损伤对储藏期间果品光学特性及其理化特性的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lianxingjiehaha
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果品在采收、运输、加工和储存过程中常因挤压、振动、冲击、碰撞等发生损伤。果品受到机械损伤后,真菌、细菌等会更容易侵蚀损伤部位的果肉,加速果实衰老及腐烂的速度,并进一步感染其他未受损的果品,造成较大的经济损失。现有研究指出近红外光谱和高光谱成像技术可以无损检测内部损伤的果品,但光谱是光子在果品组织内吸收和散射作用的综合反映。不同类型的损伤对果品理化特性和果肉组织的影响不同,而目前尚不清楚不同类型的损伤对同种水果光学参数的影响是否相同,损伤究竟对哪种光学参数的影响比较明显。为了探索基于光谱技术识别果品损伤的机理,本文搭建了基于单积分球技术的光学特性参数测量系统,以无损样品为对照,研究了挤压和碰撞损伤对储藏期猕猴桃、桃和梨的吸收系数(μa)、约化散射系数(μs’)、细胞组织结构、颜色、可溶性固形物含量(SSC)、含水率(MC)和硬度(FI)的影响,并对其光学特性参数和理化特性的相关性进行了分析。主要研究内容和结论如下:(1)搭建了用于测量果品光学特性参数的单积分球系统,并使用纯水和Intralipid-20%溶液对该系统在950-1650 nm波段范围内的可靠性进行了验证。结果表明,在950-1650 nm波长范围内,本系统μa的平均相对误差为8.23%,μs’的平均相对误差为3.71%。本文所搭建的单积分球系统的系统误差与他人文献中的测量结果相当,证明了本系统的可靠性。(2)研究了无损、挤压和碰撞损伤的猕猴桃、桃和梨在储藏期间细胞组织结构、颜色、SSC、MC和FI的变化。结果表明,与猕猴桃相比,桃和梨的细胞更小,细胞间更紧凑。损伤导致三种果品的细胞破裂破损,细胞间隙变大,同时细胞破损程度会随时间的延长而加剧。挤压和碰撞损伤对猕猴桃果皮和果肉的L*、a*和b*值影响很小,但挤压和碰撞损伤显著降低了桃果皮和果肉的L*值,对桃其它的颜色参数没有显著性影响。挤压和碰撞损伤显著降低了梨果皮的L*和b*值,上升了其a*值,同时显著降低了梨果肉的L*值,上升了其a*和b*值。同猕猴桃和桃相比,储藏期间梨褐变现象更明显。除碰撞损伤桃的SSC在储藏期间有下降趋势外,三种果品的SSC在储藏期间均有上升趋势,而三种果品的MC和FI在储藏期间均有降低趋势。同时除储藏1、2、3 d的碰撞损伤桃的SSC显著小于无损样品外,损伤对三种果品的SSC和MC并没有显著性影响。然而损伤显著降低了猕猴桃和桃的FI,以及储藏5 d时梨的FI(P≤0.05)。同时还发现三种果品中,损伤对猕猴桃FI影响最大,对桃SSC影响最大,对梨颜色影响最大。(3)研究了950-1650 nm波段内猕猴桃、桃和梨的无损、挤压和碰撞损伤样品在储藏期间μa和μs’的变化。结果表明,挤压和碰撞损伤对猕猴桃、桃和梨的μa没有显著性影响,很难基于μa识别隐性损伤的猕猴桃、桃和梨。而在950-1360 nm波段范围内的猕猴桃,950-1650 nm波段范围内的桃和950-1400 nm波段范围内的梨的无损样品的μs’显著大于碰撞和挤压损伤样品。μs’的变化是细胞组织破裂破损,细胞间分离所造成的。因此μs’具有识别猕猴桃、桃和梨的隐性损伤的潜力。分别在950-1360 nm、950-1400nm和950-1420 nm的波段范围内,猕猴桃、桃和梨的无损果肉的光穿透深度小于损伤样品。(4)研究了在950-1650 nm波段内,猕猴桃、桃和梨的无损、挤压和碰撞损伤样品的光学参数与理化特性的相关性。结果表明,三种果品的光学参数与理化特性的相关系数均在1450 nm附近存在波峰或波谷,并且三种果品的μa或μs’与MC的相关系数与FI的相关系数规律相似,但与SSC的相关系数的变化规律相反。不同果品间,以及不同损伤处理的同一果品间的光学参数与理化特性的相关系数存在差异。(5)使用SG、SNV、MSC、SG+SNV和SG+MSC对μa、μs’和μa+μs’预处理后,分别用SPA和CARS方法对预处理后的数据提取特征波长,最后建立PLS-DA模型识别桃和梨的隐性损伤。结果表明,桃和梨的隐性损伤识别中,均是对SG预处理后的μs’用SPA提取特征波长后的PLS-DA模型识别效果最好,预测集的准确率分别为76.92%和97.50%。本研究说明,挤压和碰撞破坏了猕猴桃、桃和梨的细胞组织结构,并显著降低了猕猴桃和桃的FI,以及储藏5 d时梨的FI,从而导致损伤样品的μs’显著小于无损样品,但损伤对μa没有显著性影响。因此,μs’具有识别猕猴桃、桃和梨隐性损伤的潜力。该研究为基于光学特性检测果品损伤提供了理论依据。
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