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库尔勒香梨成熟特征表达及评价方法

兰海鹏  
【摘要】:库尔勒香梨是新疆独具特色名优水果,目前采收成熟度确定和采后品质分级主要依据果农经验和单果质量大小,而不是以对香梨的物性参数和营养品质等特征指标进行综合分析为依据,因而目前香梨采摘期确定及采后分级定价方法不够科学合理,制约了行业经济效益的提升和可持续发展,建立香梨成熟度及品质无损检测与评价方法,可适应库尔勒香梨产业发展需求。本文针对香梨成熟特征表达和成熟度评价开展试验研究,首先研究成熟期香梨理化指标变化规律,提出多指标综合分析的香梨成熟度评价方法。以香梨成熟积温为研究基础,筛选出香梨果实硬度、可溶性固形物含量、果皮叶绿素含量和维生素C含量,作为香梨成熟特征描述的基础参数,采集香梨成熟过程中基础参数变化数据,通过数据处理分析描述各理化指标变化差异和共性,揭示香梨成熟特征,建立香梨成熟模型,并提出基于理化指标变化特征的香梨成熟度评价和预测方法。其次,研究成熟期香梨电学特性变化规律,阐明香梨成熟度与电学特性的关系。应用自制的水果电学特性无损检测实验装置,开展香梨成熟过程中电学特性检测研究,通过试验确定香梨最佳电学特性测试条件,在此基础上分析香梨成熟过程中电容、电感、电阻等多个电学参数的变化规律,采用主成分分析的数据处理方法,筛选可表征香梨成熟规律的特征电学变量。在成熟模型积温轴任意积温点,考察电学特征变量与香梨成熟度关系,以香梨成熟过程中基础参数为传递媒介,完成成熟模型和成熟度评价方法由基础参数向电学特征的传递,提出一种基于电学特性的香梨成熟特征表达和成熟度评价预测方法。第三,应用香梨储藏试验对成熟度评价方法进行验证研究,优化电学特性检测装置结构和功能。以香梨采后储藏为成熟度应用实例,通过不同成熟度香梨的冰温储藏试验,验证成熟度评价方法对香梨采收的指导作用,在明确香梨电学特性最佳测试条件和成熟度电学表达模型基础上,优化电学特性检测装置结构和功能,设计基于电学特性的香梨成熟度检测仪。研究主要结论如下:(1)试验参数范围内,香梨果实理化基础参数变化范围分别为:果实硬度,4.23-8.51kg/cm~2;果皮叶绿素含量,3.17-6.54mg/100g;可溶性固形物含量,11.02-14.91%;维生素C含量,0.36-0.6mg/100g;随着成熟的深入果实硬度逐渐减小、叶绿素含量逐渐减少、可溶性固形物含量逐渐增加、维生素C含量逐渐增加。各指标均值在0.01水平上显著相关,应用香梨果实硬度预测可溶性固形物含量、叶绿素含量和维生素C含量时,误差分别是1.4%、2.47%和2.99%;应用香梨可溶性固形物含量预测果实硬度、叶绿素含量和维生素C含量时,误差分别是1.4%、2.47%和3.21%。(2)香梨成熟过程中果实硬度、可溶性固形物含量、果皮叶绿素含量和维生素C含量,呈现Sigmoidal模型的共性变化规律,校正模型系数可完成基础参数的精确表达,在此基础上分析基础参数变化规律,提出了基于基础参数的香梨成熟度评价方法,对香梨成熟度进行量化评价,完成积温、成熟度和理化指标间的相互预测。(3)试验参数范围内,香梨电学特性研究实验证明,测试电压对香梨电学参数影响不显著,测试频率影响显著,适合于香梨的最佳测试频率为1000Hz;香梨成熟过程中,单一电学参数与理化指标间相关性较差,0.1V、1000Hz测试条件下,基于多个电学参数的变化规律构建的特征电学变量与基础参数相关性较好,同时建立了特征电学变量与基础参数间的相关方程,R2最小值为0.88,可实现香梨成熟过程中电学特性和基础参数间的相互预测。(4)不同成熟度香梨常温储藏和冰温储藏试验,阐明了两种储藏条件下成熟度对储藏效果的影响规律,可为香梨采摘后园内短期储藏和冰温储藏提供参考。试验参数范围内,不同成熟度香梨自然成熟规律和采后储藏状态下的后熟规律具有相同的趋势,对于采摘后储藏的香梨,50%的成熟度储藏效果较好。(5)根据对香梨成熟期理化特性、电学特性研究分析,设计了一台可以实现香梨成熟积温、成熟度、基础参数相互检测分析的成熟特性检测仪,改变不同的嵌入模型和计算方法,可实现不同水果成熟特性检测。本文以香梨产业链基础——成熟度为研究切入点,研究库尔勒香梨成熟特征表达及评价方法。研究成果可根据生产实际要求实现香梨采摘期评价和预测,为香梨产业链的资源合理配置提供参考,研究方法可为基于电学特性的水果成熟度和品质无损检测提供方法参考。对于促进香梨产业发展,提高从业者收入具有重要意义。


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