园艺产品品质研究方法.ppt
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1、园艺产品品质的研究方法,一、园艺产品品质的研究方法二、园艺产品材料的取样、前处理及分析三、实验结果的数据处理与分析四、园艺产品取样分析方法国家标准,本节内容,一、园艺产品品质的研究方法,园艺产品品质的评价方法很多,可以将其分为破坏性和非破坏性,客观(仪器测定或化学分析)和主观(人的感官评价)方法。对于某一品质属性而言,其评价方法往往也是多种的。,外观品质研究方法,1.大小长、宽、径等-通常用测径器测量,如游标卡尺等。重量-单位产品数的重量。体积-通过排水法测量或直接测量。,2.形状长宽比-如直径/高度比用作果实形状的指数。形状图和模型-某些产品的形状模型可用作考查品质的工具。,3.颜色目测-对
2、照色卡比较和描述园艺产品的颜色。光反射计-根据产品表面反射光的量测量颜色,如Gardner和Hunter色差计和Agtron ESW光谱计。光传递计:以通过产品内部光的量测量内部品质和各种生理病害,如马钤薯黑心病。色素含量的测定-通过测定产品中叶绿素、胡萝卜素的含量来评价产品的颜色。,蒙赛尔植物组织标准色卡MUNSELLRHS植物比色卡,4.光泽蜡质-其在园艺产品表面的量,结构和排列影响产品的光泽。用光泽计测量或目测。,5.缺陷的存在(内部和外部)缺陷的发生及其严重程度按15的评分系统来评价。1=无症状,2=轻度症状,3=中度,4=严重,5=极严重。为了减少评价者之间的误差,对一定的缺陷,要有
3、详细的描述和照片作为评分的指南。,质地品质研究方法,1.耐压品质(硬度和软度)手持测定器-用压力测定器等测量穿透力。立式测定器-用钻孔速度更一致的测量器如UC果实硬度计测定穿透力。,2.纤维量和坚韧性抗切力-用纤维仪测量化学分析-纤维素和木质素含量。3.多汁性水分含量测定-膨压或多汁性的指数可榨取果汁的测量-果汁量的指标。4.感官质地品质感官评价程序-评价石细胞量,咀嚼性,油份,脆性,粉质性。,风味品质研究法,1.甜度糖含量-化学方法分析总糖、还原糖或各种糖的含量。在某些产品中如马铃薯可用试纸快速测定葡萄糖。总可溶性固形物-用折射计和比重计测量。因可溶性固形物的主要成分是糖,所以可作为甜度的指
4、标。,2.酸度榨汁pH值-用pH计或pH试纸测量。总可滴定酸度-通过滴定一定量的果汁测定。,3.咸度:对于新鲜水果和蔬菜没有意义。4.涩味:通过品尝试验或测定单宁的含量。5.苦味:通过品尝试验或测定与苦味有关的生物碱或糖苷来确定。6.芳香味:通过感官分析和与某产品特定芳香味有关的芳香物质的鉴定来评价。,营养价值的研究方法,主要通过化学分析方法测定园艺产品的总碳水化合物、膳食纤维、蛋白质及各种氨基酸、脂肪及各种脂肪酸、维生素和矿物质都有相应的测定方法。现在,人们正试图将这些分析程序自动化,以满足大批量样品分析和进行营养成分标记的需要。,安全性研究方法,采用化学分析程序可对下列微量有毒物质进行测定
5、:自然产生的有毒物质-如利马豆和木薯中的致癌糖苷,叶菜中的硝酸盐和亚硝酸盐,食用大黄和菠菜中的草酸,十字花科蔬菜中的硫代葡萄糖苷以及马铃薯中的茄碱。自然污染物-如真菌毒素,细菌毒素和重金属(Hg,Cd,Pb等)。合成有毒物-如环境污染物和农业化学品残余物。,有机氯、有机磷、氨基甲酸酯农药残留,熏蒸剂残留,亚硝胺、黄曲霉毒素B1、苯和苯酚、氰化物、多氯联苯、苯并芘、抗生素、激素残留、棉籽酚等。检验方法有化学分析法、酶化学法、薄层层析法、荧光分光光度计、气相色谱,高压液相色谱、气-质联用等方法。使用仪器分析方法测定有害物质是检测手段的一个飞跃。,有机氯农药残留的测定气相色谱法应用最广泛,灵敏度高,
