發(fā)布時間：2020-10-19 18:24

　　 獼猴桃果實酸甜可口、清香味美、營養(yǎng)豐富,深受廣大消費者的喜愛。氯吡脲(簡稱CPPU)是獼猴桃生產中應用最廣泛的植物生長調節(jié)劑,它具有提高坐果率和增加產量的作用。然而,大量的研究也表明CPPU的使用存在許多負面效應,如CPPU處理降低了獼猴桃的可溶性固形物(SSC)、酸度和硬度等內部品質以及果實的貯藏時間,過高的CPPU濃度會導致畸形果增加、果形指數下降等。此外,CPPU的使用對人體健康的潛在危害尚不明確。近些年來,獼猴桃生產中濫用CPPU的現象十分嚴重。因此,快速、無損識別施用CPPU的果實(膨大果)對獼猴桃產業(yè)的健康發(fā)展具有重要的意義。目前,光譜技術在獼猴桃膨大果的無損檢測中取得了較好的效果,但該技術采集到的光譜為樣本對光子吸收與散射綜合作用后的信息。因此,光譜技術無法解析光與組織相互作用的規(guī)律,光從組織中攜帶的信息量變化的物理意義也不明確。為探索基于光譜技術識別獼猴桃膨大果的機理,本文搭建了基于單積分球的光學參數測量系統(tǒng),測量了獼猴桃果肉和果皮的光學參數,在此基礎上研究了CPPU對生長期和貯藏期獼猴桃光學參數的影響規(guī)律和影響機理。此外,針對基于光譜技術識別獼猴桃膨大果中存在的主要問題,分別開展了基于微型光譜儀的不同濃度膨大果識別和不同品種膨大果識別方面的研究。本文的主要研究內容及結論如下:(1)搭建了基于單積分球的光學參數測量系統(tǒng),采用不同濃度Intralipid溶液對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性進行了驗證。結果表明,22.7%-phantom溶液的總漫反射率(M_R)和總透射率(M_T)相對標準差分別為0.28%和0.29%,而0.908%-phantom溶液的M_R和M_T相對標準差分別為1.46%和0.16%。另外,該系統(tǒng)對0.227%、0.908%和22.7%-phantom溶液的吸收系數(μ_a)和約化散射系數(μ'_s)的測量誤差與其他文獻中的誤差相當。說明本研究搭建的光學參數測量系統(tǒng)有良好的穩(wěn)定性和準確性。(2)研究了CPPU對生長期獼猴桃在950-1650 nm的光學參數的影響,并分析了生長期獼猴桃的光學參數與理化特性和細胞大小的關系。結果表明,在同一生長期,5、10和15 mg/L CPPU處理的獼猴桃果肉在970和1190 nm的μ_a均顯著(P≤0.05)大于未經CPPU處理的獼猴桃。在大多數生長階段,0、5和15 mg/L CPPU處理的獼猴桃果肉在1190 nm的μ'_s之間均有顯著性差異(P≤0.05)。相比未經CPPU處理的獼猴桃,經CPPU處理的獼猴桃有更高的SSC和含水率,更低的硬度以及更大的果肉細胞。該結果說明,獼猴桃果肉在970和1190 nm附近的μ_a具有識別生長期未經CPPU處理的正常果和經CPPU處理的膨大果的潛力,而獼猴桃果肉在1190 nm附近的μ'_s具有識別不同濃度獼猴桃膨大果的潛力。(3)研究了CPPU對貯藏期獼猴桃在950-1650 nm的光學參數的影響,并分析了貯藏期獼猴桃的光學參數與理化特性和細胞大小的關系。結果表明,在大多數貯藏階段,不同濃度CPPU處理的獼猴桃果肉在吸收峰970、1190和1390 nm的μ_a之間均無顯著性差異,而0、5和15 mg/L CPPU處理的獼猴桃果肉的μ'_s之間有顯著性差異(P≤0.05)。對于大多數貯藏階段,未經CPPU處理的獼猴桃果皮的μ'_s平均值低于經CPPU處理的獼猴桃果皮。相比未經CPPU處理的獼猴桃,經CPPU處理的獼猴桃有更高的含水率,更低的硬度以及更大的果肉細胞。該結果說明,在果實貯藏階段,獼猴桃果肉在1190 nm附近的μ'_s有識別不同濃度獼猴桃膨大果的潛力。(4)搭建了基于微型光譜儀的近紅外光譜采集系統(tǒng),采集了0、5、10和15 mg/L CPPU處理的‘華優(yōu)’和‘海沃德’獼猴桃在950-1650 nm的光譜,并建立了不同濃度獼猴桃膨大果識別模型。結果表明,對于‘華優(yōu)’獼猴桃,建立的極限學習機(ELM)模型識別準確率最高,其次是支持向量機(SVM)模型,偏最小二乘判別分析(PLS-DA)模型識別結果最差。對于‘海沃德’獼猴桃,SVM模型表現最好,其次是ELM模型,PLS-DA模型識別結果最差。建立的最優(yōu)膨大果識別模型對‘華優(yōu)’和‘海沃德’獼猴桃預測集平均識別率分別為84.9%和92.5%,說明基于微型光譜儀的近紅外光譜采集系統(tǒng)可以較準確地識別不同濃度獼猴桃膨大果。(5)采集了經10 mg/L CPPU處理和未經CPPU處理的‘華優(yōu)’、‘海沃德’和‘徐香’獼猴桃近紅外光譜數據,提取了單一品種和混合品種識別膨大果的特征波長和共用波長(UWs),并分別構建了單一品種和混合品種膨大果識別模型。結果表明,采用競爭性自適應重加權采樣(SCARS)算法在‘華優(yōu)’、‘海沃德’、‘徐香’和混合品種獼猴桃光譜中分別提取了36、81、81和40個特征波長,在4個特征波長集合中發(fā)現了20個UWs。在同一建模方法下,基于全光譜和SCARS建立的模型識別結果相當,且識別效果均優(yōu)于基于UWs建立的模型,但本章提取的UWs可同時應用于‘華優(yōu)’、‘海沃德’、‘徐香’和混合品種的膨大果識別,適用性更強�？傮w來說,本章建立的最優(yōu)識別模型對‘華優(yōu)’、‘海沃德’、‘徐香’和混合品種的預測集識別率分別達到了100%、100%、96.4%和99.2%。說明基于近紅外光譜技術不僅可以識別單一品種的獼猴桃膨大果,還可以識別混合品種膨大果,而本研究提取的UWs可同時用作單一品種和混合品種膨大果識別的特征波長。
【學位單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S663.4
【部分圖文】：

