公开/公告号CN112945951A
专利类型发明专利
公开/公告日2021-06-11
原文格式PDF
申请/专利权人 西北农林科技大学;
申请/专利号CN202110299271.1
申请日2021-03-21
分类号G01N21/78(20060101);G01N21/64(20060101);G01N27/62(20210101);G01N1/28(20060101);G01N1/30(20060101);G06K9/00(20060101);G06K9/46(20060101);
代理机构
代理人
地址 712100 陕西省咸阳市杨凌示范区邰城路3号
入库时间 2023-06-19 11:22:42
技术领域
本发明属于植物籽粒元素含量的原位测定方法技术领域，涉及小麦籽粒不同部位铁分布与含量高低的原位显色测定方法。
背景技术
铁作为人体必需的微量元素，参与人体的多项生命活动。缺乏铁的症状在我国人群中较为普遍，特别是以小麦制品作为主食的北方地区。小麦脱皮制粉是根据小麦籽粒的结构特性，将小麦的胚乳与麸皮、胚分离，减少麦皮进入面粉的机会，留下比较纯净的“精麦”，并研磨成粉的过程。而小麦籽粒中的营养元素，尤其是微量元素主要集中在小麦皮层、糊粉层和麦胚中，其中麸皮中铁含量是胚乳的三倍之多。因此随着小麦加工精度的提高，小麦麸皮和麦胚从面粉中分离出去，易造成小麦出粉过程铁等微量元素大量流失。所以，需要选出糊粉层、胚乳等制粉部分铁含量高的小麦品种，从而提高小麦加工所得的面粉中铁的含量。
以往的研究主要是将小麦磨碎对籽粒进行整体含量分析，但对主要食用的胚乳部分的铁含量及其分布的研究却比较少。目前，国内外使用的原位测定法中最先进的是同步辐射法，但是具备这种测定方法的实验室在国内十分有限，从预约到测定存在较长等待时间，进而造成研究进度大大减慢。基于这一背景，研究一种比较方便有效、并可用于品种初步筛选的原位测定法非常必要。同时，这种原位测定方法可实现元素含量和部位分布的初步测定，这为后续精确研究奠定基础，一定程度上也加快了研究进度。
因此研究一种能够在小麦籽粒切片上直接确定各个部位铁的含量高低的可视化方法，进而直接快速地得到小麦籽粒不同部位的铁元素含量，对实现小麦品种的初步筛选具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，该方法提供了一种通过切片染色及图像处理，实现原位测定小麦籽粒不同部位铁分布与含量高低的显色测定方法，可使小麦籽粒切片不同部位铁的含量高低以颜色深浅的方式展现出来，解决小麦籽粒不同组织铁的分布与含量高低的可视化问题。
本发明所采用的技术方案是，一种籽粒不同部位铁含量快速测定的方法，该方法具体是按照以下步骤进行的：
1)该方法标样制作方法：按照小麦籽粒不同部位铁元素含量理论值，确定标样铁含量梯度范围及不同铁含量梯度设定值，以小麦面粉为材料，按照铁含量梯度设定值加入不同体积的硫酸铁水溶液，烘干、研磨、过0.25mm筛混匀备用。标样的实际铁含量采用微波消解、ICP-MS 测定。
2)不同铁含量梯度的标样显色：取不同铁含量梯度的标样面粉各0.15g，采用压片机制成直径8mm的压片，滴加0.15ml六氰铁酸钾染液，染色时间30分钟，使面粉中的铁显色、低温烘干。
3)小麦籽粒切片制作方法：选取形状规则、饱满的籽粒，以保证切片效果。若为干样，需将样品用超纯水浸泡12小时，再切片。切片厚度为60μm。
4)小麦籽粒切片铁染色：将小麦籽粒切片固定在显板上，滴加稀盐酸保持3分钟，滴加六氰铁酸钾染液保持30分钟，使小麦不同部位的铁显色。
5)小麦籽粒切片显色铁的含量确定方法：
(1)采用体式荧光显微镜(配500万像素彩色数码照相机)，在原色光下，调节好显微镜的亮度、曝光和白平衡参数，拍摄已显色、干燥的小麦籽粒切片。在相同的拍摄条件下，拍摄已显色的不同铁含量梯度的小麦粉标样。
