水果品质无损检测方法研究进展
来源:    发布时间: 2019-01-25 16:24   226 次浏览   大小:  16px  14px  12px
  我国是水果生产大国,自20世纪90年代开始产量居世界首位,其中苹果、梨、桃、葡萄等果品产量均位居世界第一[1]。水果产业已成为我国农业种植业中继粮食、蔬菜之后的第三大产业,是国家战略——发展现代农业的重要组成部分,也是主产区农村经济发展
  我国是水果生产大国,自20世纪90年代开始产量居世界首位,其中苹果、梨、桃、葡萄等果品产量均位居世界第一[1]。水果产业已成为我国农业种植业中继粮食、蔬菜之后的第三大产业,是国家战略——发展现代农业的重要组成部分,也是主产区农村经济发展的支柱产业,以及农民增收致富的主要来源。
  2016年我国水果产量达2.71亿t,但如此巨大的水果产量,出口总量却只有440万t[2],基本用于国内消费。出现这种局面,主要是由于我国市场上水果优质率低。部分水果虽有资源优势,然而整体国际竞争力差,以致造成出口高端市场份额与发达国家相差很大,面临着“低价行销”的困境[3]。提高水果品质检测技术水平,快速精准鉴别水果品质,有助于增强我国水果的国际竞争力。
  无损检测技术是尽可能在不破坏待测物原有状态的前提下,对待测物的品质进行检测的方法。因其快速、简便、高效的特点,尤其是非破坏性这个优势,越来越多地被应用于食品农产品品质的检测研究中。本文着重对在水果品质检测研究中应用较多的无损检测方法进行论述。主要有基于基本特性的声学特性分析法、电学特性分析法;基于计算机视觉、电子鼻等智能感官仿生技术的检测方法;以及基于光谱特性的近红外光谱、高光谱成像技术等方法。
  1 水果品质无损检测方法应用现状
  1.1 声学特性检测法
  在声波的作用下,物体有着不同的反射、透射和吸收特性。声波的传播速度、频率和受到的阻力等均与物体的属性有着一定的联系[4]。通过这种联系可以帮助判断物体的品质。在购买西瓜之类的水果时,有经验的购买者通过拍打听声的方法来挑选成熟度高的西瓜,这就是利用水果声学特性进行水果品质无损检测的一个典型案例。
  葛明[5]研究了声波在西瓜中的传播频率与其含糖量的关系。采用小波变换分析提取传播频率特性,进而获得频率特征与含糖量的关联,由含糖量反演西瓜成熟程度。结果表明了西瓜含糖量与声波频率为二阶函数关系,确定相关系数R2为0.905 7。含糖量在12%以上为已成熟西瓜,10%~12%为成熟度中等的西瓜,10%以下的为未熟西瓜。根据含糖量可判断西瓜的成熟程度,从而实现了对西瓜成熟度的无损检测。张帅等[6]通过测定香瓜受到敲击后所发出的声波对香瓜品质(硬度、质量和厚度等)进行检测。对声频信号数据处理,建立打击音波功率谱峰值与香瓜硬度、质量和厚度的关系,结果表明香瓜的声学特性与香瓜的质量和厚度无显著关系,与硬度有着较好的相关性。硬度与音波功率谱峰值的相关系数R2为0.937 7。对3种成熟度的香瓜的敲击声波频率测定,发现适熟香瓜基频为246~287 Hz,熟香瓜为242~265 Hz,过熟香瓜为234~244 Hz。
  近年来,基于超声波技术的分析方法得到了极大的发展。MORRISON等[7]分析柑橘表面超声波反射情况,经过处理计算得到特征信息,建立与柑橘密度的关系,研究表明反射信息与密度有着很高的相关性,R2=0.858,较为准确地预测了储藏9 d的柑橘的硬度,提供了一种检测柑橘成熟度的无损检测方法。SRIVASTAVA等[8]开发了一种非接触式的超声波系统用于测量番茄硬度,实验测得超声信号衰减量与番茄硬度存在一种非线性关系,因番茄硬度与其成熟度呈正相关关系,因此得以建立超声信号与成熟度的相关关系。开发的系统能够识别成熟、未成熟和腐败的番茄,与商业阿尔法MOS系统检测结果匹配度高达90%。该方法可推广应用到其他类型水果的成熟度检测。
  声学特性无损检测技术适应气体、液体、固体等多种介质环境,适应性强,适合在线检测,应用前景良好。但值得注意的是通过敲击水果发声操作难度大,若力度掌握不当,容易损伤水果。http://weizhongweidangao.com/
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