孔繁榮，郭文川*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

發(fā)育后期蘋果的介電特性與理化特性的關(guān)系

孔繁榮，郭文川*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

為了解發(fā)育后期蘋果的介電特性、生理特性和內(nèi)部品質(zhì)的變化規(guī)律以及三者之間的關(guān)系，采用同軸探頭技術(shù)測量發(fā)育后期3 個(gè)月內(nèi)‘富士'蘋果在20～4 500 MHz間的相對(duì)介電常數(shù)ε'和介質(zhì)損耗因子ε″，同時(shí)測量蘋果果實(shí)的生理特性（乙烯釋放量和呼吸強(qiáng)度）和內(nèi)部品質(zhì)（可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC）、硬度、pH值和含水率）。結(jié)果表明：ε'隨頻率的增加而減小，ε″在2 000 MHz附近存在極小值；隨著果實(shí)逐漸發(fā)育成熟，ε'和ε″逐漸減小。整個(gè)發(fā)育后期，果實(shí)的SSC和果汁的pH值呈上升趨勢(shì)，硬度呈下降趨勢(shì)；乙烯釋放高峰出現(xiàn)在2 個(gè)呼吸高峰之間。ε'和ε″與SSC、硬度和pH值在特定的頻率范圍內(nèi)存在較好的線性相關(guān)性。研究說明，蘋果的介電特性是生理特性與內(nèi)部品質(zhì)的綜合反映，根據(jù)介電參數(shù)值判斷蘋果的成熟情況以及用單一頻率下的介電參數(shù)值評(píng)價(jià)蘋果的內(nèi)部品質(zhì)均可行。

蘋果；發(fā)育后期；相對(duì)介電常數(shù)；介質(zhì)損耗因子；生理特性；品質(zhì)

中國是世界上最大的蘋果生產(chǎn)國和消費(fèi)國，其蘋果種植面積和產(chǎn)量均占世界總量的40%以上，其中‘富士'蘋果的栽培面積占全國蘋果總栽培面積的約50%。若蘋果采收的過早，果實(shí)的顏色和風(fēng)味較差，并且易出現(xiàn)生理失調(diào)的問題；若采收過晚，則果實(shí)過熟變軟，易發(fā)生機(jī)械損傷，同時(shí)易發(fā)生生理性病害［1］。雖然‘富士'蘋果果皮顏色的變化能提供一些果實(shí)成熟情況的信息，但光照、溫度、降雨量等因素均對(duì)蘋果內(nèi)部品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，根據(jù)外觀特征很難指導(dǎo)蘋果的采收。因此提供判別果實(shí)是否發(fā)育成熟的量化參數(shù)將有助于指導(dǎo)果實(shí)的適時(shí)采收，從而獲得較高的產(chǎn)量和最好的品質(zhì)。

物質(zhì)的介電特性常用相對(duì)介電常數(shù)ε'和介質(zhì)損耗因子ε″描述，二者分別反映了物質(zhì)貯存和消耗電場能量的能力。果蔬在發(fā)育過程中伴隨一系列生理生化變化，導(dǎo)致其內(nèi)部組織成分等發(fā)生變化，從而在外電場的作用下呈現(xiàn)出不同的介電特性［2］。郭文川等［3］采用平行極板技術(shù)對(duì)成熟期蘋果果實(shí)電特性與生理特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)頻率對(duì)蘋果介電特性的影響規(guī)律與成熟度無關(guān)，ε'和電阻率、pH值、可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC）的變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)均在果實(shí)生長發(fā)育130 d左右；對(duì)西紅柿電特性的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)測試信號(hào)的頻率一定時(shí)，西紅柿的ε'隨著成熟度的提高而增大［4］。Bhosale等［5］的研究表明，可以利用平行板電容傳感系統(tǒng)來評(píng)估蘋果硬度的變化。Castro-Giráldez等［6］研究得出基于介電特性的蘋果成熟度指標(biāo)。此外，對(duì)蘋果［7-8］、桃［9-10］、甜瓜［11］、芒果［12］、獼猴桃［13］和葡萄［14］的研究表明采用電參數(shù)反映果實(shí)的品質(zhì)特性是可行的。但是這些研究均采用適用于測量平板型物質(zhì)介電特性的平行極板技術(shù)測量果蔬的介電特性，導(dǎo)致測量誤差大，測量精度低。目前，適應(yīng)性廣的同軸探頭技術(shù)已經(jīng)在測量果品介電特性的研究方面取得了較好的研究進(jìn)展。例如，研究發(fā)現(xiàn)，成熟期蘋果果肉和果汁的介質(zhì)損耗角正切和果汁的ε″與SSC之間存在較好的線性相關(guān)性［15］；密瓜汁的介電參數(shù)與SSC在1.8 GHz條件下存在較好的線性相關(guān)性［16］。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，西瓜汁的介電參數(shù)與SSC的相關(guān)性較差［16］；不同成熟度桃的果肉和果汁的介電參數(shù)與內(nèi)部品質(zhì)間沒有明顯的線性關(guān)系［17］；貯藏期無損蘋果的介電參數(shù)與品質(zhì)參數(shù)間的相關(guān)性較弱［18-19］。為了探究基于介電譜技術(shù)無損預(yù)測水果內(nèi)部品質(zhì)的方法，Guo Wenchuan［20］和商亮［21］等將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于預(yù)測多品種和單一品種蘋果的SSC。但是，目前尚未見寬頻范圍內(nèi)無損果品的介電特性與果實(shí)生理特性和內(nèi)部品質(zhì)關(guān)系的研究報(bào)道。

