蜜瓜和西瓜果汁的射频介电特性及其与糖度的关系

为了解果汁的介电特性与其主要内部品质──糖度之间的关系,该文利用末端开路的同轴探头和阻抗分析仪测量了10MHz～18GHI的频率范围内不同成熟度的3个品种密瓜汁和4个品种西瓜汁的介电特性,同时测量了反映果汁糖度的可溶性固形物含量和果肉的含水率,分析了介电特性和糖度间的关系.结果显示:密瓜和西瓜果汁的相对介电常数和介质损耗因数皆随频率的增大单调减小,品种间的差异对介电特性有影响;1.8GHz下密瓜汁的损耗角正切与糖度有较好的线性关系,其决定系数为0.784,但西瓜汁的介电特性与糖度的相关性较差;密瓜和西瓜果汁的糖度与果肉的含水率有很好的线性相关性,其决定系数分别为0.973和0.906.该研究将为基于介电特性的果汁糖度检测仪的开发提供了研究基础.     

基于介电特性的燕麦含水率预测

为了给基于介电特性的小杂粮含水率测量仪的开发提供基础数据,该文以燕麦为对象,利用同心圆柱形电容器研究了测试信号频率(103～106Hz)、燕麦含水率(12%～21%)、温度(5～40℃)和体积密度(671～787kg/m3)对相对介电常数ε′和介质损耗因数ε″的影响,分析了介电参数变化的原因;建立了部分频率下燕麦介电参数与主要影响因素的关系模型,验证了模型的精度;检验了基于介电参数预测含水率的精度和可行性。结果表明,在103～106Hz频段内,燕麦的ε′和ε″均随测试信号频率的增大而减小,但随含水率、温度和体积密度的增大而增大;可用三元或二元三次方程描述介电参数和主要影响因素的关系,且各模型的决定系数皆大于0.96;同烘干法获得的含水率相比,基于介电参数预测燕麦含水率的误差范围在±1.2%,说明基于介电特性预测含水率是可行的。本研究对了解燕麦的介电特性以及燕麦含水率检测仪的开发有重要的指导意义。     

苹果的介电特性与新鲜度的关系研究

采用平板电极，用破坏性方法研究了金帅苹果切片组织的介电特性与新鲜度的关系，结果表明：在１００Ｈｚ～１００ｋＨｚ的测试频段内，苹果的储藏时间越长，其果肉组织的阻抗值越大，相对介电常数和介质损耗因数越小；其中在１０～１００ｋＨｚ的频率范围内，苹果的介电特性与新鲜度具有明显的相关性。     

基于介电特性与SPA-SVR算法的水稻含水率检测方法

为提高基于介电法水稻含水率的检测精度,以北粳3号水稻为研究对象,利用阻抗分析仪及自制同轴圆柱型电容器测量了不同含水率水稻在1 kHz～1 MHz频率下的相对介电常数ε′及介质损耗因数ε"。采用x-y共生距离法划分了72个样本校正集和48个样本预测集。利用无信息变量消除法及连续投影法选取介电参数(ε′、ε"及ε′和ε"两者结合)的特征变量,分别利用所提取的特征变量以及单频、全频下的介电参数来建立预测水稻含水率的多元线性回归及支持向量机回归模型,分析模型的预测性能,并对最佳模型的含水率预测结果进行温度补偿。结果表明:基于ε′与ε"两者结合并利用连续投影法提取特征变量建立的支持向量机回归模型预测效果最佳,其预测集决定系数为0.980,预测均方根误差为0.403%。最佳预测模型对不同品种水稻的含水率预测值与烘干法测得的含水率实测值的绝对误差集中分布在±0.5%内,该研究可为粮食含水率的检测提供参考。     

