由于番茄具有营养价值高、栽培容易、产量高、用途广泛等优点 ,已成为最重要的蔬菜之一。番茄果实的成熟过程大体可以分为 6个阶段: 未熟期、绿熟期、转色期、半熟期、成熟期和完熟期。番茄的收获主要是针对半熟期、成熟期和完熟期而进行的。不同成熟期的番茄在采收后 ,其用途也不一致。
本次试验以番茄作为试验对象,试验的主要目的在于尝试采用电子鼻进行不同成熟度番茄评价的研究;尝试采用电子鼻进行不同成熟阶段的番茄在贮藏过程中检测的研究。为番茄在采收时进行分级和贮藏中品质评价提供依据。
试验材料
本次试验用的番茄采摘时根据番茄的外表颜色,结合农场技术人员和菜农的评定,初步将番茄分为3种不同的成熟度: 半熟期(果顶部的橙红色扩展到果腹部,着色程度约有一半左右)、成熟期(果实特有的颜色扩大到全面,但果基部是绿色)和完熟期(完全着色,而成一层浓厚的颜色)。在番茄运至实验室后(即收获的当天标记为Day 0,其它描述意义相同) ,剔除有果病和外表有损伤的番茄。在实验室放置一天后(即收获后的第1天, Day1) ,用电子天平称重,测其体积,取质量和大小基本一致的番茄进行分组。选取半熟期、成熟期和完熟期的番茄各20个为第1组;成熟期的番茄20 个 ,为第2组;完熟期的番茄20个为第3组。在整个试验过程中,番茄均在20～22℃的温度和80%～85%的相对湿度环境下贮藏。
试验方法
在番茄收获后的第1 d,进行番茄成熟度评定。采用单个样品用保鲜膜密封于0. 5 L的玻璃容器中1 h 后进行电子鼻自动顶空取样的检测。在不同成熟度番茄贮藏过程中的电子鼻检测试验中,采用每5个样品在采收后的第1 d ( Day 1)用保鲜膜密封于3 L的玻璃容器中1 h后进行电子鼻检测,以后每天都进行检测。第11 d后,每3 d检测一次,即Day 14和Day 17。图2为典型的番茄检测中10个传感器电阻比的变化响应图。从图2可知,电阻比刚开始时较低,随着挥发物在传感器表面富集,传感器电阻比不断地增大,最后趋于平缓,达到一个稳定的状态。本文用稳定状态下信号进行分析,取55s处的信号作为分析的时间点。
结果和讨论
不同成熟度番茄的电子鼻检测分析
图3显示了电子鼻检测和区分不同成熟度番茄的PCA和LDA分析图。在PCA分析中,第一主成分PC1和第二主成分PC2的贡献率分别为90. 72%和7. 99% ,总的贡献率为98. 71%。在LDA分析中,线性判别函数LD1和LD2的贡献率分别为66. 80%和19. 71% ,总的贡献率为86. 51% 。从PCA和LDA分析中可以得到, 半熟期的番茄与成熟期、完熟期的番茄可以较好地用电子鼻进行区分,成熟期和完熟期的番茄有部分区域发生重叠。这是由于半熟期的番茄还没有达到发挥果实特有芳香的程度,而成熟期和完熟期的番茄已经接近和达到发挥果实特有芳香的程度。
按坚实度指标对番茄成熟度进行重新划分,将番茄按坚实度分为3个等级: Fi > 0. 95 M Pa的为半熟期, 0. 95 M Pa≥ Fi≥ 0. 28 M Pa的为成熟期, Fi < 0. 28M Pa的为完熟期。图4显示了电子鼻的分析结果, PCA 分析的总的贡献率为98. 88% , LDA分析的总的贡献率为89. 98%。从中可以看出,电子鼻可以区别番茄的坚实度差异,采用PCA方法分析时,电子鼻可以100% 地区分不同成熟度的番茄。
成熟期番茄在贮藏中的电子鼻检测分析
从图5中都可知,成熟番茄在Day 1～Day 6中,图中分布的区域比较接近且彼此重叠;在Day 7～Day 11 中,分布的区域也比较接近且彼此重叠,而且均位于分析图的上方; 从Day 1～Day 11的分布区域看, Day 1～Day6与Day 7～Day11之间的分部区域有明显的差异; Day1～Day 6、Day7～Day 11、Day 14～Day17之间可以较好地进行区分。番茄属于呼吸跃变型果蔬,在采后成熟和衰老过程中,其呼吸强度会逐渐加强且有一个急剧上升达到高峰后便转为逐渐下降的过程。从不同成熟期番茄在室温贮藏过程中呼吸强度的变化规律看,呼吸高峰一般出现在贮藏后的一周左右。这可能导致番茄果实Day 1～Day 6和Day7～Day 11的电子鼻检测分析结果分别与呼吸跃变前期和呼吸跃变期对应。在Day 14～Day17期间,番茄果实的呼吸强度便转为下降的过程。