透射強度 I入射強度 I0圖 2-2 散射現象示意圖Fig. 2-2 Diagram of scattering phenomenon異性因子子代表光子在介質中發(fā)生散射時偏轉角 θ 的余弦期望，通常用 g 表示。圖 2-3 為各向異性因子示意圖。g前向散射，g＜0 表示后向散射，當 g 為-1、0 和 1 時同性散射和只有前向散射。對于果蔬組織，g 的取值陳興苗 2006; 趙友全等 2000）。

圖 2-4 時域分辨技術原理（潘磊慶等 2018）Fig. 2-4 Schematic diagram of time-resolved technique計算機光電倍增管單光子同步計數裝置激光驅動器二極管激光器散射介質μa和μs于時域分辨的生物組織單波長光學參數測量系統(tǒng)示意圖（Lu et al

需要被測組織表面平整，盡可能與檢測器探頭，其表面不夠平整，與探頭無縫接觸難度較大，因量的應用中受到了一定限制。辨技術檢測原理見圖 2-8。在空間分辨技術中，所用的光被測介質表面時，光子經過被測介質的吸收和散射檢測探頭按照一定順序排列起來，使得每個探頭與探頭接收被測介質表面逸出的光子信號，即可得到射光譜與光傳輸模型進行擬合就可以推導出該介備價格一般低于時域分辨技術和頻域分辨技術，光光光源，通常使用 CCD、單光纖或多光纖陣列檢-9 為 Nguyen Do Trong 等（2014）搭建的基于空間系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)主要包括光源、光學傳感探頭制裝置。系統(tǒng)工作時，光源發(fā)出的光傳輸到樣品上固定間距的光纖傳感器接收。
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2847561