bread dough as a measurement object and gluten extracted from bread dough as a sample and primary starch having different moisture contents based on EEM. The processing will be described with reference to FIGS. 4 to 11 as appropriate along the flowchart of FIG.

図3に示すように、本発明の成分分布分析方法において、まず前提として成分分布を分析する測定対象物およびサンプルが測定者により作成される(ステップS1)。   As shown in FIG. 3, in the component distribution analysis method of the present invention, first, a measurement object and a sample for analyzing the component distribution are prepared by a measurer as a premise (step S1).

本発明において、「測定対象物」とは、EEMを用いて成分分布を分析する際の測定対象である試料を意味し、例えば、測定対象物は、穀粉製品(例えば、パン生地、うどんやそば等の麺類、クッキーやケーキ等の菓子類など)を少なくとも含んでもよい。また、「サンプル」とは、後述する所定の処理により抽出される試料を意味し、例えば、サンプルは、測定対象物がパン生地の場合、パン生地から抽出されるグルテンや、パン生地から抽出した純粋な澱粉分であるプライマリースターチ(PS)などであってもよい。また、「
溶媒軸決定用サンプル」とは、サンプルのうち、溶媒軸を決定する際に用いる溶媒含有率の異なるサンプルを意味し、一例として、測定対象物がパン生地の場合、パン生地から抽出される水分含有率の異なるプライマリースターチ(例えば、70%加水PS、60%加水PS、50%加水PS、40%加水PS、30%加水PS、20%加水PS、無加水PS等)であってもよい。また、「溶媒」は、水、アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1つを含んでもよい。また、「成分」は、タンパク質(例えば、グルテン等)、澱粉(例えば、プライマリースターチ等)、多糖類、ミネラル、脂質からなる群より選ばれる少なくとも1つを含んでもよい。
In the present invention, the “measurement object” means a sample that is a measurement object when analyzing the component distribution using EEM. For example, the measurement object is a flour product (for example, bread dough, udon, soba, etc.). Noodles and confectionery such as cookies and cakes). The “sample” means a sample extracted by a predetermined process described later. For example, when the measurement object is bread dough, the sample is gluten extracted from bread dough, or pure starch extracted from bread dough. It may be a primary starch (PS) that is minutes. Also,"
The `` solvent axis determination sample '' means a sample having a different solvent content used for determining the solvent axis among samples. For example, when the measurement object is bread dough, the moisture content extracted from the bread dough Primary starches (for example, 70% hydro PS, 60% hydro PS, 50% hydro PS, 40% hydro PS, 30% hydro PS, 20% hydro PS, non-hydro PS, etc.) may be used. Further, the “solvent” may include at least one selected from the group consisting of water and alcohol. In addition, the “component” may include at least one selected from the group consisting of proteins (eg, gluten), starch (eg, primary starch), polysaccharides, minerals, and lipids.

ここで、図4および図5を参照し、ステップS1の測定対象物およびサンプルの作成処理の一例の詳細について説明する。   Here, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the detail of an example of the preparation process of the measurement object and sample of step S1 is demonstrated.

図4に示すように、まず、測定者は、ミキサー等を用いて強力粉と水をミキシングすることにより測定対象物となるパン生地(図5(a)を参照)を作成する。そして、測定者は、作成したパン生地を水の中で揉み出すことにより、デンプン等を水とともに流出させて、サンプルとなるグルテン(図5(b)を参照)のみを抽出する。そして、測定者は、流出させたデンプン等を含んだ液を遠心分離する。そして、測定者は、遠心分離した主にデンプン(すなわち、プライマリースターチ)からなる沈殿部分を取り出し、凍結乾燥させる(図5(c)を参照)。そして、測定者は、凍結乾燥させたデンプンに水分を加えることにより、例えば加水率70%のデンプンを作成する(図5(d)を参照)。このように、ステップS1の測定対象物およびサンプルの作成処理において、測定者により、測定対象物となるパン生地、および、当該測定対象物から抽出されるサンプルとなるグルテンやプライマリースターチが作成される。   As shown in FIG. 4, first, the measurer creates bread dough (see FIG. 5A) that becomes a measurement object by mixing strong flour and water using a mixer or the like. Then, the measurer pours the prepared bread dough in water to cause starch and the like to flow out together with the water, and extracts only gluten as a sample (see FIG. 5B). Then, the measurer centrifuges the liquid containing the spilled starch and the like. Then, the measurer takes out the centrifuged precipitate portion mainly composed of starch (ie, primary starch) and freeze-drys it (see FIG. 5C). Then, the measurer adds starch to the freeze-dried starch to create, for example, a starch having a water content of 70% (see FIG. 5D). In this way, in the measurement object and sample creation processing in step S1, the measurer creates bread dough that is a measurement object, and gluten and primary starch that are samples extracted from the measurement object.

図3に戻り、本発明の成分分布分析方法では、次に励起・蛍光マトリクス情報取得工程において、ステップS1にて作成された測定対象物及びサンプル断面のEEMを各画素ごとに測定する(ステップS2)。   Returning to FIG. 3, in the component distribution analysis method of the present invention, in the excitation / fluorescence matrix information acquisition step, the measurement object created in step S1 and the EEM of the sample cross section are measured for each pixel (step S2). ).

すなわち、ステップS2の励起・蛍光マトリクス情報取得工程において、所定の励起波長範囲および所定の蛍光波長範囲で、照射する励起波長および観測する蛍光波長を段階的に変化させながら、測定対象物およびサンプル上の複数の測定箇所における蛍光強度を測定することにより、測定対象物およびサンプル上の各測定箇所の励起・蛍光マトリクス情報を取得する。   That is, in the excitation / fluorescence matrix information acquisition step in step S2, the excitation wavelength to be irradiated and the fluorescence wavelength to be observed are changed stepwise in the predetermined excitation wavelength range and the predetermined fluorescence wavelength range, while the measurement object and the sample are scanned. By measuring the fluorescence intensities at the plurality of measurement locations, excitation / fluorescence matrix information of each measurement location on the measurement object and the sample is acquired.

ここで、図5〜図8を参照し、ステップS2の励起・蛍光マトリクス情報取得工程の一例の詳細について説明する。   Here, with reference to FIGS. 5-8, the detail of an example of the excitation and fluorescence matrix information acquisition process of step S2 is demonstrated.

図5に示すように、測定者は、作成された測定対象物となるパン生地(図5(a)を参照)、および、サンプルとなるグルテン(図5(b)を参照)やデンプン(図5(c),(d)を参照)に対しEEMを測定する。ここで、デンプンは、粉状のサンプル(図5(c)を参照)と、パン生地と同じ割合で水を加えた例えば加水率70%の団子状のサンプル(図5(d)を参照)の2種類を用意する。そして、測定者は、測定対象物およびサンプルを、図6に示すような測定用セルに詰め、四角で囲った例えば約1.9×1.5mmの長方形の範囲を測定箇所として蛍光画像を撮影することによりEEMを測定する。そして、測定者は、図7に示すように、撮影された例えば561枚の蛍光画像の測定範囲内における例えば1344×1024の画素(ピクセル)1つずつについてEEMを測定する。この際、測定者は、励起波長と蛍光波長の組み合わせを変えながら測定対象物およびサンプル断面を測定する。ここで、図8に示すように、例えばサンプルの断面から測定されたEEMデータは、1画素について見る場合、その画素におけるEEMになっている。   As shown in FIG. 5, the measurer creates bread dough (see FIG. 5 (a)) as a measurement object, and gluten (see FIG. 5 (b)) or starch as a sample (see FIG. 5). EEM is measured for (see (c), (d)). Here, the starch consists of a powdery sample (see FIG. 5 (c)) and a dumpling sample (see FIG. 5 (d)) with a water content of 70%, for example, with water added at the same ratio as the bread dough. Prepare two types. Then, the measurer packs the object to be measured and the sample in a measurement cell as shown in FIG. 6, and takes a fluorescent image using a rectangular area of, for example, about 1.9 × 1.5 mm surrounded by a square as a measurement location. To measure the EEM. Then, as shown in FIG. 7, the measurer measures the EEM for each of 1344 × 1024 pixels (pixels) within the measurement range of, for example, 561 fluorescent images taken. At this time, the measurer measures the measurement object and the sample cross section while changing the combination of the excitation wavelength and the fluorescence wavelength. Here, as shown in FIG. 8, for example, when EEM data measured from a cross section of a sample is viewed for one pixel, the EEM is for that pixel.

すなわち、励起・蛍光マトリクス情報取得工程において、測定対象物およびサンプルについて、照射する励起波長および観測する蛍光波長の異なる複数の蛍光画像を撮影し、蛍光画像における各画素の蛍光強度から、測定対象物およびサンプル上の各測定箇所における励起・蛍光マトリクス情報を取得する。   That is, in the excitation / fluorescence matrix information acquisition step, a plurality of fluorescence images with different excitation wavelengths and observation fluorescence wavelengths are photographed for the measurement object and sample, and the measurement object is obtained from the fluorescence intensity of each pixel in the fluorescence image. And excitation / fluorescence matrix information at each measurement location on the sample.

図3に戻り、本発明の成分分布分析方法では、次にデータ解析工程において、ステップS2にて画素数分だけ測定したEEMから、必要な情報だけを効率的にとりだすために、主成分分析を用いて解析を行う(ステップS3)。   Returning to FIG. 3, in the component distribution analysis method of the present invention, in the data analysis process, in order to efficiently extract only necessary information from the EEM measured for the number of pixels in step S2, principal component analysis is performed. It analyzes using (step S3).

すなわち、ステップS3のデータ解析工程において、ステップS2の励起・蛍光マトリクス情報取得工程にて各測定箇所ごとに取得した励起・蛍光マトリクス情報に対して主成分分析を行い、主成分にて表される測定対象物およびサンプルの成分の値である主成分得点を座標としてプロットすることにより主成分得点プロットを作成し、当該主成分得点プロット上で、サンプルに含まれる溶媒含有率の異なる溶媒軸決定用サンプルの成分を示すプロット群のうち、当該溶媒含有率の高い第1のプロット群の重心と当該溶媒含有率の低い第2のプロット群の重心とを通る軸、または、溶媒軸決定用サンプルのプロット群の近似直線を、溶媒軸として設定し、当該溶媒軸に直交する軸を溶媒含有率の影響を受けない成分軸として設定し、測定対象物およびサンプルの成分を示すプロットを成分軸上に投影することにより、各測定箇所の成分の違いをパラメータ化(数値化)する。   That is, in the data analysis process of step S3, principal component analysis is performed on the excitation / fluorescence matrix information acquired for each measurement location in the excitation / fluorescence matrix information acquisition process of step S2, and the principal component analysis is performed. Create a principal component score plot by plotting the principal component score, which is the value of the component to be measured and the sample, as coordinates, and determine the solvent axis with a different solvent content in the sample on the principal component score plot. Among the plot groups indicating the components of the sample, the axis passing through the centroid of the first plot group having a high solvent content and the centroid of the second plot group having a low solvent content, or the sample for determining the solvent axis The approximate straight line of the plot group is set as the solvent axis, the axis perpendicular to the solvent axis is set as the component axis that is not affected by the solvent content, and the measurement target And sample a plot showing the component by projecting onto the component axis, to parameterize the difference of the components of each measurement point (numerically).

本発明において、「主成分分析」とは、一組の変量群(多変量データ)のもつばらつきを、なるべく少数の変量によって正確に表現する情報圧縮方法の1つである。情報圧縮方法には、変量間のどのような関係に着目するかによって様々な手法があるが、変量間の相関関係に着目したものが主成分分析であり、外的基準がない場合に用いられる。また、外的基準とは、予想対象としている事象を表す変量であり、具体的には成分含量(糖度、酸度、タンパク質含量など)や物理的指標(硬度、温度など)などを示す。   In the present invention, “principal component analysis” is one of information compression methods that accurately expresses the variation of a set of variable groups (multivariate data) with as few variables as possible. There are various methods for compressing information depending on the relationship between variables, but the principal component analysis focuses on the correlation between variables, and is used when there is no external standard. . The external standard is a variable representing an event to be predicted, and specifically indicates a component content (sugar content, acidity, protein content, etc.), a physical index (hardness, temperature, etc.) and the like.

ここで、図9を参照し、ステップS3のデータ解析工程の一例の詳細について説明する。   Here, with reference to FIG. 9, the detail of an example of the data analysis process of step S3 is demonstrated.

図9に示すように、データ解析工程において、まず、多変量のデータを少数の主成分に要約する主成分分析を行い、第1主成分と第2主成分を軸とする平面上に各測定対象物およびサンプルを位置づけた主成分得点プロットを作成する。   As shown in FIG. 9, in the data analysis step, first, a principal component analysis is performed to summarize multivariate data into a small number of principal components, and each measurement is performed on a plane having the first principal component and the second principal component as axes. Create principal component score plots that locate objects and samples.

図9に示す主成分得点プロットにおいて、各測定対象物および各サンプルの相違が視覚的に表現される。具体的には、図9に示すEEM測定した測定対象物およびサンプルの主成分得点プロットにおいて、「サンプル」としてグルテン(図9において、十字印のプロット)と、粉状デンプンおよび加水デンプンを含む2種類のデンプン(図9において、丸印のプロット、および、四角印のプロット)と、「測定対象物」としてパン生地(図9において、バツ印のプロット)とが分布している。また、サンプルのうち、粉状デンプンと加水デンプンは、「溶媒軸決定用サンプル」に相当する。   In the principal component score plot shown in FIG. 9, the difference between each measurement object and each sample is visually expressed. Specifically, in the main component score plot of the measurement object and sample measured by EEM shown in FIG. 9, the sample contains gluten (the cross mark in FIG. 9), powdered starch and hydrolyzed starch. Types of starch (circled and squared plots in FIG. 9) and bread dough (crossed plot in FIG. 9) are distributed as “measuring objects”. Of the samples, powdered starch and hydrolyzed starch correspond to “sample for determining the solvent axis”.

また、図9に示す主成分得点プロットにおいて、粉状デンプンと加水デンプンのプロットは直線上に並んでいる。図9に示すように、粉状デンプンと加水デンプンでは、溶媒含有率となる水分量のみが異なっており、この直線に沿って水分量が変化している。これにより、図9に示す主成分得点プロットにおいて、加水デンプンの分布(図9において、第1のプロット群)の重心と、粉状デンプンの分布(図9において、第2のプロット群)の重心を計算し、これらの重心を通る軸を引くことができる。すなわち、2つのデンプンサンプルの差異は水分量のみにあり、この軸が水分量の違いを表しているため、図9に示すように「溶媒軸」(水分軸)として設定することができる。また、本実施形態において、図9に示す主成分得点プロットにおいて、加水デンプンの分布(図9において、第1のプロット群)と、粉状デンプンの分布(図9において、第2のプロット群)とを通る近似直線を引き、この近似直線を「溶媒軸」として設定してもよい。ここで、近似直線は、一例として、含有率の高いプロット群および含有率の低いプロット群の高低2つのグループから引いてもよく、また、散在している様々な含有率のプロットから引いてもよい。   In the main component score plot shown in FIG. 9, the plots of powdered starch and hydrolyzed starch are arranged on a straight line. As shown in FIG. 9, the powdered starch and the hydrolyzed starch differ only in the amount of water that is the solvent content, and the amount of water changes along this straight line. Thereby, in the main component score plot shown in FIG. 9, the centroid of the distribution of hydrolyzed starch (in FIG. 9, the first plot group) and the centroid of the powdered starch distribution (in FIG. 9, the second plot group). And the axis through these centroids can be subtracted. That is, the difference between the two starch samples is only in the water content, and this axis represents the difference in the water content, so that it can be set as a “solvent axis” (water axis) as shown in FIG. Further, in the present embodiment, in the main component score plot shown in FIG. 9, the distribution of hydrolyzed starch (first plot group in FIG. 9) and the distribution of powdered starch (second plot group in FIG. 9). It is also possible to draw an approximate line passing through and set this approximate line as the “solvent axis”. Here, as an example, the approximate straight line may be subtracted from two groups of high and low plot groups having a high content ratio and low plot groups, or may be subtracted from plots having various content ratios scattered. Good.

続いて、図9に示すように、「溶媒軸」と直交する軸を「成分軸」(グルテン−デンプン軸)として設定することができる。これにより、溶媒軸と直交する成分軸では、溶媒である水分の影響が除去されているため、より明確にグルテンとデンプンの差を分析することができる。図9において、加水デンプン以外のパン生地、グルテン、粉状デンプンを示す各画素(ピクセル)のプロット(主成分得点)を成分軸上に投影することにより、溶媒である水分の影響を取り除いた成分の差異を求めることができる。   Subsequently, as shown in FIG. 9, an axis orthogonal to the “solvent axis” can be set as the “component axis” (gluten-starch axis). Thereby, in the component axis | shaft orthogonal to a solvent axis | shaft, since the influence of the water | moisture content which is a solvent is removed, the difference of gluten and starch can be analyzed more clearly. In FIG. 9, by projecting a plot (principal component score) of each pixel indicating the dough, gluten, and powdered starch other than hydrolyzed starch on the component axis, Differences can be determined.

このように、ステップS3のデータ解析工程において、各画素が持つ励起・蛍光マトリクス情報は、主成分分析により2次元の情報に圧縮されることが好ましい。各画素が持つ励起・蛍光マトリクス情報をn次元(例えば、図7において、561次元)から主成分分析を用いて2次元の情報に圧縮することにより、励起・蛍光マトリクス情報の特徴を保持しながら、後述するステップS4の色決定工程および成分分布可視化工程において、励起・蛍光マトリクス情報の違いを色の違いで可視化することが可能となる。   As described above, in the data analysis process of step S3, the excitation / fluorescence matrix information of each pixel is preferably compressed into two-dimensional information by principal component analysis. While compressing the excitation / fluorescence matrix information of each pixel from n-dimensional (for example, 561-dimensional in FIG. 7) to two-dimensional information using principal component analysis, the characteristics of the excitation / fluorescence matrix information are maintained. In the color determination process and component distribution visualization process in step S4 described later, it becomes possible to visualize the difference in excitation / fluorescence matrix information by the difference in color.

図3に戻り、本発明の成分分布分析方法では、次に色決定工程において、ステップS3における主成分分析の結果から各画素の色を決定し、更に成分分布可視化工程において、決定された色に従って色づけを行うことにより、画像を作成する(ステップS4)。   Returning to FIG. 3, in the component distribution analysis method of the present invention, in the color determination step, the color of each pixel is determined from the result of the principal component analysis in step S3, and further in the component distribution visualization step, according to the determined color. An image is created by coloring (step S4).

すなわち、ステップS4の色決定工程において、ステップS3のデータ解析工程にて成分軸上に投影されたプロットに基づいて各測定箇所に彩色すべき色を決定する。そして、ステップS4の成分分布可視化工程において、色決定工程にて決定された各測定箇所に彩色すべき色をカラーマッピングすることにより、測定対象物およびサンプルの成分分布を可視化する。   That is, in the color determination process in step S4, the color to be colored at each measurement location is determined based on the plot projected on the component axis in the data analysis process in step S3. In the component distribution visualization process of step S4, the component distribution of the measurement object and the sample is visualized by color-mapping the color to be colored at each measurement location determined in the color determination process.

ここで、図10および図11を参照し、ステップS4の色決定工程および成分分布可視化工程の一例の詳細について説明する。   Here, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the detail of an example of the color determination process of step S4 and a component distribution visualization process is demonstrated.

図10に示すように、色決定工程において、成分軸を取り出し、この成分軸に対して色軸を当てはめることにより、成分軸上のプロットの位置によって色を決定する。これにより、成分軸上に投影された溶媒軸決定用サンプルの第1のプロット群(図9において、加水デンプン)以外の測定対象物およびサンプルの各プロットに対して、EEMの主成分分析値(主成分得点)から色を決定できるので、図11に示すような同じ成分を同じ色で示した画像を作成することができる。   As shown in FIG. 10, in the color determination step, the component axis is extracted, and the color axis is applied to the component axis, whereby the color is determined based on the plot position on the component axis. As a result, the principal component analysis values of the EEM (with respect to each plot of the measurement object and the sample other than the first plot group of the solvent axis determination sample projected on the component axis (in FIG. 9, hydrolyzed starch) ( Since the color can be determined from the principal component score), an image in which the same component is shown in the same color as shown in FIG. 11 can be created.

