基于可见近红外光谱技术快速检测花椰菜中硫代

黄亮,薛建新,穆炳宇.基于可见/近红外光谱技术快速检测花椰菜中硫代葡萄糖苷的含量[J].现代食品科技,2021,37(4):269-274

HUANG Liang, XUE Jian-xin, MU detection of glucosinolates in cauliflower based on visible/near-infrared spectroscopy[J].Modern Food Science and Technology, 2021, 37(4): 269-274

花椰菜（Brassica oleracea L.），又称花菜、菜花或椰菜花，是一种很受人们欢迎的蔬菜，花椰菜富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、食物纤维、多种维生素和钙、铁、磷等矿物质，具有较高的食用价值[1]和医药价值[2]。

硫代葡萄糖苷（Glucosinolates），简称硫苷，是十字花科蔬菜中的一种重要的次生代谢产物[3]。许多研究表明：硫代葡萄糖苷水解后会产生一系列生物活性物质，这类活性物质具有抵抗真菌、细菌、病毒和蚜虫等功效[4-7]，同时还可阻碍早期癌细胞的生长[8]。基于花椰菜中硫代葡萄糖苷的营养价值和抗癌的作用，很多专家认为，花椰菜中硫代葡萄糖苷含量的多少是评价其产后品质的重要依据之一[9]，因而近年来对硫苷的提取、检测分析引起研究人员的极大兴趣。

硫代葡萄糖苷通常存在于组织细胞的液泡中，细胞壁的破裂能引起硫代葡萄糖苷的降解，从而导致营养成分的流失。采用传统的检测方法检测硫代葡萄糖苷的含量既耗时又损坏了样本的外部形态和内部结构。因此，快速无损检测花椰菜中的硫代葡萄糖苷就显得尤为重要。而目前，采用可见/近红外光谱技术进行花椰菜中硫代葡萄糖苷含量预测的文献鲜有报道。根据量子力学理论可知，可见/近红外光谱照射在花椰菜表面后，硫代葡萄糖苷分子中含氢原子的基团对光子产生吸收作用后从基态跃迁到第二或更高的激发态。这种能级跃迁所产生的吸收光谱极易受到不同物理性质及化学性质的影响，比如硫代葡萄糖苷的含量。因此基于这项理论，采用近红外光谱测定花椰菜中硫代葡萄糖苷的含量。

近几年，近红外光谱分析目前已经广泛运用到蔬菜[10]、水果[11]、肉类[12]、谷物[13]等农作物中。Sahamishirazi S[14]等利用了近红外光谱技术测定12个不同品种的西兰花中硫代葡萄糖苷的含量，结果表明，近红外光谱技术可以对大样本西兰花中硫代葡萄糖苷的含量进行定性和定量的测定。顾敏[15]利用近红外光谱技术实现了西兰花表面农药残留种类的判别，表明利用近红外光谱技术可以实现对西兰花外部品质的相关检测。常静[16]等利用近红外光谱技术结合PLS、PCR两种方法分别建立了杜仲中松脂醇二葡萄糖苷的预测模型，结果表明，两种方法建立的模型精度都较高。郭泽慧[17]等人实现了利用可见/近红外光谱技术对萝卜根、叶中的硫苷组分含量的快速无损检测。目前利用可见/近红外光谱技术对花椰菜品质的检测研究较少，对花椰菜中硫代葡萄糖苷的检测鲜有研究。偏最小二乘回归算法主要是寻找一个线性回归模型，来探索两个变量之间的线性关系，可在本实验中对光谱数据与硫苷值进行偏最小二乘回归建模。基于此，本实验拟采用可见/近红外光谱技术结合偏最小二乘回归算法检测花椰菜中硫代葡萄糖苷含量，旨在为花椰菜内部品质的价值评估提供一种无损检测途径。

1 实验材料与方法

1.1 试验样本

实验材料花椰菜采自山西省太谷县农贸市场，采后当天运达实验室，并对样本进行筛选。实验所需“松花”花椰菜花球较圆整，花球尚紧实、大而松散，茎部色泽浓绿。“雪白”花椰菜花球圆整、完好，花球紧实、不松散，茎部色泽浅绿。花椰菜切割成样本后自然风干，选定“松花”样本和“雪白”样本各120个（共计240个），运用K-S（Kennard-Stone）算法分别在两种花椰菜样本中选出90个样本作为校正集（共180个），30个样本作为预测集（共60个）。

1.2 试验仪器

使用美国ASD（Analytical Spectral Device）公司的Field Spec 3型近红外光谱仪采集光谱，光谱范围为350～2500 nm，每个样本采集三次光谱数据取平均值。

1.3 硫代葡萄糖苷含量的测定方法

硫代葡萄糖苷含量的测定采用分光光度法[17]。通过硫苷在蔬菜中内源酶-芥子酶的作用下水解产生葡萄糖且能用 3,5-二硝基水杨酸法测定所产生的葡萄糖含量的原理来计算出硫苷的含量。

1.4 数据处理

本实验采用Matlab 2019、The Unscrambler X 10.1软件进行光谱数据的提取及后期数据处理，利用OriginPro 8.5软件进行图形绘制。

2 结果与讨论

2.1 硫代葡萄糖苷含量的分析

文章来源：《无损检测》 网址: http://www.wsjczzs.cn/qikandaodu/2021/0610/551.html