為了給便攜式蘋果成熟度檢測儀以及內(nèi)部品質(zhì)無損檢測儀的研發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)以‘富士'蘋果為實(shí)驗(yàn)材料，測量發(fā)育后期3 個(gè)月內(nèi)蘋果在20～4 500 MHz間的介電參數(shù)（相對(duì)介電常數(shù)ε'和介質(zhì)損耗因子ε″）、生理參數(shù)（乙烯釋放量和呼吸強(qiáng)度）和內(nèi)部品質(zhì)參數(shù)（SSC、硬度、pH值和含水率），分析介電參數(shù)的變化機(jī)理以及介電參數(shù)與內(nèi)部品質(zhì)之間的相關(guān)性，提出可用于判斷蘋果成熟的介電參數(shù)及介電參數(shù)值。

1 材料與方法

1.1 材料

處于生長發(fā)育后期的‘富士'蘋果。樣品于實(shí)驗(yàn)前一天隨機(jī)采摘于楊陵某果園的50多棵樹齡為11 a的蘋果樹，采摘時(shí)綜合考慮果樹陽面和陰面對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響?！皇?蘋果從開花到成熟，一般經(jīng)過180 d左右。實(shí)驗(yàn)從蘋果果樹開花的第110天（2013年7月25日，已過細(xì)胞膨大期）持續(xù)到第197天（2013年10月20日），此段屬于蘋果的生長發(fā)育后期。每隔10 d左右采樣一次，共采樣9 次，采樣時(shí)間分別為：7月25日、8月4日、8月15日、8月26日、9月8日、9月19日、9月28日、10月6日和10月20日。所用樣品均為形狀規(guī)則的無缺陷果。

1.2 儀器與設(shè)備

85070E-020末端開路同軸探頭、E5071C型網(wǎng)絡(luò)分析儀（配有Agilent Connection Expert和85070軟件）馬來西亞Agilent Technology公司；GY-3型硬度計(jì)中國艾德堡儀器有限公司；PR101a型數(shù)字折射儀 日本Atago公司；烘箱 天津泰斯特儀器有限公司；pHSJ-3F型pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；臺(tái)式電腦中國聯(lián)想公司。

1.3 方法

1.3.1 指標(biāo)測定

實(shí)驗(yàn)前用紙巾將果實(shí)表面擦拭干凈，每次用樣20～30 個(gè)。在室溫（22±2） ℃條件下依次測量生理參數(shù)（乙烯釋放量和呼吸強(qiáng)度）、介電參數(shù)（ε'和ε″）、硬度、SSC、含水率和pH值。

1.3.2 介電特性參數(shù)的測定

介電特性參數(shù)測試系統(tǒng)由85070E-020末端開路同軸探頭、E5071C網(wǎng)絡(luò)分析儀、85070C軟件組成。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀預(yù)熱1 h后，對(duì)其進(jìn)行開路、短路和50 Ω負(fù)載校準(zhǔn)；啟動(dòng)85070C軟件，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量頻率為20～4 500 MHz，設(shè)定對(duì)數(shù)坐標(biāo)下等間距采集點(diǎn)數(shù)為201。然后用開路（即空氣）、短路子及25 ℃去離子水校準(zhǔn)85070E探頭。測量時(shí)，將一個(gè)完整無損的蘋果橫放在小型支架上，提升支架使蘋果的赤道部位與垂直向下的探頭密切接觸，測量接觸點(diǎn)處蘋果的ε'和ε″，隨后在赤道上相繼間隔約90 °，選取另外3 個(gè)點(diǎn)測量。4 個(gè)測量點(diǎn)處介電參數(shù)的平均值作為該樣品的測定結(jié)果。

