果蔬介电特性研究综述

对食品介电特性的研究，不仅能使人们了解食品的射频或微波特性，研发出最具节能效果的介电加热设备，而且介电特性可用于食品品质的识别。为此，以果蔬为对象，概述了果蔬生物体的介电特性；介绍了测试信号的频率和电压以及环境温度和湿度等测试条件对果蔬介电特性的影响；综述了在果蔬含水率、成熟度、新鲜度、损伤和糖、酸度等品质因素对介电特性影响方面的研究进展；并指出目前研究存在的问题和今后的研究方向。     

小粒径颗粒状农产品介电特性的GEM公式参数确定

介电特性是研究农产品微波辅助应用的重要参数。为了拓展有效介质公式(GeneralEffectiveMedium,GEM)在农业工程领域的应用,探究农产品介电特性计算新方法,该研究针对颗粒状农产品,采用离散元法、有限元法和平均能量法建立了堆积型农业颗粒物料等效介电特性分析的数值模型,在模拟仿真数据和试验测量数据对比分析的基础上,提出适用于微波波段下颗粒状农产品介电特性计算的GEM公式较佳无量纲参数(A=5、β=0.5;称为ModifiedGeneral Effective Medium of Agriculture,MGEMA),并采用多种农产品颗粒的试验数据验证了MGEMA的可行性、有效性和准确性。结果表明,真实谷粒和模拟谷粒的堆积角误差为0.45%,在农产品颗粒的相对介电常数(2.0～10.0)、相对介电损耗因子(0.1～0.9)、微波频率(2.0～12.2 GHz)、湿基含水率(2.0%～19.7%)和体积分数(18.2%～88.0%)计算条件下,MGEMA公式针对介电常数和介电损耗因子计算结果的最大偏差分别为0.40%和1.20%。研究可为三维情形下颗粒落料堆积型混合物的等效介电特性模拟分析提供一种参考方法,为室温下(24℃)小粒径农产品颗粒的介电特性研究提供一个理论公式。     

土壤水分介电测量方法的潜力分析

该文以我国几种有代表性的土壤理化特性变异资料为基础,分析土壤颗粒的介电特性变异,研究介电法测量时土壤容重、化学成份、质地及其温度变化等对测量的影响。研究表明:用介电法来测量土壤水分是一种适应面广,精度较高的方法。     

同步获取土壤介电与力学参数的实验系统

土壤作为一种由惰性固体、活性固体、溶质、气体以及水组成的多元复合系统，决定了其物理特性实验研究的复杂性。针对土壤物理实验中多变量信息同步实时获取的客观需要，应用一个自行设计的双变量传感器和虚拟仪器(VI)技术，研制了一台能够同时测量土壤力学特性与介电特性的智能化测试系统。该系统既能在0～40 cm深度之间提供土壤圆锥指数分布与含水率分布剖面，而且还可运用信号处理中的相关理论分析双变量传感器输出信号间的相关特性。该系统为在实验室中分析土壤介电特性和力学特性研究提供了一个智能化的基础实验平台，并已在与德国波恩大学农业工程研究所的合作研究中成功地应用于田间实际测量中。     

蜜瓜和西瓜果汁的射频介电特性及其与糖度的关系(简报)

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10 MHz～1.8 GHz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;1.8 GHz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。     

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。     

马铃薯糊化过程中介电特性和热特性的分析(简报)

该文采用介电特性测定仪(DES100)和示差扫描量热仪(DSC120)对马铃薯片(含水率80.7%,淀粉含量16.5%)介电特性和热特性进行了比较研究,以确定马铃薯淀粉糊化过程中各特征参数值之间的关系。由介电特性曲线得出:在1～100kHz频率范围内的,65～80℃温度范围内,介电常数e′随温度的升高出现跃变型变化,67℃时变化速率最大,之后逐渐下降;由热吸收曲线得出热焓值的变化与e′变化规律相同,其糊化的3个特征温度(糊化起始、峰值、结束)分别是65、67和80℃,从两曲线得到的各特征值基本一致,说明利用马铃薯的介电特性和热特性的综合分析可以更准确地掌握其糊化过程,为进一步利用和控制马铃薯的糊化作用提供参考。     

