20
Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007 Avancerede målemetoder til kvalitetskontrol af frø Birthe Møller Jespersen Københavns Universitet Det Biovidenskabelige Fakultet Institut for Fødevarevidenskab Kvalitet & Teknologi Rolighedsvej 30 DK-1958 Frederiksberg C E-mail: [email protected] www.models.life.ku.dk DanSeed den 20. marts 2007

DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Avancerede målemetoder til kvalitetskontrol af frø

Birthe Møller Jespersen

Københavns UniversitetDet Biovidenskabelige FakultetInstitut for FødevarevidenskabKvalitet & TeknologiRolighedsvej 30DK-1958 Frederiksberg CE-mail: [email protected]

DanSeed den 20. marts 2007

Page 2: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

IFV, Kvalitet & Teknologi

Udstyr

Nær Infrarød Transmission, enkeltkerne og bulkNær Infrarød ReflektionFT-IR inferometer with Diamond ATR400 MHz HR MAS NMR spektrometerRaman mikroskopFluorescensVideometerUltralydGas Chromatografi

Kemometri

Page 3: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Kemometri: Mønstergenkendelse

1890-1920 nm

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

1000 1500 2000 2500

log(

1/R

)

Wavelength (nm)

1890-1920 nm

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

1000 1500 2000 2500

log(

1/R

)

Wavelength (nm)

Måling med spektroskopi:InddirekteIkke-DestruktivHurtigMiljømæssig venligMultivariate

Page 4: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

NIR (MSC) spektrum fra normal byg

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 500 1000 1500 2000 2500

cellulose 2336nm2352nm

aminosyrer2132nm2242nm 2294nm

protein 910nm1020nm

stivelse990nm

stivelse1450nm1528nm1540nm

olie928nm1037nm

glucose1480nm

cellulose 1490nm

protein 1510nm

cellulose 1780nm1820nm

stivelse1900nm2000nm2100nm

protein1980nm 2050nm2180nm

stivelse2252nm2276nm

stivelse2461nm2488nm2500nm

Page 5: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

NIT (1.der) spektrum fra normal byg

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

850 890 930 970 1010 1050

protein 910nm

stivelse990nm

Olie928nm protein

1020nm

Page 6: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Bygkerners fænotype

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

-0.5 0 0.5 1.0

3a

3a3a 3m

3m

3b

3b

3c3c

5g5g

3a5g3a5g

3a5g

5f5f

5f

5g 5g 5g

5g

NN

NNbNNN N

N

NNN

NN

NN

N

NmNmN NN

NNN

NNNN

NN

N

N

N

PC1 (93%)

PC2 (4%) Scores BG=15.7S = 35.7P= 17.3A/P = 15.5

BG=4.1S = 40.0P= 17.5A/P = 11.1

BG=6.5S = 47.8P= 16.2A/P = 20.0

PCA: 54 NIR spektre (MSC): N=normal, lys3a, 3b, 3c, 3m, 5f , 5g

Page 7: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

16:BG=15.2S = 29.9P= 17.1A/P = 16.3

4d:BG=4.0S = 41.1P= 17.5A/P = 13.2

w1:BG=15.4S = 20.3P= 16.5A/P = 15.1Amylose= 20.3

w2:BG=7.0S = 49.0P= 17.4A/P = 16.9Amylose= 4.2

PCA: 54 + 7 NIR spektre (MSC): N=normal, lys3a,3b,3c,3m,5f ,5gand w1, w2, 4d, 16, 449

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

-0.5 0 0.5 1.0

3a

3a

3a 3m3m

3b

3b

3c3c

4d

1616

5g5g

449449

3a5g3a5g

3a5g

5f5g

5f

5g 5g 5g

5g

w1

w2

NbN

NNNNN N

N

NNNmN

N

NNN

NmN N N

NNNN

N NNN

NN

N

NN

PC1 (91%)

PC2 (6%) Scores

Bygkerners fænotype

Page 8: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Sammenligning af to mutanter i hver sin kategori: kulhydrat og højlysin

Bølgelængde (nm)

log(

1/R

)

1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

-0.02

-0.015

-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

Mutant 16

Mutant 5FHøj beta-glukan

Høj lysinMutant 4DMutant 3A

NIR spektre

Bygkerners fænotype

Page 9: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

PCA score plot af NIR spektre (MSC)

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

-1.0 -0.5 0 0.5 1.0

5g

5g

5f5f5f

5f

5f

5f

5f

5f

5f

5f

5g

5g 5g5g

5g 5g

5g5g

5g

5g

5g

5g

5g5g

5g

5g5g

5g

5g

5g

5g5g

5g

5g

Nb

Nb

NbNN

N

NN

NN

NN

N

PC1 (85%)

PC2 (12%) Scores

Mark Karforsøg

Væksthus

Normal byg (N, Nb=Bomi) og mutanter samt krydsninger af lys5f (5f )og lys5g (5g) dyrket i tre miljøer: væksthus, mark og karforsøg. Original mutanter er vist med en firkant