したがって、図11に示すように、成分分布可視化工程において、パン生地、グルテン、デンプンの画像が得ることができる。図11(a)に示すパン生地の画像において、図11(b)に示すグルテンに近い青色を示す部分はグルテンが多く、図11(c),(d)に示すデンプンに近い赤色を示す部分はデンプンが多い。このように、本発明は、測定対象物のパン生地中の特定の成分であるグルテン分布を可視化することができる。   Therefore, as shown in FIG. 11, images of bread dough, gluten, and starch can be obtained in the component distribution visualization step. In the image of bread dough shown in FIG. 11 (a), the portion showing blue near gluten shown in FIG. 11 (b) is rich in gluten, and the portion showing red near starch shown in FIGS. 11 (c) and 11 (d) There is a lot of starch. Thus, this invention can visualize the gluten distribution which is a specific component in the bread dough of a measurement object.

以上、上述したように、本発明の成分分析方法は、グルテン、デンプン、パン生地のEEMを測定し、主成分分析を用いて解析し、主成分分析の結果である主成分得点プロットにおいて、溶媒軸と直交する成分軸を抽出し、成分軸上でグルテンとデンプンを判別し、この成分軸に色軸を対応させて各プロットを色軸に沿って着色することによってパン生地中のグルテン分布を可視化する。   As described above, the component analysis method of the present invention measures the EEM of gluten, starch and bread dough, analyzes using principal component analysis, and in the principal component score plot which is the result of principal component analysis, Extract the component axis orthogonal to, discriminate gluten and starch on the component axis, visualize the gluten distribution in the dough by coloring each plot along the color axis with the color axis corresponding to this component axis .

なお、本実施形態において、パン生地、グルテン、デンプンの切断面の成分分布の可視化を例に、本発明の成分分布分析方法について説明したが、測定対象物およびサンプル、励起・蛍光マトリクスの測定条件、主成分分析等の情報圧縮方法、カラーマッピング等の各種条件については、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜選択できる。   In the present embodiment, the component distribution analysis method of the present invention has been described by taking as an example the visualization of the component distribution of the cut surface of bread dough, gluten, and starch. Various conditions such as an information compression method such as principal component analysis and color mapping can be selected as appropriate without departing from the object of the present invention.

〔II〕成分分布分析システム
次に、本発明の成分分布分析システムの構成について図12〜図14を参照し実施形態を例に挙げて説明する。なお、本発明の成分分布分析システムが備える蛍光画像撮影装置および成分分布分析装置は、前述の本発明の成分分布分析方法に好適に使用できるものであるが、本発明の成分分布分析方法に用いる測定装置はこれに限定されるものではない。
[II] Component Distribution Analysis System Next, the configuration of the component distribution analysis system of the present invention will be described with reference to FIGS. The fluorescence imaging apparatus and the component distribution analyzer provided in the component distribution analysis system of the present invention can be suitably used for the above-described component distribution analysis method of the present invention. The measuring device is not limited to this.

ここで、図12は、本実施形態の成分分布分析システムの構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。   Here, FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of the component distribution analysis system of the present embodiment, and conceptually shows only the portion related to the present invention in the configuration.

図12に示すように、成分分布分析システムは、蛍光画像撮影装置10および成分分布分析装置20を備えている。蛍光画像撮影装置10は、励起・蛍光マトリクス情報を取得する装置であり、分光照明装置11および分光撮影装置12を備えている。また、成分分布分析装置20は、蛍光画像撮影装置10で取得した励起・蛍光マトリクス情報から、測定対象物・サンプル13の成分分布を分析し可視化する装置であり、メモリ21、制御部23、計算処理部24を備えており、測定者はキーボード・マウス22により、成分分布分析装置20に測定条件等を入力する。   As shown in FIG. 12, the component distribution analysis system includes a fluorescence image capturing device 10 and a component distribution analysis device 20. The fluorescence imaging device 10 is a device that acquires excitation / fluorescence matrix information, and includes a spectral illumination device 11 and a spectral imaging device 12. The component distribution analyzer 20 is a device that analyzes and visualizes the component distribution of the measurement object / sample 13 from the excitation / fluorescence matrix information acquired by the fluorescence imaging apparatus 10, and includes a memory 21, a control unit 23, and a calculation. A processing unit 24 is provided, and a measurer inputs measurement conditions and the like to the component distribution analyzer 20 using a keyboard / mouse 22.

すなわち、本発明において、分光照明装置11は、測定対象物および当該測定対象物から抽出されたサンプルに所定の励起波長を照射し、分光撮影装置12は、所定の蛍光波長で測定対象物およびサンプルを観察する。また、成分分布分析装置20は、分光照明装置11および分光撮影装置12を備えて構成され、測定対象物およびサンプルの成分分布を分析する。   In other words, in the present invention, the spectral illumination device 11 irradiates the measurement object and the sample extracted from the measurement object with a predetermined excitation wavelength, and the spectroscopic imaging device 12 uses the measurement object and the sample at a predetermined fluorescence wavelength. Observe. The component distribution analyzer 20 includes a spectral illumination device 11 and a spectral imaging device 12, and analyzes the component distribution of the measurement object and the sample.

ここで、図13は、蛍光画像撮影装置10の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。   Here, FIG. 13 is a block diagram showing an example of the fluorescent image photographing device 10, and conceptually shows only a part related to the present invention in the configuration.

図13に示すように、蛍光画像撮影装置10は、分光照明装置11および分光撮影装置12を備えている。分光照明装置11は、測定対象物・サンプル13に、所定の波長の励起光を照射して測定対象物・サンプル13の成分から蛍光を生じさせる装置である。分光照明装置11は、照射する励起波長を任意に変える励起波長可変手段を有する。   As shown in FIG. 13, the fluorescent image photographing device 10 includes a spectral illumination device 11 and a spectral photographing device 12. The spectroscopic illumination device 11 is a device that irradiates the measurement object / sample 13 with excitation light having a predetermined wavelength to generate fluorescence from the components of the measurement object / sample 13. The spectral illumination device 11 has excitation wavelength variable means for arbitrarily changing the excitation wavelength to be irradiated.

分光撮影装置12は、所定の蛍光波長において、測定対象物・サンプル13の蛍光画像を撮影し、画像情報を成分分布分析装置20に送信する装置である。分光撮影装置12は、測定対象物・サンプル13が発した蛍光のうち、特定の蛍光波長を選択的に捕えて、蛍光画像を撮影する。分光撮影装置12は、観察する蛍光波長を任意に変える蛍光波長可変手段を有する。   The spectroscopic imaging device 12 is a device that captures a fluorescence image of the measurement object / sample 13 at a predetermined fluorescence wavelength and transmits the image information to the component distribution analyzer 20. The spectroscopic imaging device 12 selectively captures a specific fluorescence wavelength among the fluorescence emitted from the measurement object / sample 13 and captures a fluorescence image. The spectroscopic imaging device 12 has a fluorescence wavelength variable means for arbitrarily changing the observed fluorescence wavelength.

ここで、図14に蛍光画像撮影装置10の一例を示す斜視図を示す。   Here, FIG. 14 is a perspective view showing an example of the fluorescent image photographing apparatus 10.

図14の例において、分光照明装置11は、光源110、分光装置112、励起波長調節部114、光ファイバー116、励起光照射部118を備えている。また、分光撮影装置12は、光学部120、分光装置122、画像撮影装置124を備えている。   In the example of FIG. 14, the spectral illumination device 11 includes a light source 110, a spectral device 112, an excitation wavelength adjustment unit 114, an optical fiber 116, and an excitation light irradiation unit 118. The spectral imaging device 12 includes an optical unit 120, a spectral device 122, and an image imaging device 124.

分光照明装置11の光源110としては、キセノンランプ、タングステンランプ、波長可変レーザー等を用いることができる。光源110から発した光は、分光装置112において、所定の波長を有する励起光に分光される。測定者は、励起波長調節部114を調節することにより、励起光を任意の波長に設定することができる。光源110として波長可変レーザーを用いる場合、直接光源から所望の波長を有する励起光が得られるので、分光装置112は不要である。   As the light source 110 of the spectral illumination device 11, a xenon lamp, a tungsten lamp, a wavelength tunable laser, or the like can be used. The light emitted from the light source 110 is split into excitation light having a predetermined wavelength in the spectroscopic device 112. The measurer can set the excitation light to an arbitrary wavelength by adjusting the excitation wavelength adjusting unit 114. When a wavelength tunable laser is used as the light source 110, excitation light having a desired wavelength can be obtained directly from the light source, so that the spectroscopic device 112 is unnecessary.

分光装置112としては、AOTF(Acoustic Optical Tunable Filter)、液晶チューナブルフィルタ、干渉フィルタ、回折格子などを用いることができる。   As the spectroscopic device 112, an AOTF (Acoustic Optical Tunable Filter), a liquid crystal tunable filter, an interference filter, a diffraction grating, or the like can be used.

分光装置112において所定の波長を有する励起光に変換された光は、光ファイバー116を経由して励起光照射部118に送られ、励起光照射部118から測定対象物・サンプル13に照射される。所定の励起波長を有する励起光を照射することにより、測定対象物・サンプル13は、成分特有のパターンの蛍光を発する。   The light converted into the excitation light having a predetermined wavelength in the spectroscopic device 112 is sent to the excitation light irradiation unit 118 via the optical fiber 116, and is irradiated to the measurement object / sample 13 from the excitation light irradiation unit 118. By irradiating excitation light having a predetermined excitation wavelength, the measurement object / sample 13 emits a fluorescence having a component-specific pattern.

光学部120により、測定対象物・サンプル13を画像撮影に適した大きさに拡大する。光学部120は、例えば、顕微鏡、ズームレンズ、マクロレンズ、広角レンズ等である。測定対象物・サンプル13が画像を撮影するために十分な大きさを有する場合は、光学部120を使用しなくても撮影可能である。   The measurement object / sample 13 is enlarged to a size suitable for image capturing by the optical unit 120. The optical unit 120 is, for example, a microscope, a zoom lens, a macro lens, a wide angle lens, or the like. If the measurement object / sample 13 has a sufficient size for taking an image, the image can be taken without using the optical unit 120.

励起光を照射することにより、測定対象物・サンプル13が発した蛍光は、分光装置122により所定の波長を有する光に分光される。分光装置122は、観測する蛍光波長を任意に設定する手段を有する。分光装置122としては、AOTF(Acoustic Optical Tunable Filter)、液晶チューナブルフィルタ、PGP(プリズム・グレーティング・プリズム)、干渉フィルタ、回折格子などを用いることができる。   By irradiating the excitation light, the fluorescence emitted from the measurement object / sample 13 is split into light having a predetermined wavelength by the spectroscopic device 122. The spectroscopic device 122 has means for arbitrarily setting the fluorescence wavelength to be observed. As the spectroscopic device 122, an AOTF (Acoustic Optical Tunable Filter), a liquid crystal tunable filter, a PGP (prism, grating, prism), an interference filter, a diffraction grating, or the like can be used.

分光装置122を通過することにより、測定対象物・サンプル13が発した蛍光のうち所定の波長を有する光のみが画像撮影装置124によって画像として撮影される。画像撮影装置124としては、CCDカメラ、走査型画像カメラ等を用いることができる。   By passing through the spectroscopic device 122, only the light having a predetermined wavelength among the fluorescence emitted from the measurement object / sample 13 is captured as an image by the image capturing device 124. As the image photographing device 124, a CCD camera, a scanning image camera, or the like can be used.

画像撮影装置124により得られた画像の各画素の明度から、測定対象物・サンプル13上の各測定箇所における蛍光強度が判明する。すなわち、測定対象物・サンプル13上の各測定箇所について、各測定箇所の対応する位置の画素の明度から、特定の励起波長λEx(照射波長)および特定の蛍光波長λEm(観測波長)における蛍光強度IEx,Emの情報が得られる。したがって、蛍光画像撮影装置10を用いることにより、測定対象物・サンプル13上の全ての点(画素)において、特定の励起波長および蛍光波長における蛍光強度を、一度に測定することが可能となる。 From the brightness of each pixel of the image obtained by the image capturing device 124, the fluorescence intensity at each measurement location on the measurement object / sample 13 is determined. That is, for each measurement location on the measurement object / sample 13, from the brightness of the pixel at the corresponding location of each measurement location, at a specific excitation wavelength λ Ex (irradiation wavelength) and a specific fluorescence wavelength λ Em (observation wavelength) Information on the fluorescence intensities I Ex and Em is obtained. Therefore, by using the fluorescence imaging apparatus 10, the fluorescence intensity at a specific excitation wavelength and fluorescence wavelength can be measured at a time at all points (pixels) on the measurement object / sample 13.

測定対象物・サンプル13上の各点においてn次元の励起・蛍光マトリクス情報を取得する場合は、励起波長および蛍光波長の組み合わせを変えながらn枚の蛍光画像を撮影する。画像撮影装置124によって撮影されたn枚の蛍光画像の画像情報は、成分分布分析装置20に転送される。   When obtaining n-dimensional excitation / fluorescence matrix information at each point on the measurement object / sample 13, n fluorescence images are taken while changing the combination of the excitation wavelength and the fluorescence wavelength. The image information of the n fluorescent images photographed by the image photographing device 124 is transferred to the component distribution analyzing device 20.

照射する励起波長および観測する蛍光波長は、手動または自動で、測定者が任意に変えることができる。好ましくは、蛍光画像撮影装置10は、励起波長、蛍光波長を自動的に変更する手段を有する。   The excitation wavelength to be irradiated and the fluorescence wavelength to be observed can be arbitrarily changed manually or automatically by the measurer. Preferably, the fluorescence imaging apparatus 10 includes means for automatically changing the excitation wavelength and the fluorescence wavelength.

ここで、図12に戻り、成分分布分析装置20について説明する。   Here, returning to FIG. 12, the component distribution analyzer 20 will be described.

図12に示すように、成分分布分析装置20は、分光撮影装置12の画像撮影装置124によって撮影されたn枚の蛍光画像の画像情報から、各画素ごとに励起・蛍光マトリクス情報を取得する(図12において、励起・蛍光マトリクス測定部24−1による処理)。次いで、取得された励起・蛍光マトリクス情報を主成分分析して主成分プロットを作成し、主成分プロット上で溶媒軸と直交する成分軸を設定し、溶媒軸決定用サンプルのうち溶媒含有率の高い第1のプロット以外の測定対象物およびサンプルの成分を示すプロットを成分軸上に投影することにより各測定箇所の成分の違いをパラメータ化する(図12において、データ解析部24−2による処理)。次いで、成分軸上に投影されたプロットに基づいて各測定箇所に彩色すべき色を決定し、決定された色を各測定箇所に対応する画素で表示させてカラーマッピングすることにより、測定対象物の成分分布を可視化する(図12において、成分分布可視化部24−3による処理)。なお、励起・蛍光マトリクス測定部24−1、データ解析部24−2、成分分布可視化部24−3の詳細は計算処理部24の説明にて後述する。   As shown in FIG. 12, the component distribution analyzer 20 acquires excitation / fluorescence matrix information for each pixel from the image information of n fluorescence images captured by the image capturing device 124 of the spectral capturing device 12 ( In FIG. 12, the processing by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1). Next, principal component analysis is performed on the obtained excitation / fluorescence matrix information to create a principal component plot, a component axis orthogonal to the solvent axis is set on the principal component plot, and the solvent content of the solvent axis determination sample is determined. The difference between the components at each measurement location is parameterized by projecting a plot indicating the components of the measurement object and the sample other than the high first plot onto the component axis (in FIG. 12, the processing by the data analysis unit 24-2 ). Next, a color to be colored at each measurement location is determined based on the plot projected on the component axis, and the determined color is displayed with pixels corresponding to each measurement location, and color mapping is performed. Is visualized (processing by the component distribution visualization unit 24-3 in FIG. 12). Details of the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, the data analysis unit 24-2, and the component distribution visualization unit 24-3 will be described later in the description of the calculation processing unit 24.

メモリ21は、画像撮影装置124から成分分布分析装置20へ転送され、計算処理部24の励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された画像情報や、計算処理部24のデータ解析部24−2で主成分分析により抽出された蛍光特性からパラメータ化された各測定箇所の成分の違いを示すデータ(例えば、励起・蛍光マトリクス情報から抽出された目的とする成分情報)等を格納する。   The memory 21 is transferred from the image capturing device 124 to the component distribution analysis device 20, and the image information acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 of the calculation processing unit 24 and the data analysis unit 24-of the calculation processing unit 24. 2 stores data (for example, target component information extracted from excitation / fluorescence matrix information) indicating the difference in components at each measurement location parameterized from the fluorescence characteristics extracted by principal component analysis.

制御部23は、測定者の入力した励起波長範囲、蛍光波長範囲、波長ピッチで測定対象物・サンプルル13の蛍光画像を撮影するように、分光照明装置11が照射する励起波長、および、分光撮影装置12が観測する蛍光波長を調整する指示を出したり、得られた励起・蛍光マトリクス情報から目的とする成分情報を抽出するよう計算処理部24のデータ解析部24−2に主成分分析を行うよう命令する。   The control unit 23 irradiates the spectral illumination device 11 with the excitation wavelength and the spectral wavelength so as to capture the fluorescence image of the measurement object / sample 13 in the excitation wavelength range, fluorescence wavelength range, and wavelength pitch input by the measurer. The main component analysis is performed on the data analysis unit 24-2 of the calculation processing unit 24 so as to give an instruction to adjust the fluorescence wavelength observed by the imaging device 12 and to extract target component information from the obtained excitation / fluorescence matrix information. Command to do.

計算処理部24の励起・蛍光マトリクス測定部24−1により、測定対象物・サンプル13上の複数の測定箇所において、取得された励起・蛍光マトリクス情報(すなわち、蛍光画像撮影装置10から転送されたn枚の蛍光画像の画像情報)は、成分分布分析装置20のメモリ21に格納される。測定者がキーボード・マウス22を通じて、計算処理部24のデータ解析部24−2に対して主成分分析を指示すると、計算処理部24のデータ解析部24−2は、メモリ21に格納されたn枚の蛍光画像の画像情報から、各画素ごとにn次元の励起・蛍光マトリクス情報を抽出する。次に、計算処理部24のデータ解析部24−2は、測定者が指定した主成分分析法により、各画素ごとに得られたn次元の励起・蛍光マトリクス情報を、好ましくは2次元に情報圧縮する。2次元に圧縮された励起・蛍光マトリクス情報は、メモリ21に格納される。   The excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 of the calculation processing unit 24 acquires the excitation / fluorescence matrix information (that is, transferred from the fluorescence imaging apparatus 10) at a plurality of measurement locations on the measurement object / sample 13. The image information of n fluorescent images) is stored in the memory 21 of the component distribution analyzer 20. When a measurer instructs the principal component analysis to the data analysis unit 24-2 of the calculation processing unit 24 through the keyboard / mouse 22, the data analysis unit 24-2 of the calculation processing unit 24 stores the n stored in the memory 21. N-dimensional excitation / fluorescence matrix information is extracted for each pixel from the image information of the single fluorescence image. Next, the data analysis unit 24-2 of the calculation processing unit 24 performs n-dimensional excitation / fluorescence matrix information obtained for each pixel by the principal component analysis method designated by the measurer, preferably two-dimensional information. Compress. The excitation / fluorescence matrix information compressed in two dimensions is stored in the memory 21.

すなわち、データ解析部24−2は、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により各測定箇所ごとに取得した励起・蛍光マトリクス情報に対して主成分分析を行い、主成分にて表される測定対象物およびサンプルの成分の値である主成分得点を座標としてプロットすることにより主成分得点プロットを作成し、当該主成分得点プロット上で、サンプルに含まれる溶媒含有率の異なる溶媒軸決定用サンプルの成分を示すプロット群のうち、当該溶媒含有率の高い第1のプロット群の重心と当該溶媒含有率の低い第2のプロット群の重心とを通る軸、または、溶媒軸決定用サンプルのプロット群の近似直線を、溶媒軸として設定し、当該溶媒軸に直交する軸を溶媒含有率の影響を受けない成分軸として設定し、測定対象物およびサンプルの成分を示すプロットを成分軸上に投影することにより、各測定箇所の成分の違いをパラメータ化する。   That is, the data analysis unit 24-2 performs principal component analysis on the excitation / fluorescence matrix information acquired for each measurement location by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, and the measurement target represented by the principal component The principal component score plot is created by plotting the principal component score, which is the value of the product and the component of the sample, as coordinates, and on the principal component score plot, the solvent axis determination sample having a different solvent content contained in the sample is created. Among the plot groups indicating components, an axis passing through the centroid of the first plot group having a high solvent content and the centroid of the second plot group having a low solvent content, or a plot group of samples for determining the solvent axis Is set as the solvent axis, the axis perpendicular to the solvent axis is set as the component axis that is not affected by the solvent content, and the measurement object and sample components are By projecting to plot on the component axis, to parameterize the difference of the components of each measurement point.