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。     

谷物介电性质及其在含水量测量中的应用

对谷物介电性质的概念,测量方法、影响因子和预测模型进行了综述、介绍了利用介电性质测量谷物含水量的方法以及近期研究动向。     

环境内分泌干扰物辛基酚、壬基酚及短链壬基酚聚氧乙烯醚残留同步检测方法

建立了环境内分泌干扰物辛基酚、壬基酚及短链壬基酚聚氧乙烯醚降解产物的高效液相色谱串联质谱分析方法。选择易受环境污染的玉米、白菜等农产品及目标物可能迁移到环境中的食品包装材料为研究对象,经过液液萃取、浓缩,乙腈甲苯（3：1）溶液溶解,经ENVITMCarblI／PSA氨基固相萃取柱净化,甲醇一二氯甲烷（4：3）溶液为洗脱液。采用Agilent ZORBAX RX-C18柱,以甲醇：10mmol·L^-1乙酸铵（9：1）为流动相,梯度洗脱分离后,在LC—MS／MS多反应监测模式下正负离子同时扫描进行定性与定量分析。结果表明,该方法对辛基酚、壬基酚、壬基酚一氧乙烯醚和壬基酚二氧乙烯醚的检出限分别为O．03、0.6、1．6、0．03μg·kg^-1,在不同基质中添加浓度为0．5-5μg·kg^-1的四种物质平均回收率在62％～113％之间。对实际样品进行检测时,在蔬菜和粮食作物及其包装材料中分别检测到不同含量的上述物质,表明该方法准确、快速、灵敏度高,可用于农产品和食品包装材料中该类物质的监控。     

Advances in nonfouling materials: perspectives for the food industry

Fouling of complex food components onto food-processing materials affects food quality, food safety, and operating efficiency. Developments in nonfouling and fouling-release materials for biomedical and marine applications enable the potential for adaptation to food applications; however, challenges remain. The purpose of this review is to present different strategies to prevent fouling and/or facilitate foulant removal with a critical point of view for an application of such materials on food-processing surfaces. Nonfouling, self-cleaning, and amphiphilic materials are reviewed, including an explanation of the mechanism of action, as well as inherent limitations of each technology. Perspectives on future research directions for the design of food processing surfaces with antifouling and/or fouling release properties are provided.     

微波技术在食品和农产品加工中应用研究进展

微波加热技术具有速度快、可控性高等特点,在食品和农产品的热加工过程中具有较强的应用潜力。该文在分析微波加热原理的基础上,从技术应用、设备研制和仿真研究等方面介绍微波加热应用现状,如在农产品干燥、杀菌、萃取和膨化等方面进行深入研究和应用。指出微波加热在机理解析、工艺局限性、加热不均匀性和能量利用低等问题,尤其是微波场对物料内极性成分作用机制的研究深度、微波加热时在物料内温度和水分分布的不均匀性规律定量表征等方面,严重影响产品质量稳定性和能量充分利用。从揭示微波在加热腔体内传递和物料内吸收的机理,提高微波加热均匀性和改善加工质量,以及研制智能化工业用微波加工设备等方面,指出微波加热技术在食品和农产品加工中应用热点研究方向。针对微波加热技术在农产品和食品加工中科学问题、技术需求和设备现状,为发挥技术优势、拓展应用领域,该文提出微波加热理论研究与技术应用的发展趋势,以期提高微波热加工技术工业化应用适用性、保证产品质量和能量利用率。     

食品电物性在无损检测中的应用研究进展

现代农业和食品加工的快速发展，使农产品的品质检测技术显得非常重要。无损检测技术已成为食品科学的一个重要研究热点，利用电物性对农产品品质检测、分级筛选等方面已显示出特殊的优越性。该文从农产品的含水量、可溶性固形物含量、新鲜程度等指标的检测及食品干燥、油炸、发酵、冷冻等过程的在线检测方面，阐述了利用电物性的食品无损检测技术的研究现状，也提出了今后进一步研究的方向和目标。     

农产品中农药残留分析技术研究进展

农药残留的极性中毒事件和农产品进出口贸易中农药残留超标问题时有发生,农药残留分析是保证人民群众食品安全和进出口企业利益的重要手段,近年来农产品中农药残留分析技术有了快速的发展。本文主要在农药残留分析中的样品前处理和仪器检测2方面对近5年来的研究进展进行分析和讨论,主要探讨了前处理中的QuEChERS方法的应用、改进和发展,以及仪器检测手段中串联质谱的应用现状及高分辨质谱的应用前景,最后对农药残留分析这两方面的发展进行了展望。     

Structure and Pasting Properties of Oat Starch

Following a period of declining food use, oats are now increasing in importance because of perceived nutritional benefits. The pasting properties of oat starch were regarded as similar to those of other cereal starches until the development of instruments with a more rapid mixing system than the amylograph showed characteristic differences in oats. These differences in pasting properties offer opportunities for novel products in both food and industrial areas. The structure, composition, and pasting properties of oat starch are reviewed, with particular emphasis on methods of measurement. Future directions of research in this area are suggested.     

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。     

Empirical evaluation of the relationship between soil dielectric constant and volumetric water content as the basis for calibrating soil moisture measurements by TDR

The paper is addressed to soil scientists who use Time-Domain Reflectometry (TDR) technology to measure soil moisture. The practical aspects of the measurement calibration are discussed, and an empirical approach to establishing the existence of a universal calibration function is presented. Samples of 11 mineral soil horizons and seven organic soil horizons with different chemical and physical properties (including magnetic properties) were selected with the aim of determining their dielectric constant-volumetric water content relationship as calibration functions for TDR soil moisture measurements. These samples were supplemented by other, soil-like, capillary-porous reference materials (montmorillonite, glass beads, washed sand and a sand from a C horizon). The study showed that a unique calibration function for mineral soils and another distinct calibration function for organic soils can be established.