玉米茎秆糖分测定装置

1.本发明涉及糖分检测技术领域，具体为一种玉米茎秆糖分测定装置。


背景技术：

2.青贮玉米是指在玉米乳熟后期至腊熟期，收获包括果穗在内的地上部植株，经切碎、加工贮藏、发酵等过程配制成青贮饲料，饲喂以牛羊为主的草食性家畜的一类专用型玉米，是世界上用于生产奶、肉等副食产品重要的粗饲料来源，也是发展我国畜牧业的重要支撑，对于调整我国当前种植业结构具有重要指导意义。目前，国际上青贮玉米以其特有的优势，在现代农牧业中扮演重要角色。在欧美等农牧业发达地区，特别是在奶牛、肉牛、奶羊和肉羊生产发达的地区，农场均大量种植青贮玉米作为优质饲料；全株青贮玉米的利用在欧美等畜牧业发达国家十分普及，并且得到国家的大力支持和推广，其适用层面十分之广，几乎完全覆盖草食性牲畜；近年来美国种植青贮玉米面积保持在3500至4500万亩之间，约占玉米总种植面积的10％，在德国青贮玉米种植面积保持在3000至3500万亩之间，约占玉米总种植面积的90％。青贮玉米在我国种植业结构调整、粮改饲政策支持下迎来了快速发展期，具有较大的发展空间，伴随着人民生活水平不断提高，对畜产品及乳制品需求越来越大，使用优质青贮玉米作粗饲料是提高奶牛产奶量、提高牛奶品质最简单的方法，为了满足畜牧业对优质粗饲料需求，培育及大量种植优质青贮玉米非常重要，2018年全株优质青贮玉米的种植面积已达到2000万亩以上，到2020年青贮玉米面积将达到3500万亩。
3.玉米茎秆经过厌氧发酵，其ph值下降到4.0以下，可抑制有害菌类生长，做成长时间储藏的青贮饲料。糖是厌氧发酵过程中乳酸菌形成乳酸的原料，乳酸菌在足够数量糖分的条件下才能生产足量的乳酸
[1-4]
，乳酸浓度低会导致青贮饲料质量下降并更容易变质。研究指出，茎秆高糖玉米还可提高青贮饲料的适口性，增加牲畜采食量。也即，玉米茎秆中糖含量高是增加青贮玉米饲料发酵品质，提高青贮饲料利用率及适口性的重要条件，因此通过检测玉米茎秆的糖分含量，从而优选具有高糖种质资源的青贮玉米，显得十分必要。
[0004]
然而，现有对于玉米茎秆糖分含量的测定装置，往往无法兼顾准确性和高效性。


技术实现要素：

[0005]
本发明意在提供一种兼顾准确性和高效性的玉米茎秆糖分测定装置。
[0006]
玉米茎秆糖分测定装置，包括第一样品箱和第二样品箱，其特征在于：所述第一样品箱用于盛装过滤后的糖分提取液，所述第二样品箱，用于盛装具有多个切面的玉米茎秆样品；还包括与第一样品箱配合使用的液相色谱仪，所述液相色谱仪包括rid-10a示差折光检测器，所述液相色谱仪根据样品峰面积和各糖分的标准曲线计算糖分的含量。
[0007]
有益效果：采用本发明方案，既可以采用色相分析法检测玉米茎秆糖分含量，提高测定准确性；在样品量较大的情况下，又可以采用切面检测法，提高玉米茎秆的检测效率，采用色相分析法检测玉米茎秆糖分含量，可用于采用切面检测法检测玉米茎秆糖分行两的结果验证，从而兼顾准确性和高效性。
[0008]
进一步，所述糖分提取液为：取穗位节、穗位上一节及穗位下一节共3个节间去掉雌穗、叶片、叶鞘加入液氮速冻后，取混合物加入液氮研磨成粉末，取0.1-0.2g，加入80％乙醇2ml，混匀，80℃浸提2h，12000r/min离心10min，取1ml上清液浓缩干燥，沉淀用1ml超纯水溶解后过滤得到。
[0009]
有益效果：采用此种糖分提取液，制作简单，成本低，可确保糖分在制作提取液时不会流失，确保检测的准确性。
