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黄花梨运输振动损伤与冷藏品质变化的试验研究

作　者: 周然
导　师: 李云飞
学　校: 上海交通大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 黄花梨运输包装可食性包装膜储藏品质磁共振成像
分类号: TS255.1
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

运输和储藏以及销售是采后水果一个完整的流通过程。减少采后水果流通过程中的损耗是全世界农产品行业关心的主要问题之一。我国是世界水果生产大国之一,但由于水果采后处理技术滞后,使水果在流通过程中损失十分严重。运输过程中的振动是采后水果损失的一个主要原因。本文以黄花梨这种我国大量种植的水果为例,围绕黄花梨采后流通过程中迫切需要解决的变色,变软,失水等重要的问题进行了研究,调查了运输过程中的振动对采后黄花梨品质的影响。并利用不同的包装手段,以减少运输振动对黄花梨的损害。同时,研究了储藏过程中不同可食性包装膜对黄花梨品质变化的影响,以探索可食性包装膜对黄花梨保鲜的规律。并利用核磁共振技术对采后流通过程中黄花梨的品质进行了检测,建立了利用磁共振成像检测采后黄花梨硬度变化的模型,有助于完善黄花梨在流通过程中的品质控制。本文主要有以下几方面的研究内容:(1)检测了运输黄花梨过程中车辆的振动情况以及由此引起的机械损伤,研究了运输振动影响上市后黄花梨品质的机理。以钢片弹簧为悬架的卡车在运输黄花梨的过程中,其运输振动的功率谱密度峰值在2.5-4Hz之间,次峰值在15-40Hz之间,与运输过程中的速度和路况以及车厢内堆放位置的变化无关。在同一卡车车厢内,货物在车厢内部不同的堆放位置的振动强度不同,车厢后部要显著的高于车厢前部(p<0.05)。由此造成了装载在车厢后部的黄花梨损伤程度较大,且与车厢前部堆放的黄花梨的损伤程度区别显著(p<0.05)。在车厢内塑料箱的不同堆放高度对黄花梨的机械损伤程度也有影响,上层塑料箱内的黄花梨机械损伤程度显著的高于底层塑料箱内的黄花梨(p<0.05)。振动及由于振动引起的机械损伤影响了果胶酯酶,多聚半乳糖醛酸酶和纤维素酶的活性,使其活性增大,并最终使果肉细胞壁主要组分果胶和纤维素加速分解,最终导致了运输结束后储藏过程中黄花梨果肉硬度的迅速降低。(2)利用不同包装材料对黄花梨进行包装,比较了这些包装在运输过程中的保护效果,以及运输结束后室温储藏条件下(模仿实际销售环境)对黄花梨品质的影响,以期为黄花梨选择较为合适的衬垫包装方式。不同衬垫包装对水果运输过程中的保护作用是不同的。本研究表明在运输过程中,不同内包装的黄花梨振动水平不同,网袋衬垫内包装比纸衬垫内包装能更有效的降低运输过程中黄花梨的振动强度(p <0.05)和由于振动引起的机械损伤(p <0.05)。不同包装形式的透气性以及不同的机械损伤程度,影响了黄花梨内部水解酶活性的变化,进而影响黄花梨果肉硬度变化和运输后的商品价值。根据结果可以发现,网袋包装的保护作用较好,纸包装尽管也起到较好的保护作用,但由于透气性差,会因此导致运输后市售条件下黄花梨的果胶和纤维素较快分解,使得黄花梨较易软化。根据结果,网袋衬垫内包装的黄花梨能够更好的保持在运输和储藏过程中黄花梨的质量。同时,本实验所用方法可以用来比较不同衬垫内包装材料对某种特定水果的使用效果。(3)利用不同的可食性生物包装膜材料对黄花梨进行浸涂,比较了不同可食性包装膜降低摩擦损伤(运输振动造成水果损伤的主要形式)的保护作用。并研究了不同可食性生物包装膜对运输后低温储藏过程中黄花梨品质影响的规律。在运输和储藏过程中,黄花梨极易发生由于摩擦引起的机械损伤。本研究表明,可食性生物包装膜可以降低摩擦损伤造成的黄花梨果皮变色,但是在效果上有差异。相对于其它包膜材料,虫胶包膜对于降低摩擦变色的效果较好,其次是羧甲基壳聚糖包膜。由于虫胶包膜相对较少的失水,以及较低的多酚氧化酶活性和多酚含量,并维持了相对较高过氧化物活性、表皮细胞的细胞膜稳定性、以及较高的花青素和类黄酮等抗氧化物质的含量。这样在受到同样的外力摩擦情况下,与其他处理相比,虫胶包装膜可以更有效的降低黄花梨的摩擦变色。同时,由于虫胶包膜具有较好的保水作用,并延缓叶绿素的分解,使得黄花梨的亮度得到较好保持,并延迟了储藏过程中黄花梨颜色的变化。为了选择更好的生物包装膜,还从可溶性固形物,抗坏血酸,TPA及感观评定等方面对黄花梨在4℃冷藏条件下的品质变化进行研究。结果表明,与空气冷藏的对照组相比,所有经过涂膜的黄花梨在降低呼吸速率,失重方面,以及保持TPA特性方面都表现出显著的效果,同时还延缓了细胞膜透性,可溶性固形物,可滴定酸及抗坏血酸含量和风味变化,抑制了果胶酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶活性上升,以及过氧化物酶活性的降低。