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采后苹果电特性与生理特性的关系及其应用.doc

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采后苹果电特性与生理特性的关系及其应用 第 21卷第 7期 农业工程学报 Vol.21No.7 1362005年 7月TransactionsoftheCSAEJuly2005 采后苹果电特性与生理特性的关系及其应用 郭文川 ,朱新华 ,郭康权 (西北农林科技大学机械与电子工程学院 ,陕西杨凌 712100) 摘要 :为了了解果蔬的电学特性 ,并为果蔬品质自动化识别提供新方法 ,该文从生理特性角度分析了影响采后苹果电参 数变化的原因。基于电参数的变化 ,将BP神经网络技术应用于苹果新鲜等级的识别。研究结果指出 :采后红富士苹果相对 介电常数的变化规律与乙烯释放量变化规律相似 ,电阻率与乙烯释放量变化规律相反 ,在乙烯释放峰出现时 ,相对介电常 数达到最大值 ,电阻率达到最小值。根据采后苹果可溶性固形物含量和 pH值的变化 ,将苹果分为 3个新鲜等级 ,以相对介 电常数和电阻率作为 BP神经网络的输入特征参数 ,在 2-20-3的网络结构下 ,苹果新鲜等级平均识别率达到 79%。该研 究为了解采后果品电特性变化的原因提供了信息 ,为基于电特性的新型果品内部品质检测技术的研究提供了基础。 关键词 :苹果 ;电特性 ;生理特性 ;新鲜等级 ;识别 GuoKangquan. postharvestapplesanditsapplication[J]. 中图分类号 :S183文献标识码 :A文章编号 :100226819(2005)0720136204 郭文川 ,朱新华 ,郭康权 .采后苹果电特性与生理特性的关系及其应用 [J].农业工程学报 ,2005,21(7):136-139. GuoWenchuan,ZhuXinhua,Relationshipbetweenelectricalpropertiesandphysiologicalpropertiesof TransactionsoftheCSAE,2005,21(7):136-139.(inChinesewithEnglish abstract) 0引言 采收后的果品仍然是有生命活动的有机体 ,通过呼 吸作用 ,使得淀粉、糖和有机酸等呼吸底物被分解为 CO2和水 [1]。水以及其它物质成分的变化导致果品内部 空间电荷分布的变化。生物电场的分布和强度在宏观上 影响果品的电特性。因此 ,研究采后果品电特性对于以 电信息判断果品品质和采后果品数字化信息的建立具 有重要的指导意义。 国内外对采后果品电特性的研究取得了一些成果。 Wolf等 (1973年)[2]将介电特性用于评价苹果的成熟 度。 Nelson(1980年,1993年)[3,4]研究了新鲜水果和蔬 菜的微波介电特性。 Tran等 (1984年)[5]研究了室温下 100～ 10000MHz范围内 ,马铃薯、胡萝卜、苹果、桃子 和梨的介电特性。结果表明介电常数和损耗因数是频率 的函数。加藤宏朗 (1988年)[6,7]发现 ,在 100Hz～ 100 kHz频段内 ,随着苹果新鲜度的降低 (但未腐烂时 )其果 肉阻抗趋于增加 ,相对介电常数和介质损耗因数下降。 Seaman等 (1991年)[8]以苹果、香蕉、桃子和柑桔等为 对象 ,测量了 150～ 6400MHz下果肉和果皮的介电特 性。结果表明 ,果肉和果皮具有不同的介电特性 ,指出介 电特性存在差异的主要原因在于含水率的不同。 Nelson 等 (1994年)[9]测量了 23种新鲜果蔬的含水率、组织密 度和可溶性固形物含量以及在 200MHz～ 20GHz下 41个频率点的介电常数。指出导致果蔬组织介电特性 差异的原因在于低频下离子的传导性和束缚水的松弛 以及高频下自由水的松弛。张立彬等 (1996年)[10]用破 收稿日期 :2004208217修订日期 :2005206208 作者简介 :郭文川 ,女,陕西临潼人 ,博士 ,副教授 ,研究方向为农业 生物电子信息技术。杨凌西北农林科技大学机械与电子工程学 院,712100。Email:guowenchuan69@126.com 坏法研究了金帅苹果切片组织的电特性与新鲜度的关 系。随后 (2000年),利用非接触式无损检测方法测定了 不同品质苹果电特性的差异 ,得出用相对介电常数判断 水果内部品质可行的结论 [11]。胥芳 (1997年)[12]的研究 表明在 12～ 100kHz的频段内 ,随着桃子储藏时间的增 加,等效阻抗增大而相对介电常数和介电损耗减小 ,桃 子在开始腐烂时 ,电特性有一个较大的反复。 Funebo.T 等 (1999年)[13]指出 ,在 2800MHz下,湿度和温度对苹 果、草莓、山萝卜、蘑菇等果蔬的相对介电常数和相对损 耗因数有影响。 Ikediala等 (200