測定者がキーボード・マウス22を通じて制御部23にカラーマッピングするよう指示を入力すると、制御部23は、計算処理部24の成分分布可視化部24−3に、メモリ21に格納されている主成分分析により抽出された蛍光特性からパラメータ化された各測定箇所の成分の違いを示すデータ(例えば、励起・蛍光マトリクス情報から抽出された目的とする成分情報を示す成分軸上に投影されたプロット)を読み出し、測定者が指定したカラーインデックスに基づいて、各画素に彩色すべき色を指定するよう命令する。   When the measurer inputs an instruction to perform color mapping to the control unit 23 through the keyboard / mouse 22, the control unit 23 stores the principal component analysis stored in the memory 21 in the component distribution visualization unit 24-3 of the calculation processing unit 24. Data indicating the difference in components at each measurement location parameterized from the fluorescence characteristics extracted by (for example, a plot projected on the component axis indicating target component information extracted from excitation / fluorescence matrix information) Reading and instructing each pixel to designate a color to be colored based on the color index designated by the measurer.

計算処理部24の成分分布可視化部24−3は、各画素に彩色すべき色が決定されると、ディスプレイ30に各画素に彩色すべき色の情報を送信する。ディスプレイ30上で各画素をカラーマッピングすることにより、測定対象物の成分分布が可視化される。なお、成分分布の可視化は、必ずしもディスプレイ30上で行う必要はなく、プリンターで成分分布可視化画像を印刷する等、測定対象物の成分分布を可視化できるいかなる手法を用いてもよい。   When the color to be colored for each pixel is determined, the component distribution visualization unit 24-3 of the calculation processing unit 24 transmits information on the color to be colored to each pixel to the display 30. By color-mapping each pixel on the display 30, the component distribution of the measurement object is visualized. Note that the component distribution visualization is not necessarily performed on the display 30, and any method that can visualize the component distribution of the measurement object, such as printing a component distribution visualization image with a printer, may be used.

すなわち、成分分布可視化部24−3は、データ解析部24−2により成分軸上に投影されたプロットに基づいて各測定箇所に彩色すべき色を決定し、当該各測定箇所に彩色すべき色をカラーマッピングすることにより、測定対象物・サンプル13の成分分布を可視化する。   That is, the component distribution visualization unit 24-3 determines the color to be colored at each measurement location based on the plot projected on the component axis by the data analysis unit 24-2, and the color to be colored at each measurement location. By color mapping, the component distribution of the measurement object / sample 13 is visualized.

続いて、上述した本成分分布分析システムにおける実施例について、図5、図6、図8、図14〜図52を参照して説明する。   Then, the Example in this component distribution analysis system mentioned above is described with reference to FIG.5, FIG.6, FIG.8 and FIGS.

[工程1.試料の作成]
(1−1.小麦粉画分の作成)
本実施例では、成分分析システムにおいて、測定対象物としてパン生地、および、サンプルとして小麦粉画分であるグルテンやプライマリースターチのEEMを測定する。そこで、工程1においては、測定者による測定対象物およびサンプルの作成処理の工程について説明する。なお、本工程1は、上述の図3のステップS1に対応する。
[Step 1. Sample preparation]
(1-1. Preparation of flour fraction)
In the present embodiment, the component analysis system measures bread dough as a measurement object and gluten or primary starch EEM as a sample as a sample. Therefore, in step 1, a measurement object and sample creation process by the measurer will be described. In addition, this process 1 respond | corresponds to above-mentioned step S1 of FIG.

本工程1において、サンプルの小麦粉画分を作成する際の元となる測定対象物のパン生地は、塩を2%添加したパン生地と、塩を添加しないパン生地の、2種類を作成した。塩を添加したパン生地は実際のパン生地に近いため、製造現場に近い測定対象物となる。また、塩無添加のパン生地はより単純な系となり、測定対象物から抽出されたサンプルのグルテンやデンプン等の対象物質の解析が容易になるという利点がある。   In this process 1, two types of bread dough, which is a measurement object that is the basis for creating a sample wheat flour fraction, were prepared: bread dough with 2% salt added and bread dough without salt added. Since the bread dough added with salt is close to the actual bread dough, it becomes a measurement object close to the manufacturing site. In addition, salt-free bread dough becomes a simpler system and has an advantage that analysis of target substances such as gluten and starch in a sample extracted from a measurement object becomes easy.

以下にサンプルの小麦粉画分の作成方法を述べる。   The method for preparing the wheat flour fraction of the sample is described below.

小麦粉(カメリヤ(商品名)、日清フーズ(会社名))2kgに水(水道水)1400mlを加え、塩添加のパン生地にはさらに40gの塩を添加し、ミキサー(エスケーミキサー(会社名)、D−TM−40(型番))を用いて低速(100rpm)で2分間、中低速(200rpm)で6分間ミキシングした。合計8分ミキシングしたところ、測定対象物のパン生地はディベロップ段階(後述の1−2を参照)の中間から後半にかけての弾力性が最大となる状態になった。   Add 1400 ml of water (tap water) to 2 kg of flour (camellia (trade name), Nissin Foods (company name)), add 40 g of salt to the salt-added bread dough, and add a mixer (SK mixer (company name), D-TM-40 (model number)) was mixed at a low speed (100 rpm) for 2 minutes and at a medium low speed (200 rpm) for 6 minutes. When mixing for a total of 8 minutes, the bread dough of the measurement object was in a state where the elasticity was maximized from the middle to the latter half of the development stage (see 1-2 described later).

ミキシングした測定対象物のパン生地を溶媒の水を張ったボールに入れ、30分休ませた後、水の中でパン生地を揉んだ。この作業により、サンプルとなるデンプンや可溶性のタンパク質などは測定対象物のパン生地から遊離し、サンプルとなるグルテンのみが残った。水を替えながら、測定対象物の塩無添加のパン生地および塩添加のパン生地をともに60分程度揉み出した。60分程度揉み出した後は、新たに水の中に入れて揉んでも水がデンプン粒で濁らなくなった。このようにして得られたサンプルのグルテンを、2cm四方程度の塊に切り、ラップで包み、−40℃の冷凍庫で凍結保存した。サンプルの作成の2週間ほど後に、−80℃の冷凍庫に移し、使用時まで保存した。   The mixed dough of the measurement object was placed in a bowl filled with solvent water and rested for 30 minutes, and then the dough was kneaded in water. As a result of this work, sample starch and soluble proteins were released from the bread dough to be measured, and only the sample gluten remained. While changing the water, both salt-free bread dough and salt-added bread dough were squeezed for about 60 minutes. After squeezing for about 60 minutes, the water did not become cloudy with starch granules even if it was put in water and squeezed. The gluten of the sample thus obtained was cut into a 2 cm square lump, wrapped in wrap, and stored frozen in a -40 ° C freezer. About two weeks after the preparation of the sample, the sample was transferred to a -80 ° C freezer and stored until use.

測定対象物のパン生地を揉んだ際に溶媒の水の中に遊離したサンプルとなるデンプンなどの物質を遠心分離器にかけ、沈殿物と液体に分けた。遠心分離により、図15に示すように底に近い部分には純粋なデンプン分であるプライマリースターチ(PS)が沈殿した。沈殿上部には小デンプン粒とグルテン破片、破壊デンプン、脂質、灰分などを含んだゲル状のテーリングスターチが沈殿した。液体部分には可溶性タンパク質などが溶けこんでいた。沈殿物はサンプルとなるプライマリースターチとテーリングスターチに分け、それぞれを凍結乾燥させた。液体部分も凍結乾燥させ、サンプルとなる水溶性タンパク質を含む粉状の物質を得た。すべて使用時まで−20℃で冷凍保存した。   A substance such as starch, which becomes a sample released into the solvent water when the dough as the measurement object was kneaded, was centrifuged to separate it into a precipitate and a liquid. As a result of centrifugation, primary starch (PS), which is a pure starch component, was precipitated in the portion near the bottom as shown in FIG. A gel-like tailing starch containing small starch grains and gluten fragments, broken starch, lipids, ash and the like was deposited on the upper part of the precipitate. Soluble proteins etc. were dissolved in the liquid part. The precipitate was divided into primary starch and tailing starch as samples, and each was freeze-dried. The liquid part was also lyophilized to obtain a powdery substance containing a water-soluble protein as a sample. All were stored frozen at −20 ° C. until use.

以降、測定対象物のパン生地から分画したサンプルとなる純粋なデンプン分を「プライマリースターチ(PS)」とよび、成分としてのデンプンは「デンプン」とよぶ(例えば、測定対象物のパン生地中に存在する物質は「デンプン」であり、「プライマリースターチ」ではない)。   Hereinafter, the pure starch content that is a sample fractionated from the bread dough of the measurement object is called “primary starch (PS)”, and the starch as a component is called “starch” (for example, present in the bread dough of the measurement object) The substance to do is “starch”, not “primary starch”).

上述の図5に、測定対象物のパン生地、サンプルのプライマリースターチおよびグルテンの写真を示す。図5(a)に示すパン生地と図5(b)に示すグルテンは一度凍結させたものを解凍した、測定直前の試料である。図5(d)に示すプライマリースターチは凍結乾燥させた粉状のサンプルに溶媒の蒸留水を加えて混ぜた状態である。サンプルのグルテンは強い弾力があり、伸ばしてもすぐ元の形に戻った。測定対象物のパン生地の弾力はグルテンより弱く、伸展性もあった。サンプルのプライマリースターチは水を加えても弾力はなく、少量の水を加えると粒状に固まる傾向があった。   FIG. 5 described above shows a photograph of bread dough as a measurement object, primary starch of a sample, and gluten. The bread dough shown in FIG. 5 (a) and the gluten shown in FIG. 5 (b) are samples immediately before measurement, which were thawed once frozen. The primary starch shown in FIG. 5 (d) is a state in which distilled water as a solvent is added to a freeze-dried powder sample and mixed. The gluten of the sample was strong and returned to its original shape as soon as it was stretched. The elasticity of bread dough as a measurement object was weaker than gluten, and had extensibility. The primary starch of the sample was not elastic even when water was added, and it tended to become granular when a small amount of water was added.

(1−2.パン生地試料の作成)
サンプルの小麦粉画分とは別に様々なミキシング段階における測定対象物のパン生地を作成した。グルテンの形状とパン生地の状態を比較するために作成した。
(1-2. Preparation of bread dough sample)
Separately from the flour fraction of the sample, bread dough was prepared as an object to be measured at various mixing stages. It was created to compare the shape of gluten and the state of bread dough.

小麦粉と水を質量比10:7で混ぜ、ミキサーを用いて捏ね、ピックアップ、クリーンアップ、ディベロップ(3段階)、ファイナル(2段階)、オーバー、レットダウンの計9段階における生地をサンプリングした。   Flour and water were mixed at a mass ratio of 10: 7, and kneaded using a mixer, and the dough was sampled in a total of 9 stages: pickup, cleanup, development (3 stages), final (2 stages), over, and letdown.

それぞれを7g程度の小片に分け、アルミトレーの上に並べて冷凍庫に入れ、固まったところでチャック付きのビニール袋に入れて−80℃の冷凍庫で保存した。   Each was divided into small pieces of about 7 g, placed on an aluminum tray and placed in a freezer. When solidified, they were placed in a plastic bag with a chuck and stored in a freezer at −80 ° C.

以下にミキシングの各段階の測定対象物のパン生地の状態を述べる。   The state of the dough of the measurement object at each stage of mixing will be described below.

ピックアップ段階は小麦粉に水が行きわたり、粉状の部分が見えなくなる段階であり、パン生地における水分分布は不均一であった。   The pick-up stage was a stage where water spreads to the flour and the powdery portion disappeared, and the moisture distribution in the bread dough was uneven.

クリーンアップ段階では生地が均一になり、一つに纏まってミキシングボールから離れるようになった。しかし、グルテンがまだあまり発達していないので、引き延ばす方向に力を加えるとすぐ切れてしまった。   At the cleanup stage, the dough became uniform and separated from the mixing ball as one. However, because gluten has not yet developed much, it was cut immediately when force was applied in the direction of stretching.

ディベロップ段階を通じてグルテンが形成され、ディベロップ段階の後半からファイナル段階にかけて生地の粘弾性が最大となった。パン生地は膜のように薄く伸びた。   Gluten was formed through the development stage, and the viscoelasticity of the dough became the maximum from the latter half of the development stage to the final stage. The bread dough stretched thinly like a membrane.

ファイナルからオーバーにかけてパン生地はさらに伸びやすくなったが、徐々に弾力がなくなり、べたつくようになった。   From the final to the over, the bread dough became easier to grow, but gradually lost its elasticity and became sticky.

そしてレットダウン段階に到達するとべたつきがひどくなり、引っ張ると長く細く伸びた。   And when it reached the letdown stage, the stickiness became severe, and when it was pulled, it became long and thin.

(1−3.工程1のまとめ)
以上、上述したように、工程1において、測定者が強力粉と水を捏ねた測定対象物のパン生地を溶媒である水の中で揉み出すことにより、サンプルのグルテンを抽出した。そして、サンプル抽出の際に溶媒の水中に流れ出たデンプンは遠心分離器にかけ、底に沈殿した純粋なデンプンを凍結乾燥させ、サンプルのプライマリースターチとした。
(1-3. Summary of step 1)
As described above, in step 1, the gluten of the sample was extracted by squeezing the bread dough of the measurement object in which the measurer kneaded strong powder and water in water as a solvent. Then, the starch that flowed into the solvent water during the sample extraction was subjected to a centrifugal separator, and the pure starch precipitated on the bottom was freeze-dried to obtain a primary starch of the sample.

また、工程1において、強力粉と水を捏ね、ピックアップ、クリーンアップ、ディベロップ(3段階)、ファイナル(2段階)、オーバー、レットダウンの計9段階における測定対象物のパン生地をサンプリングした。   In Step 1, the dough as a measurement object was sampled in a total of 9 stages: kneading flour and water, picking up, cleaning up, developing (3 stages), final (2 stages), over, and letdown.

以上で、工程1の説明を終える。   This is the end of the description of step 1.

[工程2.分光蛍光光度計によるEEM測定とグルテンの判別条件]
(2−1.工程2の目的)
本実施例の最終的な目的はサンプルのグルテンを可視化することであるため、まず、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたEEMに基づいて、データ解析部24−2によりサンプルのグルテンが測定対象物のパン生地中の他の成分から判別可能かを調べる必要がある。そこで、工程2においては、サンプルのグルテンやプライマリースターチなどのパン生地画分のEEMを励起・蛍光マトリクス測定部24−1により個別に測定し、そのEEMをデータ解析部24−2により主成分分析で分析することによって、グルテンを他の成分から判別するための手法を確立することを目指した。なお、本工程2は、上述の図3の励起・蛍光マトリクス測定部24−1によるステップS2の処理、および、データ解析部24−2によるステップS3の処理に主に対応する。
[Step 2. EEM measurement by spectrofluorometer and gluten discrimination conditions]
(2-1. Purpose of Step 2)
Since the final purpose of the present embodiment is to visualize the gluten of the sample, first, based on the EEM acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, the data analysis unit 24-2 performs the gluten analysis of the sample. It is necessary to investigate whether or not can be distinguished from other components in the bread dough of the measurement object. Therefore, in step 2, the EEM of the bread dough fraction such as gluten and primary starch of the sample is individually measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, and the EEM is subjected to principal component analysis by the data analysis unit 24-2. Through analysis, we aimed to establish a method for discriminating gluten from other components. This step 2 mainly corresponds to the processing in step S2 by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 in FIG. 3 and the processing in step S3 by the data analysis unit 24-2.

(2−2.工程2の材料と方法)
(2−2−1.分光蛍光光度計)
分光蛍光光度計は、特定の波長の励起光を試料に照射したときの蛍光スペクトルを測定するための装置である。本工程2において用いた分光蛍光光度計(F−7000(型番)、日立ハイテクノロジーズ(会社名):以降F7000)では、励起光の波長を変えながら各励起波長における蛍光スペクトルを測定し、EEMを測定することができる。測定対象物およびサンプル全体の蛍光スペクトルを測定するので、1つの測定対象物およびサンプルにつきEEMは1つ得られる。なお、本実施例の分光蛍光光度計は、蛍光画像撮影装置10に相当する。
(2-2. Materials and Methods of Step 2)
(2-2-1. Spectral Fluorometer)
The spectrofluorometer is a device for measuring a fluorescence spectrum when a sample is irradiated with excitation light having a specific wavelength. In the spectrofluorometer (F-7000 (model number), Hitachi High-Technologies (company name): hereinafter F7000) used in Step 2, the fluorescence spectrum at each excitation wavelength is measured while changing the wavelength of the excitation light, and the EEM is measured. Can be measured. Since the fluorescence spectrum of the entire measurement object and sample is measured, one EEM is obtained for each measurement object and sample. Note that the spectrofluorometer of the present embodiment corresponds to the fluorescence image capturing apparatus 10.

F7000の光学系を図16に示す。図16において、Lはレンズ、Sはスリット、BSはビームスプリッターを示す。光源として使用しているキセノンランプから出た光は、レンズL1、L2により励起側分光器の入射スリットS1に集光される。S1を通過した光は回折格子によって分光され、出射スリットS2から励起側分光器を出る。光の一部は、ビームスプリッターBSにより分離され、検知器に照射され励起光量が測定される。残りの励起光はレンズL3を通り、試料セルに集光される。なお、本実施例の励起側分光器は、分光照明装置11に相当する。   FIG. 16 shows an optical system of F7000. In FIG. 16, L is a lens, S is a slit, and BS is a beam splitter. The light emitted from the xenon lamp used as the light source is condensed on the entrance slit S1 of the excitation side spectroscope by the lenses L1 and L2. The light that has passed through S1 is split by the diffraction grating and exits from the excitation slit through the exit slit S2. A part of the light is separated by the beam splitter BS, irradiated to the detector, and the amount of excitation light is measured. The remaining excitation light passes through the lens L3 and is collected on the sample cell. In addition, the excitation side spectroscope of the present embodiment corresponds to the spectroscopic illumination device 11.

試料(例えば測定対象物およびサンプル等)が発した蛍光は、レンズL4、L5により集光され、スリットS3から蛍光側分光器に入る。蛍光側分光器では回折格子により分光され、出射スリットS4を通り、最後に光電子増倍管(Photomultiplier Tube:以降ホトマル)に入り、増幅されるとともに強度が測定される。なお、本実施例の蛍光側分光器およびホトマルは、分光撮影装置12に相当する。   Fluorescence emitted from a sample (for example, a measurement object and a sample) is collected by lenses L4 and L5 and enters a fluorescence side spectroscope through slit S3. In the fluorescence spectrometer, the light is dispersed by a diffraction grating, passes through the exit slit S4, and finally enters a photomultiplier tube (hereinafter referred to as “photomultiplier”), where it is amplified and the intensity is measured. In addition, the fluorescence side spectroscope and the photomultiplier of the present embodiment correspond to the spectroscopic imaging device 12.

F7000ではEEMを測定する際、測定条件を操作できる。以下に操作できる測定条件を述べる。   In F7000, measurement conditions can be manipulated when measuring EEM. The measurement conditions that can be operated are described below.

ホトマルは、試料が発する微弱な蛍光を増幅させ検出する機械であり、ホトマルにかける電圧を上げることによって増倍率を上げられる。F7000では、ホトマル電圧は250V、400V、700V、950Vの4段階から選ぶことができる。ホトマル電圧400Vに対して、700Vでは増幅率は約100倍になる。しかし、試料の蛍光とともにノイズも増幅される。   Photomal is a machine that amplifies and detects weak fluorescence emitted from a sample, and the multiplication factor can be increased by increasing the voltage applied to the photomal. In F7000, the photomultiplier voltage can be selected from four levels of 250V, 400V, 700V, and 950V. With respect to the photomultiplier voltage of 400V, the amplification factor is about 100 times at 700V. However, noise is amplified along with the fluorescence of the sample.

