由于番茄具有營養價值高、栽培容易、產量高、用途廣泛等優點 ,已成為最重要的蔬菜之一。番茄果實的成熟過程大體可以分為 6個階段: 未熟期、綠熟期、轉色期、半熟期、成熟期和完熟期。番茄的收獲主要是針對半熟期、成熟期和完熟期而進行的。不同成熟期的番茄在采收后 ,其用途也不一致。
本次試驗以番茄作為試驗對象,試驗的主要目的在于嘗試采用電子鼻進行不同成熟度番茄評價的研究;嘗試采用電子鼻進行不同成熟階段的番茄在貯藏過程中檢測的研究。為番茄在采收時進行分級和貯藏中品質評價提供依據。
試驗材料
本次試驗用的番茄采摘時根據番茄的外表顏色,結合農場技術人員和菜農的評定,初步將番茄分為3種不同的成熟度: 半熟期(果頂部的橙紅色擴展到果腹部,著色程度約有一半左右)、成熟期(果實特有的顏色擴大到全面,但果基部是綠色)和完熟期(完全著色,而成一層濃厚的顏色)。在番茄運至實驗室后(即收獲的當天標記為Day 0,其它描述意義相同) ,剔除有果病和外表有損傷的番茄。在實驗室放置一天后(即收獲后的第1天, Day1) ,用電子天平稱重,測其體積,取質量和大小基本一致的番茄進行分組。選取半熟期、成熟期和完熟期的番茄各20個為第1組;成熟期的番茄20 個 ,為第2組;完熟期的番茄20個為第3組。在整個試驗過程中,番茄均在20～22℃的溫度和80%～85%的相對濕度環境下貯藏。
試驗方法
在番茄收獲后的第1 d,進行番茄成熟度評定。采用單個樣品用保鮮膜密封于0. 5 L的玻璃容器中1 h 后進行電子鼻自動頂空取樣的檢測。在不同成熟度番茄貯藏過程中的電子鼻檢測試驗中,采用每5個樣品在采收后的第1 d ( Day 1)用保鮮膜密封于3 L的玻璃容器中1 h后進行電子鼻檢測,以后每天都進行檢測。第11 d后,每3 d檢測一次,即Day 14和Day 17。圖2為典型的番茄檢測中10個傳感器電阻比的變化響應圖。從圖2可知,電阻比剛開始時較低,隨著揮發物在傳感器表面富集,傳感器電阻比不斷地增大,最后趨于平緩,達到一個穩定的狀態。本文用穩定狀態下信號進行分析,取55s處的信號作為分析的時間點。
結果和討論
不同成熟度番茄的電子鼻檢測分析
圖3顯示了電子鼻檢測和區分不同成熟度番茄的PCA和LDA分析圖。在PCA分析中,第一主成分PC1和第二主成分PC2的貢獻率分別為90. 72%和7. 99% ,總的貢獻率為98. 71%。在LDA分析中,線性判別函數LD1和LD2的貢獻率分別為66. 80%和19. 71% ,總的貢獻率為86. 51% 。從PCA和LDA分析中可以得到, 半熟期的番茄與成熟期、完熟期的番茄可以較好地用電子鼻進行區分,成熟期和完熟期的番茄有部分區域發生重疊。這是由于半熟期的番茄還沒有達到發揮果實特有芳香的程度,而成熟期和完熟期的番茄已經接近和達到發揮果實特有芳香的程度。
按堅實度指標對番茄成熟度進行重新劃分,將番茄按堅實度分為3個等級: Fi > 0. 95 M Pa的為半熟期, 0. 95 M Pa≥ Fi≥ 0. 28 M Pa的為成熟期, Fi < 0. 28M Pa的為完熟期。圖4顯示了電子鼻的分析結果, PCA 分析的總的貢獻率為98. 88% , LDA分析的總的貢獻率為89. 98%。從中可以看出,電子鼻可以區別番茄的堅實度差異,采用PCA方法分析時,電子鼻可以100% 地區分不同成熟度的番茄。
成熟期番茄在貯藏中的電子鼻檢測分析
從圖5中都可知,成熟番茄在Day 1～Day 6中,圖中分布的區域比較接近且彼此重疊;在Day 7～Day 11 中,分布的區域也比較接近且彼此重疊,而且均位于分析圖的上方; 從Day 1～Day 11的分布區域看, Day 1～Day6與Day 7～Day11之間的分部區域有明顯的差異; Day1～Day 6、Day7～Day 11、Day 14～Day17之間可以較好地進行區分。番茄屬于呼吸躍變型果蔬,在采后成熟和衰老過程中,其呼吸強度會逐漸加強且有一個急劇上升達到高峰后便轉為逐漸下降的過程。從不同成熟期番茄在室溫貯藏過程中呼吸強度的變化規律看,呼吸高峰一般出現在貯藏后的一周左右。這可能導致番茄果實Day 1～Day 6和Day7～Day 11的電子鼻檢測分析結果分別與呼吸躍變前期和呼吸躍變期對應。在Day 14～Day17期間,番茄果實的呼吸強度便轉為下降的過程。
