河套蜜瓜糖度可见近红外光谱特征波长提取方法研究

河套蜜瓜是我国西北河套地区独具特色的果品,一直深受消费者的喜爱。糖度(sugar content)是衡量蜜瓜品质和成熟度重要指标。采用Maya 2000pro便携式光谱仪和PR-101ɑ便携式数字折光仪获取"金红宝"蜜瓜光谱信息及糖度值,研究了不同特征波长提取方法:逐步多元线性回归(SMLR)、间隔偏最小二乘法(iPLS)、反向区间偏最小二乘法(biPLS)以及联合区间偏最小二乘法(siPLS))对蜜瓜样品模型精度和预测结果的影响。结果表明:采用biPLS特征波长提取方法将全波段光谱均匀分成20个子区间,PLS因子数为14,当剔除其中8个子区间,选择的波长变量数为218时,得到的biPLS模型最佳,对应的校正集和预测集的RMSE分别为0.996 1和1.18。采用biPLS光谱波长筛选方法可以有效地提取蜜瓜糖度的特征波长,提高建模预测能力,实现蜜瓜糖度的快速检测。

河套蜜瓜机械特性与静载损伤关系的研究

为解决河套蜜瓜在储运过程中因静载产生的机械损伤问题,通过对不同条件下完整形态的河套蜜瓜静载破坏时损伤体积的测定和分析,研究了河套蜜瓜机械特性以及各试验因素、机械特性参数对破坏损伤体积的影响。试验结果表明,屈服极限和变形能在随载荷速率增大而增加的过程中有极值现象存在,而破坏极限与破坏能则随载荷速率增大而持续增加;随果实硬度降低,屈服极限、变形能、破坏极限、破坏能等指标均明显降低;试验获得了完整近球形蜜瓜果实的应力-应变曲线,应力-应变曲线反映出完整形蜜瓜在受压初期载荷增长滞后于受压面积的增长。试验结果同时表明,河套蜜瓜准静载机械特性参数、影响因素如载荷速率、果实硬度、加载部位等对果实受压产生的机械损伤均有明显影响,缓慢加载使果实内部微观组织较早出现破坏,易扩大损伤体积,受压后果实的损伤体积较大;垂直受压使果实破坏后产生的损伤体积大于果实水平受压时的损伤体积。建立了完整形河套蜜瓜准静载机械特性参数、影响因素与蜜瓜果实损伤体积的回归方程。数据分析表明,所建立的回归方程是有意义的,可以用其预测和控制河套密瓜储运过程中的静载损伤。机械特性参数之间均存在一定相关性,其中生物屈服极限与变形能的相关程度最高(r=0.870),生物屈服极限与破坏极限的相关程度最小(r=0.366)。

河套蜜瓜静载蠕变特性的试验研究

为了解决河套蜜瓜储运过程中因承载造成的蠕变损伤而使果实品质下降的问题、了解河套蜜瓜静载蠕变特性,该文利用虚拟样机技术建立蠕变仿真模型、获得蠕变特性参数及本构方程并对影响因素进行了分析研究。结果表明,河套蜜瓜果实的硬度对蠕变变形恢复量、永久变形量及蠕变速度均有明显影响,温度对永久变形量、蠕变速度有明显影响,载荷对瞬时变形和蠕变速度有明显影响。低温储运时瞬时变形不会随成熟度提高而持续增加,而较高温储运时则相反。因变形恢复量受温度变化影响不明显,为减少永久变形对果实造成的蠕变损伤,针对成熟度较高的果实,应采取低温减轻重压的储运方式。针对成熟度较低的果实,从储运的经济性考虑可适当提高储运温度,但需减轻承重,以免蠕变变形持续发生。

振动对河套蜜瓜采后生理特性影响的研究

为了研究运输过程中不同强度振动对河套蜜瓜生理及贮藏品质的影响,试验对河套蜜瓜进行不同频率的水平与垂直振动,并对振中呼吸强度及振后室温贮藏呼吸强度、细胞膜渗透率进行测定。试验结果表明,振动频率越大,蜜瓜果实振中呼吸强度越大,振动胁迫使果实贮藏期的呼吸高峰期提前或峰值增大,组织细胞膜的渗透率增大,衰老进程加快,贮藏期缩短,垂直振动的这种作用明显强于水平振动。

河套蜜瓜机械特性及其与硬度和糖度关系的试验

通过对不同硬度完整形态的河套蜜瓜准静态机械特性参数和相对应样品折光糖度的测定和分析,建立了机械特性参数与折光糖度关系的回归方程,并通过偏回归系数标准化,反映出机械特性参数与糖度指标关联的重要程度的次序为:杨氏模量>变形能>破坏能>破坏极限>屈服极限。经检验,所建立的回归方程有意义并且显著,因此可通过机械特性参数对河套蜜瓜果实的糖度指标变化情况进行预测。试验结果表明,随果实硬度降低,其屈服极限和变形能明显减小。完整果实受压初期,随应变增加而应力下降;应力下降达到最低点以后,硬度越大,应力—应变曲线斜率越小,曲线越平坦。较低硬度的果实受压时较早进入屈服状态,果实内部微观组织易损伤。