完熟期番茄在贮藏中的电子鼻检测分析
图6为完熟番茄在贮藏中电子鼻检测的PCA分析和LDA分析图。从PCA分析图中可知完熟期番茄气味变化的趋势,但Day1～Day11之间变化没有较明显的分界, Day1～Day11与Day14～Day 17之间可以较好地进行区分。采用PCA分析来区分完熟番茄的贮藏时间不理想。从LDA分析图中可知,在Day 1～Day5中, 分布的区域比较接近;在Day 6～Day11中,分布的区域也比较接近且均位于分析图的上方;从Day 1～Day 11的分布区域看, Day1～Day 5与Day6～Day 11之间的分部区域有明显的差异; Day 1～Day 5、Day 6～Day 11、Day 14～Day 17之间可以较好地进行区分。完熟期与成熟期番茄的电子鼻检测分析差异可能与同一贮藏条件下完熟番茄比成熟番茄提早1 d进入呼吸跃变有关。
结论
1) 在按颜色进行成熟度区分时,从主成分分析( PCA)和线性判别式分析( LDA)中可以得到,电子鼻可以较好地区分半熟期和成熟期、完熟期的番茄,但成熟期、完熟期的番茄有部分区域发生重叠。
2) 电子鼻可以区别番茄的坚实度差异,结合坚实度指标对番茄成熟度进行重新划分后,采用PCA分析方法,电子鼻可以100%地区分半熟期、成熟期和完熟期的番茄。因此电子鼻在果蔬成熟度评价上具有巨大的潜力。
3) 电子鼻可以较好地评价番茄在采后贮藏过程中的气味变化, 成熟期番茄在Day1～Day6、Day7～Day11、Day 14～Day17之间可以较好地进行区分;完熟期番茄采用LDA 法在Day 1～Day5、Day 6～Day11、Day14～Day 17之间可以较好地进行区分。
参考文献：周亦斌,王俊.基于电子鼻的番茄成熟度及贮藏时间评价的研究[J].农业工程学报,2005(04):113-117.
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本次试验以番茄作为试验对象,试验的主要目的在于尝试采用电子鼻进行不同成熟度番茄评价的研究;尝试采用电子鼻进行不同成熟阶段的番茄在贮藏过程中检测的研究。为番茄在采收时进行分级和贮藏中品质评价提供依据。
试验材料
本次试验用的番茄采摘时根据番茄的外表颜色,结合农场技术人员和菜农的评定,初步将番茄分为3种不同的成熟度: 半熟期(果顶部的橙红色扩展到果腹部,着色程度约有一半左右)、成熟期(果实特有的颜色扩大到全面,但果基部是绿色)和完熟期(完全着色,而成一层浓厚的颜色)。在番茄运至实验室后(即收获的当天标记为Day 0,其它描述意义相同) ,剔除有果病和外表有损伤的番茄。在实验室放置一天后(即收获后的第1天, Day1) ,用电子天平称重,测其体积,取质量和大小基本一致的番茄进行分组。选取半熟期、成熟期和完熟期的番茄各20个为第1组;成熟期的番茄20 个 ,为第2组;完熟期的番茄20个为第3组。在整个试验过程中,番茄均在20～22℃的温度和80%～85%的相对湿度环境下贮藏。
试验方法
在番茄收获后的第1 d,进行番茄成熟度评定。采用单个样品用保鲜膜密封于0. 5 L的玻璃容器中1 h 后进行电子鼻自动顶空取样的检测。在不同成熟度番茄贮藏过程中的电子鼻检测试验中,采用每5个样品在采收后的第1 d ( Day 1)用保鲜膜密封于3 L的玻璃容器中1 h后进行电子鼻检测,以后每天都进行检测。第11 d后,每3 d检测一次,即Day 14和Day 17。图2为典型的番茄检测中10个传感器电阻比的变化响应图。从图2可知,电阻比刚开始时较低,随着挥发物在传感器表面富集,传感器电阻比不断地增大,最后趋于平缓,达到一个稳定的状态。本文用稳定状态下信号进行分析,取55s处的信号作为分析的时间点。