基于介电特性与蛋黄指数回归模型的鸡蛋新鲜度无损检测

为了更准确、快速的实现鸡蛋新鲜度品质指标蛋黄指数的无损检测,基于介电特性建立了鸡蛋新鲜度无损检测模型,获取鸡蛋的蛋黄指数信息。试验以不同新鲜度鸡蛋为研究对象,采用平行极板法测量不同新鲜度鸡蛋在温度为20℃,相对湿度为72%~89%,频率为1~200 k Hz下的介电特性参数,分析鸡蛋介电特性的变化规律,并建立鸡蛋介电特性与蛋黄指数之间的数学模型。分析了鸡蛋介电特性随测量信号频率及新鲜度指标蛋黄指数的变化曲线,发现其介电参数随频率及蛋黄指数的增大而减小。构建了蛋黄指数与相对介电常数的拟合方程,鸡蛋样品的实际蛋黄指数与模型预测的蛋黄指数间的决定系数R2为0.9115,蛋黄指数的误差为±4.2%,试验结果表明:利用拟合方程预测检验鸡蛋蛋黄指数取得了较好的预测效果,为无损检测鸡蛋新鲜度提供了一种新的可行方法。     

基于介电特性与IRIV-GWO-SVR算法的番茄叶片含水率检测

为了探究利用介电特性检测作物水分状况的可行性,研究了一种基于介电特性的有效、快速、精确检测番茄叶片含水率的方法。以300片不同含水率的番茄叶片为研究对象,通过LCR测量仪测定叶片在0.05~200 k Hz下的相对介电常数ε′和介质损耗因数ε″,并采用干燥法测量叶片含水率。利用迭代保留信息变量法(iteratively retains informative variables,IRIV)对介电参数进行特征变量选取,并与连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)进行比较,利用支持向量回归机(support vector regression,SVR)分别建立叶片全变量、2种特征变量与叶片含水率的关系模型。结果表明,基于迭代保留信息变量法选取特征变量的支持向量回归模型(IRIV-SVR)具有良好的预测能力,但预测精度仍需提高,故引入灰狼优化算法(grey wolf optimizer,GWO)优化模型的参数c(惩罚因子)和g(核函数参数)。最终,经GWO优化后的模型(IRIV-GWO-SVR)的预测集决定系数R2与均方根误差RMSE分别为0.963 8,0.020 7。因此,利用介电特性结合IRIV-GWO-SVR算法预测番茄叶片含水率是可行的,同时为其他叶片含水率检测提供了一种新的方法和思路。     

基于双线性理论的黏质土介电谱与含水量频域测量研究

黏粒含量较多的黏质土(黏土类、黏壤土类)介电极化复杂,含水量测量混合介电模型研究较少。通过双线性介电测量理论对黏质土4种不同质地土壤分别配置0、5%、10%、15%、20%、25%、30%体积含水量,在0.001～3 GHz频段进行介电谱测量。分析发现,介电值(复介电常数实部、视在介电常数)在300.4～2 952 MHz内较为稳定;不同体积含水量下对应的介电值显著不同;1 050～1 503 MHz为黏质土含水量频域测量理想频段,1 503 MHz为最佳频率点。在最佳频率点上,构建了2个黏质土含水量频域测量经验模型。对黏质土土样和验证样本进行分析,复介电实部模型计算值与含水量实测值对比,其R~2均大于0.960 0,RMSE均小于0.019 0,RPD均大于5.000。对黏质土土样分析,视在介电模型计算值与含水量实测值对比,两者R~2=0.9669,RMSE=0.0176,RPD=5.515,与Topp模型、Roth模型和Malicki模型相比,视在介电模型计算值与含水量实测值相关性更优。验证样本视在介电模型计算值与含水量实测值对比,两者R~2=0.953 7,RMSE=0.020 8,RPD=4.602。研究表明,双线性理论对黏质土含水量介电法测量有较好适应性,本文构建的2个经验模型对黏质土特性土壤含水量有较高测量精度。     