可见近红外光谱检测河套蜜瓜糖度和硬度研究——基于LS-SVM

最小二乘支持向量机是水果品质可见近红外光谱检测中新近发展起来的建模方法。为此,详细介绍了最小二乘支持向量机的工作原理以及基于Matlab环境的LS-SVM工具箱的使用;在此基础上,运用主成分分析和LS-SVM法建立了基于可见近红外光谱的河套蜜瓜糖度和硬度检测模型,并分析了样品糖度、硬度的真实值和预测值的相关性。预测结果表明:糖度和硬度预测值与真实值决定系数R2分别为0.865和0.852。LS-SVM法建模速度快、准确率高、易于实现,在可见近红外光谱数据分析中有很大的实用价值。

响应面法优化河套蜜瓜皮水溶性膳食纤维提取工艺的研究

以河套蜜瓜皮为原料,采用化学法对原料中水溶性膳食纤维的制备工艺进行了研究。在单因素实验的基础上,采用响应面法对影响水溶性膳食纤维得率的四个因素pH、料液比、温度和时间进行工艺优化。结果表明,化学法提取河套蜜瓜皮水溶性膳食纤维的最佳提取工艺条件为pH12、料液比1∶40(g/mL)、温度80℃,时间30min。在此条件下,河套蜜瓜皮水溶性膳食纤维得率可达25.03%,与模型高度拟合。

河套蜜瓜糖度和坚实度可见近红外光谱检测研究

基于USB4000便携式光谱仪,以160个"金红宝"河套蜜瓜为对象(120个建模,40个预测),研究可见近红外光谱对河套蜜瓜内部品质检测的可行性。光谱预处理方法包括微分处理(Norris一阶微分处理,Norris二阶微分处理)和Savizky-Golay滤波,建模方法采用偏最小二乘法(PLS)、主成分回归法(PCR)以及逐步多元线性回归(SMLR)。研究结果表明:采用偏最小二乘法(PLS)对经二阶微分处理的蜜瓜糖度建模与预测效果最好,相关系数r=0.901,校正均方根偏差RMSEC=0.533,预测均方根偏差RMSEP=1.17;经Norris一阶微分处理的蜜瓜坚实度建模与预测效果最好,r=0.882,RMSEC=0.419,RMSEP=1.06。

滴灌条件下调亏灌溉对河套蜜瓜品质的影响

通过田间滴灌试验,以早黄蜜为试材,在不同生育期进行调亏灌溉,对蜜瓜品质进行比较分析,研究了调亏灌溉技术对河套蜜瓜品质的影响,为河套蜜瓜的节水与优质栽培技术提供理论依据。结果表明,亏缺灌溉处理的蜜瓜总糖、可溶性固形物和维生素C的平均值均高于充分灌溉处理,结果期亏缺处理相比伸蔓期能够更大幅度地提高总糖与维生素C量。在2个生育期各自的亏缺处理中,蜜瓜可滴定酸、p H值随着亏缺程度的提高分别逐渐增大、减小。亏缺灌溉减小了蜜瓜的水分、平均果肉厚和平均种腔直径,结果期亏缺处理相比伸蔓期能够更大程度地降低蜜瓜水分,但两者间的水分活度差异不大。结果期20%亏缺处理(T6)与其他亏缺处理在产量上不存在显著性差异,但灌水量比充分灌溉处理(T1)低16.7%,总糖与可溶性固形物量最高,维生素C量较高,平均种腔直径最小,平均果肉厚在所有亏缺处理中最大。滴灌条件下蜜瓜覆膜起垄种植过程中,推荐在结果期进行20%的灌水量亏缺处理(T6)。

调亏滴灌对土壤水盐分布与河套蜜瓜产量的影响

研究不同生育期调亏及亏缺程度对土壤水盐分布和河套蜜瓜产量的影响。采用田间滴灌试验,分别在蜜瓜伸蔓期和结果期进行20%、30%和40%灌水量亏缺处理。试验结果表明：充分灌溉处理（T1）的土壤剖面含水率随时间波动最为剧烈,伸蔓期和结果期亏缺处理的土壤剖面含水率平均极差分别比T1低48.5%和80%。各处理的土壤剖面盐渍度随时间均有增长趋势,T1的土壤剖面平均电导率在生育期前后的增幅为0.026ds/m,亏缺灌溉处理的增幅为0.073~0.098ds/m。伸蔓期和结果期亏缺处理的产量平均值分别比充分灌溉处理显著降低16.0%和20.5%,但2个时期亏缺处理的产量之间不存在显著性差异。伸蔓期亏缺处理的平均灌溉水利用效率比T1低11.6%,而结果期亏缺处理比T1高6.5%。在结果期亏缺处理中,进行30%灌水量亏缺的T7产量最高,并与伸蔓期各亏缺处理相对于T1的减产幅度相差不大,但灌水量比T1低25.0%,灌溉水利用效率比T1高9.0%。因此,为取得较好的节水效应和灌溉水利用效率,T7是滴灌条件下河套蜜瓜覆膜起垄种植的最佳选择。