Page 10: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Gennemsnitsspektre

0.43

0.44

0.45

0.46

0.47

0.48

2260 2280 2300 2320 2340 2360 2380 nm

N mark

5g mark5f mark

5f væksthus 5g væksthus

N væksthus2276nm

2294nm

2336nm 2350nmlog 1/R

Normal byg (N) og mutanter af lys5f (5f ) og lys5g (5g)dyrket i væksthus og mark

Page 11: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

”Data forædling”

Selektion af positive og negative lys3a og 3m recombinanter fra PCA plot af heleNIR spektre (MSC) på bygprøver dyrket i væksthus

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6

3a

3a3a

3m

3m502

503

508524 525

531

533534

537

537538

556556 557

BomiMinerva

Minerva

TriumphTriumph

Lysiba

PC1(94%)

PC2 (3%) Scores

Negativ selektion

Positiv selektion

Lys3 mutanter

Page 12: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

839 860 881 903 924 945 966

Byg, Høj vByg, Med vByg, Lav v

Yeast

Barley

(1-3)βG, Euglena gracillis

Lichenan

(1-3)βG, Curdlan

Glucagel

PromOat

Variablescm-1

IR spektre for forskellige β-glukaner

Page 13: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

NIR (MSC) spektre for opr. hvedearter

-60

-40

-20

0

20

40

-60 -40 -20 0 20 40 60X-expl: 51%,22%

42

14

42

28

4242

42

28

28

42

42

42

28

42

28

42

4242 42

42

14

28

28

42

42

42 4242

42

424242

42

4242

42

4242

42

4242

42 42

42 42

4242

42

4242 42

42

42

4242

42

42

42

42

4242 42

4242

42

42

424242

2828

4242

2828 42

42

28

42

14

4242

4228

42

14

4242

42

42

42

42

14

42

14

2842

42

2828

4242

42

42

282828

28

14

28

4228

28

28

28 2828

2828

28

28

42

42

42

42

PC1

PC2 Scores

14

42

28

Page 14: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Prædiktion af protein fra NIR (MSC)

8

10

12

14

16

18

20

8 10 12 14 16 18 20

42

14

42

28

42

42

4228

2842

42

42

28

42

2842

42

42

42

42

14

28

2842

42

42

42

42 4242

42

4242

42

42

42

42

42

42

42

4242 42

42 4242

424242

42

42

42

42

4242

42

4242

42

4242424242

4242

42

42 42

42

28 28

42

4228

28

42

42

28

42 1442

42

42

28 42

42

14

42

42

4242

42

42

14

42

14

28

4242

42

28

2842

42

4228

2828

28

14

28

42

28

28

28

28 28

28

28 28

28

4242

4242

Elements:Correlation:RMSECV:

1260.990.39

Measured Y

Predicted Y

Page 15: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Prædiktion af hårdhed fra NIR (MSC)

-20

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

42

1442

28

4242

42

28

28

42

42

42

28

42

28

4242

42

42

42

14

28

28

42

424242

4242

42

424242

42

4242

42

42

42

4242

42

4242

42

424242

42

4242

42 42

42

42

4242

4242

42

42424242

42

42

42 42

42

42

28

28

42

42

28 28

42

42

28

42

14

424242

28

42

42

14

4242

42

42

42

42

14

42

14

28

42

42

42

28

28

42

42

42

2828

2828

14

28

42

28

28

2828

282828

2828

42

42

42

42

Elements:Correlation:RMSECV:

1260.967.31

Measured Y

Predicted Y

14

42

28

Page 16: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Prædiktion af askeindhold fra NIR (MSC)

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

42

14

42

28

42

4242

28

28

42

42

42 28

42284242

42

42

42

14

28

28

4242

42

4242

42

42

42

4242

42

4242

42

4242

424242

42

4242

424242

4242

42

4242

4242

4242 42

42

42

42

4242

42

42

4242

42 4242

2828

42

42

28

28 42

42

28

42

14

42

42

42

28 42

42

14

42

42

4242

42

42

14

42

14

28

42 42

42

2828

4242

42

28

28

28

28 14

28

42

28

28

2828

28

28

28

28

28

42

42

4242

Elements:Correlation:RMSECV:

1260.880.10

Measured Y

Predicted Y

42

28

14

Page 17: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

BoMill TriQ enkelt kerne NIR sortering

Sorterer efter komplekse kvalitetsparametresom bage- og maltkvalitet

Page 18: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Kapacitet: Flere tons i timen

BoMill TriQ enkelt kerne NIR sortering

Page 19: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Sortering af vinterhvede kalibreret efter brødvolumen

Fraktion 1 Fraktion 2 Fraktion 3

Farinograf

Extensograf

Udbytte % 35 45 20Dejstabilitettid 1.7 5.5 8.4

Vandoptagelse %

53.1 56.7 59.7

Dej elasticitet 100 129 146Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Fraktion 1: Foder

Fraktion 2 og 3 til højkvalitets brødhvede

Page 20: DanSeed den 20. marts 2007 · Extensograf Udbytte % 35 45 20 Dejstabilitet tid 1.7 5.5 8.4 Vandoptagelse % 53.1 56.7 59.7 Dej elasticitet 100 129 146 Gluten indhold % 17.4 22.7 27.6

Birthe Møller Jespersen DanSeed 2007

Videometer