元素富集微区识别对籽粒品质鉴定的作用

种子籽粒是种植业中最基本的生产资料。在农业生产中，能否获得高产、优质和高效除了取决于种子品种的好坏之外，还取决于种子籽粒的质量。目前种子籽粒市场还是存在一些乱象，一些中小企业以次充好。所以进行种子籽粒的质量和品质检测意义重大。这样做同时也可以很好的分析、鉴定和评价种子的质量、批次和利用价值。现在我们可以通过激光诱导击穿光谱（LIBS）技术检测种子籽粒的元素光谱特征，元素富集微区识别对种子籽粒品质进行鉴定。这是一种新的方法和快速检测手段。

大豆是我国重要的经济作物。大豆含有丰富的不饱和脂肪酸、醣类、类胡萝卜素、维生素B外还具有钙、磷、钾、铁、锌、铜、锰等各种微量元素和矿物。玉米是重要的粮食和饲料作物，也是全世界总产量最高的农作物。玉米具有很强的耐旱性、耐寒性。玉米的营养成分比较全面。除含有大量的有机物外，玉米中还含有Ca、H、O、N、Mg、Na，K、Fe等多种元素。

矿质元素在人体发育以及新陈代谢中发挥着巨大的作用，微量元素对人体健康也很重要。本实验针对大豆和玉米籽粒的主要矿质元素富集情况进行原位分析，以针对大豆和玉米的品质鉴定进行研究。

取饱满的大豆和玉米籽粒，沿中心切开，做内部表面的元素分布扫描。实验时为了得到更好的信号，我们采用0.5μs为延迟时间，80%能量输出，光斑100μm，10次脉冲的信号累加。通过元素分布分析，一次性得到了各主要元素的富集分布结果，如下图所示。暖色部分表示元素含量高，冷色部分表示元素含量低。

蛋白质是大豆的重要也是主要的组成成分。其含有丰富的有机元素和微量金属元素。通过实验以K、Ca、Mg等元素为例查看其元素分布富集情况，见上图。这些微量元素在胚芽、胚轴处的富集比较明显，其中K元素在胚乳和子叶也有较多的富集。这些元素含量的多少，富集的情况对大豆籽粒的品质有着重要的意义。元素含量及富集较多，籽粒的品质也较好。

H、O、N是大豆种子籽粒中淀粉的主要组成元素，主要分布在胚乳和子叶里。其元素分布不均，见上图，左侧远离种脐处富集较多，胚芽、胚轴处也有富集，但含量相对较少。通过这些有机元素富集的情况，我们可以对籽粒的主要构成成分淀粉进行分析，它的含量多少也可以体现出来，从而达到籽粒品质鉴定的目的。

 蛋白质也是玉米的重要也是主要的组成成分，其含有丰富的微量金属元素。上图为玉米籽粒K、Ca、Mg元素的分布分析。几种元素在种皮处富集相对较多，胚乳处含量相对较低。Mg元素的总体含量较低。K和Mg元素在胚芽、胚轴处的富集较多。这些元素含量的多少，富集的情况对玉米籽粒的品质有着重要的意义。元素含量及富集较多，籽粒的品质也较好。

上图为玉米籽粒H、O、N元素的分布分析。几种元素主要富集在胚乳处，含量也相对较高。角质胚乳处的有机元素含量比粉质胚乳处高。也证明了淀粉是胚乳的主要组成部分。淀粉的主要成分是H、O、N等元素。它含量的多少也可以体现出来，从而达到籽粒品质鉴定的目的。

 实验装置我们采用EcoChem 激光光谱元素分析系统，该系统采用LIBS技术。激光能量200mJ@1064nm，能量输出0-100%可调；重现率20Hz；光斑大小20-200μm连续可调；检测器谱宽190-1040nm；三维全自动工作台；样品室可通入氦气或氩气。

本文研究了大豆、玉米种子籽粒的元素光谱特性，通过元素富集微区识别对种子籽粒的品质进行鉴定的探索等。激光诱导击穿光谱技术作为一种新兴的、快速的、微损的化学分析技术，具有目前传统仪器不具备的更多功能，随着这一技术的发展，它必将在种质资源元素分析领域发挥越来越重要的作用。