Máy kiểm tra nhanh không phá hủy polyphenol và chlorophyll thực vật là một thiết bị được sử dụng để phát hiện hàm lượng polyphenol và chlorophyll trong thực vật, thường được sử dụng trong nông nghiệp, thực phẩm, nghiên cứu sinh học thực vật và các lĩnh vực khác. Với phương pháp thử nghiệm không phá hủy, nồng độ polyphenol và chất diệp lục của chúng có thể được đo trong thời gian thực và nhanh chóng mà không làm hỏng mẫu thực vật.
Chức năng và tầm quan trọng của polyphenol và chất diệp lục thực vật
Polyphenol thực vật:
Polyphenol là một nhóm các chất hoạt tính sinh học được tìm thấy tự nhiên trong thực vật, có nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống viêm.
Chủ yếu được tìm thấy trong lá, trái cây, hạt của cây, có liên quan chặt chẽ đến khả năng kháng bệnh, khả năng chống nghịch của cây, v.v.
Chất diệp lục:
Chlorophyll, một phân tử quan trọng trong quang hợp thực vật, là sắc tố cốt lõi trong quang hợp thực vật và tham gia vào quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.
Hàm lượng chất diệp lục có liên quan chặt chẽ đến sức khỏe tăng trưởng, hiệu quả quang hợp và năng suất của cây trồng.
II. Nguyên tắc của phương pháp kiểm tra nhanh không phá hủy
Các phương pháp phát hiện nhanh không phá hủy thường sử dụng các kỹ thuật phổ như phổ hồng ngoại gần (NIR), phổ ánh sáng khả kiến (VIS), phổ huỳnh quang (Fluorescence) và các kỹ thuật khác để suy đoán gián tiếp hàm lượng polyphenol và chlorophyll trong cây bằng cách phân tích phản ứng phổ trên bề mặt hoặc mô của cây. Các phương pháp này có độ nhạy cao, tốc độ phản hồi nhanh và khả năng theo dõi thời gian thực tốt hơn.
1. Phương pháp phổ hồng ngoại gần (NIR)
Nguyên tắc: Công nghệ quang phổ hồng ngoại gần phân tích thông tin quang phổ phản xạ hoặc đi qua mẫu bằng cách phát ra ánh sáng hồng ngoại gần vào mẫu. Các thành phần hóa học khác nhau có các đặc điểm hấp thụ khác nhau trong phạm vi phổ hồng ngoại gần và nội dung của chúng có thể được xác định chính xác bằng cách kết hợp với các đỉnh hấp thụ đặc trưng của polyphenol và chlorophyll.
Ưu điểm: Không cần xử lý mẫu, lấy dữ liệu nhanh chóng và thời gian thực.
2. Phương pháp quang phổ nhìn thấy (VIS)
Nguyên lý: Phổ ánh sáng nhìn thấy được suy đoán thành phần của mẫu bằng cách đo cường độ hấp thụ ánh sáng của nó trên một bước sóng cụ thể. Chlorophyll và polyphenol có đỉnh hấp thụ cụ thể và phân tích định lượng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các đặc điểm hấp thụ này.
Chlorophyll hấp thụ đỉnh: Chlorophyll chủ yếu được hấp thụ đáng kể trong phạm vi ánh sáng đỏ (650-670nm) và ánh sáng xanh (430-450nm).
Đỉnh hấp thụ polyphenol: Các hợp chất polyphenolic có đỉnh hấp thụ trong vùng ánh sáng cực tím (250-280nm) và ánh sáng nhìn thấy (320-400nm).
3. Quang phổ huỳnh quang
Nguyên tắc: Quang phổ huỳnh quang tạo ra huỳnh quang cụ thể bằng cách kích thích mẫu và sau đó đo phổ phát xạ của nó. Các thành phần hóa học khác nhau (chẳng hạn như polyphenol và chlorophyll) tạo ra các tín hiệu huỳnh quang cụ thể có thể được ước tính bằng cách phân tích cường độ và vị trí bước sóng của huỳnh quang.
Chất diệp lục phát ra huỳnh quang trong dải 680-750nm ở bước sóng kích thích 430-450nm.
Tính năng huỳnh quang polyphenol: Các polyphenol cũng có một số đặc tính phát xạ huỳnh quang khi bị kích thích bởi tia cực tím.
