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蓮子淀粉的新視角：高光譜成像與哪吒藕身的文化探索
今年春節(jié)檔電影票房***《哪吒之魔童鬧?！芬云渚嫉?**和引人入勝的劇情贏得了觀眾的喜愛(ài)。影片開(kāi)篇，太乙真人費(fèi)盡心力，以蓮藕為原材料為哪吒和敖丙重塑了肉身，故事由此展開(kāi)了序幕。
圖源：@電影哪吒之魔童鬧海
那么，被選中的蓮藕究竟有何特別之處呢？
蓮藕的生命周期可謂是一場(chǎng)精彩的奉獻(xiàn)之旅。從萌芽、展葉到開(kāi)花、結(jié)實(shí)，再到長(zhǎng)藕和休眠，每個(gè)階段都在為人類(lèi)創(chuàng)造價(jià)值。從營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度來(lái)看，蓮藕堪稱(chēng)大自然的饋贈(zèng)。它富含淀粉、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分。其中，淀粉作為蓮藕的主要成分，不僅為人體提供必需的能量，更是決定蓮藕口感的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，粉質(zhì)蓮藕與脆質(zhì)蓮藕在淀粉組成上存在***差異：粉質(zhì)蓮藕的支鏈淀粉與直鏈淀粉比例明顯較高，這種獨(dú)特的淀粉結(jié)構(gòu)直接影響著蓮藕的質(zhì)地和口感。
類(lèi)似的規(guī)律也體現(xiàn)在蓮子中，直鏈淀粉含量的變化會(huì)***影響蓮子的吸水性、膨脹性等物理特性，進(jìn)而決定其品質(zhì)優(yōu)劣。
為了更精細(xì)地研究蓮子的品質(zhì)特性，采用先進(jìn)的高光譜成像技術(shù)進(jìn)行研究。高光譜成像技術(shù)是一種能獲取豐富光譜和圖像信息的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)不僅能無(wú)損檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的外部特征，更能深入探究其內(nèi)部成分的物理化學(xué)信息。直鏈淀粉是D-葡萄糖基以a-(1,4）糖苷鍵連接的多糖鏈，在可見(jiàn)近紅外光譜范圍具有響應(yīng)。
研究技術(shù)路線(xiàn)圖
高光譜成像系統(tǒng)主要包含部件有高光譜成像儀、光源、載物臺(tái)、黑箱以及高光譜數(shù)據(jù)采集軟件等。
實(shí)驗(yàn)室高光譜成像系統(tǒng)
鮮蓮的高光譜圖像
蓮子原始光譜曲線(xiàn)圖
通過(guò)對(duì)蓮子高光譜圖像的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)500nm-920nm波段存在明顯的吸收特征，這些特征與直鏈淀粉分子中的C-H、O-H基團(tuán)密切相關(guān)。表1所示為全波段光譜數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)RC，SPA和CARS提取的特征波段。通過(guò)對(duì)比表1和表2中的數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過(guò)SPA特征提取后選擇的波段為449.5nm、464.1nm、500.6nm、582.7nm、644.3nm、756.1nm、812.4nm、872.3nm、977.6nm共9個(gè)特征波長(zhǎng)，其中，波段在500nm-920nm處存在較為明顯的吸收，它們可能與直鏈淀粉分子中的C-H基團(tuán)的四級(jí)倍頻，O-H二級(jí)倍頻，O-H一級(jí)倍頻有關(guān)，表明了特征波段可以準(zhǔn)確地反映出蓮子內(nèi)直鏈淀粉含量的變化。
表1 三種不同特征提取方法所得特征波段
表2 基于不同特征波長(zhǎng)的直鏈淀粉檢測(cè)PLS模型
在定量模型的對(duì)比試驗(yàn)中，本文通過(guò)MSC-SPA處理過(guò)的光譜數(shù)據(jù)和蓮子直鏈淀粉含量分別建立了PLSR，PCR，SVM，LS-SVM模型，對(duì)比上述建立的四種模型的RC，RMSEC，RMSEP，RP，RPD值，判斷結(jié)果如表3所示。
表3不同處理方式和預(yù)測(cè)模型的比較
模型的建立不僅為蓮子品質(zhì)的快速檢測(cè)提供了科學(xué)依據(jù)，也為其他農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)估開(kāi)辟了新的研究路徑。從電影中的神奇蓮藕到現(xiàn)實(shí)中的營(yíng)養(yǎng)寶庫(kù)，再到高科技的品質(zhì)檢測(cè)，蓮藕的故事仍在繼續(xù)，等待著我們進(jìn)一步探索和發(fā)現(xiàn)。
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