6、速度快,定性和定量都很合适;薄层色谱法也是常用的检测手段;纸上层析法,操作简单,成本低,普遍使用,可作有机氯农药的定性和半定量检测;高效液相色谱法适合高温下易分解的农药,灵敏度高。,有机磷农药测定气相色谱法:根据各种农药的保留时间区分;薄层色谱溶出法:将薄层上分离的斑点溶出,溶出液用仪器联用技术进行定量(钼蓝比色法);高效液相色谱法:,;,微生物学检验主要是细菌学检验,包括细菌总数的测定和大肠杆菌群的测定。固体培养基法液体培养基发酵法设备简单,适用范围广。,二、取样和样品前处理方法,(一)果蔬材料的取样,果蔬品质分析的准确性,材料的代表性影响很大。从大田或实验地、实验器皿中采取的园艺产品材料,
7、称为“原始样品”。按原始样品的种类(如根、茎、叶、花、果实、种子等)分别选出的材料,称为“平均样品”。根据分析的目的、要求和样品的种类的特征,采用适当的方法,从“平均样品”中选出供分析用的材料,称为“分析样品”。,原始样品的取样法,随机取样在试验区(或大田)中选择有代表性的取样点,取样点的数目视田块的大小而定。选好点后,随机采取一定数量的样株,或在每一个取样点上按规定的面积从中采取样株。对角线取样在试验区(或大田)可按对角线选定五个取样点,然后在每个点上随机取一定数量的样株,或在每个取样点上按规定的面积从中采取样株。,平均样品的采取法,1.混合取样法 一般颗粒状(如种子等)或已碾磨成粉末状的样
8、品等可采用此法。具体方法:将供采取样品的材料铺在木板(或玻板、牛皮纸)上成为均匀的一层,按照对角线划分为四等分,取对角线的两份为进一步取样的材料,而将其余的对角两份淘汰。再把已取中的两份样品充分混合后重复上述方法取样。反复操作,每次均淘汰50%的样品,直至所取样品达到所要求的数量为止。这种取样的方法叫做“四分法”。,2.按比例取样法 很多园艺产品材料,在生长不均等的情况下,应将原始样品按不同类型的比例选取平均样品。例如甘薯、马铃薯等块根、块茎材料选取平均样品时,应按大、中、小不同类型的样品的比例取样,然后再将每一单个样品纵切剖开,每个切取1/4、1/8或1/16,混在一起组成平均样品。在采取果
9、实的平均样品时,如桃、梨、苹果、柑橘等果实,即使是从同一株果树上取样,也应考虑到果枝在树冠上的各个不同方位和部位以及果实体积的大、中、小和成熟度上的差异,按各相关的比例取样混合成平均样品。,(二)取样注意事项,1)取样的地点,一般距田埂或地边一定距离的株行取样,或在特定的取样区内取样。取样点的四周不应有缺株的现象。2)取样后,按分析的目的分成各部分,捆齐,附上标签,装入纸袋。3)多汁的瓜、果、蔬菜样品,容易变质或霉烂,可冷藏于冰箱中,或灭菌处理和烘干以供分析之用。4)选取平均样品的数量应当不少于供分析用样品的两倍。5)动态了解供试验用的植物在不同生育期的生理状况,常按植物不同的生育期采取样品进
10、行分析。,(三)分析样品的前处理和保存,1.种子样品的前处理和保存 一般种子及干果的平均样品清除杂质后要进行磨碎,使样品全部无损地通过80100目筛孔的筛子,混合均匀,作为分析样品贮存于具有磨口玻塞的广口瓶中,并随机贴上标签,注明样品的采取地点、试验处理、采样日期和采样人姓名等。长期保存的样品,标签涂蜡,可在瓶中放置樟脑或对位二氯甲苯虫,,2.茎叶等样品的前处理和保存采回新鲜样品(平均样品)后,先要经过净化、杀青、烘干(或风干)等一系列前处理。净化。新鲜样品从田间或试验地取回时,常沾有泥土等杂质,应用柔软湿布擦净,不应用水冲洗。杀青。为了保持样品化学成分不发生转变和损耗,务必及时终止样品中酶的
