由于番茄具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、栽培容易、產(chǎn)量高、用途廣泛等優(yōu)點(diǎn) ,已成為最重要的蔬菜之一。番茄果實(shí)的成熟過(guò)程大體可以分為 6個(gè)階段: 未熟期、綠熟期、轉(zhuǎn)色期、半熟期、成熟期和完熟期。番茄的收獲主要是針對(duì)半熟期、成熟期和完熟期而進(jìn)行的。不同成熟期的番茄在采收后 ,其用途也不一致。
本次試驗(yàn)以番茄作為試驗(yàn)對(duì)象,試驗(yàn)的主要目的在于嘗試采用電子鼻進(jìn)行不同成熟度番茄評(píng)價(jià)的研究;嘗試采用電子鼻進(jìn)行不同成熟階段的番茄在貯藏過(guò)程中檢測(cè)的研究。為番茄在采收時(shí)進(jìn)行分級(jí)和貯藏中品質(zhì)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
試驗(yàn)材料
本次試驗(yàn)用的番茄采摘時(shí)根據(jù)番茄的外表顏色,結(jié)合農(nóng)場(chǎng)技術(shù)人員和菜農(nóng)的評(píng)定,初步將番茄分為3種不同的成熟度: 半熟期(果頂部的橙紅色擴(kuò)展到果腹部,著色程度約有一半左右)、成熟期(果實(shí)特有的顏色擴(kuò)大到全面,但果基部是綠色)和完熟期(完全著色,而成一層濃厚的顏色)。在番茄運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后(即收獲的當(dāng)天標(biāo)記為Day 0,其它描述意義相同) ,剔除有果病和外表有損傷的番茄。在實(shí)驗(yàn)室放置一天后(即收獲后的第1天, Day1) ,用電子天平稱(chēng)重,測(cè)其體積,取質(zhì)量和大小基本一致的番茄進(jìn)行分組。選取半熟期、成熟期和完熟期的番茄各20個(gè)為第1組;成熟期的番茄20 個(gè) ,為第2組;完熟期的番茄20個(gè)為第3組。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,番茄均在20～22℃的溫度和80%～85%的相對(duì)濕度環(huán)境下貯藏。
試驗(yàn)方法
在番茄收獲后的第1 d,進(jìn)行番茄成熟度評(píng)定。采用單個(gè)樣品用保鮮膜密封于0. 5 L的玻璃容器中1 h 后進(jìn)行電子鼻自動(dòng)頂空取樣的檢測(cè)。在不同成熟度番茄貯藏過(guò)程中的電子鼻檢測(cè)試驗(yàn)中,采用每5個(gè)樣品在采收后的第1 d ( Day 1)用保鮮膜密封于3 L的玻璃容器中1 h后進(jìn)行電子鼻檢測(cè),以后每天都進(jìn)行檢測(cè)。第11 d后,每3 d檢測(cè)一次,即Day 14和Day 17。圖2為典型的番茄檢測(cè)中10個(gè)傳感器電阻比的變化響應(yīng)圖。從圖2可知,電阻比剛開(kāi)始時(shí)較低,隨著揮發(fā)物在傳感器表面富集,傳感器電阻比不斷地增大,最后趨于平緩,達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。本文用穩(wěn)定狀態(tài)下信號(hào)進(jìn)行分析,取55s處的信號(hào)作為分析的時(shí)間點(diǎn)。
結(jié)果和討論
不同成熟度番茄的電子鼻檢測(cè)分析
圖3顯示了電子鼻檢測(cè)和區(qū)分不同成熟度番茄的PCA和LDA分析圖。在PCA分析中,第一主成分PC1和第二主成分PC2的貢獻(xiàn)率分別為90. 72%和7. 99% ,總的貢獻(xiàn)率為98. 71%。在LDA分析中,線性判別函數(shù)LD1和LD2的貢獻(xiàn)率分別為66. 80%和19. 71% ,總的貢獻(xiàn)率為86. 51% 。從PCA和LDA分析中可以得到, 半熟期的番茄與成熟期、完熟期的番茄可以較好地用電子鼻進(jìn)行區(qū)分,成熟期和完熟期的番茄有部分區(qū)域發(fā)生重疊。這是由于半熟期的番茄還沒(méi)有達(dá)到發(fā)揮果實(shí)特有芳香的程度,而成熟期和完熟期的番茄已經(jīng)接近和達(dá)到發(fā)揮果實(shí)特有芳香的程度。