1.3.3 生理參數(shù)的測定

［3］的測定方法，將選用的無損樣品分為2 組，每組2～2.5 kg，分別放于體積約9.8 L的呼吸室中，密閉1 h后，對(duì)每組連續(xù)采樣2 次，測量乙烯釋放量和呼吸強(qiáng)度，測量數(shù)據(jù)的平均值作為該樣品的測量結(jié)果。

1.3.4 內(nèi)部品質(zhì)的測定

硬度的測定：用水果削皮刀削去介電參數(shù)測量點(diǎn)處的果皮，然后用GY-3型硬度計(jì)測量果肉硬度，4 個(gè)點(diǎn)處硬度的平均值作為該樣品的測量結(jié)果。

可溶性固形物含量的測定：在每個(gè)硬度點(diǎn)附近，取適量果肉放于家用壓蒜器中，用數(shù)字折射儀測量擠出果汁的SSC。4 個(gè)點(diǎn)測量的平均值作為SSC測量結(jié)果。

含水率的測定：在果實(shí)赤道部位均勻切取完整果肉5～10 g，放于鋁盒中，置于70 ℃的烘箱內(nèi)干燥24 h。根據(jù)烘前質(zhì)量和干燥后質(zhì)量，計(jì)算果肉的含水率，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，取平均值為測量結(jié)果。

pH值的測定：將剩余果肉用壓蒜器壓汁并攪拌均勻后，測量每個(gè)樣品的pH值，測量重復(fù)3 次，取平均值作為測量結(jié)果。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SigmaPlot 10.0和SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 頻率對(duì)發(fā)育后期蘋果介電參數(shù)的影響

在室溫下測定不同發(fā)育天數(shù)的蘋果在20～4 500 MHz的頻率范圍內(nèi)ε'和ε″的變化規(guī)律。由圖1可知，ε'值隨頻率的增大而單調(diào)遞減，尤其當(dāng)頻率小于100 MHz時(shí)，ε'值隨頻率的增大迅速減小。在整個(gè)測試頻段內(nèi)，ε″值隨頻率的增加先減小后增大，最小值在2 000 MHz左右。

由表1可知，雖然蘋果的發(fā)育天數(shù)對(duì)介電參數(shù)的變化規(guī)律沒有影響，但影響介電參數(shù)的值。當(dāng)蘋果的發(fā)育天數(shù)小于167 d時(shí)，隨著蘋果發(fā)育天數(shù)的增加，ε'和ε″逐漸減??；但在167 d之后，介電參數(shù)值隨時(shí)間的推移不再有明顯的減小趨勢(shì)。

2.2 發(fā)育后期蘋果內(nèi)部品質(zhì)的變化

由表2可知，隨著果實(shí)成熟度的增加，硬度呈下降趨勢(shì)，SSC和pH值呈上升趨勢(shì)，但含水率的變化趨勢(shì)不明顯。

2.3 發(fā)育后期蘋果生理特性的變化

測定發(fā)育后期蘋果乙烯釋放量和呼吸強(qiáng)度后，分析二者的變化規(guī)律。由圖2可知，發(fā)育112 d的蘋果比發(fā)育197 d的蘋果具有更高的呼吸強(qiáng)度。在整個(gè)發(fā)育過程中出現(xiàn)了2 次呼吸高峰，一次是在發(fā)育第131天，另一次是在發(fā)育第167天，且第2次峰值弱于第1次。果實(shí)生長發(fā)育120 d之前乙烯釋放量較小，隨后快速增長，到第155天時(shí)達(dá)到峰值，隨后又迅速減小，發(fā)育至第167天后乙烯釋放量較小且有小幅變化。整個(gè)發(fā)育后期，乙烯釋放高峰出現(xiàn)于第一次呼吸高峰之后的第23天，但出現(xiàn)在第二次呼吸高峰前的第13天。