11、活动,这就需要将样品置于105的烘箱中杀青1520分钟。烘干。样品经过杀青之后,应立即降低烘箱的温度,维持在7080,直到样品烘干至恒重为止,一般的样品所需烘干的时间大约为一天。烘干时应注意温度不能过高,否则会把样品烤焦。,烘干(或风干)的茎叶样品,均要进行磨碎磨茎叶用的粉碎机与磨种子的磨粉机的结构不同,不宜用磨种子的电磨来代替。如果茎叶样品中的水分偏高而不利于磨碎时,那就需要进一步烘干之后再磨碎。磨碎后样品的保存方法均与上相同。,此外,在测定园艺产品材料中酶的活性或某些成分(如维生素C、DNA、RNA等)的含量时,需要用新鲜的样品。取样时注意保鲜,取样后立即进行待测组分提取;也可采用液氮中冷
12、冻保存或冰冻真空干燥法得到干燥的制品,放在04冰箱中保存即可。在鲜样已进行了匀浆,尚未完成提取、纯化,不能进行分析测定等特殊情况下,也可加入防腐剂(甲苯、苯甲酸),以液态保存在缓冲液中,置于04冰箱即可。但保存时间不宜过长。,(四)待测组分的提取、分离和纯化技术,1.待测组分的提取2.待测组分的分离纯化3.浓缩与干燥,待测组分的提取,上述烘干(风干)的、冰冻的或是新鲜的样品置于一定的溶剂(提取液)中,用电动捣碎机或研钵破碎后,样品混合液内含有各种待测组分。由于待测组分的结构、性质不同,与其他细胞成分的结构强度及在提取液中的溶解程度有差异,因而不同待测组分的提取液性质、成分和操作条件都有很大差别
13、。,对于像色素、植物激素、氨基酸、可溶性糖、有机酸等小分子物质的提取,首要的是选择适当性质的溶剂。一般而言,极性的(亲水的)待测组分易溶于极性溶剂中,非极性的(亲脂的)待测组分易溶于非极性的有机溶剂中。相似相溶提取液的pH影响待测组分的解离状态及其活性和稳定性,不可忽视。例如叶绿素可以用95%乙醇或丙酮溶液提取,脱落酸、赤霉素可用丙酮、甲醇溶液提取,还原糖可用蒸馏水提取,维生素C可用2%草酸溶液提取。两性物质氨基酸在等电点以外的任何pH溶液中都是呈解离态,一般可用10%乙酸提取。,为了使待测组分能更快、更充分地从其他细胞组分中分离出来:可以采用电炉加热、煮沸、恒温水浴保温、剧烈搅拌或振荡等,这
14、样就可以使待测组分最大限度地存在于提取液中再经过离心或过滤除去残渣,即可得到较理想的粗提液。,对于像核酸、蛋白质及酶等生物大分子的提取,则要相对复杂一些。一般情况下,碱性生物大分子物质易溶于酸性溶剂,酸性生物大分子物质易溶于碱性溶剂。提取蛋白质时,要根据蛋白质的结构及溶解性质、等电点等因素配制不同的蛋白质提取液。一般,蛋白质提取液以水为主,再加少量酸、碱或盐组成,缓冲液的pH应选择在偏离等电点的两侧,使蛋白质分子带上净电荷,以提高其溶解度。,在提取酶时一定要在冰浴上或低温室内操作。其提取液应为偏离等电点两侧的pH缓冲液,离子强度适中,以维持酶结构的稳定。此外,还应加入适量的巯基乙醇和聚乙烯吡咯
15、烷酮,以防止酶分子中巯基氧化和样品中的酚氧化。重金属离子的络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)也是提取液中常用的成分之一,以防酶变性失活。为防止酶蛋白在分离过程中发生降解,还需加入蛋白酶抑制剂。,对于核酸的提取方法有多种。提取核酸时,常采用盐析法,即根据DNA和RNA在不同盐溶液浓度溶解性不同这一原理进行提取的。对RNA和DNA的分离也可根据RNA易被碱解,DNA易被酸解的性质进行。在提取植物组织中的DNA时,常用液氮冻融法改善匀浆效果,缩短匀浆时间,并具有抑制DNase活性的效果。,待测组分的分离纯化,在一般的品质分析中,如果待测组分与分析试剂(如显色剂、氧化还原剂)反应的专一性程度高,受其他杂质
