[發(fā)明專利]一種纖維生物質(zhì)的快速分析方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010205436.6
• 申請(qǐng)日: 2010-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102288569A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李來(lái)庚;侯屾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N21/35
• 分類號(hào): G01N21/35
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維生物質(zhì)分析與利用領(lǐng)域；更具體地，本發(fā)明涉及一種纖維生物質(zhì)的快速分析方法。

背景技術(shù)

纖維生物質(zhì)是地球上最豐富的可再生資源。近年來(lái)，隨著能源、環(huán)境問(wèn)題的日益凸顯，纖維生物質(zhì)的綜合利用正受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。由于纖維生物質(zhì)成分多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其分析測(cè)定技術(shù)長(zhǎng)期制約著相關(guān)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。

傳統(tǒng)的纖維生物質(zhì)分析測(cè)定方法建立在化學(xué)分析、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)基礎(chǔ)上，這類方法固有的程序復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高等缺點(diǎn)限制了其在基礎(chǔ)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。

因此，本領(lǐng)域迫切需要開(kāi)發(fā)分析程序簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、費(fèi)用低廉的分析測(cè)定纖維生物質(zhì)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種纖維生物質(zhì)的快速分析方法。

在本發(fā)明的第一方面，提供一種纖維生物質(zhì)的快速分析方法，所述方法包括：

(a)采集包含纖維生物質(zhì)的待測(cè)樣品的近紅外光譜，獲得光譜數(shù)據(jù)；

(b)將(a)獲得的光譜數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)模型，獲得待測(cè)樣品的化學(xué)參數(shù)(如某類化學(xué)成分含量或特征參數(shù)，具體如木質(zhì)素含量，木質(zhì)素組成結(jié)構(gòu)，纖維素含量等)。

在一個(gè)優(yōu)選例中，在400-2500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)采集包含纖維生物質(zhì)的待測(cè)樣品的近紅外光譜。

在另一優(yōu)選例中，所述的光譜數(shù)據(jù)是近紅外光譜各波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的漫反射光譜數(shù)據(jù)。

在另一優(yōu)選例中，所述的數(shù)據(jù)模型如下建立：

(1)采集定標(biāo)樣品的近紅外光譜，獲得光譜數(shù)據(jù)；

(2)對(duì)定標(biāo)樣品的化學(xué)參數(shù)進(jìn)行化學(xué)分析，獲得化學(xué)數(shù)據(jù)；

(3)將(1)的光譜數(shù)據(jù)與(2)的化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，光譜定標(biāo)，獲得將光譜數(shù)據(jù)與化學(xué)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。

在另一優(yōu)選例中，步驟(1)中，對(duì)同一樣品進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，以平均光譜作為該樣品標(biāo)準(zhǔn)光譜。

在另一優(yōu)選例中，所述的定標(biāo)樣品來(lái)源于不同生長(zhǎng)地區(qū)、不同生長(zhǎng)時(shí)間的木本植物。

在另一優(yōu)選例中，步驟(1)中，對(duì)獲得的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以消除背景干擾(減少峰的波動(dòng)和基線漂移)，包括(但不限于)平滑，微分，求導(dǎo)(如一階和二介導(dǎo)數(shù))，散點(diǎn)校正，SG算法。

在另一優(yōu)選例中，步驟(3)中，在進(jìn)行綜合時(shí)，利用光譜定標(biāo)軟件。

在另一優(yōu)選例中，步驟(3)中，在定標(biāo)時(shí)，包括：將光譜數(shù)據(jù)與化學(xué)數(shù)據(jù)分別輸入光譜定標(biāo)軟件；對(duì)該數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行偏最小二乘法分析，從而建立光譜數(shù)據(jù)與化學(xué)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)模型。

在另一優(yōu)選例中，步驟(3)中，還包括對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行交互驗(yàn)證、校正或優(yōu)化。

在另一優(yōu)選例中，取已知化學(xué)成分的纖維生物質(zhì)樣品作為驗(yàn)證集，在與定標(biāo)模型相同的條件下得到光譜數(shù)據(jù)，根據(jù)已建立的數(shù)據(jù)模型計(jì)算化學(xué)參數(shù)，經(jīng)多組預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)交互驗(yàn)證后，如結(jié)果達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)限時(shí)，確定該模型適用；如不能達(dá)到，則對(duì)校正模型重新進(jìn)行回歸計(jì)算，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)限。

在另一優(yōu)選例中，選擇偏最小二乘法因子數(shù)(PLS)小于10(例如，PLS為7或8)的因子進(jìn)行校正。

在另一優(yōu)選例中，所述的化學(xué)參數(shù)包括(但不限于)：酸不溶木質(zhì)素含量、綜纖維素(Holocellulose，又稱為總纖維素)含量、α-纖維素含量、S/G比值(紫丁香基木質(zhì)素與愈創(chuàng)木基木質(zhì)素的比例)、酶降解效率。

本發(fā)明的其它方面由于本文的公開(kāi)內(nèi)容，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。

附圖說(shuō)明

圖1：建立數(shù)據(jù)模型的步驟流程圖。

圖2：一種代表性的近紅外光譜圖。將包含樣品的樣品杯置于近紅外光譜儀上，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的近紅外漫反射強(qiáng)度值取平均值后得到一個(gè)樣品的吸收光譜，然后將多個(gè)樣品吸收光譜作在同一副圖中。圖中一共有279條光譜線，每一條線是通過(guò)平均32次掃描的結(jié)果獲得的，每條線代表一個(gè)獨(dú)立樣品的光譜圖。

圖3：模型預(yù)測(cè)木質(zhì)素含量結(jié)果圖。縱坐標(biāo)為預(yù)測(cè)值，橫坐標(biāo)為實(shí)際測(cè)量值。

圖4：模型預(yù)測(cè)綜纖維素含量結(jié)果圖。縱坐標(biāo)為預(yù)測(cè)值，橫坐標(biāo)為實(shí)際測(cè)量值。

圖5：模型預(yù)測(cè)α-纖維素含量含量結(jié)果圖。縱坐標(biāo)為預(yù)測(cè)值，橫坐標(biāo)為實(shí)際測(cè)量值。

圖6：模型預(yù)測(cè)木質(zhì)素S/G比率結(jié)果圖。縱坐標(biāo)為預(yù)測(cè)值，橫坐標(biāo)為實(shí)際測(cè)量值。

圖7：模型預(yù)測(cè)酶消化能力結(jié)果圖。縱坐標(biāo)為預(yù)測(cè)值，橫坐標(biāo)為實(shí)際測(cè)量值。