Der beschädigungsfreie Schnelldetektor für Polyphenole und Chlorophylle in Pflanzen ist ein Gerät zur Erkennung des Polyphenol- und Chlorophyllgehalts in Pflanzen, das in der Regel in der Landwirtschaft, der Lebensmittel- und Pflanzenbiologieforschung verwendet wird. Durch eine zerstörungsfreie Prüfmethode können die Konzentrationen von Polyphenolen und Chlorophyllen in Echtzeit und schnell gemessen werden, ohne dass Pflanzenproben beschädigt werden.
Funktion und Bedeutung von Polyphenolen und Chlorophyllen
Pflanzenpolyphenole:
Polyphenole sind eine natürliche Kategorie von biologisch aktiven Substanzen in Pflanzen, die eine Vielzahl von antioxidativen, antibakteriellen und entzündungshemmenden biologischen Aktivitäten haben.
Vorhanden hauptsächlich in Blättern, Früchten und Samen der Pflanze, ist es eng mit der Krankheitsbeständigkeit und der Widerstandsfähigkeit der Pflanzen verbunden.
Chlorophyl:
Chlorophyl ist das Schlüsselmolekül für die Pflanzenphotosynthese und das Kernfärbstoff für die Pflanzenphotosynthese, das am Prozess der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie beteiligt ist.
Der Gehalt an Chlorophyl ist eng mit der Wachstumsgesundheit, der Effizienz der Photosynthese und der Produktivität der Pflanzen verbunden.
2. Das Prinzip der beschädigungsfreien schnellen Prüfmethode
Die Methode der beschädigungsfreien schnellen Detektion verwendet in der Regel Spektraltechnologien wie Near Infrared Spectrum (NIR), Visible Light Spectrum (VIS) und Fluorescence (Fluoreszenz), um indirekt den Gehalt an Polyphenolen und Chlorophyllen in Pflanzen durch die Analyse der spektralen Reaktionen von Pflanzenoberflächen oder Geweben zu bestimmen. Diese Methoden bieten eine hohe Empfindlichkeit, schnellere Reaktionsgeschwindigkeit und eine bessere Echtzeitüberwachung.
Nähe Infrarotspektroskopie (NIR)
Prinzip: Die Near-Infrarot-Spektralitätstechnik analysiert die spektralen Informationen, die von der Probe reflektiert oder durchgeführt werden, indem sie Near-Infrarot-Licht an die Probe sendet. Unterschiedliche chemische Zusammensetzungen weisen im nahen Infrarotspektrum unterschiedliche Absorptionseigenschaften auf, deren Gehalt genau bestimmt werden kann, indem er mit den charakteristischen Absorptionsspitzen von Polyphenolen und Chlorophyllen abgestimmt wird.
Vorteile: Es ist keine Probenbehandlung erforderlich, um Daten schnell und in Echtzeit zu erhalten.
Sichtbares Lichtspektrum (VIS)
Prinzip: Das sichtbare Lichtspektrum bestimmt die Zusammensetzung einer Probe durch die Messung der Lichtabsorptionsintensität für eine bestimmte Wellenlänge. Chlorophyl und Polyphenole haben bestimmte Absorptionsspitzen, die eine quantitative Analyse ermöglichen.
Chlorophyl Absorptionsspitze: Chlorophyl hat eine signifikante Absorption vor allem im Bereich des roten Lichts (650-670 nm) und des blauen Lichts (430-450 nm).
Polyphenole Absorptionsspitzen: Polyphenole Verbindungen haben Absorptionsspitzen im Bereich des UV-Lichts (250-280 nm) und des sichtbaren Lichts (320-400 nm).
3. Fluoreszenzspektrometer
Prinzip: Die Fluoreszenzspektrometer erzeugen eine bestimmte Fluoreszenz durch Anregung der Probe und messen dann ihr Emissionsspektrum. Verschiedene chemische Zusammensetzungen wie Polyphenole und Chlorophylle erzeugen spezifische Fluoreszenzsignale, deren Gehalt durch Analyse der Fluoreszenzstärke und der Wellenlängenposition geschätzt werden kann.
Chlorophyl-Fluoreszenzzeigenschaften: Chlorophyl emittiert eine Fluoreszenz im Bereich von 680-750 nm bei einer Stimulationswellenlänge von 430-450 nm.
Polyphenolfluorescenzeigenschaften: Polyphenole haben auch bestimmte fluoreszierende Emissionseigenschaften bei UV-Anregung.