16、的干扰少,则不需要进一步纯化。但在制备性生化实验中,必须采用一系列生化分离纯化技术,除去粗提取液中的杂质(异类物质和同类物质),以制备高纯品。常用的生化分离技术有:盐析技术、离心技术、电泳技术、层析技术等。,盐析向含有待测组分的粗提取液中加入高浓度中性盐达到一定的饱和度,使待测组分沉淀析出的过程称为盐析。蛋白质、酶、多糖、核酸等都可应用盐析技术进行沉淀分离。但该技术在蛋白质或酶的分离纯化中应用最广泛,它是一种由提取到分离纯化的衔接技术。其原理是,蛋白质或酶分子的稳定因素一靠电荷,二靠水膜;而当溶液中的中性盐浓度增至一定的程度时,蛋白质分子表面电荷被中和,包围蛋白质分子的水膜被破坏,导致蛋白质分
17、子溶解度下降,而凝聚析出。,透析透析是膜分离技术的一种用于分离大小不同的分子。透析膜只允许小分子通过,而阻止大分子通过。盐析得到的蛋白质沉淀,用缓冲液悬浮,装入透析袋内进行脱盐,可以除去硫酸铵等盐类。透析的具体方法把盛有蛋白质溶液的透析袋两端系紧,悬挂在装有缓冲液的三角瓶中,置于磁力搅拌器上,在低温(4左右)条件下透析3036h由于透析袋只允许小分子盐类透过,而蛋白质大分子不能逸出膜外,经多次更换透析外液,不断降低膜外液中小分子盐类的浓度,即可将混杂于蛋白质大分子中的盐类等杂质透析掉。,浓缩 通过对水或溶剂的吸收和透析等方法,使低浓度溶液变为高浓度溶液的过程称为浓缩。浓缩的方法很多,如加热蒸发
18、、加沉淀剂、离子交换法、吸收法、减压浓缩法、膜浓缩法、亲和层析法等。在实验室中常用的是吸收浓缩法,其次是超滤法,此外还有减压浓缩法。,干燥即是将潮湿的固体及液体中的水或溶剂清除干净的过程。最常用的有真空干燥法(减压干燥法)和冰冻真空干燥法(升华干燥法)。,(五)样品中待测组分的测定,样品中待测组分的测定可采用化学分析、物理分析等方法,而现代的园艺产品品质的生化属性分析则越来越多地依赖于仪器分析法。但待测样品在上机之前,则要经过一些特异处理,提供特异的信号,才能使仪器作出反应。,如比色技术、色谱技术等,多以化学变化过程中待测组分与试剂反应发生颜色的消长,通过仪器检测即可得知某组分的含量。其中像茚
19、三酮比色法测定氨基酸含量,就是利用氨基酸在酸性条件下与水合茚三酮作用后能产生二酮茚胺的取代盐等蓝紫色化合物,在一定范围内,其颜色的深浅与氨基酸的含量成正比。,又如核磁共振技术、火焰分光光度技术、荧光光谱技术、紫外光光谱技术、红外光光谱技术和旋光分析技术等,则是基于待测组分在特定的物理状态下具有相应的物理特性而进行测试的。,在园艺产品品质的生化属性测定时,对同一待测组分含量可以采用不同的测定方法。如植物组织中可溶性蛋白质含量测定方法有双缩脲法、斐林酚试剂法、凯氏定氮法、考马斯亮蓝G-250染色法、紫外吸收法等在实际工作中应当根据测试的目的、要求、样品的特点以及实验设备条件,选择合适的方法,制定合
20、理的检测实施方案。,测定园艺产品菜组织中糖的含量也有很多方法。如手持测糖仪可测定可溶性固型物的含量,阿贝折射仪也可测折光糖含量。蒽酮比色法、苯酚比色法测定可溶性糖斐林试剂比色法、3,5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖等。还原糖含量还可用索姆吉(Somogi)滴定法测定。,转基因食品检验技术的应用 由于目前越来越多的国家要求对转基因产品实行标签制度,生物安全议定书要求对活性转基国产品进行风险评估和提供检测方法。因此,对产品进行转基因成分检测,确定是否含有、含量多少及什么种类的转基因产品,是摆在各国政府面前一项急需解决的重要任务。,1、PCR技术 PCR(聚合酶链式反应 polymerase cha
