CN108414376B - 便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法 - Google Patents

便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法，包括以下步骤：1)选取样本；2)检测探头直径的筛选：选择直径为0.10cm2的柱状探针进行果实硬度的无损测定；3)果实硬度的有损测定；4)果实硬度的无损测定；5)建立函数转换模型：得到可代表所有类型桃果实有损和无损转换的函数模型，邵氏硬度SD＝0.154Fff‑7.084；6)表征桃果实硬度结果。本方法可快速、有效、准确地在非破损状态下检测不同类型桃果实在采收、运输、储存到销售过程中的果实硬度变化，应用范围广。利用此函数建立的硬度预测模型，可实现对所有类型桃果实硬度的无损伤检测，用更加科学的术语描述果实的硬度状态。

Description

便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法
技术领域
本发明涉及不同类型桃果实硬度的无损伤测量方法，特别涉及一种便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法。
背景技术
硬度这个概念很宽泛，某种程度上可简单理解为材料强度。目前水果硬度的测定多为穿刺性，以GY-4型硬度计较为普遍，但此方法人为误差较大，外界穿刺力对数值的影响大，缺乏一定的准确性和可比较性。质构仪测定数据可靠准确、但价格昂贵、不以移动，不适于实践推广。目前，主流的测试水果硬度的方式有类似橡胶测试邵氏硬度的方法，也有穿刺水果到一定深度并查看不同时段的穿刺力的方法；前者把水果抽象为一个弹性体，将其果肉与果皮的材质与结构综合考虑为一种复合材料(可参考Shore L测试对象)，由综合效应在水果表面形成一定的压入深度，这种测试方式可被称为“果实硬度测试”；后者(有时候切开表皮，有时候不切)测试某种特定形状探针在某个果实刺入一定深度时需要的力值，这种测试方法可被称为“果肉硬度测试”，现有测定方法的果实硬度单位为kg/cm2或者N/cm2(单位面积受力)。而桃为球形果，水果硬度是一个更加宽泛的概念或多个属性的合集，其代表了水果的紧实程度、成熟度、含水量等；在采收及运输过程中，判断一个水果当时的成熟程度是很重要的，而判断成熟度常用“软硬”的概念；不同的人对某个特定水果的软硬程度的主观感受是有不同的，“软硬”本身就是个模糊的概念；量化“水果硬度”这个概念以指导生产、采收是必要的，可为供需双方提供明确的依据及参照。以前的测定和表示方法欠缺科学性、可信度低，因此，寻找一种准确、便捷、无损伤、易推广的果实硬度计测定方法势在必行。
发明内容
技术问题：本方法可快速、有效、准确地在非破损状态下检测不同类型桃果实在采收、运输、储存到销售过程中的果实硬度变化，应用范围广。利用此函数建立的硬度预测模型，可实现对所有类型桃果实硬度的无损伤检测，用更加科学的术语描述果实的硬度状态。
技术方案：本发明采用的技术方案为：
一种便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法，包括以下步骤：
1)样本的选取：根据桃的溶质类型分类，桃果实类型能分为：软溶质类型桃、硬溶质类型桃以及不溶质类型桃，选择各种类型桃果实中的代表性品种，选取的待测定样本为成熟度一致、未破损、大小一致、无明显疤痕的桃果实；桃的大面积栽培品种有1000多种，主要分为软溶质、硬溶质和不溶质三种类型，同一肉质类型桃品种特性相似，从三种类型中随机选取1-5个代表品种即可；
2)无损伤硬度检测探头直径的筛选：探头直径有以下规格：a)柱状探针0.10cm2，b)柱状探针0.25cm2，c)柱状探针0.50cm2，d)球状探针
Figure BDA0001579383050000021
e)球状探针
Figure BDA0001579383050000022
f)球状探针
Figure BDA0001579383050000023
根据桃果实的特性，选择直径为0.10cm2的柱状探针进行果实硬度的无损测定；
3)果实硬度的有损测定：每个品种随机选取50个以上的桃果实进行测定，测定时，采用硬度计分别对每个桃果实阴面、阳面和中缝线同一部位的硬度进行测定，得到桃果实的SD硬度测量值，其中阴面、阳面和中缝线的分配系数分别为0.4、0.4、0.2；
4)果实硬度的无损测定：每个品种随机选取50个以上的桃果实进行测定，测定时，采用无损硬度计分别对每个桃果实阴面、阳面和中缝线同一部位的硬度进行测定，测量时，保持果实处于水平稳定状态，无损硬度计的探头垂直压入，压足所在平面与待测点切平面重合，；压入方向即探针所在的轴线方向与待测点切平面垂直，压力的大小为使桃果实表面形成与探针基本等大的压痕，但未将表皮压破，待稳定后读数；对阴面、阳面及中缝线的读数乘以分配系数0.4、0.4、0.2后相加得到最终的桃果实Fff硬度测量值；
5)建立函数转换模型：拟合代表性品种的桃果实有损和无损测定的果实硬度数据，得出可代表所有类型桃果实有损和无损转换的函数模型，邵氏硬度SD＝0.154Fff-7.084，式中：SD为破损桃硬度测量值；Fff为非破损桃硬度测量值；
6)表征桃果实结果：用非破损桃硬度测量值+符号“Fff”+符号“@”+所使用的探针型号来表示桃果实硬度。