[0010]
进一步，在第二样品箱的侧面开设有侧门，在第二样品箱内设有三个用于夹持玉米茎秆样品的夹片，每个夹片均具有向内凹的夹持部，中间夹片与两侧夹片错位设置，每个夹片背向夹持部的一侧均设置有可带动夹片脱开玉米茎秆样品的操作杆，中间夹片的操作杆与两侧夹片中的其中一个夹片的操作杆朝向一致，其中中间夹片的操作杆可带动中间夹片在竖平面内180
°
旋转。
[0011]
目前有采用近红外光谱对玉米茎秆的含糖量进行检测的方法，此种方法是建立玉米茎秆含糖量和玉米茎秆切面上的近红外光谱的模型，通过应用模型来测定待检测的玉米茎秆的含糖量，此种方法无论是在建立模型的过程中，还是模型应用的过程中，都需要对玉米茎秆的七个切面逐一进行近红外光谱的扫描，这七个切面分别是玉米茎秆样品的两端横切面、玉米茎秆样品不同部位再横切两次得到的两个新横切面，以及玉米茎秆样品的三个区段的纵切面。现有技术中，上述采用近红外光谱对玉米茎秆的含糖量进行检测的方法存在的不足之处在于：每次只能扫描一个切面，每扫描完一个切面后，需要停止扫描，将样品取出更换一个切面之后再进行扫描，操作复杂，扫描效率低。
[0012]
本方案的原理在于：采用近红外光谱对玉米茎秆的含糖量进行检测的方法，需要扫描玉米茎秆样品的七个切面，分别是玉米茎秆样品的两端横切面、玉米茎秆样品不同部位再横切两次得到的两个新横切面，以及玉米茎秆样品的三个区段的纵切面。因此先将玉米茎秆两端切掉，以满足玉米茎秆长度要求，形成玉米茎秆样品，同时也就切出了玉米茎秆样品的两端横切面，然后再横切两次得到两个新横切面，最后将三个区段的玉米茎秆样品每个都纵切，切出三个区段的纵切面。
[0013]
将每个区段的玉米茎秆样品的纵切面对在一起，然后将每个区段的玉米茎秆样品分别通过侧门放进样品箱内，其中中间区段的玉米茎秆样品夹在中间夹片的夹持部内，中间区段的玉米茎秆样品哪一端朝上都可以(两个端面都是新横切面)，两侧区段的玉米茎秆样品夹持在两侧夹片的夹持部内，并且使两侧区段的玉米茎秆样品的两端横切面朝上，扫描两端横切面和其中一个新横切面，扫描过后，通过操作杆带动中间夹片在竖平面内旋转180
°
，从而使另外一个新横切面朝上，再次扫描此另外一个新横切面，扫描过后，通过三个操作杆分别带动三个夹片脱开玉米茎秆样品，三个区段的玉米茎秆样品在没有夹片的夹持束缚后，原本对在一起的纵切面将会逐渐分开，也就是每个区段的玉米茎秆样品将会散开，从而使三个区段的纵切面均朝上，最后再扫描三个区段的纵切面即可完成整个样品的扫描。
[0014]
本方案的有益效果在于：在玉米茎秆样品七个切面的扫描过程中，只需要一次性将三个区段的玉米茎秆样品放进第二样品箱，过程中只需要操作中间夹片的操作杆旋转一次，再分别操作三个操作杆带动三个夹片脱开每个区段的玉米茎秆样品即可完成整个玉米茎秆样品七个切面的全部扫描，相比于现有技术中逐一放入每个区段的玉米茎秆样品，扫
描完后再逐一取出，极大的减少了操作步骤，提高了玉米茎秆样品的扫描效率。
[0015]
进一步，每个操作杆的端部均伸出第二样品箱，在第二样品箱位于每个操作杆端部的位置均设有与操作杆端部螺纹连接的旋转螺母，旋转螺母的内端面与第二样品箱外壁相抵，在第二样品箱和每个操作杆之间均设有防转动结构。
[0016]
有益效果：在第二样品箱和每个操作杆之间均设有防转动结构，这样在旋转螺母转动的时候，不会带动操作杆转动，而操作杆只会做直线运动，从而带动夹片脱开玉米茎秆样品。