完熟期番茄在貯藏中的電子鼻檢測分析
圖6為完熟番茄在貯藏中電子鼻檢測的PCA分析和LDA分析圖。從PCA分析圖中可知完熟期番茄氣味變化的趨勢,但Day1～Day11之間變化沒有較明顯的分界, Day1～Day11與Day14～Day 17之間可以較好地進行區分。采用PCA分析來區分完熟番茄的貯藏時間不理想。從LDA分析圖中可知,在Day 1～Day5中, 分布的區域比較接近;在Day 6～Day11中,分布的區域也比較接近且均位于分析圖的上方;從Day 1～Day 11的分布區域看, Day1～Day 5與Day6～Day 11之間的分部區域有明顯的差異; Day 1～Day 5、Day 6～Day 11、Day 14～Day 17之間可以較好地進行區分。完熟期與成熟期番茄的電子鼻檢測分析差異可能與同一貯藏條件下完熟番茄比成熟番茄提早1 d進入呼吸躍變有關。
結論
1) 在按顏色進行成熟度區分時,從主成分分析( PCA)和線性判別式分析( LDA)中可以得到,電子鼻可以較好地區分半熟期和成熟期、完熟期的番茄,但成熟期、完熟期的番茄有部分區域發生重疊。
2) 電子鼻可以區別番茄的堅實度差異,結合堅實度指標對番茄成熟度進行重新劃分后,采用PCA分析方法,電子鼻可以100%地區分半熟期、成熟期和完熟期的番茄。因此電子鼻在果蔬成熟度評價上具有巨大的潛力。
3) 電子鼻可以較好地評價番茄在采后貯藏過程中的氣味變化, 成熟期番茄在Day1～Day6、Day7～Day11、Day 14～Day17之間可以較好地進行區分;完熟期番茄采用LDA 法在Day 1～Day5、Day 6～Day11、Day14～Day 17之間可以較好地進行區分。
參考文獻：周亦斌,王俊.基于電子鼻的番茄成熟度及貯藏時間評價的研究[J].農業工程學報,2005(04):113-117.
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本次試驗以番茄作為試驗對象,試驗的主要目的在于嘗試采用電子鼻進行不同成熟度番茄評價的研究;嘗試采用電子鼻進行不同成熟階段的番茄在貯藏過程中檢測的研究。為番茄在采收時進行分級和貯藏中品質評價提供依據。
試驗材料
本次試驗用的番茄采摘時根據番茄的外表顏色,結合農場技術人員和菜農的評定,初步將番茄分為3種不同的成熟度: 半熟期(果頂部的橙紅色擴展到果腹部,著色程度約有一半左右)、成熟期(果實特有的顏色擴大到全面,但果基部是綠色)和完熟期(完全著色,而成一層濃厚的顏色)。在番茄運至實驗室后(即收獲的當天標記為Day 0,其它描述意義相同) ,剔除有果病和外表有損傷的番茄。在實驗室放置一天后(即收獲后的第1天, Day1) ,用電子天平稱重,測其體積,取質量和大小基本一致的番茄進行分組。選取半熟期、成熟期和完熟期的番茄各20個為第1組;成熟期的番茄20 個 ,為第2組;完熟期的番茄20個為第3組。在整個試驗過程中,番茄均在20～22℃的溫度和80%～85%的相對濕度環境下貯藏。
試驗方法
在番茄收獲后的第1 d,進行番茄成熟度評定。采用單個樣品用保鮮膜密封于0. 5 L的玻璃容器中1 h 后進行電子鼻自動頂空取樣的檢測。在不同成熟度番茄貯藏過程中的電子鼻檢測試驗中,采用每5個樣品在采收后的第1 d ( Day 1)用保鮮膜密封于3 L的玻璃容器中1 h后進行電子鼻檢測,以后每天都進行檢測。第11 d后,每3 d檢測一次,即Day 14和Day 17。圖2為典型的番茄檢測中10個傳感器電阻比的變化響應圖。從圖2可知,電阻比剛開始時較低,隨著揮發物在傳感器表面富集,傳感器電阻比不斷地增大,最后趨于平緩,達到一個穩定的狀態。本文用穩定狀態下信號進行分析,取55s處的信號作為分析的時間點。