當(dāng)果實(shí)處于乙烯釋放高峰和呼吸高峰之后，果實(shí)進(jìn)入衰老階段。由表1可知，當(dāng)果實(shí)發(fā)育第167天之后，27、41、915、2 450 MHz條件下的ε'均無顯著差異，說明完熟蘋果果實(shí)的介電參數(shù)變化較小，但果實(shí)的SSC和硬度有減小趨勢(shì)。SSC和硬度是衡量果實(shí)內(nèi)部品質(zhì)的主要指標(biāo)，品質(zhì)優(yōu)良的蘋果應(yīng)該具有較高的SSC和硬度［22-23］。因此，本實(shí)驗(yàn)認(rèn)為蘋果的最佳采收期應(yīng)該在開花后第167天左右。當(dāng)蘋果的開花發(fā)育時(shí)間未知時(shí)，對(duì)于‘富士'蘋果，可以以發(fā)育第167天果實(shí)的介電參數(shù)值，如27 MHz或者41 MHz條件下的ε'（約為34和31）作為判斷果實(shí)是否發(fā)育成熟的指標(biāo)。

2.4 介電參數(shù)與內(nèi)部品質(zhì)的關(guān)系

為了了解發(fā)育后期蘋果的介電參數(shù)與內(nèi)部品質(zhì)的關(guān)系，建立了201 個(gè)頻率下SSC、硬度（firmness，F(xiàn)）、pH值和含水率（moisture content，MC）分別與ε'和ε″的線性關(guān)系式如下：

y=ax+b

式中：y為SSC、硬度、pH值和含水率；x為ε'和ε″；a和b為擬合系數(shù)。

圖3表明，ε'和ε″與SSC和pH值之間存在負(fù)的線性相關(guān)性，而與硬度和含水率間存在正的線性相關(guān)性。由圖3a可知，當(dāng)頻率小于100 MHz時(shí)，ε'與SSC相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值隨頻率的增大而增大，且均大于0.93，但當(dāng)頻率大于100 MHz時(shí)，該相關(guān)系數(shù)隨頻率的增大而減小。在測量頻率的中間頻段，即30～2 000 MHz的范圍內(nèi)，ε″與SSC存在較好的線性相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值均大于0.89，最大值0.95出現(xiàn)在60～150 MHz的范圍中。

由圖3b可知，ε'與硬度的相關(guān)系數(shù)總體上隨著頻率的增大而增大，其最小值0.79 出現(xiàn)在100 MHz附近，最大值0.88出現(xiàn)在4 500 MHz。在30～2 000 MHz的范圍內(nèi)，ε″與硬度的相關(guān)系數(shù)均大于0.73，其最大值0.82出現(xiàn)在1 300 MHz左右。

ε'與pH值的線性相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值均大于0.88，最大值0.96出現(xiàn)在270 MHz左右；ε″與pH值線性相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值在27～44 MHz之間達(dá)到0.98（圖3c）。ε'和ε″與含水率的線性相關(guān)系數(shù)的最大值分別為100 MHz時(shí)的0.70和390 MHz時(shí)的0.73（圖3d）。結(jié)果表明，除了含水率外，發(fā)育后期蘋果的SSC、硬度和pH值間與ε'和ε″在某些頻率下存在良好的線性相關(guān)性，可以以某一頻率下的介電參數(shù)值預(yù)測蘋果的內(nèi)部品質(zhì)（表3）。

3 結(jié) 論

在果實(shí)發(fā)育期間，生命活動(dòng)的作用將果實(shí)內(nèi)的淀粉轉(zhuǎn)化為糖。隨著時(shí)間的積累，果實(shí)的含糖量逐漸增加，且發(fā)育初期增加較快［3］。隨著果實(shí)逐漸成熟，果實(shí)內(nèi)的有機(jī)酸含量逐漸減少，導(dǎo)致pH值減??；細(xì)胞壁的組成成分（果膠、纖維素和半纖維素）含量減小，導(dǎo)致細(xì)胞間松弛、果實(shí)硬度下降。在生長發(fā)育過程中，果實(shí)的內(nèi)部品質(zhì)會(huì)受溫度、光照、降雨量等環(huán)境因素的影響。果實(shí)的含水率一方面受降雨和自身呼吸作用的影響，使其內(nèi)部水分含量增多；另一方面隨著果實(shí)不斷成熟，其內(nèi)源乙烯含量增加，乙烯會(huì)增加細(xì)胞膜的通透性［24］使果實(shí)的蒸騰作用大大增強(qiáng)，消耗大量水分，這一系列因素使得發(fā)育后期果實(shí)的含水率未表現(xiàn)出明顯的變化趨勢(shì)（表2）。同一頻率下介電參數(shù)值的顯著性差異情況不同（表1）。尤其是最后4 次測量的ε'，其差異顯著不明顯，說明蘋果果實(shí)內(nèi)部成分的變化沒有對(duì)其宏觀的介電參數(shù)值產(chǎn)生顯著的影響（P＜0.05）。

