基于电子鼻和近红外光谱技术无损检测娃娃菜新鲜度的研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fw1989
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传统的娃娃菜品质检测是在实验室测定,需要对娃娃菜样本进行破坏,费时费力,无法满足快速检测的需求。同时,对于娃娃菜新鲜度和品质指标的快速检测是市场以及消费者密切关注的热点之一。本研究在江苏省农业科技自主创新资金项目《高档蔬菜采后商品率保持技术创新与集成应用》(2018-2021,项目编号:CX(18)2028)的支持下,以娃娃菜为研究对象,以颜色、失重率、硬度、Vc等多项理化指标作为主要检测指标,利用电子鼻技术和近红外光谱技术对娃娃菜菜在常温贮藏过程中的品质进行无损检测,并通过软件进行数据的导入、建模、分析,完成对其新鲜度的无损检测。本文具体研究内容及结果如下:1.不同薄膜包装对娃娃菜在贮藏期主要品质指标的影响以娃娃菜(Brassica campestris)为包装对象,采用聚乙烯包装袋、聚氯乙烯包装袋、防雾包装袋、纳米包装袋这四种包装材料对新鲜的娃娃菜进行低温(4℃))和常温(20℃)下的保鲜贮藏。通过测定低温和常温贮藏期间娃娃菜的质量损失率、颜色(L*、a*、b*值)、叶绿素、Vc、硬度等指标,研究其对娃娃菜贮藏期间品质和生理变化的影响,并筛选出最佳包装材料。结果表明:四种包装材料对娃娃菜均具有良好的保鲜作用,主要表现在降低质量损失率,保持色泽,维持硬度,有效抑制Vc和叶绿素含量的降低,从而延缓衰老和褐变。其中,纳米包装的效果较优于其他三种包装材料。在(20±0.5)℃条件下,贮藏15 d时,纳米包装组的质量损失率为0.59%,而对照组达到55.8%,差异显著(P<0.05);L*值、a*值和b*值均高于对照组;硬度维持在20.0 N,而对照组硬度由贮藏初期的26.0 N下降至12.3 N,差异显著(P<0.05)。Vc和叶绿素的含量至贮藏期结束分别为45.0 mg/g和0.025 mg/g,均显著高于对照组(P<0.05)。娃娃菜在(4±0.5)℃、相对湿度85%~95%的贮藏环境下贮藏,和常温结果相似,纳米包装袋组的结果明显优于对照组,贮藏30 d后仍具有商品价值。2.基于近红外光谱技术对娃娃菜贮藏过程中品质预测的研究获取了 20℃、85-95%相对湿度条件下纳米包装和未包装贮藏下的娃娃菜近红外光谱信息,基于全波段光谱利用偏最小二乘回归(PLS)和支持向量机回归(SVM)对质量损失率、L*a*b*、硬度及Vc含量进行定量建模。并根据常温贮藏下的品质指标变化,对娃娃菜的新鲜度进行了划分。结果显示结果表明,对于失重率,全波段PLS-SNV预测模型效果最佳,RP2和RMSEP分别为0.96和1.432;对于L*值,全波段SVM-MSC预测模型效果最佳,Rp2和RMSEP分别为0.82和2.013;对于b*值,全波段PLS-1-st预测模型效果相对较优,RP2和RMSEP分别为0.85和1.264;对于硬度,全波段SVM-Autoscale预测模型效果相对较优,RP2和RMSEP分别为0.60,2.453。对于Vc含量,全波段PLS-MSC预测模型效果相对较优,RP2和RMSEP分别为0.95,3.192。3.基于电子鼻和气质联用技术对娃娃菜贮藏期间气味变化的检测研究利用PEN3电子鼻提取贮藏0、3、6、9、12、15天娃娃菜的气味值,最终确定了传感器的优化阵列为S6、S7、S9。基于PLS-DA与SVM-C算法建立了娃娃菜在常温贮藏下新鲜度的判别模型,其验证集总体判别准确率可分别达到88.8%和92.2%。通过GC-MS对娃娃菜贮藏期间的挥发物进行检测,发现苯丙腈、苯丁腈、苄腈、5-甲基己腈、1H-吲哚-3-乙腈等腈类化合物,酯类化合物1-丁烯基-4-异硫氰酸酯、己基异硫氰酸酯、苯乙基异硫氰酸酯,醇类化合物2-己烯-1-醇、2-乙基-1-己醇、苯乙醇、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇,醚类化合物二甲基二硫醚、二甲基三硫醚是其特征挥发性物质。这些化合物正好与筛选出的传感器相对应,为传感器的优化提供理论支持。其中纳米包装组相比对照组,其2-己烯醛的相对含量较高,醇类物质相对含量较低,酯类和腈类物质的种类和含量上也比对照组的多。4.结合电子鼻和近红外光谱技术对娃娃菜新鲜度的快速检测研究以娃娃菜为研究对象,利用电子鼻和近红外光谱仪测定同一批次同一贮藏时间点(0、3、6、9、12、15 d)的气味值和光谱信息。利用归一化法对数据进行预处理后,基于PLS-DA与SVM-C算法建立了娃娃菜在常温贮藏下新鲜度的判别模型。结果显示其验证集的总体判别准确率可分别达到94.0和93.7%。建模效果优于单一检测技术,检测精度更高,预测效果更佳。其中,对于娃娃菜品质指标的预测,各指标的预测模型均有显著提高,特别是硬度。
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