[0017]
进一步，所述的防转动结构包括设置在第二样品箱外壁上的定位条，在定位条上开有与操作杆运动方向一致的导向槽，在操作杆的端部设有导向条，所述导向条可在导向槽内滑动。
[0018]
有益效果：通过定位条和导向条的设置，实现操作杆在运动时的导向，以避免操作杆随旋转螺母一同转动。
[0019]
进一步，与中间操作杆配合的定位条为弹性定位条。
[0020]
有益效果：与中间操作杆配合的定位条设计成弹性定位条，这样需要通过定位条导向的时候，将导向条伸入到定位条上的导向槽内，而不需要导向的时候，即需要使操作杆随着旋转螺母一起转动，从而带动中间夹片旋转180
°
的时候，将导向条从定位条上的导向槽退出，解除对操作杆的限制即可。
[0021]
进一步，还包括有三组结构相同的联动顶开结构，每组联动顶开结构均包括设置在操作杆侧面朝上的第一顶杆，第一顶杆的端面具有第一斜面，在样品箱的内壁开有竖向导向槽，竖向导向槽内设有可沿竖向导向槽上下滑动的第二顶杆，第二顶杆的下端具有可与第一斜面相抵的第二斜面，第二样品箱的顶部开有水平导向孔，水平导向孔与导向槽相通，第二顶杆的上端伸入到水平导向孔内，第二顶杆的上端具有第三斜面，在水平导向孔内设有可沿水平导向孔滑动的第三顶杆，第三顶杆的右端具有可与第三斜面相抵的第四斜面，第三顶杆的左端具有第五斜面，在第二样品箱的顶部开有竖直导向孔，竖直导向孔与水平导向孔相通，在竖直导向孔内穿设有竖直的第四顶杆，第四顶杆的上端具有可与第五斜面相抵从而迫使第四顶杆向下滑动的第六斜面，第四顶杆的下端具有可伸入玉米茎秆纵切面的刃部。
[0022]
本设计方案的原理在于：
[0023]
在操作杆向第二样品箱外部伸出时，第一顶杆的第一斜面将抵住第二顶杆的第二斜面，迫使第二顶杆向上运动，第二顶杆上端的第三斜面将逐渐抵住第三顶杆的第四斜面，进而迫使第三顶杆向左运动，从而使第三顶杆的第五斜面抵住第四顶杆上端的第六斜面，进而迫使第四顶杆向下运动，从而使第四顶杆的刃部与每个区段的玉米茎秆样品的两个纵切面接触并迫使两个纵切面分开，从而避免在夹片脱开玉米茎秆样品时，玉米茎秆样品随意倾倒。
[0024]
本设计方案的有益效果在于：
[0025]
无需增加额外动力，在操作杆向外伸出的过程中，同时实现玉米茎秆样品两个纵切面的分离，使扫描每个区段玉米茎秆样品的纵切面更加顺利。
[0026]
进一步，在第四顶杆与第二样品箱顶部之间设有复位弹簧。
[0027]
有益效果：通过设置复位弹簧，可以实现第四顶杆的自动复位，不影响下一次的动
作，且起到拉紧第四顶杆的作用。
[0028]
进一步，在所述第二样品箱的底部平行设置有三个放置槽，三个放置槽均分别位于三个夹片的正下方，且三个放置槽的朝向均垂直于每个夹片的夹持部的开口方向。
[0029]
有益效果：放置槽的设置，效果有两个，一个是在三个区段的玉米茎秆样品散开的过程中，对每个区段的玉米茎秆样品起到导向的作用，使每个区段的玉米茎秆样品在散开过程中不会彼此干扰，而只会沿着导向槽的方向散开，另外一个就是在夹片脱开玉米茎秆样品的过程中，对玉米茎秆样品起到定位的作用，使玉米茎秆样品不会轻易跟随夹片倾倒，可以使夹片与玉米茎秆样品顺利脱开。
[0030]
进一步，本发明玉米茎秆糖分测定装置所述的液相色谱仪采用class-vp数据处理系统。
附图说明
[0031]
图1为本发明玉米茎秆糖分测定装置实施例的结构示意图。