不同成熟度番茄的電子鼻檢測分析
圖3顯示了電子鼻檢測和區分不同成熟度番茄的PCA和LDA分析圖。在PCA分析中,第一主成分PC1和第二主成分PC2的貢獻率分別為90. 72%和7. 99% ,總的貢獻率為98. 71%。在LDA分析中,線性判別函數LD1和LD2的貢獻率分別為66. 80%和19. 71% ,總的貢獻率為86. 51% 。從PCA和LDA分析中可以得到, 半熟期的番茄與成熟期、完熟期的番茄可以較好地用電子鼻進行區分,成熟期和完熟期的番茄有部分區域發生重疊。這是由于半熟期的番茄還沒有達到發揮果實特有芳香的程度,而成熟期和完熟期的番茄已經接近和達到發揮果實特有芳香的程度。
從圖5中都可知,成熟番茄在Day 1～Day 6中,圖中分布的區域比較接近且彼此重疊;在Day 7～Day 11 中,分布的區域也比較接近且彼此重疊,而且均位于分析圖的上方; 從Day 1～Day 11的分布區域看, Day 1～Day6與Day 7～Day11之間的分部區域有明顯的差異; Day1～Day 6、Day7～Day 11、Day 14～Day17之間可以較好地進行區分。番茄屬于呼吸躍變型果蔬,在采后成熟和衰老過程中,其呼吸強度會逐漸加強且有一個急劇上升達到高峰后便轉為逐漸下降的過程。從不同成熟期番茄在室溫貯藏過程中呼吸強度的變化規律看,呼吸高峰一般出現在貯藏后的一周左右。這可能導致番茄果實Day 1～Day 6和Day7～Day 11的電子鼻檢測分析結果分別與呼吸躍變前期和呼吸躍變期對應。在Day 14～Day17期間,番茄果實的呼吸強度便轉為下降的過程。
圖6為完熟番茄在貯藏中電子鼻檢測的PCA分析和LDA分析圖。從PCA分析圖中可知完熟期番茄氣味變化的趨勢,但Day1～Day11之間變化沒有較明顯的分界, Day1～Day11與Day14～Day 17之間可以較好地進行區分。采用PCA分析來區分完熟番茄的貯藏時間不理想。從LDA分析圖中可知,在Day 1～Day5中, 分布的區域比較接近;在Day 6～Day11中,分布的區域也比較接近且均位于分析圖的上方;從Day 1～Day 11的分布區域看, Day1～Day 5與Day6～Day 11之間的分部區域有明顯的差異; Day 1～Day 5、Day 6～Day 11、Day 14～Day 17之間可以較好地進行區分。完熟期與成熟期番茄的電子鼻檢測分析差異可能與同一貯藏條件下完熟番茄比成熟番茄提早1 d進入呼吸躍變有關。
1) 在按顏色進行成熟度區分時,從主成分分析( PCA)和線性判別式分析( LDA)中可以得到,電子鼻可以較好地區分半熟期和成熟期、完熟期的番茄,但成熟期、完熟期的番茄有部分區域發生重疊。
2) 電子鼻可以區別番茄的堅實度差異,結合堅實度指標對番茄成熟度進行重新劃分后,采用PCA分析方法,電子鼻可以100%地區分半熟期、成熟期和完熟期的番茄。因此電子鼻在果蔬成熟度評價上具有巨大的潛力。
3) 電子鼻可以較好地評價番茄在采后貯藏過程中的氣味變化, 成熟期番茄在Day1～Day6、Day7～Day11、Day 14～Day17之間可以較好地進行區分;完熟期番茄采用LDA 法在Day 1～Day5、Day 6～Day11、Day14～Day 17之間可以較好地進行區分。
參考文獻：周亦斌,王俊.基于電子鼻的番茄成熟度及貯藏時間評價的研究[J].農業工程學報,2005(04):113-117.
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