励起側スリットは図16のS1、S2、蛍光側スリットは図16のS3、S4である。スリットの幅は、1.0nm、2.5nm、5.0nm、10.0nm、20.0nmから選択できる。試料に照射される励起光量は、励起側スリット幅によって調節し、検出器に入る蛍光量は、蛍光側スリット幅によって調節できる。ホトマルの許容信号強度を超えない限り強い蛍光を測定できた方がよいが、蛍光側スリット幅が大きすぎると蛍光スペクトルの波長分解能が悪化したり、励起側スリット幅が大きく励起光が強すぎると試料が劣化したりする可能性がある。したがって、スリット幅とホトマル電圧を調整し、十分な蛍光強度が得られ、かつ精度も保てる条件を見つけ出す必要がある。   The excitation side slits are S1 and S2 in FIG. 16, and the fluorescence side slits are S3 and S4 in FIG. The slit width can be selected from 1.0 nm, 2.5 nm, 5.0 nm, 10.0 nm, and 20.0 nm. The amount of excitation light applied to the sample can be adjusted by the excitation side slit width, and the amount of fluorescence entering the detector can be adjusted by the fluorescence side slit width. It is better to be able to measure strong fluorescence as long as it does not exceed the allowable signal intensity of Photomal, but if the fluorescence side slit width is too large, the wavelength resolution of the fluorescence spectrum will deteriorate, or if the excitation side slit width is large and the excitation light is too strong The sample may be deteriorated. Therefore, it is necessary to adjust the slit width and the photomultiplier voltage to find a condition that can provide sufficient fluorescence intensity and can maintain accuracy.

励起光、蛍光の最大波長範囲は、いずれも200nm〜900nm、波長間隔は蛍光が1〜50nm、蛍光波長間隔は1〜10nmである。分光蛍光光度計の分光器やホトマルには波長特性があるため、試料固有のスペクトルを正確に測定するためには補正を行う必要があり、補正を行うための装置関数は波長帯によって異なる。したがって、測定波長範囲を大きくすると装置の特性や装置関数など純粋な試料の蛍光以外の要素を測定値に含めてしまう可能性が大きくなる。試料の特徴を十分に捉えるのに過不足ない波長帯を決定することが必要となる。   The maximum wavelength ranges of excitation light and fluorescence are both 200 nm to 900 nm, the wavelength interval is 1 to 50 nm for fluorescence, and the wavelength interval for fluorescence is 1 to 10 nm. Since the spectrophotometer and photomultiplier of the spectrofluorometer have wavelength characteristics, it is necessary to perform correction in order to accurately measure the spectrum specific to the sample, and the device function for performing correction varies depending on the wavelength band. Therefore, when the measurement wavelength range is increased, there is a high possibility that elements other than the fluorescence of a pure sample such as device characteristics and device functions will be included in the measurement value. It is necessary to determine a wavelength band that is not excessive or insufficient to sufficiently capture the characteristics of the sample.

スキャンスピードは、1分間に計測できる波長範囲を示し、30nmから60000nmまで設定できる。   The scan speed indicates a wavelength range that can be measured in one minute, and can be set from 30 nm to 60000 nm.

レスポンスは、試料に励起光を照射してから蛍光を測定するまでの時間であり、スキャンスピードに合わせて自動的に決定するか、0.002〜8.0秒の範囲で、手動で設定することもできる。   The response is the time from when the sample is irradiated with the excitation light until the fluorescence is measured, and is automatically determined according to the scan speed or manually set in the range of 0.002 to 8.0 seconds. You can also

(2−2−2.解析ソフト)
分光蛍光光度計の測定値の読み込みにはFL−Solutions(商品名)、データの記述にはMicrosoft Office Excel 2003(商品名)、データの解析にはMATLAB(登録商標)を用いた。FL−Solutionsは本工程2において用いた分光蛍光光度計F7000付属のソフトウェアであり、F7000の制御、スペクトルの補正、データの出力、ピーク検出などを行うことができる。本工程2ではF7000の制御とスペクトルの補正のみに用い、データはエクセル形式で出力した。なお、本解析ソフトの処理は、計算処理部24の励起・蛍光マトリクス測定部24−1およびデータ解析部24−2の処理に主に相当する。
(2-2-2. Analysis software)
FL-Solutions (trade name) was used to read the measured values of the spectrofluorometer, Microsoft Office Excel 2003 (trade name) was used to describe the data, and MATLAB (registered trademark) was used to analyze the data. FL-Solutions is software attached to the spectrofluorometer F7000 used in this step 2, and can perform control of F7000, spectrum correction, data output, peak detection, and the like. In this step 2, it was used only for controlling F7000 and correcting the spectrum, and the data was output in an Excel format. The processing of this analysis software mainly corresponds to the processing of the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 and the data analysis unit 24-2 of the calculation processing unit 24.

データの解析にはすべて数値解析ソフトウェア(MATLAB R2007b(商品名)、The MathWorks, Inc.(会社名))を用いた。MATLAB(登録商標)は数値計算用ソフトウェアであり、行列計算、データ解析、画像処理などの豊富なライブラリを持つ。Microsoft Excel(商品名)を用いて保存したデータを読み込み、主成分分析を行い、グラフなどで出力するまでの工程にMATLAB(登録商標)を用いた。主成分得点のグラフや、主成分負荷量の図などの出力データに合わせて、データの読み込みから結果の出力までを一連の流れとしてプログラムを組んだ。   Numerical analysis software (MATLAB R2007b (trade name), The MathWorks, Inc. (company name)) was used for all data analysis. MATLAB (registered trademark) is software for numerical calculation, and has an abundant library for matrix calculation, data analysis, image processing, and the like. Data stored using Microsoft Excel (trade name) was read, principal component analysis was performed, and MATLAB (registered trademark) was used in the process of outputting as a graph or the like. In accordance with the output data such as the graph of the principal component score and the graph of the principal component load amount, a program was organized as a series of flow from data reading to result output.

(2−2−3.測定試料)
励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定する試料(例えば測定対象物およびサンプル等)は、測定対象物のパン生地画分であるサンプルのグルテンやプライマリースターチ、および、測定対象物のパン生地そのものである。これらの試料を上述の図6に示すF7000の測定用セル(粉体ホルダー)に入れて測定した。
(2-2-3. Measurement sample)
Samples to be measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 (for example, measurement objects and samples) are the gluten and primary starch of the sample that is the bread dough fraction of the measurement objects, and the bread dough itself of the measurement objects. . These samples were put in the measurement cell (powder holder) of F7000 shown in FIG. 6 and measured.

サンプルのグルテンは、塩を添加した測定対象物のパン生地から抽出したグルテン(塩添加グルテン)と、塩を添加していない測定対象物のパン生地から抽出したグルテン(塩無添加グルテン)の2種類をそれぞれ5サンプルずつ用意した。−80℃の冷凍庫で冷凍保存したものを常温で解凍し、測定用セルに入れ、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定を行った。   The sample gluten consists of two types: gluten extracted from the bread dough of the measurement object to which salt is added (gluten added) and gluten extracted from the bread dough of the measurement object to which no salt is added (gluten-free gluten). Five samples were prepared for each. What was frozen and stored in a freezer at −80 ° C. was thawed at room temperature, placed in a measurement cell, and measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1.

サンプルのプライマリースターチは凍結乾燥させ、−20℃で保存したものを常温で解凍し、溶媒の水を加えない粉状のプライマリースターチ、及び、粉状のプライマリースターチと溶媒の蒸留水を10:2、10:3、10:4、10:5、10:6、10:7の割合で混合した7種類のサンプルを作成した。粉状のプライマリースターチと溶媒含有率(粉対水比)10:7のプライマリースターチはそれぞれ5サンプル、他は2サンプルずつ作成した。なお、粉対水比10:7はパン生地自体の小麦粉対水比と等しく、これ以上水を加えると水が分離してしまい、測定用セルの隙間からしみ出てしまう。   Sample primary starch was lyophilized and thawed at -20 ° C. at room temperature, and powdered primary starch without adding solvent water, and powdered primary starch and solvent distilled water 10: 2 Seven types of samples mixed at a ratio of 10: 3, 10: 4, 10: 5, 10: 6, 10: 7 were prepared. Five samples of powdery primary starch and 5: 1 primary starch with a solvent content (powder to water ratio) of 10: 7 were prepared, and two samples were prepared for the others. The flour-to-water ratio of 10: 7 is equal to the flour-to-water ratio of the bread dough itself. If more water is added, the water separates and exudes from the gaps in the measurement cell.

測定対象物のパン生地は、十分にグルテンが発達しているファイナル段階の物(上述の1−2を参照)を用いた。−80℃の冷凍庫で冷凍保存したものを常温で解凍し、5サンプルを励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定した。   As the bread dough to be measured, a final stage product (see 1-2 above) in which gluten was sufficiently developed was used. What was frozen and stored in a freezer at −80 ° C. was thawed at room temperature, and 5 samples were measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1.

(2−2−4.測定条件)
図17にF7000における測定条件を示す。
(2-2-4. Measurement conditions)
FIG. 17 shows the measurement conditions at F7000.

サンプルのグルテンを構成するアミノ酸の蛍光スペクトルのピークは700nm以下の範囲で検出できることから、測定範囲を200−700nmとした。   Since the peak of the fluorescence spectrum of the amino acid constituting the gluten of the sample can be detected in the range of 700 nm or less, the measurement range was set to 200 to 700 nm.

予備実験においてスリット幅を5nmと10nmに設定し、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定を行ったところ、10nmスリットで測定したデータのほうが、サンプルのグルテンとプライマリースターチが明確に判別できた。そのため、本工程2では10nmスリットを採用した。   In the preliminary experiment, the slit width was set to 5 nm and 10 nm, and measurement was performed by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. As a result, the data measured with the 10 nm slit clearly identified the gluten and the primary starch of the sample. . Therefore, a 10 nm slit was adopted in this step 2.

ホトマル電圧は400Vと700Vの間で選択できるが、700Vでは蛍光強度が最大値を超えてしまう波長条件が存在したため、400Vとした。   The photomultiplier voltage can be selected between 400V and 700V, but at 700V, there was a wavelength condition where the fluorescence intensity exceeded the maximum value, so it was set to 400V.

レスポンスは最短の0.002秒に設定した。   The response was set to a minimum of 0.002 seconds.

(2−2−5.データの前処理)
F7000を用いて励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定したEEMは、そのままではデータ解析部24−2により主成分分析を行うことができないため、データに対して前処理を行うことが必要となる。前処理は、主に蛍光以外を由来とするデータの削除とデータの並び替えからなる。なお、前処理は、計算処理部24の励起・蛍光マトリクス測定部24−1において行われる。
(2-2-5. Pre-processing of data)
The EEM measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 using F7000 cannot be subjected to principal component analysis by the data analysis unit 24-2 as it is, so it is necessary to perform preprocessing on the data. Become. The preprocessing mainly includes deletion of data originating from other than fluorescence and rearrangement of data. The preprocessing is performed in the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 of the calculation processing unit 24.

試料が励起光を吸収し蛍光を発するとき、その蛍光波長は吸収した励起光よりも長くなる。これは、Stokesの法則により分子の蛍光エネルギーは常に励起光エネルギー以下になるため、蛍光は励起光よりも長い波長を持つことになるからである。F7000を用いたEEM測定では、設定した波長範囲でのすべての励起光と蛍光について調べるため、蛍光波長のほうが励起波長よりも短波長側にあるデータも存在する。   When the sample absorbs excitation light and emits fluorescence, the fluorescence wavelength becomes longer than the absorbed excitation light. This is because the fluorescence energy of the molecule is always less than or equal to the excitation light energy according to Stokes' law, so that the fluorescence has a longer wavelength than the excitation light. In the EEM measurement using F7000, in order to investigate all the excitation light and fluorescence in the set wavelength range, there is data in which the fluorescence wavelength is shorter than the excitation wavelength.

さらに、紛体などサンプルに励起光を当てると、その励起光と同じ波長の散乱光、および2倍、3倍の波長の2次光、3次光が観察されるが、データ解析においては、これらのデータを除いて解析を行った。   Furthermore, when excitation light is applied to a sample such as powder, scattered light having the same wavelength as that of the excitation light, and secondary light and tertiary light having a wavelength twice or three times that of the excitation light are observed. Analysis was carried out except for the data.

励起・蛍光マトリクス測定部24−1により散乱光の影響を取り除いたデータは、そのままでは3次元データになるため、励起波長と蛍光波長の組み合わせを「波長条件」として扱い、データ解析部24−2により2次元データに展開した。これは、あるデータセットに対して主成分分析を行う場合、そのデータセットは(測定対象物・サンプル数)×(変量数)の2次元マトリクスで記述される必要があるからである。その結果、(101の励起波長)×(101の蛍光波長)からなる計10201の波長条件となった。   Since the data from which the influence of the scattered light is removed by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 becomes three-dimensional data as it is, the combination of the excitation wavelength and the fluorescence wavelength is treated as a “wavelength condition”, and the data analysis unit 24-2 To develop two-dimensional data. This is because when performing principal component analysis on a certain data set, the data set needs to be described in a two-dimensional matrix of (measurement object / number of samples) × (variable number). As a result, a total of 10201 wavelength conditions consisting of (101 excitation wavelength) × (101 fluorescence wavelength) were obtained.

(2−2−6.主成分分析)
上述の2−2−5において励起・蛍光マトリクス測定部24−1により前処理を行ったデータに対して、データ解析部24−2により主成分分析を行った。
(2-2-6. Principal component analysis)
The principal component analysis was performed by the data analysis unit 24-2 on the data preprocessed by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 in the above 2-2-5.

データ解析部24−2において行われる主成分分析は、データから変量ごとに固有ベクトルを計算する過程と、その固有ベクトルからデータの主成分得点を求める過程からなる。固有ベクトルの計算は、データを説明する「ものさし」を作成する過程、主成分得点の算出はその「ものさし」を使って各サンプルの位置を計算する過程ということができる。したがって、あるデータセットで固有ベクトルを計算して「ものさし」を作成し、測定変量(本実施例では波長条件)が同じであれば、その「ものさし」を別のデータセットに適用することが可能になる。   The principal component analysis performed in the data analysis unit 24-2 includes a process of calculating eigenvectors for each variable from the data, and a process of obtaining the principal component score of the data from the eigenvectors. The calculation of eigenvectors can be said to be a process of creating a “measurement” that explains the data, and the calculation of the principal component score is a process of calculating the position of each sample using the “measurement”. Therefore, it is possible to create a “measurement” by calculating eigenvectors in one data set and apply the “measurement” to another data set if the measurement variable (in this example, the wavelength condition) is the same. Become.

本工程2では、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された、サンプルとなる塩無添加グルテン、塩添加グルテン、粉対水比10:7のプライマリースターチそれぞれ5サンプルの計15サンプルのEEMデータから、データ解析部24−2により主成分固有ベクトルを求め、その固有ベクトルを用いて2種類のサンプルのグルテン、7種類のサンプルのプライマリースターチ、測定対象物のパン生地の主成分得点を求めた。つまり、データ解析部24−2により、サンプルとなるグルテンとデンプンという測定対象物のパン生地を構成する主要成分から「ものさし」をつくり、その「ものさし」における各サンプルの位置づけを調べたことになる。   In this step 2, the EEM of 15 samples in total, which is obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, is 5 samples each including 5 samples of salt-free gluten, salt-added gluten, and primary starch with a powder to water ratio of 10: 7. From the data, a principal component eigenvector was obtained by the data analysis unit 24-2, and using the eigenvector, two types of gluten, seven types of primary starch, and a bread dough score of the measurement object were obtained. That is, the data analysis unit 24-2 creates a “measuring” from the main components constituting the bread dough of the measurement object, ie, gluten and starch as samples, and examines the position of each sample in the “measuring”.

(2−3.工程2の結果と考察)
(2−3−1.EEM)
励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された、サンプルの塩無添加グルテン、塩添加グルテン、溶媒の水を加えていないプライマリースターチ、溶媒含有率(粉対水比)10:7のプライマリースターチと、測定対象物のパン生地のそれぞれについてEEMを図18〜図22に示す。
(2-3. Results and discussion of step 2)
(2-3-1. EEM)
Sample obtained with the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, salt-free gluten, salt-added gluten, primary starch without added solvent water, solvent content (powder to water ratio) 10: 7 primary starch And EEM about each of the bread dough of a measuring object is shown in FIGS.

図18および図19に示すように、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された、サンプルの塩無添加グルテンのEEMとサンプルの塩添加グルテンのEEMとは、ほぼ違いがなく、励起波長/蛍光波長:300nm/330−340nmに高い蛍光ピークが見られ、200−220nm/330−340nm、300nm/690nm低いピークが見られる。   As shown in FIGS. 18 and 19, there is almost no difference between the EEM of the sample-free salt-added gluten and the sample of the salt-added gluten obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, and the excitation wavelength. / Fluorescence wavelength: A high fluorescence peak is seen at 300 nm / 330-340 nm, and a 200-220 nm / 330-340 nm, 300 nm / 690 nm lower peak is seen.

図20に示すように、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された、溶媒の水を加えていないプライマリースターチのEEMでは、励起波長/蛍光波長:280nm/330nmに低いピークが見られ、励起波長200nm付近に蛍光強度の高いピークの裾のようなものが見られる。特に、蛍光波長320nm付近では、励起波長200nm以下の範囲にピークが存在することが推測される。励起波長/蛍光波長:280nm/330nmのピークは、図18および図19に示したグルテンに比べ明確ではない。   As shown in FIG. 20, in the EEM of the primary starch obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 without adding the solvent water, a low peak is seen at the excitation wavelength / fluorescence wavelength: 280 nm / 330 nm, A peak like a peak of high fluorescence intensity is seen near an excitation wavelength of 200 nm. In particular, in the vicinity of the fluorescence wavelength of 320 nm, it is estimated that a peak exists in the range of the excitation wavelength of 200 nm or less. Excitation wavelength / fluorescence wavelength: The peak at 280 nm / 330 nm is not clear compared to the gluten shown in FIGS.

図21に示すように、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された、溶媒含有率(粉対水比)10:7のプライマリースターチのEEMは、ピークの位置は、図20に示した溶媒の水を加えていないプライマリースターチと同じだが、ピークの高さは低い。つまり、溶媒の水が加わることによって新たな蛍光ピークが現れるのではなく、単純にサンプルのプライマリースターチの蛍光が弱くなることを示している。   As shown in FIG. 21, the EEM of the primary starch having a solvent content (powder to water ratio) of 10: 7 acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 is shown in FIG. Same as primary starch without added solvent water, but with lower peak height. In other words, it does not show a new fluorescence peak due to the addition of solvent water, but simply indicates that the fluorescence of the primary starch of the sample is weakened.

図22に示すように、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された、測定対象物のパン生地のEEMは、図18および図19に示した、サンプルのグルテン類のEEMに近く、励起波長/蛍光波長:290nm/340nmに明確なピークが見られる。また、図18および図19に示したグルテン類のEEMに比べて、200−250nm/330nmの範囲の蛍光が強い。図20および図21に示したプライマリースターチのEEMでは、この範囲にピークの裾が見られることから、この蛍光ピークは、サンプルのプライマリースターチによるものだと考えられる。   As shown in FIG. 22, the EEM of the bread dough of the measurement target obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 is close to the EEM of the sample gluten as shown in FIGS. / Fluorescence wavelength: A clear peak is observed at 290 nm / 340 nm. In addition, the fluorescence in the range of 200 to 250 nm / 330 nm is stronger than the gluten EEM shown in FIGS. In the EEM of primary starch shown in FIG. 20 and FIG. 21, since the tail of the peak is seen in this range, this fluorescence peak is considered to be due to the primary starch of the sample.

(2−3−2.寄与率)
データ解析部24−2により抽出された、各主成分によって説明されるデータの割合である寄与率を図23に示す。図23に示すように、第1主成分の寄与率は97%を超え、1つの軸によってデータの大部分が説明されている。逆に第3主成分以降は寄与率が1%以下となる。ここで、寄与率とは、主成分の分散、すなわち固有値をデータ全体の分散で除した値であり、寄与率が1に近いほど、その主成分は元のデータを良く表しているといえる。
(2-3-2. Contribution rate)
FIG. 23 shows the contribution ratio, which is the ratio of data explained by each principal component, extracted by the data analysis unit 24-2. As shown in FIG. 23, the contribution ratio of the first principal component exceeds 97%, and most of the data is explained by one axis. On the other hand, after the third main component, the contribution rate is 1% or less. Here, the contribution rate is a variance of the principal component, that is, a value obtained by dividing the eigenvalue by the variance of the entire data. The closer the contribution rate is to 1, the better the principal component represents the original data.

