花生是世界重要的油食兼用作物和經(jīng)濟(jì)作物,營養(yǎng)保健價(jià)值極高,經(jīng)常食用能顯著降低全因死亡率,素有“長生果”之美譽(yù)。近年來我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,人民生活水平提高,花生食用消費(fèi)量呈逐年增多趨勢(目前已有超過40%用作食用),對花生品質(zhì)要求也越來越高。 

近紅外技術(shù)已廣泛應(yīng)用于作物品質(zhì)改良。花生上早已成功建立了能夠快速準(zhǔn)確預(yù)測油酸、脂肪、蛋白質(zhì)以及維生素E等成分含量的近紅外模型。但這些只能得到花生的營養(yǎng)指標(biāo)，不能代表花生感官品質(zhì)。因此構(gòu)建針對花生食用感官品質(zhì)的多粒近紅外模型,能夠?yàn)槭秤没ㄉ泄倨焚|(zhì)遺傳改良提供快速、便捷的選擇手段。構(gòu)建生花生仁、烤花生仁感官評價(jià)模型所用的試驗(yàn)材料共計(jì)31份,均系山東省花生研究所育成的花生品種(系),其中包括不同親本來源、不同種皮顏色的大粒型和小粒型材料,也包括高油酸和普通油酸材料,如表1所示。

光譜采集

在德國Bruker光譜儀器公司生產(chǎn)的Matrix-F型傅里葉變換近紅外光譜儀上采集多粒生花生仁光譜數(shù)據(jù)。光譜儀掃描譜區(qū)范圍為4000~12000cm^-1(厘米波數(shù)),掃描次數(shù)為64次,分辨率為8cm^-1。開機(jī)預(yù)熱30min后檢測樣品。采集光譜所用花生種子為自然日光干燥的樣品,每份材料約30~50粒,每次混合后隨機(jī)取樣,掃描3次。

生花生仁和烤花生仁感官評價(jià)

選取重復(fù)能力、識(shí)別能力強(qiáng)的7人組成感官品質(zhì)評定小組。試驗(yàn)樣品重新標(biāo)號(hào),按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每份樣品每人品嘗3~5粒,按1~5級就顏色(1級為顏色*深,5級為顏色*淺)、脆性(1級為*脆,5級為*不脆)、細(xì)膩度(1級為*細(xì)膩,5級為*粗糙)、甜味(1級為*甜,5級為甜味*弱)、苦味(1級為*苦,5級為苦味*弱)、烤花生味(1級為烤花生味*強(qiáng),5級為烤花生味*弱)、異味(1級為異味*強(qiáng),5級為異味*弱)、總體喜歡度(1級為*喜歡,5級為*不喜歡)等感官評價(jià)指標(biāo)逐項(xiàng)打分,每品嘗完一個(gè)樣品后,用溫開水漱口,再品嘗下一個(gè)樣品。

模型構(gòu)建與優(yōu)化

光譜處理和模型構(gòu)建采用德國Bruker Matrix-F型近紅外光譜儀自帶OPUS軟件,用NIR選項(xiàng)自動(dòng)尋優(yōu)。采用內(nèi)部交叉驗(yàn)證剔除奇異點(diǎn)。選擇*佳光譜預(yù)處理辦法、*佳譜區(qū)、維數(shù),并作進(jìn)一步驗(yàn)證。通過比較樣品預(yù)測值與化學(xué)值的決定系數(shù)(R²)和標(biāo)準(zhǔn)差(RMSECV)衡量模型品質(zhì)。生花生仁近紅外光譜見圖1。經(jīng)感官評價(jià),各感官指標(biāo)變幅較寬,符合建立近紅外模型的要求(表2)。

生花生近紅外模型的建立

經(jīng)自動(dòng)優(yōu)化,生花生脆性的*佳光譜預(yù)處理方法為“一階導(dǎo)數(shù)+多元散射矯正”。譜區(qū)范圍為7506~4243cm^-1,維數(shù)為8,模型的R²為83.6,RMSECV為0.227(圖2)。

經(jīng)自動(dòng)優(yōu)化,生花生甜味的*佳光譜預(yù)處理方法為“一階導(dǎo)數(shù)+多元散射矯正”。譜區(qū)范圍為7506~5446cm^-1,4605~4243cm^-1,維數(shù)為8,模型的R²為89.02,RMSECV為0.137(圖3)。

經(jīng)自動(dòng)優(yōu)化,生花生細(xì)膩度*佳光譜預(yù)處理方法為“一階導(dǎo)數(shù)+多元散射矯正”。譜區(qū)范圍為11988~6094cm^-1,5454~4243cm^-1,維數(shù)為7,模型的R²為90.92,RMSECV為0.102(圖4)。

烤花生近紅外模型的建立

經(jīng)自動(dòng)優(yōu)化,熟花生脆性*佳光譜預(yù)處理方法為“一階導(dǎo)數(shù)+多元散射矯正”。譜區(qū)范圍為7506~6472cm^-1,4605~4243cm^-1,維數(shù)為8,模型的R²為88.29,RMSECV為0.161(圖5)。

經(jīng)自動(dòng)優(yōu)化,烤花生仁細(xì)膩度*佳光譜預(yù)處理方法為“一階導(dǎo)數(shù)+多元散射矯正”。譜區(qū)范圍為11988~7498cm^-1,4605~4243cm^-1,維數(shù)為6,模型的R²為76.97,RMSECV為0.154(圖6)。

結(jié)論

依托德國Bruker光譜儀器公司生產(chǎn)的Matrix-F型傅里葉變換近紅外光譜儀**構(gòu)建了花生感官品質(zhì)近紅外模型,生花生仁脆性、甜味、細(xì)膩度以及烤花生脆性近紅外模型R²均在83以上,RMSECV均低于0.23,模型品質(zhì)較高。烤花生仁細(xì)膩度模型R²在75以上,低于80,可滿足初步篩選的需要。構(gòu)建的兩個(gè)烤花生仁近紅外模型在實(shí)際上證明了可以用生花生近紅外光譜預(yù)測烤花生仁的感官品質(zhì)(脆性和細(xì)膩度)。鑒于目前花生干燥后進(jìn)行近紅外掃描已經(jīng)成為生化品質(zhì)篩選的常規(guī)手段,有了這些新的模型,將可以使花生種子無損地獲得生化指標(biāo)的同時(shí),在不需要一一品嘗的情況下,還能得到一些有價(jià)值的感官品質(zhì)指標(biāo),可大大提高篩選速率。而隨著優(yōu)異材料的獲取,可望進(jìn)一步充實(shí)模型。花生感官品質(zhì)近紅外模型的應(yīng)用,將會(huì)對食用花生感官品質(zhì)育種發(fā)揮積極的促進(jìn)作用。