优选的，步骤1)中软溶质类型桃的代表性品种为水蜜桃，硬溶质类型桃的代表性品种为沪油桃002、沪油桃004、沪油桃018、沪油桃277和锦绣黄桃、不溶质类型桃的代表性品种为‘霞脆’和沙红桃。
优选的，步骤3)和4)中对每个桃果实的阴面、阳面及中缝线均测量3次以上，每次测量选取不同的点，然后取均值。
有益效果：邵式硬度法下破损硬度测量与非破损Ff硬度测量法数值的范围在分别是0-10，0-100。非破损Fff硬度测量桃的硬度值范围在40-85之间，适用Fff硬度测量计使用范围，且两种硬度测量方法的数值具有极强的相关关系。通过函数关系，两种测量方法测量结果和测量规律可以准确定量的替换。而且采用非破损Fff测量方法可以直接测量桃果实，测量过程非破损，无需制备样品，方便高效，结果同样准确。传统的破损硬度测量仪测量范围只有0-10；对于非破损Fff水果硬度测量仪，测量范围能达到0-100，更细分，仪器对于水果硬度的变化更敏感，对于硬度的测量更精确。建立的模型可用于快速、有效、准确地在非破损状态下检测桃果在采收、运输、储存到销售过程中的果实硬度变化。用更加科学的术语描述果实的硬度状态。
附图说明
图1是破损硬度测量法和非破损Fff硬度测量法的硬度值与桃的糖度值与不同种类桃的变化关系图。
图2是破损硬度测量法和非破损硬度测量法测量不同品种桃阳面硬度值关系图。
图3是同批次同种类桃破损硬度测量与非破损硬度测量值的方差对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对并发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法，包括以下步骤：1)样本的选取：根据桃的溶质类型分类，选择有代表性的不同类型桃果实，软溶质类型桃(水蜜桃)、硬溶质类型桃(沪油桃002、沪油桃004、沪油桃018、沪油桃277和锦绣黄桃)、不溶质类型桃(‘霞脆’和沙红桃)，每个品种分别于10株树树树冠外围高约1-2m处随机采取30个果实，每个品种共计300个果实带测定。立即运回上海市农科院林果所实验室，按照阴、阳面、中缝线的方向摆放于实验桌上，20℃放置4个小时后，进行不同部位果实硬度等指标的测定。所选果实类型可涵盖和科学代表所有桃类型的变化动态；选取的待测定样本为成熟度一致、未破损、大小一致、无明显疤痕的桃果实。
2)无损伤硬度检测探头直径的筛选：分别有以下探头直径：a)柱状探针0.10cm2，b)柱状探针0.25cm2，c)柱状探针0.50cm2，d)球状探针
Figure BDA0001579383050000041
e)球状探针
Figure BDA0001579383050000042
f)球状探针
Figure BDA0001579383050000043
根据桃果实的特性，选择直径为0.10cm2的柱状探针进行果实硬度的无损测定。
3)果实硬度的有损测定：采用GY-4型硬度计对果实阴面、阳面和中缝线同一部位的硬度进行测定，每个品种随机选取100个果实进行测定，对每个桃果实的阴面、阳面及中缝线均测量3次，每次测量选取不同的点，对于每个桃果实，3次的测量结果平均后，分别乘以阴面、阳面及中缝线的系数0.4、0.4、0.2，然后相加，得到该桃果实的SD硬度值，100个桃果实的结果平均后得到该品种的SD硬度测量值，测量结果见表1；
4)果实硬度的无损测定：采用德国博锐(Bareiss)公司HPE II-Fff型硬度计对果实阴面、阳面和中缝线同一部位的硬度进行测定，每个品种随机选取100个果实进行测定。对每个桃果实的阴面、阳面及中缝线均测量3次，每次测量选取不同的点。便捷式无损伤桃果实硬度计测量时，保持果实处于水平稳定状态，水果硬度计垂直压入，压足所在平面与待测点切平面重合，在探针最大伸出量为2.50mm±0.02mm时硬度指示值为0±0.5，把压足和压针紧密接触合适的硬质平面，压针伸出量为0时硬度指示值为100±0.5；压入方向即探针所在的轴线方向与待测点切平面垂直，压力的大小为使桃果实表面形成与探针基本等大的压痕，但未将表皮压破，待稳定后读数，采用步骤3)同样的方法计算得到最终的Fff硬度读数，测量结果见表1。
5)建立函数转换模型(图2)：拟合三种不同溶质类型、9个代表性品种的桃果实有损和无损测定的果实硬度数据，得出可代表所有类型桃果实有损和无损转换的函数模型，邵氏硬度SD＝0.154Fff-7.084。式中：SD为破损桃硬度测量值；Fff为非破损桃硬度测量值；
6)表征桃果实结果：用非破损桃硬度测量值+符号“Fff”+符号“@”+所使用的探针型号来表示桃果实硬度，例如XX产区的XX桃的XX部位的硬度为45.3Fff@0.10cm2，45.3为步骤4)得到的读数。
测量桃果实的糖度值，测量结果见表1。对表1的数据进行分析，得到图1、图2、和图3。可见桃果实的非破损桃硬度值与破损硬度值的线性关系较好，可以用非破损桃硬度测量来代替破损硬度测量，以免对桃果实造成损伤。
表1不同品种桃的破损和非破损硬度法硬度测量值与糖度值
Figure BDA0001579383050000051
参考文献
[1]GB-T 531-1,硫化橡胶或热塑性橡胶-压痕硬度的测定-第1部分:硬度计法(邵氏硬度)。
[2]ISO 48硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定。
[3]
Figure BDA0001579383050000052
博锐仪器操作手册HPE II–Fff。