(2−3−3.主成分負荷量)
データ解析部24−2により抽出された、第1主成分から第3主成分までの主成分負荷量を図24〜図26に示す。ここで、主成分負荷量とは、主成分と元の変量との相関係数、すなわち固有ベクトルであり、主成分と元の変量の関連を示す。主成分負荷量を参照することにより、主成分の解釈を行うことができる。例えば、ある主成分の主成分負荷量が特定の波長範囲で大きな値をとり、その波長範囲がある物質の蛍光ピークが観察される波長範囲に一致するとき、その主成分と物質を関連づけることができる。
(2-3-3. Principal component loading)
The principal component load amounts from the first principal component to the third principal component extracted by the data analysis unit 24-2 are shown in FIGS. Here, the principal component load amount is a correlation coefficient between the principal component and the original variable, that is, an eigenvector, and indicates the relationship between the principal component and the original variable. By referring to the principal component loading, the principal component can be interpreted. For example, when the principal component loading amount of a certain main component takes a large value in a specific wavelength range, and the fluorescence peak of a substance having a certain wavelength range coincides with the observed wavelength range, the main component can be associated with the substance. it can.

図24に示すように、データ解析部24−2により抽出された、第1主成分の主成分負荷量では、励起波長/蛍光波長:300nm/340nmと300nm/690nmに負のピークがあり、励起波長200−230nmの範囲で正の相関が大きい。言い換えれば、サンプルのグルテンのEEMのピークに当たる波長帯は負の相関が大きく、サンプルのプライマリースターチのEEMが高い蛍光強度を示す波長帯は正の相関が大きいと言える。これらの波長帯がそれぞれグルテンとプライマリースターチの特徴になっていることが示されている。   As shown in FIG. 24, the main component loading amount of the first main component extracted by the data analysis unit 24-2 has negative peaks at excitation wavelengths / fluorescence wavelengths: 300 nm / 340 nm and 300 nm / 690 nm. The positive correlation is large in the wavelength range of 200 to 230 nm. In other words, it can be said that the wavelength band corresponding to the EEM peak of the gluten of the sample has a large negative correlation, and the wavelength band in which the EEM of the sample primary starch shows a high fluorescence intensity has a large positive correlation. It has been shown that these wavelength bands are characteristic of gluten and primary starch, respectively.

図25に示すように、データ解析部24−2により抽出された、第2主成分の主成分負荷量では、ピークの位置は図24に示した第1主成分と同じ位置にあるが、励起波長/蛍光波長:300nm/340nmのピークの中心は負の値をとり、まわりは正の値をとっている。   As shown in FIG. 25, in the principal component load amount of the second principal component extracted by the data analysis unit 24-2, the peak position is at the same position as the first principal component shown in FIG. Wavelength / fluorescence wavelength: The center of the peak of 300 nm / 340 nm takes a negative value, and the surroundings take a positive value.

図26に示すように、データ解析部24−2により抽出された、第3主成分の主成分負荷量では、図25に示した第2主成分のほぼ逆となっており、励起波長300nmにおいて長波長側に正のピーク、短波長側に負のピークが見られる。   As shown in FIG. 26, the principal component load amount of the third principal component extracted by the data analysis unit 24-2 is almost opposite to that of the second principal component shown in FIG. A positive peak is seen on the long wavelength side and a negative peak is seen on the short wavelength side.

(2−3−4.主成分得点プロット)
図27に、データ解析部24−2により作成された、第1主成分と第2主成分の主成分得点を軸にとった各測定対象物およびサンプルの主成分得点プロットを示す。主に第1主成分によってサンプルのグルテンとプライマリースターチが分離でき、主に第2主成分により溶媒含有率(含水率)が説明される。ここで、主成分得点は、新たに求めた主成分という変量で表される測定対象物およびサンプルの値である。主成分得点プロットは、2つの主成分を軸とする平面上に、主成分得点を座標として各測定対象物およびサンプルを位置づけることにより、主成分により説明される測定対象物およびサンプル間の差異が視覚的に表現できる図である。
(2-3-4. Principal component score plot)
FIG. 27 shows a principal component score plot of each measurement object and sample around the principal component scores of the first principal component and the second principal component, created by the data analysis unit 24-2. The gluten and primary starch of the sample can be separated mainly by the first main component, and the solvent content (water content) is mainly explained by the second main component. Here, the principal component score is a value of the measurement object and the sample expressed by a variable called a newly obtained principal component. Principal component score plots position each measurement object and sample with the principal component score as coordinates on a plane with two principal components as axes, so that the difference between the measurement object and the sample explained by the principal component is It is a figure which can be expressed visually.

より厳密には、主成分得点プロット上で、溶媒である水の水分割合を変えたサンプルのプライマリースターチの主成分得点は、図28の点線のようにある傾きをもった直線上に並ぶ。これらのプライマリースターチサンプル間の差は溶媒量(水分量)のみで説明されるため、データ解析部24−2によりこの直線は「溶媒軸」(水分軸)と定義することができる(図28の点線)。さらに、データ解析部24−2に設定された、溶媒軸に垂直な(すなわち、直交する)「成分軸」(図28の実線)では、溶媒である水分の影響が取り除かれるため、水分量を考慮せずに測定対象物およびサンプルの属性を考察することができると考えられる。   More strictly, on the principal component score plot, the primary starch principal component scores of the samples in which the water content of the solvent is changed are arranged on a straight line having a certain slope as shown by the dotted line in FIG. Since the difference between these primary starch samples is explained only by the amount of solvent (water content), this straight line can be defined as the “solvent axis” (water axis) by the data analysis unit 24-2 (FIG. 28). dotted line). Furthermore, in the “component axis” (solid line in FIG. 28) that is set in the data analysis unit 24-2 and is perpendicular to the solvent axis (that is, perpendicular to the solvent axis) (solid line in FIG. 28), the influence of moisture as a solvent is removed. It is considered that the attributes of the measurement object and the sample can be considered without consideration.

サンプルのグルテンは、元々測定対象物のパン生地に含まれていた物質であるが、上述の工程1に示した抽出の過程で溶媒である水を加える操作が入るため、測定対象物のパン生地中のグルテンと、抽出されたグルテン単体の溶媒含有率(水分量)が異なっている可能性がある。サンプルのプライマリースターチの場合も、抽出されたサンプル単体として測定するプライマリースターチの水分含量を測定対象物のパン生地中のデンプンの水分含量に合わせることは困難である。したがって、抽出したサンプルのグルテンとプライマリースターチを測定対象物のパン生地中のグルテンやデンプンに対応させて考える上で、データ解析部24−2により、溶媒含有率(水分含量)を考慮せずに測定対象物およびサンプル間の差異を調べる本工程2の方法は大変有効である。   The gluten of the sample is a substance originally contained in the bread dough of the measurement object. However, since the operation of adding water as a solvent is included in the extraction process shown in Step 1 above, There is a possibility that the solvent content (water content) of gluten and the extracted gluten alone are different. Also in the case of the sample primary starch, it is difficult to match the water content of the primary starch measured as the extracted sample alone with the water content of starch in the bread dough of the measurement object. Therefore, when considering the gluten and primary starch of the extracted sample corresponding to the gluten and starch in the bread dough of the measurement object, the data analysis unit 24-2 measures without considering the solvent content (water content). The method of Step 2 for examining the difference between the object and the sample is very effective.

データ解析部24−2により作成された、第1主成分と第3主成分の主成分得点プロットを図29に示す。図29に示すように、データ解析部24−2により作成された、第1主成分と第2主成分の主成分得点プロットに比べて、サンプルのプライマリースターチサンプルの並び方にばらつきが見られ、「溶媒軸」を見出すことは難しい。しかし、やはり第1主成分によって、サンプルのグルテン、測定対象物のパン生地、サンプルのプライマリースターチは分けることができる。   FIG. 29 shows a principal component score plot of the first principal component and the third principal component created by the data analysis unit 24-2. As shown in FIG. 29, compared to the principal component score plot of the first principal component and the second principal component created by the data analysis unit 24-2, there is a variation in the arrangement of the primary starch samples of the samples. It is difficult to find the “solvent axis”. However, the gluten of the sample, the dough of the measurement object, and the primary starch of the sample can be separated by the first main component.

なお、塩の有無はEEMに全く反映されなかったため、データ解析部24−2による主成分分析においても2種類のグルテンを分離することはできなかった。   In addition, since the presence or absence of salt was not reflected at all in the EEM, the two types of gluten could not be separated even in the principal component analysis by the data analysis unit 24-2.

(2−4.工程2のまとめ)
以上、上述したように、工程2において、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたEEMに基づいて、データ解析部24−2によりサンプルのグルテンと測定対象物のパン生地中の他の成分の判別可能性を調べ、判別のための手法を確立した。
(2-4. Summary of step 2)
As described above, in step 2, based on the EEM acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, the data analysis unit 24-2 performs gluten of the sample and other components in the bread dough of the measurement target. We investigated the possibility of discrimination and established a method for discrimination.

具体的には、工程2において、分光蛍光光度計は、特定の波長の励起光を試料に照射したときの蛍光スペクトルを測定するための装置であるF7000を用いて、励起・蛍光マトリクス測定部24−1によりEEMの測定も行うことができ、1試料(例えば測定対象物およびサンプル)につき1つのEEMが測定される。また、工程2において、サンプルのグルテン、プライマリースターチ、測定対象物のパン生地のEEMを励起・蛍光マトリクス測定部24−1により計測し、散乱光の除去や次元の調節を行った後、データ解析部24−2により主成分分析を用いて分析することにより、サンプルのグルテンと測定対象物のパン生地中の他の成分(主にプライマリースターチ)の判別が可能であった。また、工程2において、溶媒含有率(含水率)を変えた溶媒含有サンプルのプライマリースターチは、データ解析部24−2により第1主成分と第2主成分の主成分得点プロット上で1直線上に並んだ。   Specifically, in step 2, the spectrofluorometer uses the F7000, which is a device for measuring the fluorescence spectrum when the sample is irradiated with excitation light of a specific wavelength, and the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24. The EEM can also be measured by -1, and one EEM is measured for one sample (for example, a measurement object and a sample). In step 2, the sample gluten, primary starch, and EEM of the bread dough to be measured are measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, and after removing scattered light and adjusting the dimensions, the data analysis unit It was possible to discriminate between the gluten of the sample and other components (mainly primary starch) in the bread dough of the measurement object by performing analysis using principal component analysis according to 24-2. In step 2, the primary starch of the solvent-containing sample with the solvent content (water content) changed is linearly plotted on the principal component score plot of the first principal component and the second principal component by the data analysis unit 24-2. Lined up.

以上で、工程2の説明を終える。   This is the end of the description of step 2.

[工程3.EEM イメージングシステムによるパン生地断面の撮影とグルテン分布の可視化]
続いて、工程3について以下に説明する。
[Step 3. Photographing bread dough cross section and visualization of gluten distribution by EEM imaging system]
Subsequently, step 3 will be described below.

(3−1.工程3の目的)
上記工程2にて上述した通り、蛍光分光光度計を用いた励起・蛍光マトリクス測定部24−1によるEEM測定と、データ解析部24−2によるEEMデータの主成分分析によって、グルテンとプライマリースターチが判別可能であった。そこで、本工程3では、この工程2の手法を画像計測に応用し、成分分布可視化部24−3により測定対象物のパン生地断面の平面領域内を1画素ずつ分析することによって、測定対象物のパン生地断面におけるサンプルのグルテン分布を調べ、視覚的にわかりやすい画像という形で表示することを目指した。なお、本工程3は、上述の図3の成分分布可視化部24−3によるステップS4の処理に主に対応する。
(3-1. Purpose of Step 3)
As described above in step 2, gluten and primary starch are obtained by EEM measurement by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 using a fluorescence spectrophotometer and principal component analysis of EEM data by the data analysis unit 24-2. It was distinguishable. Therefore, in this step 3, the method of this step 2 is applied to image measurement, and the component distribution visualization unit 24-3 analyzes the inside of the flat region of the bread dough cross section of the measurement target one pixel at a time. We investigated the gluten distribution of the sample in the bread dough cross section and aimed to display it in the form of a visually understandable image. In addition, this process 3 mainly respond | corresponds to the process of step S4 by the above-mentioned component distribution visualization part 24-3 of FIG.

(3−2.工程3の材料と方法)
(3−2−1 励起・蛍光マトリクス)
励起・蛍光マトリクス測定部24−1により励起・蛍光マトリクス(EEM)を測定する方法は大別して2種類ある。1つ目の方法は、上述の図8に示すように、測定機器の素子の位置をxy方向に変えながら、試料断面の1画素にあたる領域の励起・蛍光マトリクスを順次測定していくXY走査法、ライン走査法などである。XY走査法では、単素子の検出器で試料断面の励起・蛍光マトリクスを測定し、ライン走査法では、単素子が1列に並んだ検出器で一度に複数の画素の励起・蛍光マトリクスを測定する。しかし、いずれの方法も試料断面が大きい場合は測定に時間を要する。
(3-2. Material and method of step 3)
(3-2-1 Excitation / fluorescence matrix)
There are roughly two types of methods for measuring the excitation / fluorescence matrix (EEM) by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. In the first method, as shown in FIG. 8 described above, the XY scanning method of sequentially measuring the excitation / fluorescence matrix in the region corresponding to one pixel of the sample cross section while changing the position of the element of the measuring instrument in the xy direction. And line scanning method. In the XY scanning method, the excitation / fluorescence matrix of the sample cross section is measured with a single element detector. In the line scanning method, the excitation / fluorescence matrix of a plurality of pixels is measured at once with a detector in which single elements are arranged in a row. To do. However, both methods require time for measurement when the sample cross section is large.

2つ目の方法は、図30に示すように、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により、試料断面全体を特定の励起波長の光で照射し、観察蛍光波長を次々に変えて撮影をおこなうという操作を,励起波長も変えながら繰り返していくイメージ撮影法であり、画像の取得が迅速なことが特徴である。本工程3においても、励起・蛍光マトリクス測定部24−1によりこのイメージ撮影法を用いている。しかし、試料を完全に均一な励起光で照らすことは難しく、照明ムラを取り除く作業が必要な場合もある。   In the second method, as shown in FIG. 30, the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 irradiates the entire cross section of the sample with light having a specific excitation wavelength, and changes the observation fluorescence wavelength one after another for imaging. This is an image capturing method that repeats the above operation while changing the excitation wavelength, and is characterized by rapid image acquisition. In this process 3 as well, this image capturing method is used by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. However, it is difficult to illuminate the sample with completely uniform excitation light, and it may be necessary to remove illumination unevenness.

(3−2−2.EEMイメージングシステム)
以下に本工程3において用いた測定機器について説明する。励起・蛍光マトリクス測定部24−1により、イメージ撮影法によってEEMデータを測定するEEMイメージングシステム(EEM Imaging System:EEM−IS)の概要を上述の図14に示す。なお、EEMイメージングシステムは、蛍光画像撮影装置10に相当する。
(3-2-2. EEM Imaging System)
The measuring instrument used in this process 3 is demonstrated below. The outline of the EEM imaging system (EEM Imaging System: EEM-IS) in which the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 measures EEM data by an image capturing method is shown in FIG. The EEM imaging system corresponds to the fluorescence image capturing apparatus 10.

図14に示すように、EEM−ISは、分光照明装置11(分光照明部)と分光撮影装置12(分光観察部)によって構成されている。分光照明装置11は、光源110として150Wのキセノンランプ光源に、分光装置112としてグレーティング型分光器を取り付けた装置(相馬光学(会社名)製の特注品)であり、励起光の波長範囲は200−1000nm、波長誤差は±1nmである。また、半値幅(ピークの最大値に対して半分の強度となる波長範囲。ピークの幅を示す)は10nmである。   As shown in FIG. 14, the EEM-IS includes a spectral illumination device 11 (spectral illumination unit) and a spectral imaging device 12 (spectral observation unit). The spectroscopic illumination device 11 is a device (a special order product manufactured by Soma Optics (company name)) having a 150-watt xenon lamp light source as a light source 110 and a grating-type spectroscope as a spectroscopic device 112. The wavelength range of excitation light is 200. -1000 nm, wavelength error is ± 1 nm. Further, the half-value width (wavelength range in which the intensity is half of the maximum value of the peak, indicating the width of the peak) is 10 nm.

分光撮影装置12は、光学部120として蛍光顕微鏡(BXFM(型番),オリンパス(会社名))、分光装置122として液晶チューナブルフィルタ(VS−VIS2−10−MC−35(型番),Cambridge Research and Instrumentation,Inc.(会社名))及び、画像撮影装置124としてCCDカメラ(浜松ホトニクス(会社名)製のORCA−ER−1394(型番))からなる。液晶チューナブルフィルタ(LCTF)は、内蔵された液晶チューニングエレメントに印加する電圧を変えることによってフィルタを透過する蛍光の波長を400−720nmの範囲、波長誤差1.25nmで変えることができる。蛍光の半値幅は20nmである。CCDカメラの画素数は1,344×1,024、階調度は12bit(4096段階)である。   The spectroscopic imaging device 12 includes a fluorescent microscope (BXFM (model number), Olympus (company name)) as the optical unit 120, and a liquid crystal tunable filter (VS-VIS2-10-MC-35 (model number), Cambridge Research and) as the spectroscopic device 122. (Instrumentation, Inc. (company name)) and CCD camera (ORCA-ER-1394 (model number) manufactured by Hamamatsu Photonics (company name)) as the image capturing device 124. The liquid crystal tunable filter (LCTF) can change the wavelength of fluorescence transmitted through the filter by changing the voltage applied to the built-in liquid crystal tuning element with a wavelength error of 1.25 nm in the range of 400-720 nm. The half width of the fluorescence is 20 nm. The number of pixels of the CCD camera is 1,344 × 1,024, and the gradation is 12 bits (4096 steps).

キセノンランプから発せられた光は分光器によって単一波長に分光され、測定対象物・サンプル13に照射される。測定対象物・サンプル13が発する蛍光スペクトルのうち、液晶チューナブルフィルタを透過した波長の光のみがCCDカメラに到達し、測定対象物およびサンプル13の断面の撮影が行われる。分光器を通る励起光の波長を一定に保ったまま、液晶チューナブルフィルタを透過可能な蛍光の波長を変えながら試料断面を撮影していくことにより、その励起光のもとでの蛍光スペクトルを測定できる。次に分光器を通る励起光の波長を変え、同じように蛍光スペクトルを測定する。これを繰り返すことにより、励起・蛍光マトリクス測定部24−1によりEEMを測定できる。   The light emitted from the xenon lamp is split into a single wavelength by the spectroscope and is irradiated to the measurement object / sample 13. Of the fluorescence spectrum emitted from the measurement object / sample 13, only the light having the wavelength transmitted through the liquid crystal tunable filter reaches the CCD camera, and the cross section of the measurement object and the sample 13 is photographed. While keeping the wavelength of the excitation light passing through the spectrometer constant, the fluorescence spectrum under the excitation light can be obtained by taking a sample cross-section while changing the wavelength of the fluorescence that can be transmitted through the liquid crystal tunable filter. It can be measured. Next, the wavelength of the excitation light passing through the spectroscope is changed, and the fluorescence spectrum is measured in the same manner. By repeating this, the EEM can be measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1.

(3−2−3.測定試料)
励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定する試料(例えば測定対象物およびサンプル等)には、サンプルとして塩を添加したグルテン、サンプルとして2通りの溶媒含有率(水分含量)に設定したプライマリースターチ、測定対象物としてディベロップ段階のパン生地を用いた。サンプルのグルテンと測定対象物のパン生地は、凍結保存されたものを常温に戻し、完全に解凍されてから測定用セルに入れて、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定した。
(3-2-3. Measurement sample)
Samples to be measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 (for example, measurement objects and samples) include gluten added with salt as a sample, and primary starch set to two solvent contents (water content) as samples. The bread dough at the development stage was used as the measurement object. The gluten of the sample and the bread dough of the measurement object were returned to room temperature after being frozen and stored in the measurement cell after being completely thawed, and measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1.

測定対象物のパン生地から抽出したサンプルのグルテンとプライマリースターチと、測定対象物のパン生地中のグルテンとデンプンを対応させるためには、サンプルのプライマリースターチを測定対象物のパン生地中のデンプンと同じ溶媒含有率(含水率)に調整する必要がある。本工程3では、2通りの溶媒含有率(水分量)に調整した。以下に2通りの水分量と、その水分量に決めた理由を述べる。   To match the gluten and primary starch of the sample extracted from the bread dough of the measurement object to the gluten and starch in the bread dough of the measurement object, the sample primary starch contains the same solvent as the starch in the bread dough of the measurement object. It is necessary to adjust the rate (moisture content). In this process 3, it adjusted to two types of solvent content rate (water content). Two types of water content and the reasons for determining the water content are described below.