苹果介电特性对其射频加热均匀性的影响

射频加热作为一种新型的热加工技术,在果蔬烫漂工艺中应用潜力巨大。介电特性是影响果蔬射频加热的主要因素,其大小受到电磁场频率、温度以及水等因素的影响,依据介电特性变化可以对果蔬烫漂工艺进行优化改进。该文选用富士和秦冠2个苹果品种,采用末端开路同轴探头技术测定了不同温度（25、40、60、80、95 ℃）,不同频率（12～3 000 MHz）下,苹果的介电特性的变化规律。采用6 kW、27.12 MHz的射频加热系统在不同极板间距（110、120、130 mm）下,对苹果块进行加热处理,通过荧光光纤测温探头监测样品的中心温度,得到3种不同极板间距下苹果块中心温度从25升至95 ℃的升温曲线和升温速率。用红外热像仪测定加热前后苹果块表面的温度分布,研究了苹果块射频加热均匀性。结果表明：苹果果肉的介电常数和损耗因子在12～3 000 MHz之间随着频率的增大先降低,后增大,再降低;温度对苹果果肉的介电常数和损耗因子的影响没有特定的规律;射频加热苹果块时,极板间距110 mm时升温最快,130 mm时升温最慢,各需要120和150 s。且苹果块中心温度随时间近似线性增长,射频加热过程中,苹果块表面温度分布表现出中心加热现象,即中心温度高,边缘温度低。     

盐渍化土壤水分微波雷达反演与验证

土壤介电常数是微波遥感进行土壤含水率测量的物理基础,尤其介电常数实部是必须解决的问题,土壤介电特性的研究显得尤为重要。该文目的是试验与评价C波段RADARSAT-2 SAR(synthetic aperture radar)数据模拟土壤介电特性,进而反演土壤水分的性能。以受盐渍化影响较严重的内蒙古河套灌区解放闸灌域为试验区,首先回归分析了介电常数实部与SAR四极化后向散射系数、地表粗糙度的复杂关系,并与Oh经验模型对照,其决定系数R2为0.859 7,模拟精度较高;然后验证常用的2个介电常数模型,Dobson半经验模型、Hallikainen简化实部经验模型模拟的介电常数实部与实测值的决定系数R~2分别为0.935 9、0.869,表明2个模型均能模拟地表土壤水分与介电常数实部的密切关系;最后构建了Dobson模型、Hallikainen简化实部模型反演土壤含水率的模型,并与统计回归模型比照,其模拟数值与土壤实测值的决定系数R2分别为0.803 8、0.737 4、0.842 1,均方根误差RMSE分别为5.2%、5.7%、5%。Dobson模型与统计回归模型反演结果与实地土壤墒情分布较为吻合,具有良好的精度和适用性,从而建立了一个较为完整的土壤介电特性研究体系,为微波遥感监测土壤水分奠定了基础。     

山区土地利用多功能时空分异特征及影响因素分析

射频加热作为一种新型的热加工技术,在果蔬烫漂工艺中应用潜力巨大。介电特性是影响果蔬射频加热的主要因素,其大小受到电磁场频率、温度以及水等因素的影响,依据介电特性变化可以对果蔬烫漂工艺进行优化改进。该文选用富士和秦冠2个苹果品种,采用末端开路同轴探头技术测定了不同温度(20、40、60、80、95 ℃),不同频率（12～3 000 MHz）下,苹果的介电特性的变化规律。采用6 kW、27.12 MHz的射频加热系统在不同极板间距（110、120、130 mm）下,对苹果块进行加热处理,通过荧光光纤测温探头监测样品的中心温度,得到3种不同极板间距下苹果块中心温度从25升至95 ℃的升温曲线和升温速率。用红外热像仪测定加热前后苹果块表面的温度分布,研究了苹果块射频加热均匀性。结果表明：苹果果肉的介电常数和损耗因子在12～3 000 MHz之间随着频率的增大先降低,后增大,再降低;温度对苹果果肉的介电常数和损耗因子的影响没有特定的规律;射频加热苹果块时,极板间距110 mm时升温最快,130 mm时升温最慢,各需要120和150 s。且苹果块中心温度随时间近似线性增长,射频加热过程中,苹果块表面温度分布表现出中心加热现象,即中心温度高,边缘温度低。     