按堅(jiān)實(shí)度指標(biāo)對(duì)番茄成熟度進(jìn)行重新劃分,將番茄按堅(jiān)實(shí)度分為3個(gè)等級(jí): Fi > 0. 95 M Pa的為半熟期, 0. 95 M Pa≥ Fi≥ 0. 28 M Pa的為成熟期, Fi < 0. 28M Pa的為完熟期。圖4顯示了電子鼻的分析結(jié)果, PCA 分析的總的貢獻(xiàn)率為98. 88% , LDA分析的總的貢獻(xiàn)率為89. 98%。從中可以看出,電子鼻可以區(qū)別番茄的堅(jiān)實(shí)度差異,采用PCA方法分析時(shí),電子鼻可以100% 地區(qū)分不同成熟度的番茄。
成熟期番茄在貯藏中的電子鼻檢測(cè)分析
從圖5中都可知,成熟番茄在Day 1～Day 6中,圖中分布的區(qū)域比較接近且彼此重疊;在Day 7～Day 11 中,分布的區(qū)域也比較接近且彼此重疊,而且均位于分析圖的上方; 從Day 1～Day 11的分布區(qū)域看, Day 1～Day6與Day 7～Day11之間的分部區(qū)域有明顯的差異; Day1～Day 6、Day7～Day 11、Day 14～Day17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分。番茄屬于呼吸躍變型果蔬,在采后成熟和衰老過(guò)程中,其呼吸強(qiáng)度會(huì)逐漸加強(qiáng)且有一個(gè)急劇上升達(dá)到高峰后便轉(zhuǎn)為逐漸下降的過(guò)程。從不同成熟期番茄在室溫貯藏過(guò)程中呼吸強(qiáng)度的變化規(guī)律看,呼吸高峰一般出現(xiàn)在貯藏后的一周左右。這可能導(dǎo)致番茄果實(shí)Day 1～Day 6和Day7～Day 11的電子鼻檢測(cè)分析結(jié)果分別與呼吸躍變前期和呼吸躍變期對(duì)應(yīng)。在Day 14～Day17期間,番茄果實(shí)的呼吸強(qiáng)度便轉(zhuǎn)為下降的過(guò)程。
完熟期番茄在貯藏中的電子鼻檢測(cè)分析
圖6為完熟番茄在貯藏中電子鼻檢測(cè)的PCA分析和LDA分析圖。從PCA分析圖中可知完熟期番茄氣味變化的趨勢(shì),但Day1～Day11之間變化沒(méi)有較明顯的分界, Day1～Day11與Day14～Day 17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分。采用PCA分析來(lái)區(qū)分完熟番茄的貯藏時(shí)間不理想。從LDA分析圖中可知,在Day 1～Day5中, 分布的區(qū)域比較接近;在Day 6～Day11中,分布的區(qū)域也比較接近且均位于分析圖的上方;從Day 1～Day 11的分布區(qū)域看, Day1～Day 5與Day6～Day 11之間的分部區(qū)域有明顯的差異; Day 1～Day 5、Day 6～Day 11、Day 14～Day 17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分。完熟期與成熟期番茄的電子鼻檢測(cè)分析差異可能與同一貯藏條件下完熟番茄比成熟番茄提早1 d進(jìn)入呼吸躍變有關(guān)。
結(jié)論
1) 在按顏色進(jìn)行成熟度區(qū)分時(shí),從主成分分析( PCA)和線性判別式分析( LDA)中可以得到,電子鼻可以較好地區(qū)分半熟期和成熟期、完熟期的番茄,但成熟期、完熟期的番茄有部分區(qū)域發(fā)生重疊。
2) 電子鼻可以區(qū)別番茄的堅(jiān)實(shí)度差異,結(jié)合堅(jiān)實(shí)度指標(biāo)對(duì)番茄成熟度進(jìn)行重新劃分后,采用PCA分析方法,電子鼻可以100%地區(qū)分半熟期、成熟期和完熟期的番茄。因此電子鼻在果蔬成熟度評(píng)價(jià)上具有巨大的潛力。
3) 電子鼻可以較好地評(píng)價(jià)番茄在采后貯藏過(guò)程中的氣味變化, 成熟期番茄在Day1～Day6、Day7～Day11、Day 14～Day17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分;完熟期番茄采用LDA 法在Day 1～Day5、Day 6～Day11、Day14～Day 17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分。
參考文獻(xiàn)：周亦斌,王俊.基于電子鼻的番茄成熟度及貯藏時(shí)間評(píng)價(jià)的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005(04):113-117.