Bakerらによると、測定対象物のパン生地中のデンプン粒は水和物として存在しており、デンプン粒が吸収している水分量は、デンプンを飽和蒸気圧下に放置したときに吸収する水分の量に等しい。そこで、本工程3では、1つ目のプライマリースターチのサンプルとして、凍結乾燥させたプライマリースターチを解凍して蒸発プレートに入れ、グルテンと同じ濃度(2.0%)の食塩水と共に密閉容器内で48時間放置し、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定した。放置前と放置後では、放置前の質量を基準として1.91%質量が増加した。状態としては、多少湿っていたが、粉状であった。   According to Baker et al., Starch granules in the bread dough to be measured exist as hydrates, and the amount of moisture absorbed by the starch granules is the amount of moisture absorbed when the starch is left under saturated vapor pressure. be equivalent to. Therefore, in this step 3, as the first primary starch sample, the freeze-dried primary starch is thawed and placed in an evaporation plate and placed in a sealed container together with a saline solution having the same concentration as gluten (2.0%). The sample was left for 48 hours and measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. Before and after leaving, the weight increased by 1.91% based on the weight before leaving. The condition was slightly wet but powdery.

2つ目のプライマリースターチのサンプルでは、解凍したプライマリースターチと溶媒の水を10:7の割合で混合した。これは、測定対象物のパン生地作成の際の小麦粉と水の割合(溶媒含有率)に等しい。つまり、小麦粉に対して加えた溶媒の水分がデンプンにもグルテンにも均一に分布していることを前提としている。以降、1つ目のプライマリースターチは「PS(粉状)」、2つ目のプライマリースターチは「PS(加水)」と記述する。   In the second primary starch sample, thawed primary starch and solvent water were mixed at a ratio of 10: 7. This is equal to the ratio of flour and water (solvent content) when making the bread dough of the measurement object. That is, it is assumed that the water content of the solvent added to the wheat flour is uniformly distributed in both starch and gluten. Hereinafter, the first primary starch will be described as “PS (powder)”, and the second primary starch will be described as “PS (water)”.

(3−2−4.測定条件)
励起・蛍光マトリクス測定部24−1による測定条件を図31にまとめる。
(3-2-4. Measurement conditions)
The measurement conditions by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 are summarized in FIG.

図31に示すように、蛍光波長範囲は、一般的な液晶チューナブルフィルタにおいて測定可能な最大範囲である。散乱光の影響を取り除くため、測定蛍光波長を励起波長よりも50nm以上長波長側に設定している。   As shown in FIG. 31, the fluorescence wavelength range is the maximum range that can be measured in a general liquid crystal tunable filter. In order to remove the influence of scattered light, the measurement fluorescence wavelength is set to the longer wavelength side by 50 nm or more than the excitation wavelength.

ノイズの影響を最小化するためには、測定蛍光強度を大きくする必要がある。そのために、露光時間は最長の10秒に設定した。   In order to minimize the influence of noise, it is necessary to increase the measured fluorescence intensity. Therefore, the exposure time was set to the longest 10 seconds.

ビニングは、CCDカメラの画素を一定数ひとまとめにし、受光面積を大きくすることにより感度を上げることを表し、ビニング2×2とは、縦2画素、横2画素の計4画素をまとめることを意味する。ビニングを大きくすると、弱い蛍光をとらえることが可能になるが、解像度は下がる。EEM−ISのビニングは、1×1から最大8×8まで指定できる。本工程3では、蛍光強度はある程度犠牲にしても解像度を上げるため、ビニングを2×2に設定した。   Binning means that a certain number of pixels of the CCD camera are grouped together and the sensitivity is increased by increasing the light receiving area. Binning 2 × 2 means that a total of 4 pixels, 2 vertical pixels and 2 horizontal pixels, are combined. To do. Increasing binning makes it possible to capture weak fluorescence but lowers the resolution. EEM-IS binning can be specified from 1 × 1 to a maximum of 8 × 8. In Step 3, the binning was set to 2 × 2 in order to increase the resolution even if the fluorescence intensity was sacrificed to some extent.

倍率は、結像レンズでは1倍、対物レンズでは2.5倍とした。   The magnification was 1 × for the imaging lens and 2.5 × for the objective lens.

カメラの画素数とビニング、顕微鏡倍率から、1視野の大きさは1.89mm×1.44mm、解像度は2.81μm/ピクセルとなった。ただし、データ量が多いこと、及び視野の縁部分は照明ムラの影響を受けやすいことから、実際に励起・蛍光マトリクス測定部24−1による測定に使ったものは、画像の中心の、縦・横の長さが元の画像の1/4となる範囲である(図32を参照)。   From the camera pixel count, binning, and microscope magnification, the size of one field of view was 1.89 mm × 1.44 mm, and the resolution was 2.81 μm / pixel. However, since the amount of data is large and the edge portion of the field of view is easily affected by uneven illumination, what is actually used for measurement by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 is the vertical / The horizontal length is a range that is ¼ of the original image (see FIG. 32).

(3−2−5.ダーク補正とフラット補正)
EEM−ISにおいて測定したデータには、カメラのノイズや装置の照明ムラが含まれてしまう。そこで、励起・蛍光マトリクス測定部24−1によりカメラのノイズを取り除くダーク補正と照明ムラを補正するフラット補正を行った。
(3-2-5. Dark correction and flat correction)
Data measured by EEM-IS includes camera noise and device illumination unevenness. Therefore, dark correction for removing camera noise and flat correction for correcting illumination unevenness were performed by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1.

CCDカメラには熱雑音などにより発生する暗電流ノイズが存在する。暗電流ノイズの程度は露光時間や温度に依存する。これを補正するために、励起・蛍光マトリクス測定部24−1によりEEMと同じ露光時間・ビニングに装置を設定し、カメラのシャッターを閉じた状態でダーク画像を撮影した。励起・蛍光マトリクス測定部24−1により16枚のダーク画像を積算平均したものを最終的なダーク画像とし、各波長条件で撮影したサンプル画像からダーク画像を差し引いた。   The CCD camera has dark current noise generated by thermal noise or the like. The degree of dark current noise depends on the exposure time and temperature. In order to correct this, the apparatus was set to the same exposure time and binning as the EEM by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, and a dark image was taken with the camera shutter closed. An average of 16 dark images obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 was used as a final dark image, and the dark image was subtracted from the sample image taken under each wavelength condition.

本工程3において用いる上述の図30に示したイメージ撮影法では、試料(例えば測定対象物およびサンプル等)表面に励起光が不均一に当たる照明ムラが生じることがある。これを補正するために、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により標準白色板の反射光を撮影したフラット画像の輝度値で各測定対象物およびサンプルの画像を割った。具体的には、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により、420nm−670nmの範囲で10nmごとに設定した励起光を標準白色板に当て、同波長での蛍光画像を各波長につき4枚撮影した。26波長条件×4枚、計104枚の画像を積算平均したものをフラット画像とした。   In the above-described image photographing method shown in FIG. 30 used in step 3, there may be illumination unevenness in which excitation light is unevenly applied to the surface of a sample (for example, a measurement object and a sample). In order to correct this, the image of each measurement object and the sample was divided by the luminance value of the flat image obtained by photographing the reflected light of the standard white plate by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. Specifically, the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 applies excitation light set every 10 nm in a range of 420 nm to 670 nm to a standard white plate, and four fluorescent images at the same wavelength are taken for each wavelength. . A flat image was obtained by integrating and averaging the images of a total of 104 images of 26 wavelength conditions × 4 images.

以下の数式1に示すように、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により各波長における補正サンプル画像を求め、EEMスペクトルデータ(励起・蛍光マトリクス情報に相当)とした。
補正サンプル画像=(サンプル画像−ダーク画像)/(フラット画像−ダーク画像)・・・(数式1)
As shown in Equation 1 below, a corrected sample image at each wavelength was obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 and used as EEM spectrum data (corresponding to excitation / fluorescence matrix information).
Correction sample image = (sample image−dark image) / (flat image−dark image) (Equation 1)

(3−2−6.次元の調整)
空間情報を含まない単純なEEMに対して主成分分析を行う際と同様、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたEEMデータに対してデータ解析部24−2により主成分分析を行う際は、次元の調整を行う必要がある。EEMデータは、そのままでは(励起波長)×(蛍光波長)×(試料のx方向の画素数)×(試料のy方向の画素数)という4次元の形をしている。これを以下のように、データ解析部24−2により主成分分析で解析できる2次元の形に展開した。
(3-2-6. Adjustment of dimensions)
As in the case of performing principal component analysis on a simple EEM that does not include spatial information, the data analysis unit 24-2 performs principal component analysis on the EEM data acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. When doing so, it is necessary to adjust the dimensions. The EEM data has a four-dimensional shape as it is (excitation wavelength) × (fluorescence wavelength) × (number of pixels in the x direction of the sample) × (number of pixels in the y direction of the sample). This was developed into a two-dimensional form that can be analyzed by principal component analysis by the data analysis unit 24-2 as follows.

まず波長については、単純なEEMと同様、励起波長と蛍光波長を合わせて波長条件として扱った。位置情報については、データ解析部24−2により2次元画像を図33に示すように1画素の幅で切っていき、例えば1行目の右端の画素の次は2行目の左端画素というようにつなげ、1次元に展開した。結果として総画素数×波長条件の2次元データが得られ、各画素を1つずつの測定対象物およびサンプルとして、各波長条件を変量として扱うことにより、データ解析部24−2により主成分分析を行うことができた。   First, the wavelength was treated as a wavelength condition by combining the excitation wavelength and the fluorescence wavelength as in the case of simple EEM. As for the position information, the data analysis unit 24-2 cuts the two-dimensional image with a width of one pixel as shown in FIG. 33. For example, next to the rightmost pixel in the first row is the leftmost pixel in the second row. Connected to one dimension. As a result, two-dimensional data of the total number of pixels × wavelength conditions is obtained. The principal component analysis is performed by the data analysis unit 24-2 by treating each wavelength condition as a variable with each pixel as one measurement object and sample. Was able to do.

(3−2−7.主成分分析)
本工程3では、データ解析部24−2により2通りの主成分固有ベクトルを用いて主成分分析を行った。すなわち、サンプルのグルテンとPS(加水)のEEMデータから計算した固有ベクトルと、測定対象物のパン生地のEEMデータから計算した固有ベクトルである。
(3-2-7. Principal component analysis)
In step 3, principal component analysis was performed by the data analysis unit 24-2 using two principal component eigenvectors. That is, the eigenvector calculated from the EEM data of the sample gluten and PS (water) and the eigenvector calculated from the EEM data of the bread dough of the measurement object.

測定対象物のパン生地には、グルテンとデンプンが含まれているため、パン生地断面を十分な解像度で励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定すれば、グルテンが観察される画素とデンプンが観察される画素が存在するはずである。つまり、サンプルのグルテンとプライマリースターチを励起・蛍光マトリクス測定部24−1により別々に測定したデータと似たようなデータが得られるはずである。励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたEEMのデータは直接比べることができないため、データ解析部24−2により主成分分析から得られた結果を比べることになる。   Since the bread dough to be measured contains gluten and starch, if the bread dough cross section is measured with sufficient resolution by the excitation / fluorescence matrix measuring unit 24-1, pixels and starch where gluten is observed are observed. There should be a pixel. That is, data similar to data obtained by separately measuring the gluten and primary starch of the sample by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 should be obtained. Since the EEM data acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 cannot be directly compared, the results obtained from the principal component analysis by the data analysis unit 24-2 are compared.

そこで、データ解析部24−2により、サンプルのグルテンとPS(加水)からの固有ベクトルと、測定対象物のパン生地からの固有ベクトルを求め、データ解析部24−2により各測定対象物およびサンプルにおける各画素の主成分得点を求めた。   Therefore, the data analysis unit 24-2 obtains eigenvectors from the gluten and PS (water) of the sample and the eigenvectors from the bread dough of the measurement object, and the data analysis unit 24-2 obtains each pixel in each measurement object and sample. The main component score of was determined.

全画素の主成分得点を主成分得点プロットで表現することは、画素数が多すぎるため、データ解析部24−2により主成分得点プロットを作成する際、ランダムサンプリングを用いて、各測定対象物およびサンプル断面の画像から50画素を選び、画像全体を代表する点とした。   Representing the principal component scores of all the pixels in the principal component score plot has too many pixels. Therefore, when the principal component score plot is created by the data analysis unit 24-2, each measurement object is measured using random sampling. And 50 pixels were selected from the image of the sample cross section, and the points were representative of the entire image.

(3−2−8.水分の影響の除去)
データ解析部24−2により主成分分析の結果として求まる主成分得点は、測定対象物およびサンプル間の溶媒含有率(水分含量)の差に影響を受ける(上述の2−3−4を参照)。一方、測定対象物のパン生地から抽出したサンプルのグルテンには抽出する際に使用された溶媒の水が残っているため、測定対象物のパン生地中のグルテンと溶媒含有率(含水率)が異なっている可能性がある。また、測定対象物のパン生地中のデンプンと同じ溶媒含有率(含水率)にするためにサンプルのプライマリースターチに加えるべき水の量に関して考察したが(上述の2−2−3を参照)、実際の溶媒含有率(含水率)は未知である。したがって、測定対象物のパン生地中のグルテンやデンプンと、測定対象物のパン生地から抽出したサンプルのグルテンやプライマリースターチを同列に扱うには溶媒の水分の影響を取り除く必要がある。本工程3では、データ解析部24−2により次に述べるような方法で主成分得点に対し溶媒の水分の影響を取り除く処理を行った。
(3-2-8. Removal of moisture effects)
The principal component score obtained as a result of the principal component analysis by the data analysis unit 24-2 is affected by the difference in the solvent content (moisture content) between the measurement object and the sample (see 2-3-4 above). . On the other hand, since the water of the solvent used for extraction remains in the sample gluten extracted from the bread dough of the measurement object, the gluten in the bread dough of the measurement object and the solvent content (water content) are different. There is a possibility. In addition, the amount of water to be added to the primary starch of the sample in order to achieve the same solvent content (moisture content) as starch in the bread dough of the measurement object was examined (see 2-2-3 above). The solvent content (water content) of is unknown. Therefore, in order to handle the gluten and starch in the bread dough of the measurement object and the gluten and primary starch of the sample extracted from the bread dough of the measurement object in the same row, it is necessary to remove the influence of the moisture of the solvent. In step 3, the data analysis unit 24-2 performed a process for removing the influence of the moisture of the solvent on the main component score by the method described below.

図34に示す第1主成分(x軸)と第2主成分(y軸)の主成分得点プロットを用いてデータ解析部24−2の処理を説明する。図34の上図に示すように、PS(粉状)とPS(加水)のサンプルの差異は溶媒含有率(水分含量)にある。したがって、データ解析部24−2により、サンプルのPS(粉状)とPS(加水)それぞれについて、主成分得点プロットにおける分布の重心を求め、2点を通る直線を引くと、この直線は溶媒含有率(水分含量)を表す軸ということができる(以降「溶媒軸」)。   The processing of the data analysis unit 24-2 will be described using the principal component score plots of the first principal component (x axis) and the second principal component (y axis) shown in FIG. As shown in the upper diagram of FIG. 34, the difference between PS (powder) and PS (hydrous) samples is the solvent content (water content). Therefore, the data analysis unit 24-2 obtains the center of gravity of the distribution in the principal component score plot for each of PS (powder) and PS (hydrous) of the sample, and draws a straight line passing through the two points. It can be called the axis representing the rate (water content) (hereinafter “solvent axis”).

次に、データ解析部24−2により、「溶媒軸」と直交する方向に新たな軸をとった。「溶媒軸」と直交するということは、溶媒量(水分量)の影響を受けないということである。この軸を便宜上「成分軸」とよぶ。図34の下図に示すように、x軸を「成分軸」、y軸を「溶媒軸」とする新たな直交座標系を考えると、y座標は測定対象物およびサンプルの溶媒含有率(水分含量)を表し、x座標は溶媒の水分以外の測定対象物およびサンプルの差を表す。   Next, a new axis was taken in the direction orthogonal to the “solvent axis” by the data analysis unit 24-2. Being orthogonal to the “solvent axis” means that it is not affected by the amount of solvent (water content). This axis is called “component axis” for convenience. As shown in the lower diagram of FIG. 34, when considering a new orthogonal coordinate system in which the x-axis is the “component axis” and the y-axis is the “solvent axis”, the y-coordinate represents the solvent content (water content) of the measurement object and the sample. ), And the x coordinate represents the difference between the measurement object other than the water content of the solvent and the sample.

ここで、図35に「成分軸」における座標の一例として、重心座標(xG1,yG1)、(xG2,yG2)を示す。   FIG. 35 shows centroid coordinates (xG1, yG1) and (xG2, yG2) as an example of coordinates on the “component axis”.

(3−2−9.主成分得点の画像化)
成分分布可視化部24−3により、図36に示すように青〜黄色〜赤の色軸を「成分軸」に当てはめ、「成分軸」における座標を色に変換した。
(3-2-9. Imaging of principal component scores)
As shown in FIG. 36, the component distribution visualization unit 24-3 applies the color axis of blue to yellow to red to the “component axis”, and converts the coordinates on the “component axis” to colors.

具体的な計算方法を示す。   A specific calculation method is shown.

上述の3−2−8にてデータ解析部24−2により求めた「成分軸」における座標Wについて、成分分布可視化部24−3によりすべてのピクセルの平均値をμ、標準偏差をσとする。図36に示すように、成分分布可視化部24−3により、青〜黄色〜赤の色が連続的に並ぶ色軸に対して、(μ−σ)から(μ+σ)の範囲の値を対応させた。座標Wが(μ−σ)となる点は濃青、(μ+σ)となる点は濃赤、その間の点は位置に応じた色となった。また、座標Wが(μ−σ)未満の場合は濃青、(μ+σ)より大きい場合は濃赤となった。   With respect to the coordinates W on the “component axis” obtained by the data analysis unit 24-2 in 3-2-8, the component distribution visualization unit 24-3 sets the average value of all pixels to μ and the standard deviation to σ. . As shown in FIG. 36, the component distribution visualization unit 24-3 associates a value in a range from (μ−σ) to (μ + σ) with a color axis in which blue to yellow to red colors are continuously arranged. It was. The point where the coordinate W was (μ−σ) was dark blue, the point where (μ + σ) was dark red, and the point between them was a color corresponding to the position. When the coordinate W is less than (μ−σ), the color is dark blue, and when the coordinate W is greater than (μ + σ), the color is dark red.

以上の成分分布可視化部24−3の処理により、一つ一つの画素の主成分得点によって色が決まり、成分分布を反映した画像が得られた。   Through the processing of the component distribution visualization unit 24-3, the color is determined by the main component score of each pixel, and an image reflecting the component distribution is obtained.

(3−3.工程3の結果と考察)
(3−3−1.単一励起蛍光波長による試料断面撮影画像)
図37および図38に、成分分布可視化部24−3により可視化された、励起波長/蛍光波長:380/500nm、430/710nmの単一励起蛍光波長による各試料の断面撮影画像を示す。単一波長による撮影なので、その励起蛍光波長における蛍光強度が明暗として現れる。ここで選択した波長48条件は、主成分分析固有ベクトルの絶対値が大きい波長帯である(後述する3−3−2および3−3−3を参照)。
(3-3. Results and discussion of step 3)
(3-3-1. Sample cross-sectional image by single excitation fluorescence wavelength)
37 and 38 show cross-sectional images of the respective samples visualized by the component distribution visualization unit 24-3 with single excitation fluorescence wavelengths of excitation wavelength / fluorescence wavelength: 380/500 nm and 430/710 nm. Since photographing is performed with a single wavelength, the fluorescence intensity at the excitation fluorescence wavelength appears as light and dark. The wavelength 48 condition selected here is a wavelength band in which the absolute value of the principal component analysis eigenvector is large (see 3-3-2 and 3-3-3 described later).