Claims (3)

1.一种便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法，包括以下步骤：
1)样本的选取：根据桃的溶质类型分类，桃果实类型能分为：软溶质类型桃、硬溶质类型桃以及不溶质类型桃，随机选择各种类型桃果实中的代表性品种，选取的待测定样本为成熟度一致、未破损、大小一致、无明显疤痕的桃果实；
2)无损伤硬度检测探针直径的筛选：选择直径为0.10cm的柱状探针进行桃果实硬度的无损测定；
3)果实硬度的有损测定：每个品种随机选取50个以上的桃果实进行测定，测定时，采用硬度计分别对每个桃果实阴面、阳面和中缝线同一部位的硬度进行测定，得到桃果实的SD硬度测量值，其中阴面、阳面和中缝线的分配系数分别为0.4、0.4、0.2；
4)果实硬度的无损测定：每个品种随机选取50个以上的桃果实进行测定，测定时，采用无损硬度计分别对每个桃果实阴面、阳面和中缝线同一部位的硬度进行测定，测量时，保持果实处于水平稳定状态，无损硬度计的探针垂直压入，压足所在平面与待测点切平面重合；压入方向即探针所在的轴线方向与待测点切平面垂直，压力的大小为使桃果实表面形成与探针基本等大的压痕，但未将表皮压破，待稳定后读数；对阴面、阳面及中缝线的读数乘以分配系数0.4、0.4、0.2后相加得到最终的桃果实Fff硬度测量值；
5)建立函数转换模型：拟合代表性品种的桃果实有损和无损测定的果实硬度数据，得出可代表所有类型桃果实有损和无损转换的函数模型，邵氏硬度SD＝0.154Fff-7.084，式中：SD为破损桃硬度测量值；Fff为非破损桃硬度测量值；
6)表征桃果实结果：用非破损桃硬度测量值+符号“Fff”+符号“@”+所使用的探针型号来表示桃果实硬度。
2.根据权利要求1所述的便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法，其特征在于：步骤1)中软溶质类型桃的代表性品种为水蜜桃，硬溶质类型桃的代表性品种为沪油桃002、沪油桃004、沪油桃018、沪油桃277和锦绣黄桃、不溶质类型桃的代表性品种为‘霞脆’和沙红桃。
3.根据权利要求1所述的便捷式无损伤桃果实硬度测定模型建立方法，其特征在于：步骤3)和4)中对每个桃果实的阴面、阳面及中缝线均测量3次以上，每次测量选取不同的点，然后取均值。
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