[0032]
图2为本发明玉米茎秆糖分测定装置实施例中联动顶开结构示意图。
具体实施方式
[0033]
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0034]
说明书附图中的附图标记包括：第二样品箱1、夹片2、放置槽3、操作杆4、旋转螺母5、导向条6、定位条7、第一顶杆8、第一斜面9、第二顶杆10、第二斜面11、第三斜面12、第三顶杆13、第四斜面14、第五斜面15、第四顶杆16、第六斜面17、刃部18、复位弹簧19、玉米茎秆样品20、侧门21、竖向导向槽22、水平导向孔23、竖直导向孔24。
[0035]
本实施例公开的一种玉米茎秆糖分测定装置，包括第一样品箱和第二样品箱。
[0036]
所述第一样品箱用于盛装过滤后的糖分提取液，所述糖分提取液为：取穗位节、穗位上一节及穗位下一节共3个节间去掉雌穗、叶片、叶鞘加入液氮速冻，-80℃保存用于糖分含量测定，速冻后，取混合物加入液氮研磨成粉末，取0.1-0.2g，加入80％乙醇2ml，混匀，80℃浸提2h，12000r/min离心10min，取1ml上清液浓缩干燥，沉淀用1ml超纯水溶解后过滤得到。
[0037]
本实施例中的玉米茎秆糖分测定装置，还包括与第一样品箱配合使用的液相色谱仪，所述液相色谱仪包括rid-10a示差折光检测器，所述液相色谱仪采用class-vp数据处理系统。液相色谱仪的色谱柱的工作条件：柱温40℃，流速1.0ml/min，每次进样体积为20μl。所述液相色谱仪根据样品峰面积和各糖分的标准曲线计算糖分的含量，3次重复，每次重复保证为一个独立的样品。总糖含量用果糖、葡萄糖和蔗糖含量的总和来计算。
[0038]
本实施例中，所述第二样品箱，用于盛装具有多个切面的玉米茎秆样品；如附图1和图2所示：本实施例公开的一种玉米茎秆糖分测定装置，配有pbs检测器和opus分析软件，利用opus分析软件对吸收光谱数据进行数学处理，采用近红外光谱测定玉米茎秆样品20的糖分含量，这种方法是建立玉米茎秆含糖量和玉米茎秆切面上的近红外光谱的模型，通过应用模型来测定待检测的玉米茎秆的含糖量，建模方法为：通过化学方法(如苯酚法，蒽酮比色法等)实际测得若干份样品的实际含糖量，扫描这些若干份样品切面的近红外光谱，根据实际含糖量和这些若干份样品切面的近红外光谱，建立二者的对应关系。在建模过程中，
还要进行异常样本的剔除，对于剔除异常样本的剩余样本集建立样本集和测试集，对近红外光谱进行预处理与特征波长筛选，采用偏最小二乘法建立玉米茎秆含糖量的近红外光谱模型。上述方法为现有技术，在此不再赘述。
[0039]
此种方法无论是在建立模型的过程中，还是模型应用的过程中，都需要对玉米茎秆的七个切面逐一进行近红外光谱的扫描，这七个切面分别是玉米茎秆样品20的两端横切面、玉米茎秆样品20不同部位再横切两次得到的两个新横切面，以及玉米茎秆样品20的三个区段的纵切面。
[0040]
在本实施例的玉米茎秆糖分测定装置中，与现有技术采用旋转样品杯不同的是，本实施例方案设计一种第二样品箱1，在第二样品箱1的侧面开设有侧门21，侧门21为具有防漏光功能的侧门21，如侧门21镀金。
[0041]