図37に示すように、励起波長/蛍光波長:350/500nmでは、サンプルのグルテンが最も暗く写り、サンプルのプライマリースターチ(粉状)が最も明るい。測定対象物のパン生地の明度はサンプルのグルテンとプライマリースターチ(粉状)の中間である。サンプルのプライマリースターチ(加水)の明度は測定対象物のパン生地に近い。測定対象物のパン生地断面の明度は概ね均一であり、単一波長による測定ではサンプルのグルテンの分布は観察できない。   As shown in FIG. 37, at the excitation wavelength / fluorescence wavelength: 350/500 nm, the gluten of the sample appears darkest and the primary starch (powder) of the sample is brightest. The brightness of the bread dough as the measurement object is intermediate between the gluten and the primary starch (powder) of the sample. The brightness of the primary starch (water) of the sample is close to the bread dough of the measurement object. The brightness of the cross-section of the bread dough of the measurement object is almost uniform, and the gluten distribution of the sample cannot be observed by measurement with a single wavelength.

図38に示すように、励起波長/蛍光波長:430/710nmにおける断面画像も測定対象物およびサンプル間では明度に違いが見られる。この波長帯でも、サンプルのプライマリースターチ(粉状)の画像は他よりも明るい。しかし、励起波長/蛍光波長:350/500nmに比べて、測定対象物およびサンプル間の差は小さい。   As shown in FIG. 38, the brightness of the cross-sectional images at excitation wavelength / fluorescence wavelength: 430/710 nm is also different between the measurement object and the sample. Even in this wavelength band, the primary starch (powder) image of the sample is brighter than the others. However, the difference between the measurement object and the sample is small compared to the excitation wavelength / fluorescence wavelength: 350/500 nm.

(3−3−2.グルテン、プライマリースターチ(加水)の固有ベクトルによる主成分分析)
励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された、サンプルのグルテンとPS(加水)のEEMデータを用いた、データ解析部24−2による主成分分析結果から示す。まず、第1から第6主成分の寄与率を図39に示す。図39に示すように、第1主成分の寄与率が大きいことがわかる。
(3-3-2. Principal component analysis by eigenvectors of gluten and primary starch (water))
It shows from the principal component analysis result by the data analysis part 24-2 using the EEM data of the sample gluten and PS (hydrolysis) acquired by the excitation and the fluorescence matrix measurement part 24-1. First, FIG. 39 shows the contribution ratios of the first to sixth principal components. As can be seen from FIG. 39, the contribution ratio of the first principal component is large.

データ解析部24−2により得られた、第1主成分から第3主成分の主成分負荷量を図40〜図42に示す。図40〜図42において、主成分負荷量はEEMの形で表示されてお、各波長条件の主成分に対する寄与率が色で表されている。工程2では、データ解析部24−2により測定対象物およびサンプルのEEMパターンを反映した主成分負荷量が得られたが、EEM−ISによる測定データではピークのようなものは見られなかった。   The principal component load amounts of the first principal component to the third principal component obtained by the data analysis unit 24-2 are shown in FIGS. 40 to 42, the principal component load amount is displayed in the form of EEM, and the contribution ratio of each wavelength condition to the principal component is represented by a color. In step 2, the data analysis unit 24-2 obtained the principal component loading amount reflecting the EEM pattern of the measurement object and the sample, but no peaks were observed in the measurement data by EEM-IS.

図39に示すように、第1主成分によりデータの95%以上が説明されるため、第1主成分に大きく寄与している励起波長・蛍光波長の組み合わせは結果を左右する波長条件といえる。図40に示すように、データ解析部24−2により得られた第1主成分の主成分負荷量では、励起波長400nm前後の範囲ですべての蛍光波長において相関が高い。この原因として、EEM−ISの分光照明が400nm前後で高い強度の励起光を照射する装置特性をもつことが考えられる。励起光強度が高ければ、当然蛍光強度も高くなるため、蛍光波長に関わらず高い相関が見られるのだと考えられる。F7000による測定のような成分の蛍光ピークを得るには、装置関数などを導入して分光装置の特性を補正する必要がある。   As shown in FIG. 39, since 95% or more of the data is explained by the first principal component, it can be said that the combination of the excitation wavelength and the fluorescence wavelength that greatly contributes to the first principal component is a wavelength condition that determines the result. As shown in FIG. 40, in the main component load amount of the first main component obtained by the data analysis unit 24-2, the correlation is high in all the fluorescence wavelengths in the range of the excitation wavelength around 400 nm. As a cause of this, it is conceivable that the spectral illumination of EEM-IS has a device characteristic of irradiating excitation light with high intensity at around 400 nm. If the excitation light intensity is high, the fluorescence intensity naturally increases, so it is considered that a high correlation is seen regardless of the fluorescence wavelength. In order to obtain a fluorescence peak of a component as measured by F7000, it is necessary to correct the characteristics of the spectroscopic device by introducing an apparatus function or the like.

図41および図42に示すように、データ解析部24−2により得られた第2、第3主成分の主成分負荷量では、ある1波長条件を除いて主成分との相関は低い。主成分と負の相関が高いのは励起波長/蛍光波長:430nm/710nmの組み合わせである。つまり、第2主成分、第3主成分の主成分得点は、この波長条件での蛍光強度によって決まることになる。   As shown in FIGS. 41 and 42, the principal component load amounts of the second and third principal components obtained by the data analysis unit 24-2 have a low correlation with the principal component except for a certain one wavelength condition. What has a high negative correlation with the main component is a combination of excitation wavelength / fluorescence wavelength: 430 nm / 710 nm. That is, the main component scores of the second main component and the third main component are determined by the fluorescence intensity under this wavelength condition.

図43にデータ解析部24−2により作成された第1主成分と第2主成分の主成分得点プロットを示す。前述の通り、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された各測定対象物およびサンプル画像から50画素を選び、データ解析部24−2により作成されたその主成分得点を示した。図43に示すように、第1主成分と第2主成分の主成分得点プロットでは、サンプルのPS(粉状)が他の試料から大きく離れて分布する。他の3種類の試料は分布範囲が近いが、サンプルのグルテンとPS(加水)の分布はお互いに重ならない。測定対象物のパン生地の分布は、サンプルのグルテンとPS(加水)の中間あたりに位置する。   FIG. 43 shows a principal component score plot of the first principal component and the second principal component created by the data analysis unit 24-2. As described above, 50 pixels were selected from each measurement object and sample image acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, and the principal component score created by the data analysis unit 24-2 was shown. As shown in FIG. 43, in the principal component score plot of the first principal component and the second principal component, the PS (powder) of the sample is distributed far away from the other samples. The other three types of samples have a close distribution range, but the gluten and PS (water) distributions of the samples do not overlap each other. The distribution of the bread dough of the measurement object is located in the middle of the gluten and PS (water) of the sample.

図44に示すように、上述の3−2−8および3−2−9におけるデータ解析部24−2の処理により、溶媒含有率(含水率)の影響を取り除いた。まず、データ解析部24−2により、サンプルのPS(粉状)とPS(加水)の重心と求めたところ、サンプルのPS(粉状)の第1主成分の主成分得点平均は2.04、第2主成分の主成分得点平均は−0.0691となった。同様に、データ解析部24−2により得られた、サンプルのPS(加水)の第1主成分得点平均は1.03、第2主成分の主成分得点平均は−0.0325となった。なお、平均の値は主成分得点プロット上の点だけでなく、全画素の主成分得点から求めている。データ解析部24−2により得られた、サンプルのPS(粉状)とPS(加水)の主成分得点の平均から、溶媒軸の傾きは、下記の数式2のようになる。なお、数式2において、x軸は第1主成分軸、y軸は第2主成分軸である。
0.0366x + 1.01y・・・(数式2)
As shown in FIG. 44, the influence of the solvent content (water content) was removed by the processing of the data analysis unit 24-2 in 3-2-8 and 3-2-9 described above. First, when the data analysis unit 24-2 obtains the center of gravity of PS (powder) and PS (hydrous) of the sample, the principal component score average of the first main component of the sample PS (powder) is 2.04. The average principal component score of the second main component was -0.0691. Similarly, the first principal component score average of PS (water) of the sample obtained by the data analysis unit 24-2 was 1.03, and the principal component score average of the second principal component was −0.0325. The average value is obtained not only from the points on the principal component score plot but also from the principal component scores of all pixels. From the average of the main component scores of PS (powdered) and PS (hydrous) obtained by the data analysis unit 24-2, the inclination of the solvent axis is as shown in Equation 2 below. In Equation 2, the x-axis is the first principal component axis, and the y-axis is the second principal component axis.
0.0366x + 1.01y (Formula 2)

したがって、第1主成分の主成分得点がX、第2主成分の主成分得点がYである画素の「成分軸」上の座標は、下記の数式3のようになる。なお、ここでは「溶媒軸」と「成分軸」の交点を0としている。
0.0366X + 1.01Y・・・(数式3)
Accordingly, the coordinates on the “component axis” of the pixel having the principal component score of the first principal component as X and the principal component score of the second principal component as Y are expressed by Equation 3 below. Here, the intersection of the “solvent axis” and the “component axis” is 0.
0.0366X + 1.01Y (Equation 3)

成分分布可視化部24−3により主成分得点を画像化した結果を図45に示す。図45に示すように、サンプルのグルテンとPSは、それぞれ色軸の両端の色である青と赤で表示され、測定対象物のパン生地は青から赤までの色がまだらになっている。測定対象物のパン生地の画像の中で、青に近い色で表示されている部分はグルテンに近い成分が、赤に近い色で表示されている部分はデンプンに近い成分が存在すると考えられる。   The result of imaging the principal component score by the component distribution visualization unit 24-3 is shown in FIG. As shown in FIG. 45, the gluten and PS of the sample are displayed in blue and red, which are the colors at both ends of the color axis, respectively, and the bread dough of the measurement object is mottled from blue to red. In the image of bread dough of the measurement object, it is considered that the component displayed in a color close to blue has a component close to gluten, and the portion displayed in a color close to red has a component close to starch.

図45に示すように、測定対象物のパン生地の画像全体に水色〜緑のまだらが見られ、デンプン粒だと考えられるが、その輪郭は明確ではない。原因としては、まず解像度が足りなかったことが考えられる。1画素にデンプンとグルテンが両方含まれると、データ解析部24−2により得られた主成分得点はグルテンとデンプンの中間になってしまい、デンプン粒とグルテンの境は曖昧になる。これを解決するには、ビニングを小さくするか、顕微鏡倍率を大きくすることが考えられる。   As shown in FIG. 45, light blue to green mottle is seen in the entire bread dough image of the measurement object, which is considered to be starch granules, but the outline is not clear. One possible cause is that the resolution was insufficient. When both starch and gluten are included in one pixel, the main component score obtained by the data analysis unit 24-2 is between gluten and starch, and the boundary between starch granules and gluten becomes ambiguous. In order to solve this, it is conceivable to reduce the binning or increase the magnification of the microscope.

もう一つの原因として、励起光が測定対象物およびサンプルの表面だけでなくある程度の深さ迄透過し、その間の物質の蛍光が励起・蛍光マトリクス測定部24−1によりすべて観察されているということが考えられる。測定対象物およびサンプルの断面の表面にグルテンが存在する場合も、そのすぐ下にデンプン粒がありデンプン粒にも励起光が達すれば、観察される蛍光はグルテンとデンプンの中間となる。これを防ぐためには、試料を薄片化して観察するか、励起光の強度を上げすぎないことが考えられる。   Another cause is that the excitation light is transmitted not only to the surface of the measurement object and the sample but also to a certain depth, and the fluorescence of the substance therebetween is observed by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. Can be considered. Even when gluten is present on the surface of the object to be measured and the cross section of the sample, the observed fluorescence is intermediate between gluten and starch if there is a starch grain immediately below it and excitation light reaches the starch grain. In order to prevent this, it is conceivable that the sample is observed after being sliced or the intensity of the excitation light is not increased too much.

(3−3−3.パン生地の固有ベクトルによる主成分分析)
励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された、測定対象物のパン生地のEEMデータから、データ解析部24−2により求めた主成分分析結果を示す。
(3-3-3. Principal component analysis by eigenvectors of bread dough)
The principal component analysis result calculated | required by the data analysis part 24-2 from the EEM data of the bread dough of a measuring object acquired by the excitation and the fluorescence matrix measurement part 24-1 is shown.

データ解析部24−2により得られた、第1主成分から第6主成分の主成分寄与率を図46に示す。励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとPC(加水)のEEMから、データ解析部24−2により求めた固有ベクトルの寄与率に比べ第1主成分の寄与率は小さいが、第2主成分以降の寄与率に比べ大きい。   FIG. 46 shows the principal component contribution rates of the first to sixth principal components obtained by the data analysis unit 24-2. Although the contribution ratio of the first principal component is smaller than the contribution ratio of the eigenvector obtained from the EEM of the gluten and PC (water) of the sample obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement section 24-1, it is obtained by the data analysis section 24-2. The contribution ratio after the second main component is large.

データ解析部24−2により得られた、第1主成分から第3主成分の主成分負荷量図を図47〜図49に示す。励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとプライマリースターチのEEMから、データ解析部24−2により求めた主成分固有ベクトルと同様、励起波長400nm前後における蛍光強度が大きく、分光照明装置11の特性を反映していると考えられる。励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとプライマリースターチのEEMから、データ解析部24−2により求めた固有ベクトルでは、第2、第3主成分の主成分負荷量は第1主成分の主成分負荷量と全く異なる分布をもつが、図47〜図49に示すように、ここではどれも励起波長400nm前後に特徴をもつ。   47 to 49 show principal component load diagrams of the first to third principal components obtained by the data analysis unit 24-2. Similar to the principal component eigenvector obtained from the gluten and primary starch EEM of the sample obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 by the data analysis unit 24-2, the fluorescence intensity at the excitation wavelength around 400 nm is large, and the spectral illumination It is considered that the characteristics of the device 11 are reflected. In the eigenvector obtained by the data analysis unit 24-2 from the EEM of the sample gluten and the primary starch obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, the principal component load amounts of the second and third principal components are the first. Although it has a completely different distribution from the main component load amount of the main component, as shown in FIGS. 47 to 49, all have a characteristic around an excitation wavelength of 400 nm.

図50は、データ解析部24−2により作成された、第1主成分と第3主成分の主成分得点プロットである。図50に示すように、測定対象物のパン生地画像中の画素の値の分散を最大化する計算となるため、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとPS(加水)のEEMデータから、データ解析部24−2により求めた主成分分析の結果に比べて測定対象物のパン生地中の画素が広い範囲に広がっている。サンプルのPC(粉状)が他の試料と離れて分布している点や、サンプルのグルテンとPC(加水)の分布が重なっていない点は、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとPS(加水)のEEMデータから、データ解析部24−2により求めた主成分分析の結果と一致する。   FIG. 50 is a principal component score plot of the first principal component and the third principal component created by the data analysis unit 24-2. As shown in FIG. 50, since the calculation maximizes the dispersion of the pixel values in the bread dough image of the measurement object, the sample gluten and PS (water) obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 are used. Compared with the result of principal component analysis obtained by the data analysis unit 24-2 from the EEM data, the pixels in the bread dough of the measurement object are spread over a wide range. The point where the sample PC (powder) is distributed away from other samples and the point where the gluten and PC (water) distribution of the sample do not overlap are acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. This agrees with the result of the principal component analysis obtained by the data analysis unit 24-2 from the gluten and PS (water) EEM data of the sample.

ここで、図51にデータ解析部24−2により作成された第1主成分と第3主成分の主成分得点プロットを示しているのは、図44に示すように、データ解析部24−2により作成された第1主成分と第2主成分の主成分得点プロットでは、サンプルのグルテンとPS(加水)の分布が重なってしまったからである。データ解析部24−2における主成分分析では、単純に寄与率の大きい主成分を選択するのではなく、目的とする成分が検出できるように主成分を組み合わせる必要がある。   Here, FIG. 51 shows a principal component score plot of the first principal component and the third principal component created by the data analysis unit 24-2, as shown in FIG. 44, the data analysis unit 24-2. This is because the distribution of gluten and PS (water) in the sample overlap in the principal component score plot of the first principal component and the second principal component created by the above. In the principal component analysis in the data analysis unit 24-2, it is necessary to combine the principal components so that the target component can be detected, instead of simply selecting the principal component having a large contribution rate.

図51に示すように、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとPS(加水)の固有ベクトルから、データ解析部24−2により主成分分析により溶媒含有率である含水率の影響を取り除いた。データ解析部24−2により、サンプルのPS(粉状)とPS(加水)の重心と求めたところ、サンプルのPS(粉状)の第1主成分の主成分得点平均は2.05、第2主成分の主成分得点平均は−0.0216となった。同様に、サンプルのPS(加水)の第1主成分得点平均は1.03、第2主成分の主成分得点平均は−0.0076となった。サンプルのPS(粉状)とPS(加水)の主成分得点の平均から、溶媒軸の傾きは、下記の数式4にようになる。なお、数式7において、x軸は第1主成分軸、y軸は第2主成分軸である。
0.014x + 1.02y・・・(数式4)
As shown in FIG. 51, from the eigenvectors of gluten and PS (water) of the sample acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, the water content which is the solvent content by the principal component analysis by the data analysis unit 24-2. The influence of was removed. The data analysis unit 24-2 determines the center of gravity of PS (powder) and PS (hydrous) of the sample, and the average principal component score of the first main component of the sample PS (powder) is 2.05. The main component score average of the two main components was -0.0216. Similarly, the first principal component score average of PS (hydro) of the sample was 1.03, and the principal component score average of the second principal component was −0.0076. From the average of the main component scores of PS (powdered) and PS (hydrous) of the sample, the inclination of the solvent axis is as shown in Equation 4 below. In Equation 7, the x-axis is the first principal component axis and the y-axis is the second principal component axis.
0.014x + 1.02y (Equation 4)

したがって、データ解析部24−2により得られた、第1主成分の主成分得点がX、第2主成分の主成分得点がYである画素の「溶媒軸」上の座標は、下記の数式5にようになる。上述の3−3−2と同様、「溶媒軸」と「成分軸」の交点を0としている。
0.014X + 1.02Y・・・(数式5)
Accordingly, the coordinates obtained on the “solvent axis” of the pixel whose principal component score of the first principal component is X and whose principal component score of the second principal component is Y obtained by the data analysis unit 24-2 are expressed by the following formula. It becomes like 5. As in the above 3-3-2, the intersection of the “solvent axis” and the “component axis” is 0.
0.014X + 1.02Y (Formula 5)

図52に、データ解析部24−2により得られた測定対象物のパン生地の主成分固有ベクトルから、成分分布可視化部24−3により求めた4サンプルの画像を示す。励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとプライマリースターチのEEMから、データ解析部24−2により計算した主成分固有ベクトルを用いて、成分分布可視化部24−3により可視化した画像と比べて、測定対象物のパン生地における画素ごとのコントラストが明確である。   FIG. 52 shows images of four samples obtained by the component distribution visualization unit 24-3 from the principal component eigenvectors of the bread dough of the measurement object obtained by the data analysis unit 24-2. An image visualized by the component distribution visualization unit 24-3 using the principal component eigenvector calculated by the data analysis unit 24-2 from the EEM of the sample gluten and primary starch obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. In contrast, the contrast for each pixel in the bread dough of the measurement object is clear.

図52に示すように、図45と同様に、サンプルのグルテンの画像はおおむね青、サンプルのプライマリースターチの画像はおおむね赤で表示され、測定対象物のパン生地中の青い部分はグルテンが多く、赤い部分はデンプンが多いと考えられる。画像の解像度はやはり低く、デンプン粒の輪郭が見られる画像を得るためには工夫が必要だと思われる。   As shown in FIG. 52, as in FIG. 45, the gluten image of the sample is generally blue, the image of the primary starch of the sample is generally red, and the blue portion in the bread dough is rich in gluten and red. The portion is thought to be rich in starch. The resolution of the image is still low, and it seems that it is necessary to devise in order to obtain an image in which the outline of the starch grain can be seen.

