ペレニアルライグラスのクロロゲン酸含量を推定する波長選択型PLSR法を用いた近赤外分光分析
ペレニアルライグラス（Lolium perenne L.）は、放牧や採草として利用される優れた寒地型イネ科牧草である。ペレニアルライグラスは機能性成分としてクロロゲン酸を豊富に含んでいる。今後、クロロゲン酸の成分に着目した育種が始まる可能性があり、クロロゲン酸を簡易・迅速に測定する方法の開発が求められている。本試験では、近赤外分光分析を用いてペレニアルライグラスのクロロゲン酸含量の検量線を、全ての波長情報を使用する通常の部分最小二乗法（PLSR法）に加え、対象成分の推定に寄与してない波長情報を除去もしくは有益な波長情報を選択する波長選択型PLSR法としてiterative stepwise e...
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| Published in | Journal of the Japanese Agricultural Systems Society Vol. 35; no. 3; pp. 53 - 58 |
|---|---|
| Main Authors | , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
システム農学会
29.11.2019
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 0913-7548 2189-0560 |
| DOI | 10.14962/jass.35.3_53 |
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| Abstract | ペレニアルライグラス（Lolium perenne L.）は、放牧や採草として利用される優れた寒地型イネ科牧草である。ペレニアルライグラスは機能性成分としてクロロゲン酸を豊富に含んでいる。今後、クロロゲン酸の成分に着目した育種が始まる可能性があり、クロロゲン酸を簡易・迅速に測定する方法の開発が求められている。本試験では、近赤外分光分析を用いてペレニアルライグラスのクロロゲン酸含量の検量線を、全ての波長情報を使用する通常の部分最小二乗法（PLSR法）に加え、対象成分の推定に寄与してない波長情報を除去もしくは有益な波長情報を選択する波長選択型PLSR法としてiterative stepwise elimination PLSR（ISE-PLSR）法とgenetic algorithm PLSR（GA-PLSR）法を用い、クロスバリデーション（交差確認）の決定係数（R²）と残渣予測偏差（RPD）により、推定精度を比較した。2次微分吸光度（SDA）スペクトルを用いたISE-PLSR法ではR²が0.872、RPDが2.782であり、他の手法（R²=0.803 - 0.847，RPD=2.309 - 2.533）よりも精度が高かった。RPD>2.43であることからSDAスペクトルを使用したISE-PLSRモデルは、実用的な精度で推定可能と判断された。 |
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| AbstractList | ペレニアルライグラス(Lolium perenne L.)は、放牧や採草として利用される優れた寒地型イネ科牧草である。ペレニアルライグラスは機能性成分としてクロロゲン酸を豊富に含んでいる。今後、クロロゲン酸の成分に着目した育種が始まる可能性があり、クロロゲン酸を簡易・迅速に測定する方法の開発が求められている。本試験では、近赤外分光分析を用いてペレニアルライグラスのクロロゲン酸含量の検量線を、全ての波長情報を使用する通常の部分最小二乗法(PLSR法)に加え、対象成分の推定に寄与してない波長情報を除去もしくは有益な波長情報を選択する波長選択型PLSR法としてiterative stepwise elimination PLSR(ISE-PLSR)法とgenetic algorithm PLSR(GA-PLSR)法を用い、クロスバリデーション(交差確認)の決定係数(R2)と残渣予測偏差(RPD)により、推定精度を比較した。2次微分吸光度(SDA)スペクトルを用いたISE-PLSR法ではR2が0.872、RPDが2.782であり、他の手法(R2=0.803-0.847，RPD=2.309-2.533)よりも精度が高かった。RPD>2.43であることからSDAスペクトルを使用したISE-PLSRモデルは、実用的な精度で推定可能と判断された。 ペレニアルライグラス（Lolium perenne L.）は、放牧や採草として利用される優れた寒地型イネ科牧草である。ペレニアルライグラスは機能性成分としてクロロゲン酸を豊富に含んでいる。今後、クロロゲン酸の成分に着目した育種が始まる可能性があり、クロロゲン酸を簡易・迅速に測定する方法の開発が求められている。本試験では、近赤外分光分析を用いてペレニアルライグラスのクロロゲン酸含量の検量線を、全ての波長情報を使用する通常の部分最小二乗法（PLSR法）に加え、対象成分の推定に寄与してない波長情報を除去もしくは有益な波長情報を選択する波長選択型PLSR法としてiterative stepwise elimination PLSR（ISE-PLSR）法とgenetic algorithm PLSR（GA-PLSR）法を用い、クロスバリデーション（交差確認）の決定係数（R²）と残渣予測偏差（RPD）により、推定精度を比較した。2次微分吸光度（SDA）スペクトルを用いたISE-PLSR法ではR²が0.872、RPDが2.782であり、他の手法（R²=0.803 - 0.847，RPD=2.309 - 2.533）よりも精度が高かった。RPD>2.43であることからSDAスペクトルを使用したISE-PLSRモデルは、実用的な精度で推定可能と判断された。 |
| Author | 清, 多佳子 木村, 俊之 川村, 健介 江口, 研太郎 |
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| PublicationTitle | Journal of the Japanese Agricultural Systems Society |
| PublicationTitleAlternate | システム農学 |
| PublicationYear | 2019 |