(2)标准面粉及籽粒染色照片的颜色信息提取：设置图像显示模式为RGB颜色，在放大倍数800％时进行像素点的取色。像素点长宽比为方形2。
(3)在每个铁浓度梯度标准面粉和小麦籽粒切片不同部位选择颜色均匀的部分，按棋盘式取10个像素点，读取像素点32位通道的RGB值及灰度值，求平均值。
(4)使用不同铁浓度梯度标准面粉图像的像素点RGB值及灰度值的平均值分别与上述步骤1)中测定的面粉铁含量值建立线性回归方程。
(5)将籽粒图像不同部位像素点RGB值及灰度值的平均值分别代入对应的标准面粉的回归方程，求得该部位的铁含量。
本发明的有益效果是：提供了一种通过切片染色及图像处理，实现原位测定小麦籽粒不同部位铁分布与含量高低的显色测定方法，使小麦籽粒切片不同部位铁的含量高低以颜色深浅的方式展现出来，解决小麦籽粒不同组织铁的分布与含量高低的可视化问题。
附图说明
图1为本发明一种小麦籽粒不同部位铁分布与含量显色测定的方法的流程图。
图2为本发明一种小麦籽粒不同部位铁分布与含量显色测定的方法的简要流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。
1)该方法标样制作方法：按照小麦籽粒不同部位铁元素含量理论值，确定标样铁含量梯度范围及不同铁含量梯度设定值，以小麦面粉为材料，按照铁含量梯度设定值加入不同体积的硫酸铁水溶液，烘干、研磨、过0.25mm筛混匀备用。标样的实际铁含量采用微波消解、ICP-MS 测定。
2)不同铁含量梯度的标样显色：取不同铁含量梯度的标样面粉各0.15g，采用压片机制成直径8mm的压片，滴加0.15ml六氰铁酸钾染液，染色时间30分钟，使面粉中的铁显色、低温烘干。
3)小麦籽粒切片制作方法：选取形状规则、饱满的籽粒，以保证切片效果。若为干样，需将样品用超纯水浸泡12小时，再横切。切片厚度为60μm。
4)小麦籽粒切片铁染色：将小麦籽粒切片固定在显板上，滴加稀盐酸保持3分钟，滴加六氰铁酸钾染液保持30分钟，使小麦不同部位的铁显色、低温烘干。
5)小麦籽粒切片显色铁的含量确定方法：
(1)采用体式荧光显微镜(配500万像素彩色数码照相机)，在原色光下，调节好显微镜的亮度、曝光和白平衡参数，拍摄已显色的小麦籽粒切片。在相同的拍摄条件下，拍摄已显色的不同铁含量梯度的小麦粉标样。
(2)标准面粉及籽粒染色照片的颜色信息提取：设置图像显示模式为RGB颜色，在放大倍数800％时进行像素点的取色，像素点长宽比为方形。
(3)在每个铁浓度梯度标准面粉和小麦籽粒切片不同部位选择颜色均匀的部分，按棋盘式取10个像素点，读取像素点32位通道RGB值及灰度值，求平均值。
(4)使用不同铁浓度梯度标准面粉图像的像素点RGB值及灰度值的平均值分别与上述步骤1)中测定的面粉铁含量值建立线性回归方程。
(5)将籽粒图像不同部位像素点RGB值及灰度值的平均值分别代入对应的标准面粉的回归方程，求得该部位的铁含量。
本发明提供方法原理是：在酸性条件下，面粉及籽粒内铁元素均与六氰铁酸钾反应，生成蓝绿色络合物，染色颜色随不同铁含量高低变化改变。通过体式显微镜拍摄，可以记录籽粒不同部位的染色情况。以标样面粉染色情况和对应铁含量回归分析，可得到关于显色深浅与铁含量线性回归方程。将小麦籽粒切片不同部位的颜色信息带入回归方程，就可计算得到籽粒切片不同部位的铁含量，实现铁元素在籽粒中分布和不同部位铁含量的原位测定。
试验表明，通过染色拍摄及图像处理可以精确的建立颜色信息与铁含量值的联系，并实现籽粒切片铁分布及含量的原位测定。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能考虑到的变化都应落入本发明的保护范围。
机译： 谷物和小麦籽粒中内含物含量的测定方法
机译： 测定小麦籽粒中面筋含量和质量的方法
机译： 测定小麦籽粒粕蛋白中不溶残留氮含量的方法