不过, Semperfresh包装膜减少细胞膜透性的效果较差,羧甲基壳聚糖包装膜在降低失重方面的效果较差。从上述结果可见,为了更好的保持储藏过程中黄花梨的品质,推荐使用虫胶包装膜来对采后黄花梨进行处理。(4)利用磁共振成像技术检测了运输结束后储藏过程中黄花梨品质。并以质地分析磁共振图像和神经网络为基础,建立了适用于低温储藏和气调储藏条件下,利用磁共振图像检测黄花梨硬度变化的模型。本研究利用核磁共振成像检测了储藏结束后,不同生物包装膜处理的黄花梨,发现在降低贮藏期间黄花梨的自由水含量方面,虫胶包装膜和羧甲基壳聚糖包装膜比Semperfresh包装膜更为有效。同时,建立了利用核磁共振成像检测储藏过程中黄花梨硬度的数学模型。七个与黄花梨硬度变化显著相关的共生矩阵系数和一个游程矩阵系数,被用作神经网络的输入矢量。通过比较发现,最适合的神经网络拓扑结构含有一个隐层, 17个隐节点。这个模型检测储藏过程中黄花梨硬度结果的绝对平均误差为0.539N,相关系数R达到0.969。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-17
第一章绪论  17-33
  1.1 研究的背景和意义  17-18
  1.2 我国水果运输的现状  18-23
    1.2.1 果蔬运输过程中货车振动情况的研究进展  19
    1.2.2 运输过程中水果的包装材料的作用  19-21
    1.2.3 果蔬在运输过程中的机械损伤  21-22
    1.2.4 机械损伤对果蔬销售储藏过程中生理变化的影响  22-23
  1.3 不同的涂膜材料保持水果品质的研究进展  23-26
    1.3.1 几种可食性涂膜材料  24-25
    1.3.2 可食性包装膜与水果保鲜和护色  25-26
  1.4 水果储藏过程中软化机理的研究进展  26-27
  1.5 核磁共振成像分析植物材料研究进展  27-31
    1.5.1 磁共振成像在水果蔬菜上的研究进展  27-29
    1.5.2 磁共振成像检测水果机械损伤和内部褐变的研究进展  29-30
    1.5.3 磁共振成像质地分析与神经网络的应用  30-31
      1.5.3.1 磁共振图像的质地分析  30
      1.5.3.2 神经网络的应用  30-31
  1.6 本文的主要研究内容  31-33
第二章运输振动对黄花梨理化品质影响的研究  33-56
  2.1 材料、设备与方法  33-39
    2.1.1 实验材料  33-34
    2.1.2 实验试剂  34
    2.1.3 实验设备与测试仪器  34
    2.1.4 实验方案  34-35
    2.1.5 实验方法  35-39
      2.1.5.1 测量振动强度  35-36
      2.1.5.2 机械损伤检测  36
      2.1.5.3 颜色变化  36
      2.1.5.4 果皮电导率测定  36-37
      2.1.5.5 果肉硬度  37
      2.1.5.6 细胞壁水解酶活性的测定  37-38
      2.1.5.7 果胶和纤维素含量的测定  38-39
    2.1.6 统计分析  39
  2.2 实验结果与分析  39-49
    2.2.1 运输过程中的振动情况  39-42
    2.2.2 运输过程的机械损伤  42
    2.2.3 颜色变化  42-43
    2.2.4 相对电导率的变化  43-46
    2.2.5 果肉硬度的变化  46
    2.2.6 水解酶活性  46
    2.2.7 果胶和纤维素含量变化  46-49
  2.3 讨论  49-54
    2.3.1 运输振动与水果的机械损伤  49-51
    2.3.2 运输振动对水果储藏品质影响的机理  51-54
  2.4 结论  54-56
第三章运输包装材料对黄花梨品质影响的研究  56-72
  3.1 材料与方法  56-61
    3.1.1 材料与实验设计  56-57
    3.1.2 实验试剂  57
    3.1.3 实验设备与测试仪器  57
    3.1.4 实验方案  57-58
    3.1.5 实验设备与测试仪器  58-61
      3.1.5.1 测量振动强度  59
      3.1.5.2 机械损伤检测  59
      3.1.5.3 果肉硬度  59
      3.1.5.4 果胶酯酶活性的测定  59-60
      3.1.5.5 多聚半乳糖醛酸酶活性的测定  60
      3.1.5.6 纤维素酶活性的测定  60
      3.1.5.7 果胶含量测定  60-61