| Publisher | システム農学会 |
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| References | 尾崎幸洋，2015，付録Bグループ振動数表．尾崎幸洋編：近赤外分光法，講談社，東京，pp. 269-272. 澤井祐典・沖 智之・西場洋一・奥野成倫・須田郁夫・大和陽一，2014，リーフレタスのDPPHラジカル消去成分，九州沖縄農業研究センター報告，Vol. 61，pp. 23-34. Hatano, T., Yasuhara, T., Yoshihara, R., Agata, I., Noro, T., and Okuda, T., 1990, Effects of interaction of tannins with co-existing substances. VII: Inhibitory effects of tannins and related polyphenols on xanthine oxidase. Chemical and Pharmaceutical Bulletin, Vol. 38, pp. 1224-1229. 三井計夫，1964，飼料作物・草地ハンドブック，養賢堂，東京. Kawamura, K., Tsujimoto, Y., Nishigaki, T., Andriamananjara, A., Rabenarivo, M., Asai, H., Rakotoson, T. and Razafimbelo, T., 2019, Laboratory visible and near-infrared spectroscopy with genetic algorithm-based partial least squares regression for assessing the soil phosphorus content of upland and lowland rice fields in Madagascar. Remote Sensing, Vol. 11, pp. 506. Leardi R., Boggia R., and Terrile M., 1992, Genetic algorithms as a strategy for feature selection. Journal of Chemometrics, Vol. 6, pp. 267-281. Stone, M., 1974, Cross-validatory choice and assessment of statistical predictions. Journal of the Royal Statistical Society, Series B 36, pp. 111-147. Welsch, C.A., Lachance, P.A., and Wasserman, B.P., 1989, Dietary phenolic compounds: Inhibition of Na+-dependent d-glucose uptake in rat intestinal brush border membrane vesicles. The Journal of Nutrition, Vol. 119, pp. 1698-1704. Mahmood, N., Moore P.S., De Tommasi N., De Simone F., Colman, S., Hay, A.J., and Pizza C., 1993, Inhibition of HIV infection by Caffeoylquinic acid derivatives. Antiviral Chemistry and Chemotherapy, Vol. 4, pp. 235-240. Yang, H., Kuang, B., and Mouazen, A.M., 2012, Quantitative analysis of soil nitrogen and carbon at a farm scale using visible and near infrared spectroscopy coupled with wavelength reduction. European Journal of Soil Science, Vol. 63, pp. 410-420. Tatefuji, T., Izumi N., Ohta T., Araki, S., Ikeda, M. and Kurimoto, M. 1996, Isolation and identification of compounds from Brazilian propolis which enhance macrophage spreading and mobility. Biological and Pharmaceutical Bulletin, Vol. 19, pp. 966-970. Boggia, R., Forina, M., Fossa, P., and Mosti, L., 1997, Chemometric study and validation strategies in the structure-activity relationships of new cardiotonic agents. Molecular Infomatics, Vol. 16, pp. 201-213. Kovalenko, I.V., Rippke, G.R., and Hurburgh, C.R., 2006, Determination of Amino Acid Composition of Soybeans (Glycine max) by Near-Infrared Spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 54, pp. 3485-3491. Savitzky, A., and Golay, M.J.E., 1964, Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures. Analytical Chemistry, Vol. 36, pp. 1627-1639. Murata, Y., Kawabata J., and Niki R., 1995, Antioxidative caffeoylquinic acid derivatives in the roots of burdock (Arctium lappa L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 43, pp. 2592-2595. 