図52に示すように、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとプライマリースターチのEEMから、データ解析部24−2により計算した固有ベクトルを成分分布可視化部24−3により可視化した画像と、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された測定対象物のパン生地のEEMから、データ解析部24−2により計算した固有ベクトルを成分分布可視化部24−3により可視化した画像とは、コントラストの違いはあるものの、グルテンやデンプンの大体の分布は似ている。これは、データ解析部24−2により得られた第1主成分の固有ベクトルが似ているからだと考えられる。寄与率が大きい第1主成分の固有ベクトルが似ているという性質を用いることにより、測定対象物のパン生地中のグルテンを成分分布可視化部24−3により可視化する際、測定対象物から抽出することでサンプルのグルテンやプライマリースターチを用意しなくても、測定対象物パン生地のEEMデータだけで同じような結果が得られる可能性がある。これは測定や解析の簡便化を考える上で重要である。   As shown in FIG. 52, the eigenvector calculated by the data analysis unit 24-2 is visualized by the component distribution visualization unit 24-3 from the EEM of the sample gluten and the primary starch obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. The image obtained by visualizing the eigenvector calculated by the data analysis unit 24-2 from the EEM of the bread dough of the measurement object acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 and visualized by the component distribution visualization unit 24-3 Although there are differences in contrast, the general distribution of gluten and starch is similar. This is thought to be because the eigenvectors of the first principal component obtained by the data analysis unit 24-2 are similar. By using the property that the eigenvectors of the first principal component having a large contribution rate are similar, when the gluten in the bread dough of the measurement object is visualized by the component distribution visualization unit 24-3, it is extracted from the measurement object. Even if sample gluten and primary starch are not prepared, the same result may be obtained only by EEM data of the bread dough to be measured. This is important when considering simplification of measurement and analysis.

(3−4.工程3のまとめ)
以上、上述したように、工程3において、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された光学的情報と試料断面上の位置情報を合わせもつ励起・蛍光マトリクスを用い、データ解析部24−2により測定対象物のパン生地断面の平面領域内を1点ずつ分析することによって、測定対象物のパン生地断面におけるグルテン分布を調べ、成分分布可視化部24−3により可視化した。
(3-4. Summary of Step 3)
As described above, in step 3, the data analyzer 24-2 uses the excitation / fluorescence matrix having both the optical information acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 and the positional information on the sample cross section. The gluten distribution in the bread dough cross section of the measurement object was examined one by one in the flat region of the bread dough cross section of the measurement object, and visualized by the component distribution visualization unit 24-3.

また、工程3において、EEMをEEMイメージングシステムを用いて、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定した。分光器を通る励起光の波長を一定に保ったまま、蛍光の波長を変えながら試料断面を撮影していくことにより、その励起光のもとでの励起・蛍光マトリクスを励起・蛍光マトリクス測定部24−1にて測定できる。次に分光器を通る励起光の波長を変え、同じように励起・蛍光マトリクスを励起・蛍光マトリクス測定部24−1により測定する。このように様々な励起光・蛍光の組み合わせで測定対象物およびサンプルを撮影することにより励起・蛍光マトリクス測定部24−1にて励起・蛍光マトリクスを得た。   In step 3, the EEM was measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 using the EEM imaging system. The excitation / fluorescence matrix measurement unit for the excitation / fluorescence matrix under the excitation light is obtained by photographing the cross section of the sample while changing the wavelength of the fluorescence while keeping the wavelength of the excitation light passing through the spectrometer constant. It can be measured at 24-1. Next, the wavelength of the excitation light passing through the spectroscope is changed, and the excitation / fluorescence matrix is similarly measured by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1. Thus, the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1 obtained the excitation / fluorescence matrix by photographing the measurement object and the sample with various combinations of excitation light / fluorescence.

また、工程3において、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得されたサンプルのグルテンとプライマリースターチ(加水)のEEMデータから、データ解析部24−2により計算した固有ベクトルと、励起・蛍光マトリクス測定部24−1により取得された測定対象物のパン生地のEEMデータから、データ解析部24−2により計算した固有ベクトルから主成分得点を求めた。   Further, in step 3, the eigenvector calculated by the data analysis unit 24-2 from the EEM data of the sample gluten and primary starch (water) obtained by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, and the excitation / fluorescence matrix measurement The principal component score was determined from the eigenvector calculated by the data analysis unit 24-2 from the EEM data of the bread dough of the measurement object acquired by the unit 24-1.

また、工程3において、溶媒含有率が異なる2つのプライマリースターチのサンプルについて、データ解析部24−2によりそれぞれの主成分得点の分布の重心を通る直線を「溶媒軸」と定義し、「溶媒軸」と直交する「成分軸」を成分分布可視化部24−3にて画像作成に用いることにより、溶媒の影響を取り除いた。データ解析部24−2により設定された「溶媒軸」と直交する「成分軸」に対して、成分分布可視化部24−3により色軸を対応させることにより各画素の色を決め、測定対象物のパン生地中のグルテンとデンプンの分布を可視化することに成功した。   Further, in step 3, for the samples of two primary starches having different solvent contents, the data analysis unit 24-2 defines a straight line passing through the center of gravity of the distribution of each principal component score as a “solvent axis”. The “component axis” orthogonal to “” is used for image creation by the component distribution visualization unit 24-3, thereby removing the influence of the solvent. The component distribution visualization unit 24-3 determines the color of each pixel by associating the color axis with the “component axis” orthogonal to the “solvent axis” set by the data analysis unit 24-2, and the measurement object We succeeded in visualizing the distribution of gluten and starch in bread dough.

また、工程3において、データ解析部24−2により得られた異なる2つの固有ベクトルから、成分分布可視化部24−3により求めた画像では、グルテンやデンプンの分布が似ており、測定対象物のパン生地のみのデータで、測定対象物のパン生地中の成分分布が可視化できる可能性が示唆された。   In Step 3, the image obtained by the component distribution visualization unit 24-3 from two different eigenvectors obtained by the data analysis unit 24-2 has a similar distribution of gluten and starch, and the bread dough of the measurement object Only the data suggests the possibility of visualizing the component distribution in the bread dough of the measurement object.

また、工程3において、励起・蛍光マトリクス測定部24−1にて取得される画像の解像度を上げるためには、カメラの解像度を上げることや、励起光強度を調節する必要がある。   Further, in step 3, in order to increase the resolution of an image acquired by the excitation / fluorescence matrix measurement unit 24-1, it is necessary to increase the resolution of the camera and adjust the excitation light intensity.

以上で、工程3についての説明を終える。   This is the end of the description of step 3.

[他の実施の形態]
さて、これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be applied to various different embodiments within the scope of the technical idea described in the claims. It may be implemented.

また、実施の形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。   In addition, among the processes described in the embodiment, all or part of the processes described as being automatically performed can be performed manually, or the processes described as being performed manually can be performed. All or a part can be automatically performed by a known method.

このほか、上記文献中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データや検索条件等のパラメータを含む情報、画面例、データベース構成については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。   In addition, unless otherwise specified, the processing procedures, control procedures, specific names, information including registration data for each processing, parameters such as search conditions, screen examples, and database configurations shown in the above documents and drawings Can be changed arbitrarily.

また、成分分布分析システムに関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。   In addition, regarding the component distribution analysis system, each illustrated component is functionally conceptual and does not necessarily need to be physically configured as illustrated.

例えば、成分分布分析装置20の各装置が備える処理機能、特に計算処理部24にて行われる各処理機能については、その全部または任意の一部を、CPU(Central Processing Unit)および当該CPUにて解釈実行されるプログラムにて実現してもよく、また、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。尚、プログラムは、後述する記録媒体に記録されており、必要に応じて成分分布分析装置20に機械的に読み取られる。すなわち、ROMまたはHDなどのメモリ21などは、OS(Operating System)として協働してCPUに命令を与え、各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。このコンピュータプログラムは、RAMにロードされることによって実行され、CPUと協働して制御部を構成する。   For example, the processing functions of each component of the component distribution analyzer 20, particularly the processing functions performed by the calculation processing unit 24, are all or any part of them by a CPU (Central Processing Unit) and the CPU It may be realized by a program to be interpreted and executed as hardware by wired logic. The program is recorded on a recording medium to be described later, and is mechanically read by the component distribution analyzer 20 as necessary. That is, a memory 21 such as a ROM or an HD stores a computer program for giving instructions to the CPU in cooperation with an OS (Operating System) and performing various processes. This computer program is executed by being loaded into the RAM, and constitutes a control unit in cooperation with the CPU.

また、このコンピュータプログラムは、成分分布分析装置20に対して任意のネットワークを介して接続されたアプリケーションプログラムサーバに記憶されていてもよく、必要に応じてその全部または一部をダウンロードすることも可能である。   The computer program may be stored in an application program server connected to the component distribution analyzer 20 via an arbitrary network, and may be downloaded in whole or in part as necessary. It is.

また、本発明に係るプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納することもできる。ここで、この「記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、EPROM、EEPROM、CD−ROM、MO、DVD等の任意の「可搬用の物理媒体」、あるいは、LAN、WAN、インターネットに代表されるネットワークを介してプログラムを送信する場合の通信回線や搬送波のように、短期にプログラムを保持する「通信媒体」を含むものとする。   The program according to the present invention can also be stored in a computer-readable recording medium. Here, the “recording medium” refers to any “portable physical medium” such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, an EPROM, an EEPROM, a CD-ROM, an MO, and a DVD, or a LAN, WAN, or Internet. It includes a “communication medium” that holds the program in a short period of time, such as a communication line or a carrier wave when the program is transmitted via a network represented by

また、「プログラム」とは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理方法であり、ソースコードやバイナリコード等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一的に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、OS(Operating System)に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものをも含む。なお、実施の形態に示した各装置において記録媒体を読み取るための具体的な構成、読み取り手順、あるいは、読み取り後のインストール手順等については、周知の構成や手順を用いることができる。   The “program” is a data processing method described in an arbitrary language or description method, and may be in any format such as source code or binary code. The “program” is not necessarily limited to a single configuration, but is distributed in the form of a plurality of modules and libraries, or in cooperation with a separate program represented by an OS (Operating System). Including those that achieve the function. Note that a well-known configuration and procedure can be used for a specific configuration for reading a recording medium, a reading procedure, an installation procedure after reading, and the like in each device described in the embodiment.

メモリ21に格納される各種のデータベース等は、RAM、ROM等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等のストレージ手段であり、各種処理やウェブサイト提供に用いる各種のプログラムやテーブルやデータベースやウェブページ用ファイル等を格納する。   Various databases and the like stored in the memory 21 are storage means such as a memory device such as a RAM and a ROM, a fixed disk device such as a hard disk, a flexible disk and an optical disk, and various programs and programs used for providing websites. Stores tables, databases, files for web pages, etc.

また、成分分布分析装置20は、既知のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理装置を接続し、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア(プログラム、データ等を含む)を実装することにより実現してもよい。   The component distribution analyzer 20 is connected to an information processing apparatus such as a known personal computer or workstation, and software (including programs, data, etc.) for realizing the method of the present invention is installed in the information processing apparatus. May be realized.

更に、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて、または、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。   Furthermore, the specific form of distribution / integration of the devices is not limited to that shown in the figure, and all or a part of them may be functional or physical in arbitrary units according to various additions or according to functional loads. Can be distributed and integrated.

以上詳述に説明したように、本発明によれば、励起・蛍光マトリクス(EEM)に基づき測定対象物と当該測定対象物から抽出されたサンプル間の成分分布の差異を分析する場合であっても、測定対象物とサンプル間における溶媒含有率の影響を除去することができ、測定対象物の特定の成分をより明確に分析することができる、成分分布分析方法および成分分布分析装置を提供することができるので、食品等の内部の構造の分析など様々な用途に好適に利用できる。   As described above in detail, according to the present invention, a difference in component distribution between a measurement object and a sample extracted from the measurement object is analyzed based on an excitation / fluorescence matrix (EEM). The present invention also provides a component distribution analysis method and a component distribution analysis apparatus that can remove the influence of the solvent content between the measurement object and the sample and can analyze a specific component of the measurement object more clearly. Therefore, it can be suitably used for various applications such as analysis of the internal structure of food or the like.

10 蛍光画像撮影装置
11 分光照明装置
110 光源
112 分光装置
114 励起波長調節部
116 光ファイバー
118 励起光照射部
12 分光撮影装置
120 光学部
122 分光装置
124 画像撮影装置
13 測定対象物・サンプル
20 成分分布分析装置
21 メモリ
22 キーボード・マウス
23 制御部
24 計算処理部
24−1 励起・蛍光マトリクス測定部
24−2 データ解析部
24−3 成分分布可視化部
30 ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fluorescence image imaging device 11 Spectral illumination device
110 Light source
112 Spectrometer
114 Excitation wavelength adjustment unit
116 optical fiber
118 Excitation light irradiation unit 12 Spectroscopic imaging device
120 Optics
122 Spectrometer
124 Image Capture Device 13 Measurement Object / Sample 20 Component Distribution Analyzer 21 Memory 22 Keyboard / Mouse 23 Control Unit 24 Calculation Processing Unit
24-1 Excitation / Fluorescence Matrix Measurement Unit
24-2 Data Analysis Department
24-3 Component Distribution Visualization Unit 30 Display

Claims (8)

測定対象物および当該測定対象物から抽出されたサンプルの成分分布を分析する成分分布分析方法であって、
所定の励起波長範囲および所定の蛍光波長範囲で、照射する励起波長および観測する蛍光波長を段階的に変化させながら、前記測定対象物および前記サンプル上の複数の測定箇所における蛍光強度を測定することにより、前記測定対象物および前記サンプル上の各測定箇所の励起・蛍光マトリクス情報を取得する励起・蛍光マトリクス情報取得工程、および、
前記励起・蛍光マトリクス情報取得工程にて各測定箇所ごとに取得した前記励起・蛍光マトリクス情報に対して主成分分析を行い、主成分にて表される前記測定対象物および前記サンプルの成分の値である主成分得点を座標としてプロットすることにより主成分得点プロットを作成し、当該主成分得点プロット上で、前記サンプルに含まれる溶媒含有率の異なる溶媒軸決定用サンプルの成分を示すプロット群のうち、当該溶媒含有率の高い第1のプロット群の重心と当該溶媒含有率の低い第2のプロット群の重心とを通る軸、または、前記溶媒軸決定用サンプルのプロット群の近似直線を、溶媒軸として設定し、当該溶媒軸に直交する軸を前記溶媒含有率の影響を受けない成分軸として設定し、前記測定対象物および前記サンプルの成分を示すプロットを前記成分軸上に投影することにより、各測定箇所の前記成分の違いをパラメータ化するデータ解析工程、
を含むことを特徴とする、成分分布分析方法。
A component distribution analysis method for analyzing a component distribution of a measurement object and a sample extracted from the measurement object,
Measuring fluorescence intensity at a plurality of measurement locations on the measurement object and the sample while changing the excitation wavelength to be irradiated and the fluorescence wavelength to be observed in a stepwise manner within a predetermined excitation wavelength range and a predetermined fluorescence wavelength range. Excitation / fluorescence matrix information acquisition step of acquiring excitation / fluorescence matrix information of the measurement object and each measurement location on the sample, and
Performs principal component analysis on the excitation / fluorescence matrix information acquired for each measurement location in the excitation / fluorescence matrix information acquisition step, and values of the measurement object and the components of the sample represented by principal components A principal component score plot is created by plotting the principal component score as a coordinate, and on the principal component score plot, a plot group showing components of the solvent axis determination samples having different solvent contents contained in the sample Among them, an axis passing through the centroid of the first plot group having a high solvent content and the centroid of the second plot group having a low solvent content, or an approximate straight line of the plot group of the solvent axis determination sample, Set as the solvent axis, set the axis orthogonal to the solvent axis as the component axis not affected by the solvent content, and indicate the components of the measurement object and the sample. By projecting plotted on the component axis, the data analysis step of parameterizing the difference of the components of the respective measuring points,
A component distribution analysis method comprising:
前記データ解析工程にて前記成分軸上に投影された前記プロットに基づいて各測定箇所に彩色すべき色を決定する色決定工程、および、
前記色決定工程にて決定された前記各測定箇所に彩色すべき色をカラーマッピングすることにより、前記測定対象物および前記サンプルの前記成分分布を可視化する成分分布可視化工程、
を更に含むことを特徴とする、請求項1に記載の成分分布分析方法。
A color determination step for determining a color to be colored at each measurement location based on the plot projected on the component axis in the data analysis step; and
A component distribution visualization step of visualizing the component distribution of the measurement object and the sample by color-mapping the color to be colored at each measurement location determined in the color determination step;
The component distribution analysis method according to claim 1, further comprising:
前記励起・蛍光マトリクス情報取得工程において、
前記測定対象物および前記サンプルについて、前記照射する励起波長および前記観測する蛍光波長の異なる複数の蛍光画像を撮影し、
前記蛍光画像における各画素の前記蛍光強度から、前記測定対象物および前記サンプル上の各測定箇所における前記励起・蛍光マトリクス情報を取得することを特徴とする、請求項1または2に記載の成分分布分析方法。
In the excitation / fluorescence matrix information acquisition step,
For the measurement object and the sample, take a plurality of fluorescence images with different excitation wavelengths and fluorescence wavelengths to be observed,
3. The component distribution according to claim 1, wherein the excitation / fluorescence matrix information at each measurement location on the measurement object and the sample is acquired from the fluorescence intensity of each pixel in the fluorescence image. Analysis method.
前記測定対象物は、穀粉製品を少なくとも含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の成分分布分析方法。   The component distribution analysis method according to claim 1, wherein the measurement object includes at least a flour product. 前記成分は、タンパク質、澱粉、多糖類、ミネラル、脂質からなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の成分分布分析方法。   5. The component distribution analysis method according to claim 1, wherein the component includes at least one selected from the group consisting of protein, starch, polysaccharides, minerals, and lipids. 前記溶媒は、水、アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の成分分布分析方法。   The component distribution analysis method according to claim 1, wherein the solvent includes at least one selected from the group consisting of water and alcohol. 測定対象物および当該測定対象物から抽出されたサンプルに所定の励起波長を照射する分光照明装置と、所定の蛍光波長で前記測定対象物および前記サンプルを観察する分光撮影装置とを備えた、前記測定対象物および前記サンプルの成分分布を分析する成分分布分析装置であって、少なくとも
前記測定対象物および前記サンプル上の複数の測定箇所において、励起・蛍光マトリクス情報を取得する励起・蛍光マトリクス測定部、および、
前記励起・蛍光マトリクス測定部により各測定箇所ごとに取得した前記励起・蛍光マトリクス情報に対して主成分分析を行い、主成分にて表される前記測定対象物および前記サンプルの成分の値である主成分得点を座標としてプロットすることにより主成分得点プロットを作成し、当該主成分得点プロット上で、前記サンプルに含まれる溶媒含有率の異なる溶媒軸決定用サンプルの成分を示すプロット群のうち、当該溶媒含有率の高い第1のプロット群の重心と当該溶媒含有率の低い第2のプロット群の重心とを通る軸、または、前記溶媒軸決定用サンプルのプロット群の近似直線を、溶媒軸として設定し、当該溶媒軸に直交する軸を前記溶媒含有率の影響を受けない成分軸として設定し、前記測定対象物および前記サンプルの成分を示すプロットを前記成分軸上に投影することにより、各測定箇所の前記成分の違いをパラメータ化するデータ解析部、
を備えたことを特徴とする、成分分布分析装置。
A spectral illumination device that irradiates a measurement object and a sample extracted from the measurement object with a predetermined excitation wavelength; and a spectral imaging device that observes the measurement object and the sample with a predetermined fluorescence wavelength, A component distribution analyzer for analyzing a component distribution of a measurement object and the sample, wherein an excitation / fluorescence matrix measurement unit acquires excitation / fluorescence matrix information at least at a plurality of measurement locations on the measurement object and the sample ,and,
The principal component analysis is performed on the excitation / fluorescence matrix information acquired for each measurement point by the excitation / fluorescence matrix measurement unit, and the values of the components of the measurement object and the sample represented by the principal components Create a principal component score plot by plotting the principal component score as coordinates, and on the principal component score plot, among the plot group indicating the components of the solvent axis determination sample having a different solvent content contained in the sample, An axis passing through the centroid of the first plot group having a high solvent content and the centroid of the second plot group having a low solvent content, or an approximate straight line of the plot group of the solvent axis determination sample is represented by a solvent axis. The axis perpendicular to the solvent axis is set as a component axis that is not affected by the solvent content, and the measurement object and the sample components are shown. By projecting the Tsu bets on the component axis, the data analysis unit for parameterizing the difference of the components of the respective measuring points,
A component distribution analysis apparatus comprising:
前記データ解析部により前記成分軸上に投影された前記プロットに基づいて各測定箇所に彩色すべき色を決定し、当該各測定箇所に彩色すべき色をカラーマッピングすることにより、前記測定対象物および前記サンプルの前記成分分布を可視化する成分分布可視化部、
を更に備えたことを特徴とする、請求項7に記載の成分分布分析装置。
Based on the plot projected on the component axis by the data analysis unit, the color to be colored at each measurement location is determined, and the color to be colored at each measurement location is color-mapped, whereby the measurement object And a component distribution visualization unit that visualizes the component distribution of the sample,
The component distribution analyzer according to claim 7, further comprising:
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