农产品品质无损检测技术研究进展

基于农产品的物理特性的无损检测技术是近几十年来国内外研究的一个热门课题,随着现代技术的发展,这些研究已经取得了较大的进展,为农产品的品质检测系统开发了一系列的无损检测技术.本文较为全面地介绍了国内外基于农产品物理特性无损检测技术的研究现状及方法,如电学特性检测技术、光学特性检测技术、声波振动特性检测技术、核磁共振(NMR)技术、电子鼻技术、撞击技术以及一些其他技术与方法,并对未来的发展方向予了展望,综合应用多种高科技技术进行农产品的无损检测与分拣是未来发展的趋势.     

果蔬产品品质无损检测技术的研究进展

该文较为全面地介绍了国内外基于果蔬产品物理特性的无损检测技术的研究现状及方法,如电学特性检测技术、光学特性检测技术、声波振动特性检测技术、核磁共振(NMR)技术、电子鼻技术、撞击技术以及一些其他技术与方法,并对未来的发展方向予以了展望,认为综合应用多种高科技技术进行果蔬产品的无损检测与分选是未来发展的趋势。     

农产品声学特性及其在品质无损检测中的应用

综述了国外对农产品声学特性研究的进展，阐明了农产品声学特性的测定原理，介绍了农产品声学特性在农产品品质无损检测中的典型应用实例，为发展我国农产品品质无损检测技术提供一定的参考。     

基于特征光谱的苹果霉心病无损检测设备设计

针对现有农产品内部品质无损检测多采用宽波段光谱技术,集成应用光谱仪与计算机完成品质分析,存在成本高、能耗大、分析过程复杂以及光谱信息冗余等问题。该文结合苹果霉心病在果心发病的特征,采用透射光谱检测方式,设计实现了基于窄带LED光源与光敏二极管的苹果霉心病无损检测设备。通过霉心病发病特征的分析可得果径和特征光谱波段的透射强度是进行霉心病检测的关键影响因素,设计光谱特性试验,对多组宽波段光谱数据采用相关性分析法得到特征光谱波段为690～730 nm。设计果径与透射光谱信息采集的基础平台,该平台包括LED光源及其驱动模块、光电转换与检测模块以及基于丝杠滑台组件与限位传感器的果径在线测量模块;采用基础平台对样品进行数据获取,以果径与透射光谱强度值为输入,建立基于误差反向传播网络的霉心病判别模型。结果表明,采用该文所述测试试验样本进行验证,设备判别准确率达到95.83%。该研究结果表明,基于特征光谱采用 LED 光源的霉心病无损检测方法是可行的,可为其他果品内部病害的检测提供借鉴思路。     

现代果品贮藏保鲜技术的进展

综述了国内外有关果品贮藏保鲜技术的新进展,包括产地贮藏、冷藏、气调贮藏、减压贮藏、果品防腐保鲜、辐射处理、电磁处理、果品贮运设备、检测仪器、包装材料、贮运流通、生物技术保鲜等;同时对果品采后处理存在的问题进行了说明。     

生鲜肉质量与安全无损检测关键技术研究

生鲜肉质量与安全无损检测技术具有不破坏检测样本、检测速度快、客观性强等优点,适于大规模产业化生产的在线检测和分级,易于实现自动化.为了跟踪国内外的最新研究成果,对生鲜肉质量与安全无损检测技术以生鲜肉食用品质、等级评判、微生物与污染物和异物排查4方面进行了分类综述,以期为无损检测技术在生鲜肉质量与安全检测方面更广阔的应用提供参考.     

果品静载流变特性的研究进展

本文通过对国内外各类果品的静载压缩流变特性研究现状的分析，指出了在果品的静载流变学研究领域内存在的主要问题，提出了今后果品流变学研究中需要加强和进一步研究的内容：1)加强对采后各阶段受压时果品的微观组织结构、生理生化过程的变化以及储运环境温度等因素与流变损伤效应的交叉性影响的研究； 2)加强对实际储运中较多出现的多果接触、受压问题的系统性研究；3)重视研究储运受压后流变损伤的发展与果品储藏品质关系的研究；4)根据国内外生产实际，应加强特色果品的流变学研究,像西瓜、甜瓜等，既具有较高的营养价值和经济价值，又在世界范围内广泛种植。同时，提出了以果品本身的粘弹性为依据，在ADAMS软件平台上利用计算机虚拟样机技术建立流变学模型并获得相应参数的新方法。     

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。     

大型厚皮水果的无损检测技术研究

无损检测技术在水果品质分级上具有广泛的市场需求和应用前景。本文介绍了国内外对大型厚皮水果品质无损检测方面的研究和应用现状,对目前存在的问题进行了分析,并提出几点建议。     

