[发明专利]一种番茄果肉中ATP含量的快速检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及植物果肉光谱检测技术领域，尤其涉及一种番茄果肉中ATP含量的快速检测方法及装置。

背景技术

生物为维持其生命活动和执行各种生理功能都需要消耗能量。三磷酸腺苷(ATP)存在于从微生物到高等动植物等生物体的细胞中，是一种可被生物直接利用的主要能量，参与体内脂肪、蛋白质、糖和核酸的代谢，在维持生物体的正常机能上有着无可替代的作用。因此，对其含量进行快速、准确的测定，对研究生物生长发育和生物产品质量有重要的意义。

传统上，ATP的检测方法有电泳法、高效液相色谱法和同位素示踪法等。在电泳法测定中，样品需经滤纸电泳分离，再利用紫外分光光度计进行比色，操作复杂；采用高效液相色谱法，仪器、试剂昂贵，操作过程繁琐，检测时间比较长，且灵敏度仅为1×10^-3M，推广应用难度较大；同位素示踪法中放射性同位素对人体有危害，某些同位素半衰期长，需要在专门的同位素实验室完成，应用范围受到限制。

用荧光素酶-荧光素的生物发光法是目前测定ATP最灵敏的方法，已广泛应用。但这些应用大多是在药品制剂方面，植物器官ATP含量的测定报道甚少。

植物果肉从可见光到中红外波段的反射率和透射率，是果肉结构参数和生物化学等参数的函数。通过获取的反射或者透射率值可定性或者一定程度上定量反映果肉的生物量等信息。

研究表明，不同波长的出射光携带有植物果肉的生物量信息和果肉的结构信息。现已有的植物果肉光谱测量获取植物生理信息的研究往往局限于实验，没有方便易用的可以应用于实际生产的方法和设备。

发明内容

本发明提供了一种番茄果肉中ATP含量的快速检测方法，可在短时间内对多种番茄进行测量，测量效率高。

一种番茄果肉中ATP含量的快速检测方法，包括以下步骤：

(1)利用光谱仪采集在0℃～4℃贮藏温度下不同贮藏天数的番茄肉样本的光谱信号，对所述的光谱信号进行预处理；

(2)利用生物发光检测法测量在0℃～4℃贮藏温度下不同贮藏天数的番茄果肉样本的ATP含量；

(3)对预处理后的光谱信号进行降维，提取5个特征波长，分别为401.778nm、403.36nm、412.8nm、433.21和591.62nm；

(4)以ATP含量作为输出，以所述特征波长处的光谱信号强度作为输入，建立多元线性回归模型，所述的多元线性回归模型为：

Y＝101.23λ₁+99.13λ₂-66.66λ₃-127.75λ₄-7.31λ₅+16.38，

其中，Y为番茄果肉的ATP含量乘以10⁹；λ₁、λ₂、λ₃、λ₄、λ₅分别为相应特征波长处的光谱信号强度；R²＝0.73；

(5)测量待测番茄果肉样品在特征波长处的光谱信号强度，代入所述的多元线性回归模型，反演得出该待测番茄果肉样品的ATP含量。

考虑到蔬菜的适宜贮藏温度为0℃，而实验室条件下4℃贮藏环境则较为常见，所以分别选择0℃～4℃下的番茄果肉样品进行实验。

本发明通过建立番茄果肉中ATP含量与其光谱信号强度之间的关系模型，通过测量待测番茄果肉的光谱信号强度代入关系模型，即可快速反演出该待测番茄果肉的ATP含量。该测量方法简单快速，成本较低，特别适用于大批量番茄果肉样本的ATP含量检测。

作为优选，步骤(1)中，在221.99～1019.78nm波段采集番茄肉样本的光谱信号。

为了增加光谱信号数据的可靠性，减小误差，作为优选，步骤(1)中，采集番茄果肉样本的至少4个不同位置处的光谱信号。

为了提高建立模型的准确性，作为优选，步骤(2)中，对所述的光谱信号进行预处理包括求平均处理和去噪处理。

所述的去噪处理是指去除221.99～1019.78nm波段首尾处的不稳定的异常值。

作为优选，步骤(3)中，采用连续投影算法对预处理后的光谱信号进行降维。