便携式牛乳蛋白质含量检测仪设计与验证

为了给牛乳蛋白质含量检测提供一种操作简便、成本低廉的便携式仪器,基于595 nm下考马斯亮蓝G-250染料中的疏水基团在酸性条件下与蛋白质的疏水微区具有较强亲和力,从而影响光透射特性的原理,设计了一种便携式牛乳蛋白质含量检测仪。该检测仪的硬件主要由单片机、光源模块、光传感器模块、输入输出模块和电源模块等组成;软件由Keil C51编写,并由主函数、光照度采集子函数、数据预处理子函数、显示子函数和蛋白质含量计算子函数等组成。以生鲜牛乳为对象,研究了透射光照度与蛋白质含量之间的关系,发现随着蛋白质含量的增加,透射光照度减小,二者具有良好的线性关系,其线性决定系数为0. 872。对比该仪器的蛋白质检测结果表明,同凯氏定氮法相比,本检测仪的绝对误差范围是±0. 08 g/(100 g),平均绝对误差为0. 05 g/(100 g)。此外,该检测仪的检测时间小于2 s,可快速、有效地检测牛乳中蛋白质含量。     

基于近红外光谱的掺伪油茶籽油检测

为了探索采用近红外光谱技术检测掺伪油茶籽油的潜力,以12个产地的玉米油、花生油、菜籽油和大豆油为掺杂油,以5个产地的油茶籽油为被掺杂油,制备了455份掺伪质量分数为0、1%、3%、6%、10%、15%和20%的掺伪油茶籽油,采集了所制备样品在833～2 500 nm范围内的近红外光谱。对采集的近红外光谱进行多元散射校正处理后,应用Kennard-Stone样本划分法按2∶1的比例将样本划分为校正集和测试集。采用连续投影算法(SPA)、无信息变量消除算法和竞争性自适应重加权算法提取表征掺伪油茶籽油样本的特征波长,并建立判别掺伪油茶籽油样品的支持向量机(SVM)和随机森林(RF)模型。研究结果表明,SVM模型具有较高的灵敏度,RF模型具有良好的特异性。基于SPA提取的9个特征波长所建立的RF模型的识别准确率最高,为99.34%,对掺伪质量分数为1%的掺伪油茶籽油的识别准确率达到94.74%,对掺伪质量分数为3%及以上的掺伪油茶籽油的识别准确率达到100%。本研究为掺伪油茶籽油检测仪的研发提供了基础数据。     

基于K-means聚类与果萼形状的‘海沃德’猕猴桃膨大果检测方法

【目的】根据‘海沃德’猕猴桃膨大果和未经膨大剂处理的猕猴桃正常果在果萼形状上的差异,建立一种基于K-means聚类算法的猕猴桃膨大果的图像识别方法。【方法】利用K-means聚类算法对猕猴桃的RGB图像进行聚类,以初步分割出猕猴桃果萼;对RGB图像进行灰度化,并采用最大类间方差法对灰度图像进行阈值分割,基于阈值分割后的二值图像提取猕猴桃的边缘区域;基于K-means聚类分割的结果与猕猴桃边缘区域的二值图像提取果萼的聚类,再利用数学形态学处理精确提取出猕猴桃的果萼。求取果萼区域最小外接矩形的长宽比,并根据长宽比进行猕猴桃正常果与膨大果的判断与识别。【结果】对提取的猕猴桃果萼特征的统计分析表明,当猕猴桃果萼区域最小外接矩形的长宽比值大于1.6时为膨大果,否则为正常果,利用该算法对‘海沃德’猕猴桃膨大果的总体正确识别率为91.5%。【结论】基于K-means聚类分割算法和果萼形状上的差异所提出的猕猴桃膨大果无损、便捷检测方法,为猕猴桃膨大果的工业化在线检测及基于手机平台的猕猴桃膨大果识别软件的开发提供了新思路。     

基于近红外漫反射光谱的多品种桃可溶性固形物的无损检测

【目的】研究基于近红外漫反射光谱的多品种桃可溶性固形物含量的无损检测技术。【方法】在获得3个不同品种桃近红外漫反射光谱的基础上,采用多元散射校正(MSC)方法处理原始光谱,以SPXY算法划分样品集,分别建立了可溶性固形物含量的偏最小二乘回归(PLSR)、极限学习机(ELM)和最小二乘支持向量机(LSSVM)预测模型,并比较和评价了移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)和连续投影算法(SPA)优选有效特征波长对于简化模型运算量、改善模型预测性能的影响。【结果】虽然全光谱可以获得较好的识别效果,但是模型比较复杂;MWPLS与SPA优选的有效特征波长均能有效地减少建模变量并简化模型,但MWPLS在提高建模效率和改善模型预测精度方面有更明显的优势;PLSR、ELM与LSSVM模型都取得了较理想的预测结果,其中PLSR方法较适用于全光谱建模分析;MWPLS-ELM模型对样品集中桃可溶性固形物含量的预测性能最好,其校正相关系数、校正均方根误差、预测相关系数和预测均方根误差分别为0.991,0.397,0.983和0.497。【结论】近红外漫反射技术可用于多品种桃可溶性固形物含量的准确、无损检测,也为其他品种果品的内部品质指标快速、无损检测提供了技术借鉴。     

基于电容特性的植物叶片含水率无损检测仪

为实现植物叶片含水率的无损和准确检测,利用圆形平行板电容传感器检测植物叶片电容,利用直径为12.7 mm的圆形FSR402型压力传感器测量平行极板对植物叶片的压力,以MSP430型单片机为微控制器,设计了一种基于植物叶片电容检测其含水率的仪器。以玉米叶片为对象,研究了玉米叶片含水率和极板对叶片的压力对电容的影响规律,选取了极板对玉米叶片的最佳压力,建立了最佳压力下玉米叶片的电容与含水率之间的关系模型,并对模型的可靠性进行了检验。结果表明,玉米叶片的电容随含水率和极板对叶片压力的增大而增大,检测玉米叶片电容的最佳压力为4 N。玉米叶片湿基含水率为55%~80%时,所设计检测仪的含水率绝对测量误差为-1.2%~1.7%;在晶振频率为8 MHz下检测含水率的响应时间小于3 s。     

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。     

植物生理电特性在农业研究中的应用

介绍了植物的电特性、电特性检测方法以及国内研究工作者对植物生理电特性的研究现状，并分析了研究植物生理电特性在实际生产生活中的重要意义。     

损伤对苹果电参数值的影响

为了探索以电学特性识别损伤果品的方法，以富士苹果为对象进行了撞击和静压损伤对苹果电参数值影响的试验。结果表明，在苹果发生损伤后0．5h内，其相对介电常数和电阻率急剧变化，3h后趋于稳定，而同期无损苹果的相对介电常数和电阻率基本保持不变。储藏期间，撞击损伤苹果的相对介电常数持续增大并出现跃变；静压损伤苹果的相对介电常数迅速增大后保持不变，而无损苹果的相对介电常数一直保持增大趋势。     

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.