在第二样品箱1内设有三个用于夹持玉米茎秆样品20的夹片2，在所述第二样品箱1的底部平行设置有三个放置槽3，三个放置槽3均分别位于三个夹片2的正下方，且三个放置槽3的朝向均垂直于每个夹片2的夹持部的开口方向。每个夹片2均具有向内凹的夹持部，夹持部的尺寸设计成刚好能与玉米茎秆外周接触，而不会对玉米茎秆样品20夹持过紧，同时设计成片状结构，均是方便与玉米茎秆样品20的表面脱开，而不会因夹持过紧或者夹持力度过大而导致无法脱开或者会带动玉米茎秆样品20倾倒。
[0042]
本实施例中，中间夹片2与两侧夹片2错位设置，每个夹片2背向夹持部的一侧均设置有可带动夹片2脱开玉米茎秆样品20的操作杆4，中间夹片2的操作杆4与两侧夹片2中的其中一个夹片2的操作杆4朝向一致，每个操作杆4的端部均伸出第二样品箱1，在第二样品箱1位于每个操作杆4端部的位置均设有与操作杆4端部螺纹连接的旋转螺母5，旋转螺母5的内端面与第二样品箱1外壁相抵，在第二样品箱1和每个操作杆4之间均设有防转动结构。
[0043]
本实施例中，所述的防转动结构包括设置在第二样品箱1外壁上的定位条7，其中，与中间操作杆4配合的定位条7为弹性定位条7。在定位条7上开有与操作杆4运动方向一致的导向槽，在操作杆4的端部设有导向条6，所述导向条6可在导向槽内滑动。中间操作杆4配合的定位条7为弹性定位条7，在不需要对中间操作杆4导向的时候，即需要使中间的操作杆4随着旋转螺母5一起转动，使操作杆4带动中间夹片2旋转180
°
的时候，将导向条6从定位条7上的导向槽退出，解除对操作杆4的限制。
[0044]
在本实施例中，还包括有三组结构相同的联动顶开结构，每组联动顶开结构均包括设置在操作杆4侧面朝上的第一顶杆8，第一顶杆8的端面具有第一斜面9，在第二样品箱1的内壁开有竖向导向槽22，竖向导向槽22内设有可沿竖向导向槽22上下滑动的第二顶杆10，第二顶杆10的下端具有可与第一斜面9相抵的第二斜面11，在第一顶杆8的第一斜面9向上抵住第二顶杆10下端的第二斜面11时，可迫使第二顶杆10沿着竖向导向槽22向上运动。
[0045]
第二样品箱1的顶部开有水平导向孔23，水平导向孔23与导向槽相通，第二顶杆10的上端伸入到水平导向孔23内，第二顶杆10的上端具有第三斜面12，在水平导向孔23内设有可沿水平导向孔23滑动的第三顶杆13，第三顶杆13的右端具有可与第三斜面12相抵的第四斜面14，在第二顶杆10的第三斜面12与第三顶杆13的第四斜面14相抵后，第二顶杆10可迫使第三顶杆13沿着水平导向孔23向左运动。
[0046]
第三顶杆13的左端具有第五斜面15，在第二样品箱1的顶部开有竖直导向孔24，竖直导向孔24与水平导向孔23相通，在竖直导向孔24内穿设有竖直的第四顶杆16，第四顶杆
16的上端具有可与第五斜面15相抵从而迫使第四顶杆16向下滑动的第六斜面17，第四顶杆16的下端具有可伸入玉米茎秆纵切面的刃部18。第四顶杆16沿着竖直导向孔24向下运动时，通过第四顶杆16下端设置的刃部18可将原本对在一起的一个区段的玉米茎秆样品20的两个纵切面分开，从而使一个区段的玉米茎秆样品20在没有夹片2的束缚下顺利散开，使纵切面朝上，便于扫描。
[0047]
在第四顶杆16与第二样品箱1顶部之间设有复位弹簧19，所述复位弹簧19为拉簧。具体结构是在第四顶杆16的周向设有一个水平的安装条，在水平安装条和第二样品箱1顶部内壁之间安装一根拉簧。
[0048]
以上所述的仅是本发明的实施例，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。