Methoden zur Bestimmung von Polyphenolen und Chlorophyllen
Near Infrared Spectrometrie (NIR)
Schritte:
Die zu messenden Pflanzenproben werden an der Messposition des Near Infrared Spectrometers platziert.
Wählen Sie den geeigneten Wellenlängenbereich (in der Regel 800-2500 nm) für einen Reflexions- oder Transmissionsspektrospektrum-Scan aus.
Die erhaltenen Spektraldaten wurden mit dem charakteristischen Spektrum von Polyphenolen und Chlorophyllen verglichen und quantitativ analysiert mit chemometrischen Modellen wie Partial Minimum Secondary Regression (PLSR).
Erhalten Sie die Konzentrationswerte von Polyphenolen und Chlorophyll.
Vorteile: Verlustfrei, Echtzeit, schnell, geeignet für die Testung von großen Proben.
Nachteile: Die Anforderungen an die Ausrüstung sind hoch und ein chemometrisches Modell muss im Voraus erstellt werden.
Sichtbare Lichtspektrometrie (VIS)
Schritte:
Beleuchten Sie die Pflanzenoberfläche mit einem sichtbaren Lichtspektrometer (in der Regel im Wellenlängenbereich von 400-700 nm).
Messung der Absorptionsintensität von Licht in verschiedenen Wellenlängen durch Pflanzen mit Schwerpunkt auf den Absorptionsspitzen von Chlorophyll (rotes und blaues Licht) und Polyphenolen (UV- und sichtbares Licht).
Durch den Vergleich der Absorptionsstärke mit der bekannten Standardprobe wird eine quantitative Analyse mit einer Standardkurve durchgeführt.
Vorteile: Einfach zu bedienen, niedrige Gerätekosten.
Nachteile: Eine relativ große Probenfläche ist erforderlich und spektrale Störungen können die Messgenauigkeit beeinträchtigen.
3. Fluoreszenzspektrometrie
Schritte:
Mit UV-Licht zur Anregung der Probe wird die Anregungswellenlänge in der Regel zwischen 320-400nm gewählt.
Messung des Fluoreszenz-Emissionsspektrums von Pflanzenproben, insbesondere der Fluoreszenzintensität im Bereich von 680-750 nm (Chlorophyllfluoreszenz) oder 300-400 nm (Polyphenolfluorescenz).
Quantitative Analyse basierend auf dem Vergleich der Fluoreszenzintensität mit der Standardprobe.
Vorteile: hohe Empfindlichkeit, geeignet für die Untersuchung niedriger Konzentrationen.
Nachteile: Sie können durch Fluoreszenzstörungen gestört werden und das Gerät erfordert eine hohe Genauigkeit.
IV. Messparameter und Datenanalyse
Spektrale Charakteristik Extraktion: Extrahieren Sie die Absorption oder Fluoreszenz Charakteristik von Chlorophyl und Polyphenolen unter verschiedenen Wellenlängen.
Vorverarbeitung der Daten: umfasst Schritte wie Gleichung, Entgeräuschung und Normalisierung zur Verbesserung der Qualität der spektralen Daten.
Quantitative Analyse: Durch die Erstellung von Kalibrierungsmodellen (z. B. Multiple-Regressionsanalyse, Partial-Minimum-Zweifache-Regression usw.) wird eine quantitative Vorhersage des Pflanzenpolyphenol- und Chlorophylgehalts erreicht.
Kalibrierung und Validierung: Kalibrieren Sie Standardproben mit bekannten Konzentrationen und überprüfen Sie die Genauigkeit des Modells durch Methoden wie Kreuzvalidierung.
V. Zusammenfassung
Der beschädigungsfreie Schnelldetektor für Polyphenole und Chlorophylle in Pflanzen ermöglicht eine schnelle und genaue Messung des Polyphenol- und Chlorophyllgehalts in Pflanzen durch verschiedene Spektraltechnologien wie das Nahinfrarotspektrum, das sichtbare Lichtspektrum und das Fluoreszenzspektrum. Die Wahl der richtigen Technologien und Methoden ermöglicht nicht nur die Bereitstellung von Echtzeitdaten, sondern gewährleistet auch, dass die Integrität der Pflanzenproben nicht beeinträchtigt wird und eine effektive Unterstützung in Bereichen wie Landwirtschaft, Pflanzenbiologie und Lebensmittelsicherheit bietet.