基于光谱技术的甜橙果实内在品质检测及成熟期预测模型研究

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随着人们对水果内在品质要求的不断提高,果实采收期的科学确定也显得十分重要。而快速、准确的果实内在品质无损检测和果实成熟期预测也成为了目前重要的研究课题。光谱分析技术与传统的化学分析方法相比,具有快速、方便和无损伤等优点,在农产品质量评价领域具有广泛的应用价值。基于此,本研究采用可见/近红外光谱漫反射技术无损检测甜橙果实的内在品质(可溶性固形物、可滴定酸和维生素C)及果实色泽,探讨光谱技术在果实成熟期预测上的可行性。主要研究内容和结果如下:1.以10年生枳橙砧哈姆林甜橙(Citrus sinensis (L) cv. Hamlin orange)和奥林达夏橙(Citrus sinensis (L) cv. Olinda Valencia orange)为试材,应用偏最小二乘法(PLS)定量分析方法,在400-1000nm波段,建立了哈姆林甜橙果实可溶性固形物(TSS)含量、可滴定酸(TA)含量、维生素C(Vc)含量和果皮色差指数(CI)的光谱检测模型,筛选出最优光谱预处理方法分别为MAS+MSC、SNV+MAS、MSC和MSC+MAS,所建光谱模型均具有很好的预测能力,预测模型的相关系数(Rp2)分别为0.699、0.745、0.962及0.995;建立了奥林达夏橙果实的可溶性固形物(TSS)含量、可滴定酸(TA)含量、维生素C(Vc)含量和果皮色差指数(CI)的光谱检测模型,筛选出最优光谱预处理方法分别为MSC+MAS、MSC+MAS、MSC及MSC+MAS,所建指标的光谱模型均具有较高的预测精度,预测模型的相关系数(Rp2)分别为0.957、0.975、0.951和0.965。2.运用积温-光谱技术与果实色泽两种方法分别预测甜橙果实的成熟期,并讨论各预测模型的预测精度及两种果实成熟期无损评价方法的优劣。(1)建立哈姆林甜橙果实TSS(x1)、固酸比(x2)与积温(y)的回归模型为:y=-14493+1915.43x1+665.547x2-57.551xix2-51.958x12(R2=0.845),由哈姆林甜橙成熟时果实TSS(x0)与固酸比(x)的采收标准值,可得出哈姆林甜橙果实成熟过程中所需的积温差值(△y)计算公式:△y=1915.43(xo-x1)+665.547 (x-x2)-57.551(xox-x1x2)-51.958(xo2-x12)。由哈姆林甜橙果实成熟期发育天数(x3)与果实品质的相关性,建立其拟合回归方程为:x3=214.237(x0-x1)+74.44(x-x2)-6.437(xox-x1x2)-5.81(xo2-x12)。以2009年12月19日采集的哈姆林甜橙果实为模型反演的样本,预测出2009-2010.年哈姆林甜橙果实的最佳采收日期为2010年1月6日,与加工企业通过定期采样进行果实品质理化指标常规分析而确定的实际的采收期(2010年1月7日)基本一致,表明模型的预测精度较高。建立奥林达夏橙果实TSS(x1)、固酸比(x2)与积温(y)的回归模型为:y=36082.1-6850.3x1-43.156x2+ 319.413x12+22.0939x22(R2=0.966),由奥林达夏橙成熟时果实TSS(x0)与固酸比(x)的采收标准值,得出奥林达夏橙果实成熟过程中所需的积温差值(△y)计算公式为:△y=-6850.3(xo-x1)-43.156(x-x2)+319.413 (xo2-x12)+22.0939(x2-x22)。由奥林达夏橙果实成熟期发育天数(X3)与果实品质的相关性,建立其拟合回归方程为:x3=-357.737(xo-x1)-2.254(x-x2)+16.68(xo2-x12)+1.154(x02-x22)。以2010年3月31日采集的奥林达果实为模型反演的样本,预测出2010年奥林达夏橙果实的最佳采收日期为2010年5月8日,与历年果实采收期相差4~7天。试验结果表明,基于积温-光谱技术的甜橙果实成熟期预测方法所建立的模型具有较高的预测精度,说明该方法具有可行性。(2)分析哈姆林甜橙和奥林达夏橙果实色泽主要参数与果实内在品质之间的相关矩阵,筛选出果皮色差指标(CI)与果实内在品质间存在显著的相关性。以2008-2009年哈姆林甜橙为样品,建立CI(y)与哈姆林甜橙果实发育天数(x4)的回归模型:y=0.062x4+3.158(R2=0.942),由哈姆林甜橙果实采收时的果皮色差指标(y0),得到哈姆林果实从采摘到成熟期时的天数差值(△x)计算公式为:△x=16.129(y0-y)。以2009年12月19日采集的哈姆林果实为模型反演样本,预测出哈姆林甜橙果实的最适采收期为2010年1月15日,与通过对果实品质理化指标进行常规分析而确定的采收日期比较相差8天,说明该模型预测精度不及积温-光谱预测技术。由于奥林达夏橙果实在成熟过程中会出现“返青”现象,导致果皮色泽转绿,因此基于果实色泽的甜橙果实成熟期预测方法具有一定的局限性。
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