高橋佳孝･藤井義晴･魚住 順･大谷一郎･五十嵐良造，1992，草地におけるアレロパシーの解明とその評価に関する研究：Ⅲ．ペレニアルライグラス（Lolium perenne L.）茎葉中のフェノール性物質，日本草地学会誌，Vol. 38，pp. 226-233 Williams, P.C., 2001, Implementation of near-infrared technology. In Near-Infrared Technology in the Agricultural and Food Industries, 2nd Edition (edited by Williams P.C., Norris K.H.), American Association of Cereal Chemist Press, St. Paul, Minnesota, pp. 145-169. Kawamura, K., Watanabe, N., Sakanoue, S., Lee, H., Inoue, Y., and Odagawa, S., 2010, Testing genetic algorithm as a tool to select relevant wavebands from field hyperspectral data for estimating pasture mass and quality in a mixed sown pasture using partial least squares regression. Grassland Science, Vol. 56, pp. 205-216. 阿武尚彦･田村 幸一･大野弘美･富 裕孝，2004，桑（Morus alba L.）葉エキスのマルターゼ、スクラーゼおよびα-アミラーゼ阻害作用について，日本食品保蔵科学会誌，Vol. 30，pp. 223-229. 石栗敏機，1981，ペレニアルライグラスとオーチャードグラスのめん羊による自由採食量と飼料価値の比較，日本草地学会誌，Vol. 26，pp. 430-434. |
| References_xml | – reference: 三井計夫，1964，飼料作物・草地ハンドブック，養賢堂，東京. – reference: 尾崎幸洋，2015，付録Bグループ振動数表．尾崎幸洋編：近赤外分光法，講談社，東京，pp. 269-272. – reference: Welsch, C.A., Lachance, P.A., and Wasserman, B.P., 1989, Dietary phenolic compounds: Inhibition of Na+-dependent d-glucose uptake in rat intestinal brush border membrane vesicles. The Journal of Nutrition, Vol. 119, pp. 1698-1704. – reference: 石栗敏機，1981，ペレニアルライグラスとオーチャードグラスのめん羊による自由採食量と飼料価値の比較，日本草地学会誌，Vol. 26，pp. 430-434. – reference: Savitzky, A., and Golay, M.J.E., 1964, Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures. Analytical Chemistry, Vol. 36, pp. 1627-1639. – reference: 阿武尚彦･田村 幸一･大野弘美･富 裕孝，2004，桑（Morus alba L.）葉エキスのマルターゼ、スクラーゼおよびα-アミラーゼ阻害作用について，日本食品保蔵科学会誌，Vol. 30，pp. 223-229. – reference: Boggia, R., Forina, M., Fossa, P., and Mosti, L., 1997, Chemometric study and validation strategies in the structure-activity relationships of new cardiotonic agents. Molecular Infomatics, Vol. 16, pp. 201-213. – reference: Williams, P.C., 2001, Implementation of near-infrared technology. In Near-Infrared Technology in the Agricultural and Food Industries, 2nd Edition (edited by Williams P.C., Norris K.H.), American Association of Cereal Chemist Press, St. Paul, Minnesota, pp. 145-169. – reference: Leardi R., Boggia R., and Terrile M., 1992, Genetic algorithms as a strategy for feature selection. Journal of Chemometrics, Vol. 6, pp. 267-281. – reference: Kovalenko, I.V., Rippke, G.R., and Hurburgh, C.R., 2006, Determination of Amino Acid Composition of Soybeans (Glycine max) by Near-Infrared Spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 54, pp. 3485-3491. – reference: Murata, Y., Kawabata J., and Niki R., 1995, Antioxidative caffeoylquinic acid derivatives in the roots