不同成熟度番茄的电子鼻检测分析
图3显示了电子鼻检测和区分不同成熟度番茄的PCA和LDA分析图。在PCA分析中,第一主成分PC1和第二主成分PC2的贡献率分别为90. 72%和7. 99% ,总的贡献率为98. 71%。在LDA分析中,线性判别函数LD1和LD2的贡献率分别为66. 80%和19. 71% ,总的贡献率为86. 51% 。从PCA和LDA分析中可以得到, 半熟期的番茄与成熟期、完熟期的番茄可以较好地用电子鼻进行区分,成熟期和完熟期的番茄有部分区域发生重叠。这是由于半熟期的番茄还没有达到发挥果实特有芳香的程度,而成熟期和完熟期的番茄已经接近和达到发挥果实特有芳香的程度。
从图5中都可知,成熟番茄在Day 1～Day 6中,图中分布的区域比较接近且彼此重叠;在Day 7～Day 11 中,分布的区域也比较接近且彼此重叠,而且均位于分析图的上方; 从Day 1～Day 11的分布区域看, Day 1～Day6与Day 7～Day11之间的分部区域有明显的差异; Day1～Day 6、Day7～Day 11、Day 14～Day17之间可以较好地进行区分。番茄属于呼吸跃变型果蔬,在采后成熟和衰老过程中,其呼吸强度会逐渐加强且有一个急剧上升达到高峰后便转为逐渐下降的过程。从不同成熟期番茄在室温贮藏过程中呼吸强度的变化规律看,呼吸高峰一般出现在贮藏后的一周左右。这可能导致番茄果实Day 1～Day 6和Day7～Day 11的电子鼻检测分析结果分别与呼吸跃变前期和呼吸跃变期对应。在Day 14～Day17期间,番茄果实的呼吸强度便转为下降的过程。
图6为完熟番茄在贮藏中电子鼻检测的PCA分析和LDA分析图。从PCA分析图中可知完熟期番茄气味变化的趋势,但Day1～Day11之间变化没有较明显的分界, Day1～Day11与Day14～Day 17之间可以较好地进行区分。采用PCA分析来区分完熟番茄的贮藏时间不理想。从LDA分析图中可知,在Day 1～Day5中, 分布的区域比较接近;在Day 6～Day11中,分布的区域也比较接近且均位于分析图的上方;从Day 1～Day 11的分布区域看, Day1～Day 5与Day6～Day 11之间的分部区域有明显的差异; Day 1～Day 5、Day 6～Day 11、Day 14～Day 17之间可以较好地进行区分。完熟期与成熟期番茄的电子鼻检测分析差异可能与同一贮藏条件下完熟番茄比成熟番茄提早1 d进入呼吸跃变有关。
1) 在按颜色进行成熟度区分时,从主成分分析( PCA)和线性判别式分析( LDA)中可以得到,电子鼻可以较好地区分半熟期和成熟期、完熟期的番茄,但成熟期、完熟期的番茄有部分区域发生重叠。
2) 电子鼻可以区别番茄的坚实度差异,结合坚实度指标对番茄成熟度进行重新划分后,采用PCA分析方法,电子鼻可以100%地区分半熟期、成熟期和完熟期的番茄。因此电子鼻在果蔬成熟度评价上具有巨大的潜力。
3) 电子鼻可以较好地评价番茄在采后贮藏过程中的气味变化, 成熟期番茄在Day1～Day6、Day7～Day11、Day 14～Day17之间可以较好地进行区分;完熟期番茄采用LDA 法在Day 1～Day5、Day 6～Day11、Day14～Day 17之间可以较好地进行区分。
参考文献：周亦斌,王俊.基于电子鼻的番茄成熟度及贮藏时间评价的研究[J].农业工程学报,2005(04):113-117.
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