提醒：文章用于學(xué)習(xí)和交流，僅供參考！如有不當(dāng)，歡迎留言指正和交流。且讀者不應(yīng)在在缺乏具體的專(zhuān)業(yè)建議的情況下，擅自根據(jù)文章內(nèi)容采取行動(dòng)，因此導(dǎo)致的損失，本運(yùn)營(yíng)方不負(fù)責(zé)。如文章涉及侵權(quán)或不愿我平臺(tái)發(fā)布，請(qǐng)聯(lián)系處理。
本次試驗(yàn)以番茄作為試驗(yàn)對(duì)象,試驗(yàn)的主要目的在于嘗試采用電子鼻進(jìn)行不同成熟度番茄評(píng)價(jià)的研究;嘗試采用電子鼻進(jìn)行不同成熟階段的番茄在貯藏過(guò)程中檢測(cè)的研究。為番茄在采收時(shí)進(jìn)行分級(jí)和貯藏中品質(zhì)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
試驗(yàn)材料
本次試驗(yàn)用的番茄采摘時(shí)根據(jù)番茄的外表顏色,結(jié)合農(nóng)場(chǎng)技術(shù)人員和菜農(nóng)的評(píng)定,初步將番茄分為3種不同的成熟度: 半熟期(果頂部的橙紅色擴(kuò)展到果腹部,著色程度約有一半左右)、成熟期(果實(shí)特有的顏色擴(kuò)大到全面,但果基部是綠色)和完熟期(完全著色,而成一層濃厚的顏色)。在番茄運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后(即收獲的當(dāng)天標(biāo)記為Day 0,其它描述意義相同) ,剔除有果病和外表有損傷的番茄。在實(shí)驗(yàn)室放置一天后(即收獲后的第1天, Day1) ,用電子天平稱(chēng)重,測(cè)其體積,取質(zhì)量和大小基本一致的番茄進(jìn)行分組。選取半熟期、成熟期和完熟期的番茄各20個(gè)為第1組;成熟期的番茄20 個(gè) ,為第2組;完熟期的番茄20個(gè)為第3組。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,番茄均在20～22℃的溫度和80%～85%的相對(duì)濕度環(huán)境下貯藏。
試驗(yàn)方法
在番茄收獲后的第1 d,進(jìn)行番茄成熟度評(píng)定。采用單個(gè)樣品用保鮮膜密封于0. 5 L的玻璃容器中1 h 后進(jìn)行電子鼻自動(dòng)頂空取樣的檢測(cè)。在不同成熟度番茄貯藏過(guò)程中的電子鼻檢測(cè)試驗(yàn)中,采用每5個(gè)樣品在采收后的第1 d ( Day 1)用保鮮膜密封于3 L的玻璃容器中1 h后進(jìn)行電子鼻檢測(cè),以后每天都進(jìn)行檢測(cè)。第11 d后,每3 d檢測(cè)一次,即Day 14和Day 17。圖2為典型的番茄檢測(cè)中10個(gè)傳感器電阻比的變化響應(yīng)圖。從圖2可知,電阻比剛開(kāi)始時(shí)較低,隨著揮發(fā)物在傳感器表面富集,傳感器電阻比不斷地增大,最后趨于平緩,達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。本文用穩(wěn)定狀態(tài)下信號(hào)進(jìn)行分析,取55s處的信號(hào)作為分析的時(shí)間點(diǎn)。
不同成熟度番茄的電子鼻檢測(cè)分析
圖3顯示了電子鼻檢測(cè)和區(qū)分不同成熟度番茄的PCA和LDA分析圖。在PCA分析中,第一主成分PC1和第二主成分PC2的貢獻(xiàn)率分別為90. 72%和7. 99% ,總的貢獻(xiàn)率為98. 71%。在LDA分析中,線性判別函數(shù)LD1和LD2的貢獻(xiàn)率分別為66. 80%和19. 71% ,總的貢獻(xiàn)率為86. 51% 。從PCA和LDA分析中可以得到, 半熟期的番茄與成熟期、完熟期的番茄可以較好地用電子鼻進(jìn)行區(qū)分,成熟期和完熟期的番茄有部分區(qū)域發(fā)生重疊。這是由于半熟期的番茄還沒(méi)有達(dá)到發(fā)揮果實(shí)特有芳香的程度,而成熟期和完熟期的番茄已經(jīng)接近和達(dá)到發(fā)揮果實(shí)特有芳香的程度。