蘋果屬于呼吸躍變型果實(shí)。本實(shí)驗(yàn)中，在生長發(fā)育第131天之前，果實(shí)幼嫩，呼吸旺盛；生長發(fā)育的131～155 d，隨著果實(shí)細(xì)胞的不斷膨大，其呼吸強(qiáng)度逐漸減弱；生長發(fā)育的第155天以后，果實(shí)開始成熟，并隨著乙烯釋放高峰的到來，呼吸強(qiáng)度突然上升，直至果實(shí)完熟時(shí)達(dá)到第二次呼吸高峰；隨后呼吸強(qiáng)度開始下降，果實(shí)進(jìn)入衰老階段［24］。2013年7—8月，陜西地區(qū)出現(xiàn)的長時(shí)間連續(xù)降雨，導(dǎo)致氣溫降低，從而有可能抑制了果蔬的呼吸作用［25］，使得呼吸強(qiáng)度出現(xiàn)突然減弱的趨勢(shì)（圖2）。

在20～4 500 MHz的頻率范圍內(nèi)，ε'隨頻率的增加而減小，ε″隨頻率的增加先減小后增大，最小值出現(xiàn)在約2 000 MHz處。發(fā)育時(shí)間對(duì)蘋果介電參數(shù)隨頻率變化的規(guī)律沒有影響，但卻使果實(shí)的ε'和ε″值隨發(fā)育時(shí)間的增加而減小。呼吸高峰之后ε'變化不顯著。在蘋果果實(shí)發(fā)育后期，總體上，硬度呈下降趨勢(shì)，SSC和pH值呈上升趨勢(shì)，但含水率變化不明顯。SSC和pH值與ε'和ε″之間存在負(fù)的線性相關(guān)性，硬度和含水率與ε'和ε″間存在正的線性相關(guān)性。本實(shí)驗(yàn)說明蘋果的介電特性與生理特性之間存在必然的聯(lián)系，介電特性是內(nèi)部物質(zhì)成分變化的反映，可以依據(jù)介電參數(shù)值預(yù)測蘋果內(nèi)部品質(zhì)，以及判斷蘋果是否發(fā)育成熟。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為開發(fā)基于介電特性的便攜式水果品質(zhì)及成熟度檢測儀提供理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 馬寶焜. 紅富士蘋果： 優(yōu)質(zhì)果品生產(chǎn)技術(shù)［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 1993： 225.

［2］ 郭文川. 果蔬介電特性研究綜述［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2007， 23（5）：284-289. DOI：10.3321/j.issn：1002-6819.2007.05.054.

［3］ 郭文川， 朱新華， 鄒養(yǎng)軍. 蘋果果實(shí)成熟期間電特性的研究［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2007， 23（11）： 264-268. DOI：10.3321/ j.issn：1002-6819.2007.11.049.

［4］ 郭文川， 朱新華， 周闖鵬， 等. 西紅柿成熟度與電特性關(guān)系的無損檢測研究［J］. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究， 2002， 23（6）： 458-460. DOI：10.3969/ j.issn.1000-0275.2002.06.015.

［5］ BHOSALE A A， SUNDARAM K K. Firmness prediction of the apple using capacitance measurement［J］. Procedia Technology， 2014， 12：163-167. DOI：10.1016/j.protcy.2013.12.470.

［6］ CASTRO-GIRáLDEZ M， FITO P J， CHENOLL C， et al. Development of a dielectric spectroscopy technique for the determination of apple（Granny Smith） maturity［J］. Innovative Food Science & Emerging Technologies， 2010， 11（4）： 749-754. DOI：10.1016/j.ifset.2010.08.002.

［7］ 張立彬， 胥芳. 蘋果的介電特性與新鮮度的關(guān)系研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 1996， 12（3）： 186-190. DOI：10.3321/ j.issn：1002-6819.1996.03.039.

［8］ 張立彬， 胥芳， 賈燦純， 等. 蘋果內(nèi)部品質(zhì)的電特性無損檢測研究［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2000， 16（3）： 104-106. DOI：10.3321/ j.issn：1002-6819.2000.03.030.

［9］ 李英， 宋景玲， 韓秋燕. 桃子電特性與內(nèi)部品質(zhì)指標(biāo)關(guān)系的研究［J］.農(nóng)機(jī)化研究， 2007， 29（8）： 123-124. DOI：10.3969/j.issn.1003-188X.2007.08.040.