21、in reaction)特异DNA序列的聚合及扩增。简便、快速。但有时会出现假阳性扩增,因此常使PCR与其他技术结合。PCR反应具有高度特异性和敏感性,只需对少量的DNA进行测定便可检测GMO成分,但对实验技术的要求很高,其结果易受许多因素的干扰而产生误差。如操作人员移液时的误差、器皿用品的交叉污染等等,还有PCR反应体系存在的抑制因素也可带来干扰,般PCR只用作转基因食品的定性筛选检测。,2、核酸杂交技术(Southern Blotting)核酸杂交技术的基本原理是两条DNA链之间可以通过碱基配对而形成氢键。通常核酸杂交的检测过程主要包括以下几个步骤:将单链的目的DNA结合到膜上,然后加入单
22、链、标记过的探针DNA,在一定的温度条件和离子浓度下使探针分子与目标DNA分子碱基配对,再洗去未结合的标记探针,检测探针和目标DNA形成的杂交分子。一个核酸杂交检测有三个关键因素:探针DNA、目的DNA和信号检测。把握好这三个因素,核酸杂交技术可以达到高特异性和高灵敏度的水平。,PCR检测和分子杂交的优缺点 应用PCR法检测易出现假阳性,可用Southern杂交进一步验证。此外,有时Northern杂交的信号弱,可利用RT-PCR将RNA反转录成cDNA再与探针杂交,从而检测外源基因的表达;利用RAPDPCR技术,可以检测出对照株与转化植株带型差异,还可用该技术检测不同代植株间基因组的稳定性。
23、,3、免疫学方法 免疫学力法主要是利用抗体可以特异地与抗原分子(GMO蛋白成分)结合,因此通过抗原抗体的特异性识别反应来进行检测,是种特异而简便的检测程序。酶联免疫吸附测定(ELISA):在酶联免疫测定的过程个,抗体上通常还连接有一种酶,这些酶能够催化一种化学反应将无色底物转化为有色物质。如果样品中带有目标分子,抗体上连带的酶就能够将无色的底物转变成有色物质,通过颜色的变化就能判断出被测样品中是否含有目标分子。目前,美国SDI公司已获得盂山都公司导入基因和蛋白使用权,开发出利用免疫技术的试剂盒“Trait大豆bulktest”和“GMO大豆试剂盒”。,4、生物传感器和生物芯片技术 随着转基因产
24、品种类的不断增加,过去所建立的转基因检测方法将难于适用未来的发展需要,因为这些方法均是一次对单个或少数几个基因的检测,而近年的热点-基因芯片检测方法将极可能成为未来对转基因成分检测的发展方向。基因芯片,又称DNA芯片或DNA阵列,它与我们日常所说的计算机芯片非常相似,是成千上万的网格状密集排列的基因探针。它通过己知碱基顺序的DNA片段,来结合碱基互补序列的单链DNA,从而确定相应的序列。通过基因芯片可以一次对数万种转基因成分进行检测。尽管该方法目前还存在灵敏度偏低、稳定性差、价格昂贵、离实际应用还有一段距离等缺点,但在不远的将来将取得突 破性的进展。,新型快速农残分析方法 在农产品质量安全日益
25、受到重视的今天,建立一个高效的农产品质量安全监督检测体系势在必行。传统的HPLC、GC、MS、GC-MS(气质联用)等方法由于其设备及耗品价格的昂贵,以及对操作人员较高的技术要求,使其只能在较 高级的实验室里配备,难以达到普及的目的。韩国的美卡希斯开发研制的Optizenl411S 农药残留速测仪适合中国国家标准GB/T5009.199-2002。该标准规定了由酶抑制率法测定蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的快速测定方法。而在我国有机磷和氨基甲酸酯类农药是使用量最大的农药,对这两类农药残留进行监控有极为重要的意义。该方法检测时间仅需30分钟。1411S整套价格约3万人民币,试剂2元/每份。,
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