损伤苹果微弱光特性的试验研究

为了探索以微弱光特性识别损伤果品的新方法,以富士苹果为试验材料,研究了撞击和静压损伤苹果微弱光值的变化规律.试验结果表明:撞击和静压损伤皆影响果品的微弱光,这种影响存损伤瞬间尤其明显;损伤面积较大以及损伤深度较大的果品,微弱光的变化比较明显;在苹果发生损伤后8 h内,苹果的微弱光值不再保持稳定,出现了一定的跃变,而损伤的程度越严重,波动的幅度越人:破损后储藏期问,撞击损伤苹果的吸光值持续降低并出现缓慢波动;静压损伤苹果的吸光值持续降低后急剧下降,而同期的无损苹果的吸光度的变化则非常缓慢.研究表明:采用微弱光检测数据,能很好的将受损苹果从苹果中区分出来.微弱光作为一种灵敏的检测技术,可以应用于损伤苹果品质检测.     

基于视觉伺服的草莓采摘机器人果实定位方法

为解决基于手眼系统的视觉伺服方法在草莓采摘机器人应用中存在的视觉信息反馈延迟大、频率低以及深度信息无法确定等带来的定位耗时长、精度低的问题,采用摄像机曝光信号触发控制卡进行高速位置锁存,结合位置传感器的反馈信息,来减少定位耗时;采用基于运动恢复结构的方法,提高果实采摘参数的精度。在垄坡和摄像机像平面的夹角为±10°范围内的情况下,针对包含1~3粒成熟草莓的果实域,采用直角坐标式机械臂草莓采摘机器人样机进行了定位试验。试验结果表明:定位时间在0.633~0.886 s之间;草莓深度信息的相对误差在-4.34%~0.95%范围内。     

基于电子鼻的果园荔枝成熟阶段监测

为了无损快速监测荔枝成熟阶段,该文提出了一种基于电子鼻技术的果园荔枝成熟阶段监测方法,采用PEN3电子鼻获取挂果约25 d到果实成熟过程中6个成熟阶段荔枝样本的仿生嗅觉信息并同步获取了各成熟阶段荔枝的3项物理特征(果实直径、果实质量与果实可溶性固形物含量)。根据不同成熟阶段荔枝物理特征变化可知,荔枝果实直径与果实质量2项物理指标在挂果约32 d~39 d,以及53 d~60 d增长较快,可溶性固形物含量在挂果约32 d前无法测量,53 d~60 d阶段增长速度较慢。提取各样本电子鼻采样数据75 s时刻的各传感器响应值作为特征值后,采用载荷分析(loadings)进行传感器阵列优化,优选了传感器R2、R4、R6、R7、R8、R9和R10的响应数据进行后续分析。将优化后的传感器响应数据进行归一化处理。采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)进一步提取特征信息,降低数据中包含的冗余信息。LDA对荔枝成熟阶段的分类识别效果不佳。为进一步探究电子鼻监测果园荔枝成熟阶段的可行性,采用模糊C均值聚类分析(fuzzy C means clustering,FCM)、k最近邻函数分析(k nearest neighbor,KNN)和概率神经网络(probabilistic neural network,PNN)进行模式识别。研究结果表明,FCM对果园荔枝成熟阶段识别的正确率为89.17%。采用KNN与PNN建立识别模型后,KNN与PNN识别模型对训练集的回判正确率均为100%,对测试集的识别率均为96.67%,具有较好的分类识别效果。试验证明了采用电子鼻进行果园荔枝成熟度监测的可行性,为果园水果品质的实时监测提供参考。     

Protein and oil composition predictions of single soybeans by transmission Raman spectroscopy

The soybean industry requires rapid, accurate, and precise technologies for the analyses of seed/grain constituents. While the current gold standard for nondestructive quantification of economically and nutritionally important soybean components is near-infrared spectroscopy (NIRS), emerging technology may provide viable alternatives and lead to next generation instrumentation for grain compositional analysis. In principle, Raman spectroscopy provides the necessary chemical information to generate models for predicting the concentration of soybean constituents. In this communication, we explore the use of transmission Raman spectroscopy (TRS) for nondestructive soybean measurements. We show that TRS uses the light scattering properties of soybeans to effectively homogenize the heterogeneous bulk of a soybean for representative sampling. Working with over 1000 individual intact soybean seeds, we developed a simple partial least-squares model for predicting oil and protein content nondestructively. We find TRS to have a root-mean-standard error of prediction (RMSEP) of 0.89% for oil measurements and 0.92% for protein measurements. In both calibration and validation sets, the predicative capabilities of the model were similar to the error in the reference methods.     

