技術(shù)(shu)文章
Technical articles福建農(nóng)(nong)林大學(xué)機(jī)(ji)電工程學(xué)院研(yan)究人員在國(guó)(guo)際期(qi)刊《Biosystems Engineering》(中科院一(yi)區(qū)Top, IF=4.4)發(fā)表了題(ti)為"Correlation between rheological properties and maturity of passion fruit based on machine vision"的(de)研究(jiu)論文。在該論文中(zhong),研究人員(yuan)利用上海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀用于(yu)測(cè)定(ding)百香果的硬度(du)、內(nèi)聚性、回復(fù)(fu)性和彈性以(yi)及穿刺強(qiáng)(qiang)度、果皮穿(chuan)破距(ju)離、總穿刺功(gong)、穿破(po)果皮功、粘(zhan)附力和粘(zhan)附性等(deng)指標(biāo)。
流變特性(xing)在食品生產(chǎn)和(he)質(zhì)量控制(zhi)中起著重要作(zuo)用。本研究探(tan)討了百香果流(liu)變參數(shù)與品(pin)質(zhì)特性(xing)之間的(de)關(guān)系(xi),并基于(yu)其流(liu)變特性建立了(le)百香果的成熟(shu)度分類(lei)模型。每個(gè)(ge)樣品都進(jìn)行(xing)了流變測(cè)試(shi)、質(zhì)地(di)剖面分析(xi)測(cè)試、穿刺(ci)測(cè)試以及理化(hua)指標(biāo)測(cè)試。這些(xie)測(cè)試旨在收(shou)集有關(guān)百香(xiang)果精確的(de)力學(xué)和生理(li)信息。我們搭建(jian)了一個(gè)力學(xué)(xue)測(cè)試平臺(tái)(tai),并使用機(jī)(ji)器視覺(jué)技(ji)術(shù)來(lái)(lai)分析果實(shí)(shi)的微(wei)觀變(bian)形。該平(ping)臺(tái)能夠測(cè)(ce)量實(shí)(shi)時(shí)接觸(chu)面積和載(zai)荷值(zhi),從而在壓(ya)縮過(guò)程中獲(huo)得準(zhǔn)確的應(yīng)(ying)力值。對(duì)完整的(de)百香果進(jìn)行了(le)無(wú)損流(liu)變測(cè)(ce)試,以獲取(qu)加載階段的彈(dan)性模量。測(cè)試結(jié)(jie)果與傳統(tǒng)赫茲(zi)接觸理論(lun)的結(jié)果高度(du)一致(zhi)。此外,在保壓階(jie)段,通(tong)過(guò)擬(ni)合五元件麥(mai)克斯韋模(mo)型得到了應(yīng)(ying)力松弛(chi)參數(shù)。值得(de)注意的是(shi),流變參數(shù)與大(da)多數(shù)質(zhì)地參(can)數(shù)或理(li)化指標(biāo)之(zhi)間存(cun)在很強(qiáng)(qiang)的相(xiang)關(guān)性(xing),最高相關(guān)系(xi)數(shù)達(dá)到了 0.703。因此(ci),流變(bian)參數(shù)被用作(zuo)成熟度分(fen)類模型(xing)(梯度提升(sheng)決策(ce)樹(shù)(GBDT)、多層感知器(qi)(MLP)和自適應(yīng)提升(sheng)算法(AdaBoost))的輸(shu)入。所有模型都(dou)取得了(le)令人滿(man)意的分類結(jié)果(guo)。特別是,GBDT 模型(xing)展現(xiàn)出了優(yōu)(you)異的分類性能(neng)和泛化(hua)能力,其精確率(lv)、召回率(lv)和 F 值(zhi)分別為(wei) 80.44%、80.08% 和 80.26%。研究(jiu)結(jié)果表明,基于(yu)無(wú)損流變特(te)性來(lái)判斷(duan)百香果的(de)成熟(shu)度是可行的(de)。
TPA和穿刺試驗(yàn)參(can)數(shù)能有效地(di)反映(ying)水果的質(zhì)地屬(shu)性。對(duì)不同(tong)成熟度百香果(guo)的質(zhì)地特性(xing)進(jìn)行分析的結(jié)(jie)果見(jiàn)表 4。除了(le)粘附力(Af)和總穿(chuan)刺功(Tw)外,其(qi)他質(zhì)地特性(xing)參數(shù)存在(zai)明顯差(cha)異??傮w(ti)而言(yan),硬度(Th)、彈性(Re)、內(nèi)聚(ju)性(Ph)、粘附力(li)(Af)和粘附(fu)性(Ad)等(deng)參數(shù)隨著成(cheng)熟度的增加(jia)呈現(xiàn)下降趨(qu)勢(shì),這表明果實(shí)(shi)的硬度(du)和粘性降(jiang)低。此外,值得注(zhu)意的(de)是,隨著成熟度(du)的增加,果皮破(po)裂距離(Db)參(can)數(shù)逐漸增大(da)。這表(biao)明在百香果(guo)的成(cheng)熟過(guò)程中,果皮(pi)變得(de)更加(jia)堅(jiān)韌,穿刺探針(zhen)需要做更(geng)多的功才能(neng)刺穿果皮(pi)。
參考(kao)文獻(xiàn):Fan Lin et al. Correlation between rheological properties and maturity of passion fruit based on machine vision. Biosystems Engineering, 2025.