基于可见/近红外光谱的香蕉适收期及其碰撞损伤敏感度评估

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香蕉是我国种植最为广泛的热带水果之一,作为呼吸跃变型水果,具有容易腐烂、不易贮藏的特点,采收时间的恰当选择是保证其损失率低的前提,因此,适收期的准确评估显得尤为关键,同时,适收期评估的标准化问题和与之相配套的检测技术也变得越来越重要。本文围绕这个问题,结合化学实验和可见/近红外光谱技术,建立香蕉饱满度评价模型和可溶性固形物含量、可溶性酸含量的定量预测模型,为适收期的准确评估提供了理论依据。此外,针对香蕉在采收过程中受到碰撞冲击后其损伤参数的变化问题,初步验证了近红外光谱技术用来预测损伤敏感度是可行的,建立了损伤敏感度的定量分析模型,为做好香蕉采收过程中的针对性防护提供了参考。主要研究工作如下:(1)通过化学实验测定香蕉生长过程中内部各个指标的含量变化,结合描述性统计分析、单因素方差分析和回归分析等统计学方法,确定影响香蕉饱满度的关键指标为单果外径、果肉内径、可溶性固形物含量和可溶性酸含量。另外,以香蕉饱满度为因变量,关键指标为自变量,建立香蕉饱满度评估模型,为香蕉适收期的预测提供了有效参考。(2)采用可见/近红外光谱技术,结合化学计量学方法,在可见光的516-588nm和710-778nm波段范围内建立香蕉饱满度的定性判别模型,判定系数达到0.99,为香蕉适收期的无损评估提供了重要参考。同时,关键指标中的可溶性固形物含量与可溶性酸含量属于化学指标,可采用可见/近红外光谱技术进行无损预测。在利用二阶微分处理提取的特征波长955-1054nm范围内,采用偏最小二乘法建立的可溶性酸含量定量分析模型的准确性较高,CR ~2=0.999,PR ~2=0.998,最优因子数为3;在可见光范围内的516-589nm、720-787nm、477-551nm、660-730nm、651-720nm这五个特征波内,采用多元线性回归法建立的可溶性固形物含量定量分析模型的预测精度较高。(3)以单摆运动为原理,设计并搭建了碰撞冲击实验装置,研究了撞击能量和香蕉饱满度对损伤评估参数的影响,结果表明:撞击能量与损伤体积呈正比,与损伤敏感度呈反比;样本饱满度与损伤体积呈正比,与损伤敏感度呈正比。还利用近红外光谱技术在1181-1267nm波段范围内建立香蕉损伤敏感度的PLS预测模型,Rp~2和RMSEP可分别达到0.88和323.69mm~3/J,实现了香蕉损伤敏感度的定量预测,为做好采收过程中的针对性防护提供了关键依据。
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