基于介电频谱的灵武长枣可溶性固形物含量的预测模型

为了探寻利用介电频谱预测灵武长枣可溶性固形物含量的可行性,并建立最优模型,该文采用网络分析仪在200 MHz~18 GHz的频率范围内,选取101个频率点,测定分析了300个灵武长枣的介电损耗因子ε″和介电常数ε'频谱,利用长枣的介电损耗因子ε″和介电常数ε'进行了可溶性固形物含量的预测模型研究。通过遗传算法(genetic algorithm,GA)和相关系数法(correlation coefficient,CC)提取了介电频谱的有效信息,并分别采用偏最小二乘(partial least squares,PLS)、主成分回归(principal component regression,PCR)和支持向量机(support vector machines,SVM)法比较建立了可溶性固形物含量的预测模型。研究结果表明:用GA与CC方法提取频谱有效信息的建模效果要优于原始频谱的建模效果;PCR法的建模效果要优于PLS与SVM法的建模效果。以介电损耗因子ε″、介电常数ε'频谱建立的可溶性固形物含量的最优预测模型分别为GA-PCR和CC-PCR。以介电损耗因子ε″建立的GA-PCR模型优于介电常数ε'的CC-PCR模型,其校正集和预测集的相关系数分别为0.933和0.925,均方根误差分别为0.661%和0.702%。结果表明,利用介电频谱预测灵武长枣的可溶性固形物含量是可行的。     

土壤有机营养对“红富士”苹果果实产量和品质的影响

通过野外调查与室内分析相结合,运用相关分析和通径分析等统计方法,研究苹果园土壤有机酸、 单糖、 B族维生素的含量与苹果果实品质和产量的关系。结果表明,土壤阿拉伯糖、 烟酰胺、 柠檬酸与果实有机酸含量呈极显著正相关,相关系数分别为0.621、 0.648、 0.587; 阿拉伯糖、 柠檬酸和维生素B2与果实可溶性糖含量通径系数大,为1.123、 0.668、 0.757,是影响可溶性糖含量的主要正因子,土壤草酸含量与其通径系数为负值（－0.558）; 核糖和鼠李糖与果实花色苷的通径系数最大,为0.706、 0.644,而乙酸和草酸对花色苷形成有负影响,通径系数为－0.765、 －0.664; 三类土壤有机营养与果实维生素C含量的正相关性都极为显著;果实可溶性固形物与酒石酸、 维生素B6含量呈极显著正相关,相关系数为0.682、 0.613;土壤糖类与果实硬度大小呈负相关,与果实的大小呈显著正相关; 阿拉伯糖、 核糖、 维生素B2和乳酸与果树产量的通径系数及相关系数明显,是影响果树产量的主要因素。     

苹果品种用于加工鲜榨汁的适宜性评价

为科学评价苹果品种的鲜榨汁加工适宜性,以122个单果质量在100 g以上的品种为对象,运用相关分析、因子分析、概率分级、层次分析、K-均值聚类、判别分析等方法建立苹果品种鲜榨汁加工适宜性评价技术。结果表明：果实与鲜榨汁间可滴定酸含量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、固酸比和糖酸比5项指标均呈极显著相关,相关系数分别为0.8967、0.9393、0.8413、0.9036和0.9099。果实可溶性固形物含量、固酸比、出汁率、单宁含量等4项指标被确定为苹果品种鲜榨汁加工适宜性评价指标。4项指标均划分为服从或近似服从正态分布的5级,即极低、低、中、高和极高。根据指标权重和指标分级标准,建立了4项指标的评分标准。建立的苹果品种鲜榨汁加工适宜性判别函数有极高的判别准确性,正确判别率达到94.74%（建模样本）和96.55%（检验样本）。筛选出的58个优良品种中,红富士、乔纳金、津轻等43个品种适于加工鲜榨汁,澳洲青苹、红玉、金冠等15个品种极适于加工鲜榨汁。     

Relating X-ray absorption and some quality characteristics of mango fruit (Mangifera indica L.).