B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)
1. Đo phổ hồng ngoại gần (NIR)
Bước:
Các mẫu thực vật được kiểm tra được đặt ở vị trí đo của máy quang phổ hồng ngoại gần.
Chọn dải bước sóng thích hợp (thường là 800-2500nm) để quét phổ phản xạ hoặc truyền.
Dữ liệu quang phổ thu được được so sánh với phổ đặc trưng của polyphenol và chlorophyll, phân tích định lượng được thực hiện bằng cách sử dụng các mô hình hóa học như hồi quy bình phương nhỏ nhất một phần (PLSR).
Lấy giá trị nồng độ của polyphenol và chlorophyll.
Ưu điểm: Không phá hủy, thời gian thực và nhanh chóng, thích hợp để kiểm tra mẫu quy mô lớn.
Nhược điểm: Yêu cầu thiết bị cao hơn, đòi hỏi phải xây dựng trước các mô hình đo lường hóa học.
B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)
Bước:
Sử dụng phổ kế ánh sáng nhìn thấy (thường có dải bước sóng 400-700nm), chiếu sáng bề mặt cây.
Đo cường độ hấp thụ của thực vật đối với các bước sóng ánh sáng khác nhau, tập trung vào đỉnh hấp thụ chất diệp lục (vùng ánh sáng đỏ và xanh) và đỉnh hấp thụ polyphenol (vùng ánh sáng cực tím và nhìn thấy).
Phân tích định lượng được thực hiện bằng cách sử dụng các đường cong xác định tỷ lệ bằng cách sử dụng độ bền hấp thụ so với các mẫu tiêu chuẩn đã biết.
Ưu điểm: Đơn giản và dễ sử dụng, chi phí thiết bị thấp hơn.
Nhược điểm: Yêu cầu diện tích tương đối lớn của mẫu và nhiễu quang phổ có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.
3. Xác định phổ huỳnh quang
Bước:
Sử dụng tia cực tím để kích thích mẫu, bước sóng kích thích thường được chọn từ 320-400 nm.
Đo phổ phát xạ huỳnh quang của các mẫu thực vật, đặc biệt là cường độ huỳnh quang trong phạm vi 680-750nm (huỳnh quang diệp lục) hoặc 300-400nm (huỳnh quang polyphenol).
Phân tích định lượng được thực hiện dựa trên cường độ huỳnh quang so với mẫu tiêu chuẩn.
Ưu điểm: Độ nhạy cao, thích hợp để phát hiện nồng độ thấp.
Nhược điểm: Có thể bị nhiễu huỳnh quang, thiết bị cần độ chính xác cao.
IV. Thông số đo lường và phân tích dữ liệu
Trích xuất đặc điểm quang phổ: Trích xuất đặc điểm hấp thụ hoặc huỳnh quang của chất diệp lục và polyphenol ở các bước sóng khác nhau.
Tiền xử lý dữ liệu: bao gồm các bước như làm mịn, khử nhiễu, chuẩn hóa để cải thiện chất lượng dữ liệu quang phổ.
Phân tích định lượng: Một dự đoán định lượng về hàm lượng polyphenol và diệp lục thực vật đạt được bằng cách thiết lập các mô hình hiệu chuẩn như phân tích hồi quy đa nguyên, hồi quy bình phương nhỏ nhất một phần, v.v.
Calibration&Validation: Hiệu chuẩn được thực hiện với các mẫu tiêu chuẩn ở nồng độ đã biết và độ chính xác của mô hình được xác minh bằng các phương pháp như kiểm tra chéo.
V. Kết luận
Máy đo nhanh không phá hủy polyphenol thực vật so với chất diệp lục cho phép xác định nhanh chóng và chính xác hàm lượng polyphenol và chất diệp lục trong thực vật thông qua các kỹ thuật quang phổ khác nhau, chẳng hạn như phổ hồng ngoại gần, phổ nhìn thấy và phổ huỳnh quang. Chọn công nghệ và phương pháp phù hợp không chỉ cung cấp dữ liệu thời gian thực mà còn đảm bảo tính toàn vẹn của mẫu thực vật không bị ảnh hưởng, hỗ trợ hiệu quả cho các lĩnh vực như nông nghiệp, nghiên cứu sinh học thực vật, an toàn thực phẩm.