of burdock (Arctium lappa L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 43, pp. 2592-2595. – reference: Tatefuji, T., Izumi N., Ohta T., Araki, S., Ikeda, M. and Kurimoto, M. 1996, Isolation and identification of compounds from Brazilian propolis which enhance macrophage spreading and mobility. Biological and Pharmaceutical Bulletin, Vol. 19, pp. 966-970. – reference: Kawamura, K., Watanabe, N., Sakanoue, S., Lee, H., Inoue, Y., and Odagawa, S., 2010, Testing genetic algorithm as a tool to select relevant wavebands from field hyperspectral data for estimating pasture mass and quality in a mixed sown pasture using partial least squares regression. Grassland Science, Vol. 56, pp. 205-216. – reference: 高橋佳孝･藤井義晴･魚住 順･大谷一郎･五十嵐良造，1992，草地におけるアレロパシーの解明とその評価に関する研究：Ⅲ．ペレニアルライグラス（Lolium perenne L.）茎葉中のフェノール性物質，日本草地学会誌，Vol. 38，pp. 226-233． – reference: Hatano, T., Yasuhara, T., Yoshihara, R., Agata, I., Noro, T., and Okuda, T., 1990, Effects of interaction of tannins with co-existing substances. VII: Inhibitory effects of tannins and related polyphenols on xanthine oxidase. Chemical and Pharmaceutical Bulletin, Vol. 38, pp. 1224-1229. – reference: Kawamura, K., Tsujimoto, Y., Nishigaki, T., Andriamananjara, A., Rabenarivo, M., Asai, H., Rakotoson, T. and Razafimbelo, T., 2019, Laboratory visible and near-infrared spectroscopy with genetic algorithm-based partial least squares regression for assessing the soil phosphorus content of upland and lowland rice fields in Madagascar. Remote Sensing, Vol. 11, pp. 506. – reference: Yang, H., Kuang, B., and Mouazen, A.M., 2012, Quantitative analysis of soil nitrogen and carbon at a farm scale using visible and near infrared spectroscopy coupled with wavelength reduction. European Journal of Soil Science, Vol. 63, pp. 410-420. – reference: 澤井祐典・沖 智之・西場洋一・奥野成倫・須田郁夫・大和陽一，2014，リーフレタスのDPPHラジカル消去成分，九州沖縄農業研究センター報告，Vol. 61，pp. 23-34. – reference: Stone, M., 1974, Cross-validatory choice and assessment of statistical predictions. Journal of the Royal Statistical Society, Series B 36, pp. 111-147. – reference: Mahmood, N., Moore P.S., De Tommasi N., De Simone F., Colman, S., Hay, A.J., and Pizza C., 1993, Inhibition of HIV infection by Caffeoylquinic acid derivatives. Antiviral Chemistry and Chemotherapy, Vol. 4, pp. 235-240. |
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| Snippet | ペレニアルライグラス（Lolium perenne L.）は、放牧や採草として利用される優れた寒地型イネ科牧草である。ペレニアルライグラスは機能性成分としてクロロゲン酸を豊富に... ペレニアルライグラス(Lolium perenne L.)は、放牧や採草として利用される優れた寒地型イネ科牧草である。ペレニアルライグラスは機能性成分としてクロロゲン酸を豊富に... |
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| SourceType | Open Access Repository Publisher |
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| Title | ペレニアルライグラスのクロロゲン酸含量を推定する波長選択型PLSR法を用いた近赤外分光分析 |
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