X-ray absorption was used as an index to detect the quality of mango based on its relationship with density, moisture content, soluble solids, titratable acidity, and pH. A regression equation was obtained between the computed tomography (CT) number and the physicochemical properties based on the principle of X-ray absorption capacities of the fruit. The CT numbers of intact mangoes were positively correlated with density, moisture content, and titratable acidity. The soluble solids and pH were inversely related with CT number. The results suggest that CT number measurements on intact fruit can be used as a nondestructive indicator of the quality of mango.     

不同氮肥用量对石榴果实产量和品质的影响

以‘秋艳’石榴为试验材料,研究了不同氮肥用量对其果实产量和品质的影响。结果表明,施用氮肥可显著提高石榴果实产量,适量施用氮肥可增加石榴果实可溶性固形物、Vc、糖含量,降低石榴果实酸含量,提高石榴果实糖酸比,改善石榴果实的风味;施用氮肥对石榴百粒重、籽粒硬度无显著影响;石榴籽氮元素含量高于石榴皮,石榴汁中氮含量很低,中高氮处理的石榴汁中氮元素含量显著降低,石榴皮和石榴籽中氮元素含量变化不显著;本试验5年生石榴树纯氮施肥用量宜以0.4 kg·株~(-1)为宜。     

Carotene and novel apocarotenoid concentrations in orange-fleshed Cucumis melo melons: determinations of β-carotene bioaccessibility and bioavailability

Muskmelons, both cantaloupe (Cucumis melo Reticulatus Group) and orange-fleshed honeydew (C. melo Inodorus Group), a cross between orange-fleshed cantaloupe and green-fleshed honeydew, are excellent sources of β-carotene. Although β-carotene from melon is an important dietary antioxidant and precursor of vitamin A, its bioaccessibility/bioavailability is unknown. We compared β-carotene concentrations from previously frozen orange-fleshed honeydew and cantaloupe melons grown under the same glasshouse conditions, and from freshly harvested field-grown, orange-fleshed honeydew melon to determine β-carotene bioaccessibility/bioavailability, concentrations of novel β-apocarotenals, and chromoplast structure of orange-fleshed honeydew melon. β-Carotene and β-apocarotenal concentrations were determined by HPLC and/or HPLC-MS, β-carotene bioaccessibility/bioavailability was determined by in vitro digestion and Caco-2 cell uptake, and chromoplast structure was determined by electron microscopy. The average β-carotene concentrations (μg/g dry weight) for the orange-fleshed honeydew and cantaloupe were 242.8 and 176.3 respectively. The average dry weights per gram of wet weight of orange-fleshed honeydew and cantaloupe were 0.094 g and 0.071 g, respectively. The bioaccessibility of field-grown orange-fleshed honeydew melons was determined to be 3.2 ± 0.3%, bioavailability in Caco-2 cells was about 11%, and chromoplast structure from orange-fleshed honeydew melons was globular (as opposed to crystalline) in nature. We detected β-apo-8'-, β-apo-10', β-apo-12'-, and β-apo-14'-carotenals and β-apo-13-carotenone in orange-fleshed melons (at a level of 1-2% of total β-carotene). Orange-fleshed honeydew melon fruit had higher amounts of β-carotene than cantaloupe. The bioaccessibility/bioavailability of β-carotene from orange-fleshed melons was comparable to that from carrot (Daucus carota).     

基于介电特性及ANN的油桃糖度无损检测方法

为了探索利用果品的介电特性无损预测内部品质的可能性,该文采用矢量网络分析仪测量了10 d贮藏期间,300个99-1油桃在20～4500 MHz频率下的相对介电常数和介电损耗因子,以糖度作为内部品质指标,基于x-y共生距离的样本划分法确定了含243个样本的校正集和57个样本的预测集;建立了预测油桃糖度的偏最小二乘、支持向量机及极限学习机模型,并综合比较了采用全频谱以及利用无信息变量消除法和连续投影算法分别提取的特征变量作为各模型输入变量时,对各模型拟合效果的影响。结果表明：连续投影算法结合极限学习机预测效果最好（预测相关系数为0.887,预测均方根误差为0.782）;与全频谱和无信息变量消除法相比,连续投影算法在简化模型及提高模型稳定性方面性能良好。该研究结果表明,基于油桃介电特性无损检测糖度是可行的,可为应用介电特性无损检测果品的内部品质指标提供了一种新方法。     