Identification of malodorous, a wild species allele affecting tomato aroma that was aelected against during domestication

Vegetable cultivation favored the inclusion of pleasant aromas in the produce, whereas unpleasant aromas were selected against. Introgression lines, generated by hybridization of a cultivated tomato (Lycopersicon esculentum) to its wild relative L. pennellii, were used to map quantitative trait loci (QTL) that influence tomato aroma. A marked undesirable flavor was detected by taste panelists in L. pennellii fruits and was related to an introgressed segment from the short arm of chromosome 8. Analysis of the ripe fruits' volatiles of chromosome 8 introgressed lines revealed an up to 60-fold increase in the levels of 2-phenylethanol and phenylacetaldehyde, as compared to the cultivated tomato. This effect was associated with a 10 cM segment originating from the wild species. Although 2-phenylethanol and phenylacetaldehyde have favorable contribution to tomato aroma when present at low levels, phenylacetaldehyde has a nauseating objectionable aroma when present in levels >0.005 ppm. The loss of the ability to produce high levels of phenylacetaldehyde contributed to the development of desirable aroma of the cultivated tomato. The findings provide a genetic explanation for one of the aroma changes that occurred during the domestication of the tomato.     

采摘机器人振荡果实匹配动态识别

为解决由于果实振荡影响采摘机器人识别定位时间,进而影响采摘速度和效率的问题,对采摘机器人在果实振荡状况下的匹配动态识别方法进行了研究。首先介绍了振荡果实的动态识别流程,确定出采摘目标果实作为后续匹配识别的模板;然后引入去均值归一化积相关匹配识别算法,采用FastInverseSquareRoot算法和快速哈特莱变换对其进行加速优化,同时借鉴以往旋转无关匹配识别算法进行抗旋转改进;试验结果表明,加速优化后的匹配识别算法能够进行采摘目标果实的匹配识别,单幅平均匹配识别时间为0.33s,经过抗旋转等改进的匹配识别算法在[-55°,60°]较大范围内旋转无关,可以准确识别振荡果实,加上模板适时更新,能够满足实际需求。该研究可为果蔬采摘的动态识别提供参考。     

面向机器人采摘的番茄力学特性试验

番茄果实及果梗的力学特性,是采摘机器人设计与控制的重要依据。对不同成熟期的番茄果实进行了纵向和横向挤压试验,对其果梗进行了折断和拉断试验。试验表明番茄果实的抗挤压能力具有明显的各向异性,且从青果期至绿熟期达到最大,而后随着成熟度增加而迅速减小。利用简化结构对这一规律的力学原理进行了分析。果梗拉断和折断试验发现,果梗均从离层处断裂,与拉断相比,折断方式更省力和易于实现机器人采摘。     

Uracil as an index of lactic acid bacteria contamination of tomato products

The aim of this research was to evaluate the suitability of uracil as an hygienic quality index of tomato products. Whereas uridine was naturally present throughout tomato fruits' ripening, uracil appeared only after microbial contamination. In tomato pulp inoculated with nine different microbial strains, all five lactic acid bacteria (LAB) studied released relevant quantities of uracil (150-1040 mg/kg of dm), with a correlated partial or total decrease of uridine. Uracil production by yeasts and molds was very low or nonexistent; the starting uridine concentration (approximately 960 mg/kg of dm) remained constant or increased. Uracil thermostability was also verified. Twenty-six samples of tomato paste (30 degrees Brix) were collected from bag-in-drums produced in an industrial processing plant, some with evident swelling symptoms. All of the samples with high microbial count presented uracil. Uracil was also present in samples with microbial contamination under the detection limit and Howard mold count below legislation limits, implying the reprocessing, at least partial, of altered tomato product. The results indicate that uracil presence in tomato products is an index of LAB contamination that has occurred before heat treatment.     

基于虚拟仪器技术的作物叶片面积测量仪的开发

作物叶片面积的测量，在农业和林业上具有重要意义。传统叶片面积测量方法存在着测量结果不准确、开发周期长、测量范围窄、对作物进行有损测量等一系列问题和缺点。利用美国NI公司的软件开发平台LabVIEW 7.1进行仪器的软件界面开发及图像处理功能实现，并利用VC++6.0对通用图像采集卡进行驱动，从而实现了基于虚拟仪器技术的作物叶片面积测量仪的开发，硬件结构上主要包括工作台、摄像机及灯光、图像采集卡、PC机；软件结构上主要包括图像采集模块、图像处理模块、图像分析模块。试验结果表明，该仪器具有开发周期短、操作简单、测量结果准确、可对作物进行无损测量等优点。     

基于虚拟仪器技术的作物叶片面积测量仪的开发

作物叶片面积的测量,在农业和林业上具有重要意义.传统叶片面积测量方法存在着测量结果不准确、开发周期长、测量范围窄、对作物进行有损测量等一系列问题和缺点.利用美国NI公司的软件开发平台LabVIEW 7.1进行仪器的软件界面开发及图像处理功能实现,并利用VC++6.0对通用图像采集卡进行驱动,从而实现了基于虚拟仪器技术的作物叶片面积测量仪的开发,硬件结构上主要包括工作台、摄像机及灯光、图像采集卡、PC机;软件结构上主要包括图像采集模块、图像处理模块、图像分析模块.试验结果表明,该仪器具有开发周期短、操作简单、测量结果准确、可对作物进行无损测量等优点.