元素富集微區(qū)識(shí)別對(duì)籽粒品質(zhì)鑒定的作用

種子籽粒是種植業(yè)中最基本的生產(chǎn)資料。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，能否獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效除了取決于種子品種的好壞之外，還取決于種子籽粒的質(zhì)量。目前種子籽粒市場還是存在一些亂象，一些中小企業(yè)以次充好。所以進(jìn)行種子籽粒的質(zhì)量和品質(zhì)檢測意義重大。這樣做同時(shí)也可以很好的分析、鑒定和評(píng)價(jià)種子的質(zhì)量、批次和利用價(jià)值�，F(xiàn)在我們可以通過激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)檢測種子籽粒的元素光譜特征，元素富集微區(qū)識(shí)別對(duì)種子籽粒品質(zhì)進(jìn)行鑒定。這是一種新的方法和快速檢測手段。
 

大豆是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物。大豆含有豐富的不飽和脂肪酸、醣類、類胡蘿卜素、維生素B外還具有鈣、磷、鉀、鐵、鋅、銅、錳等各種微量元素和礦物。玉米是重要的糧食和飼料作物，也是全世界總產(chǎn)量最高的農(nóng)作物。玉米具有很強(qiáng)的耐旱性、耐寒性。玉米的營養(yǎng)成分比較全面。除含有大量的有機(jī)物外，玉米中還含有Ca、H、O、N、Mg、Na，K、Fe等多種元素。
 

礦質(zhì)元素在人體發(fā)育以及新陳代謝中發(fā)揮著巨大的作用，微量元素對(duì)人體健康也很重要。本實(shí)驗(yàn)針對(duì)大豆和玉米籽粒的主要礦質(zhì)元素富集情況進(jìn)行原位分析，以針對(duì)大豆和玉米的品質(zhì)鑒定進(jìn)行研究。
 

取飽滿的大豆和玉米籽粒，沿中心切開，做內(nèi)部表面的元素分布掃描。實(shí)驗(yàn)時(shí)為了得到更好的信號(hào)，我們采用0.5μs為延遲時(shí)間，80%能量輸出，光斑100μm，10次脈沖的信號(hào)累加。通過元素分布分析，一次性得到了各主要元素的富集分布結(jié)果，如下圖所示。暖色部分表示元素含量高，冷色部分表示元素含量低。

 

​蛋白質(zhì)是大豆的重要也是主要的組成成分。其含有豐富的有機(jī)元素和微量金屬元素。通過實(shí)驗(yàn)以K、Ca、Mg等元素為例查看其元素分布富集情況，見上圖。這些微量元素在胚芽、胚軸處的富集比較明顯，其中K元素在胚乳和子葉也有較多的富集。這些元素含量的多少，富集的情況對(duì)大豆籽粒的品質(zhì)有著重要的意義。元素含量及富集較多，籽粒的品質(zhì)也較好。

 

​H、O、N是大豆種子籽粒中淀粉的主要組成元素，主要分布在胚乳和子葉里。其元素分布不均，見上圖，左側(cè)遠(yuǎn)離種臍處富集較多，胚芽、胚軸處也有富集，但含量相對(duì)較少。通過這些有機(jī)元素富集的情況，我們可以對(duì)籽粒的主要構(gòu)成成分淀粉進(jìn)行分析，它的含量多少也可以體現(xiàn)出來，從而達(dá)到籽粒品質(zhì)鑒定的目的。

 

 蛋白質(zhì)也是玉米的重要也是主要的組成成分，其含有豐富的微量金屬元素。上圖為玉米籽粒K、Ca、Mg元素的分布分析。幾種元素在種皮處富集相對(duì)較多，胚乳處含量相對(duì)較低。Mg元素的總體含量較低。K和Mg元素在胚芽、胚軸處的富集較多。這些元素含量的多少，富集的情況對(duì)玉米籽粒的品質(zhì)有著重要的意義。元素含量及富集較多，籽粒的品質(zhì)也較好。

 

​上圖為玉米籽粒H、O、N元素的分布分析。幾種元素主要富集在胚乳處，含量也相對(duì)較高。角質(zhì)胚乳處的有機(jī)元素含量比粉質(zhì)胚乳處高。也證明了淀粉是胚乳的主要組成部分。淀粉的主要成分是H、O、N等元素。它含量的多少也可以體現(xiàn)出來，從而達(dá)到籽粒品質(zhì)鑒定的目的。
 

 實(shí)驗(yàn)裝置我們采用EcoChem 激光光譜元素分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用LIBS技術(shù)。激光能量200mJ@1064 nm，能量輸出0-100%可調(diào)；重現(xiàn)率20Hz；光斑大小20-200μm連續(xù)可調(diào)；檢測器譜寬190-1040nm；三維全自動(dòng)工作臺(tái)；樣品室可通入氦氣或氬氣。

 

本文研究了大豆、玉米種子籽粒的元素光譜特性，通過元素富集微區(qū)識(shí)別對(duì)種子籽粒的品質(zhì)進(jìn)行鑒定的探索等。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)作為一種新興的、快速的、微損的化學(xué)分析技術(shù)，具有目前傳統(tǒng)儀器不具備的更多功能，隨著這一技術(shù)的發(fā)展，它必將在種質(zhì)資源元素分析領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。