從圖5中都可知,成熟番茄在Day 1～Day 6中,圖中分布的區(qū)域比較接近且彼此重疊;在Day 7～Day 11 中,分布的區(qū)域也比較接近且彼此重疊,而且均位于分析圖的上方; 從Day 1～Day 11的分布區(qū)域看, Day 1～Day6與Day 7～Day11之間的分部區(qū)域有明顯的差異; Day1～Day 6、Day7～Day 11、Day 14～Day17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分。番茄屬于呼吸躍變型果蔬,在采后成熟和衰老過(guò)程中,其呼吸強(qiáng)度會(huì)逐漸加強(qiáng)且有一個(gè)急劇上升達(dá)到高峰后便轉(zhuǎn)為逐漸下降的過(guò)程。從不同成熟期番茄在室溫貯藏過(guò)程中呼吸強(qiáng)度的變化規(guī)律看,呼吸高峰一般出現(xiàn)在貯藏后的一周左右。這可能導(dǎo)致番茄果實(shí)Day 1～Day 6和Day7～Day 11的電子鼻檢測(cè)分析結(jié)果分別與呼吸躍變前期和呼吸躍變期對(duì)應(yīng)。在Day 14～Day17期間,番茄果實(shí)的呼吸強(qiáng)度便轉(zhuǎn)為下降的過(guò)程。
圖6為完熟番茄在貯藏中電子鼻檢測(cè)的PCA分析和LDA分析圖。從PCA分析圖中可知完熟期番茄氣味變化的趨勢(shì),但Day1～Day11之間變化沒(méi)有較明顯的分界, Day1～Day11與Day14～Day 17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分。采用PCA分析來(lái)區(qū)分完熟番茄的貯藏時(shí)間不理想。從LDA分析圖中可知,在Day 1～Day5中, 分布的區(qū)域比較接近;在Day 6～Day11中,分布的區(qū)域也比較接近且均位于分析圖的上方;從Day 1～Day 11的分布區(qū)域看, Day1～Day 5與Day6～Day 11之間的分部區(qū)域有明顯的差異; Day 1～Day 5、Day 6～Day 11、Day 14～Day 17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分。完熟期與成熟期番茄的電子鼻檢測(cè)分析差異可能與同一貯藏條件下完熟番茄比成熟番茄提早1 d進(jìn)入呼吸躍變有關(guān)。
1) 在按顏色進(jìn)行成熟度區(qū)分時(shí),從主成分分析( PCA)和線性判別式分析( LDA)中可以得到,電子鼻可以較好地區(qū)分半熟期和成熟期、完熟期的番茄,但成熟期、完熟期的番茄有部分區(qū)域發(fā)生重疊。
2) 電子鼻可以區(qū)別番茄的堅(jiān)實(shí)度差異,結(jié)合堅(jiān)實(shí)度指標(biāo)對(duì)番茄成熟度進(jìn)行重新劃分后,采用PCA分析方法,電子鼻可以100%地區(qū)分半熟期、成熟期和完熟期的番茄。因此電子鼻在果蔬成熟度評(píng)價(jià)上具有巨大的潛力。
3) 電子鼻可以較好地評(píng)價(jià)番茄在采后貯藏過(guò)程中的氣味變化, 成熟期番茄在Day1～Day6、Day7～Day11、Day 14～Day17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分;完熟期番茄采用LDA 法在Day 1～Day5、Day 6～Day11、Day14～Day 17之間可以較好地進(jìn)行區(qū)分。
參考文獻(xiàn)：周亦斌,王俊.基于電子鼻的番茄成熟度及貯藏時(shí)間評(píng)價(jià)的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005(04):113-117.
提醒：文章用于學(xué)習(xí)和交流，僅供參考！如有不當(dāng)，歡迎留言指正和交流。且讀者不應(yīng)在在缺乏具體的專(zhuān)業(yè)建議的情況下，擅自根據(jù)文章內(nèi)容采取行動(dòng)，因此導(dǎo)致的損失，本運(yùn)營(yíng)方不負(fù)責(zé)。如文章涉及侵權(quán)或不愿我平臺(tái)發(fā)布，請(qǐng)聯(lián)系處理。