      3.1.5.8 纤维素含量测定  61
    3.1.6 统计分析  61
  3.2 实验结果与分析  61-68
    3.2.1 包装减振效果  61-65
    3.2.2 梨的损伤  65-66
    3.2.3 梨的果肉硬度变化  66-68
    3.2.4 水解酶活性变化  68
    3.2.5 细胞壁成分变化  68
  3.3 讨论  68-71
  3.4 结论  71-72
第四章生物包装膜材料对黄花梨品质影响的研究  72-107
  4.1 材料与方法  72-78
    4.1.1 黄花梨材料  72
    4.1.2 生物包装保鲜膜材料及涂膜处理  72-73
    4.1.3 实验设备与测试仪器  73
    4.1.4 实验试剂  73
    4.1.5 储藏过程中黄花梨品质检测  73-78
      4.1.5.1 果皮颜色及摩擦损伤的测定  73-74
      4.1.5.2 果肉和果皮电导率测定  74
      4.1.5.3 过氧化物酶和多酚氧化酶活性的测定  74-75
      4.1.5.4 叶绿素含量的测定  75
      4.1.5.5 花青素，总酚，类黄酮的测定  75
      4.1.5.6 呼吸速率的测定  75-76
      4.1.5.7 失重的测定  76
      4.1.5.8 果肉组织的质构分析  76-77
      4.1.5.9 可溶性固形物含量的测定  77
      4.1.5.10 可滴定酸含量的测定  77
      4.1.5.11 抗坏血酸含量的测定  77
      4.1.5.12 核磁共振成像检验  77
      4.1.5.13 果胶酯酶，多聚半乳糖醛酸酶，纤维素酶的测定  77
      4.1.5.14 细胞壁物质的提取，分离和测定  77-78
      4.1.5.15 感官评定  78
      4.1.5.16 统计分析  78
  4.2 实验结果与分析  78-96
    4.2.1 黄花梨的摩擦变色情况  78-79
    4.2.2 黄花梨在储藏过程中的颜色变化  79-81
    4.2.3 黄花梨果皮和果肉相对电导率的变化  81
    4.2.4 多酚氧化酶和过氧化物酶活性变化  81-84
    4.2.5 黄花梨果皮叶绿素的变化  84
    4.2.6 黄花梨果皮花青素，类黄酮和总酚含量变化  84-89
    4.2.7 黄花梨果肉细胞壁主要水解酶及氧化酶的变化  89-92
    4.2.8 黄花梨果肉细胞壁成分的变化  92-93
    4.2.9 黄花梨在储藏过程中的呼吸变化  93
    4.2.10 黄花梨在储藏过程中的失重  93
    4.2.11 黄花梨在储藏过程中的TPA 变化  93-94
    4.2.12 黄花梨的核磁共振成像  94
    4.2.13 黄花梨的可溶性固形物，可滴定酸，抗坏血酸和感官指标变化  94-96
  4.3 讨论  96-106
    4.3.1 包膜材料对黄花梨机械损伤褐变和颜色变化的影响  96-99
    4.3.2 在储藏过程中包膜材料对黄花梨质地变化影响的机理  99-103
    4.3.3 在储藏过程中包膜材料对黄花梨品质变化的影响  103-106
  4.4 结论  106-107
第五章冷藏过程中黄花梨的品质检测的研究  107-129
  5.1 核磁共振图像的质地分析  108-117
    5.1.1 质地分析第一序列系数  109
    5.1.2 质地分析第二序列系数  109-112
    5.1.3 神经网络的应用  112-117
  5.2 在储藏过程中黄花梨硬度变化模型的建立  117-121
    5.2.1 水果材料  117-118
    5.2.2 黄花梨的磁共振图像参数  118
    5.2.3 硬度  118-119
    5.2.4 质地分析和统计  119-120
    5.2.5 神经网络模型  120-121
    5.2.6 神经网络的选择  121
  5.3 结果  121-125
    5.3.1 神经网络模型的执行结果  121-125
    5.3.2 统计分析  125
  5.4 讨论与结论  125-129
第六章总结与展望  129-132
  6.1 本文总结  129-130
  6.2 本文创新性  130-131
  6.3 研究展望  131-132
参考文献  132-142
致谢  142-144
攻读博士学位期间完成的学术论文和专利  144-145

黄花梨运输振动损伤与冷藏品质变化的试验研究

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