基于介电特性的海沃德猕猴桃品质检测

为研究猕猴桃的介电特性与其主要品质之间的关系,本试验通过测定不同贮藏时期海沃德猕猴桃的介电特性、营养成分、色差及质构指标,用连续投影算法(SPA)和遗传算法-偏最小二乘法(GA-PLS)筛选出各品质指标(Vc、可溶性固形物、ΔE、硬度、粘聚性和弹性)的特征频率点,建立猕猴桃品质指标的预测模型并进行验证。结果表明,建立 Vc和ΔE值的最优模型为连续投影算法结合神经网络模型,可溶性固形物、硬度、粘聚性和弹性的最优模型为遗传算法-偏最小二乘法结合神经网络模型,模型对各指标预测的决定系数分别为0.971、0.934、0.922、0.984、0.908和0.954,各品质指标预测值与实测值无显著差异(P>0.05)。综上所述,介电检测技术结合SPA和GA-PLS可用于预测猕猴桃的特征品质。本研究结果为猕猴桃品质的无损检测奠定了基础。     

基于主成分分析的高丛蓝莓品种果实品质综合评价

比较分析不同品种蓝莓果实品质特性,确定代表性品质指标,建立蓝莓品质综合评价体系,为蓝莓品质合理评价和优良蓝莓品种筛选提供理论参考。以26个高丛蓝莓品种果实为材料,测定其11项品质指标（单果质量、果实横径、果实纵径、果形指数、果实硬度、可溶性固形物质量分数 可溶性糖质量分数、可滴定酸质量分数、糖酸比、维生素C质量分数、花色苷质量分数）,并采用主成分分析方法进行果实品质综合评价。结果表明：26个蓝莓品种的11项果实品质性状中糖酸比、可滴定酸质量分数、单果质量和花色苷质量分数的变异系数较大,其变异系数分别为33.67%、32.25%、30.84%和28.48%。通过主成分分析确定单果质量、果形指数、可溶性糖质量分数、可滴定酸质量分数、维生素质量分数和果实硬度可作为评价蓝莓果实品质的代表性指标;建立综合品质评价模型,并依据各品种的综合品质得分进行优良度排序,得分排名前10位的蓝莓品种依次为''大果蓝金''莱格西''公爵''日出''维口''蓝片''早蓝''蓝丰''爱国者''红利'',研究结果为大连地区蓝莓品种合理开发和应用提供了依据。     

Role of the cultivar in choosing Clementine fruits with a high level of health-promoting compounds

Thirteen cultivars and two hybrids of Clementine fruits (Citrus clementina Hort. Ex. Tan) cultivated in Italy were characterized according to pH, titratable acidity, total soluble solids, total polyphenols, carotenoids, vitamin C, hesperidin, rutin, narirutin and naringin and radical scavenging activity. The presence of rutin in Clementine fruit juice is reported for the first time here. The results indicated that all chemical parameters statistically differentiated each cultivar (P < 0.001). In particular, principal component analysis showed a clear discrimination of five cultivars from all the other varieties based on vitamin C and total polyphenols for the Caffin cultivar, which showed also the highest antioxidant activity; narirutin for the Etna hybrid cultivar; hesperidin, rutin and total soluble solids for the SRA 89 cultivar; and naringin, hesperidin and rutin for the Esbal cultivar. Moreover, the Mandalate hybrid cultivar showed the lowest antioxidant activity as well as vitamin C and total polyphenols content, while titratable acidity and naringin level were the highest. The antioxidant activity assessed in all the fruits was closely correlated with vitamin C and total polyphenols content, rather than with the flavonoid compounds.