［10］ 唐燕， 杜光源， 張繼澍. 桃的介電特性和品質(zhì)關(guān)系［J］. 食品科學(xué)，2012， 33（9）： 68-71.

［11］ 陳克克. 水果介電特性及其與品質(zhì)關(guān)系的研究［D］. 陜西： 西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2009： 21-26.

［12］ 袁子惠， 廖宇蘭， 翁紹捷， 等. 芒果介電特性與內(nèi)部品質(zhì)的關(guān)系［J］.農(nóng)機(jī)化研究， 2011， 33（10）： 111-114. DOI：10.3969/j.issn.1003-188X.2011.10.028.

［13］ 唐燕， 杜光源， 張繼澍. 獼猴桃電特性與生理特性關(guān)系研究［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2012， 43（3）： 97-102. DOI：10.6041/ j.issn.1000-1298.2012.03.019.

［14］ 劉亞平， 劉興華， 李紅波. 葡萄冷藏中電學(xué)參數(shù)與質(zhì)地特性變化規(guī)律［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2011， 27（10）： 343-348. DOI：10.3969/ j.issn.1002-6819.2011.10.060.

［15］ GUO W C， ZHU X H， NELSON S O， et al. Maturity effects on dielectric properties of apples from 10 to 4500 MHz［J］. LWTFood Science and Technology， 2011， 44（1）： 224-230. DOI：10.1016/ j.lwt.2010.05.032.

［16］ 郭文川， NELSON S O， TRABELSI S， 等. 蜜瓜和西瓜果汁的射頻介電特性及其與糖度的關(guān)系［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2008， 24（5）： 289-292. DOI：10.3321/j.issn：1002-6819.2008.05.065.

［17］ 郭文川， 陳克克. 桃10～4500 MHz間的介電特性與內(nèi)部品質(zhì)關(guān)系分析［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2010， 41（3）： 134-138. DOI：10.3969/ j.issn.1000-1298.2010.03.028.

［18］ GUO W C， NELSON S O， TRABELSI S， et al. 10-1800-MHz dielectric properties of fresh apples during storage［J］. Journal of Food Engineering， 2007， 83（4）： 562-569. DOI：10.1016/ j.jfoodeng.2007.04.009.

［19］ GUO W C， ZHU X H， YUE R， et al. Dielectric properties of Fuji apples from 10 to 4500 MHz during storage［J］. Journal of Food Processing and Preservation， 2011， 35（6）： 884-890. DOI：10.1111/ j.1745-4549.2011.00541.x.

［20］ GUO W H， SHANG L， ZHU X H， et al. Nondestructive detection of soluble solids content of apples from dielectric spectra with ANN and chemometric methods［J］. Food and Bioprocess Technology， 2015，8（5）： 1126-1138. DOI：10.1007/s11947-015-1477-0.

［21］ 郭文川， 商亮， 王銘海， 等. 基于介電頻譜的采后蘋果可溶性固形物含量無損檢測［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2013， 44（9）： 132-137. DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2013.09.024.

［22］ 馬玉娟， 趙見軍， 鄧紅， 等. 陜西洛川富士鮮蘋果品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)及分級(jí)體系的構(gòu)建［J］. 食品科學(xué)， 2015， 36（1）： 69-74. DOI：10.7506/ spkx1002-6630-201501013.

［23］ 孟憲軍， 公麗艷， 畢金峰， 等. 中早熟蘋果果實(shí)品質(zhì)因子的選擇［J］.食品科學(xué)， 2013， 34（23）： 72-76. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201323016.

［24］ 馮雙慶. 果蔬貯運(yùn)學(xué)［M］. 2版. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2008： 58.

［25］ 劉偉， 孟令偉， 盧立新. 溫度對(duì)水果呼吸速率的影響［J］. 包裝工程，2011， 32（7）： 18-21.

Relationship between Dielectric Properties and Physicochemical Properties of Apples during Late Developmental Period

KONG Fanrong， GUO Wenchuan*
（College of Mechanical and Electronic Engineering， Northwest A&F University， Yangling 712100， China）

To understand the changing patterns of dielectric properties， physiological properties and internal qualities during the late developmental period of apples and to illustrate the relationship between them， open-ended coaxial-line probe technology was used to measure the dielectric constant ε' and dielectric loss factor ε″ of apples over the frequency range of 20-4 500 MHz during the last three months of fruit development， along with the physiological parameters （the amount of released ethylene and respiration intensity） and internal qualities （soluble solids content （SSC）， firmness， pH and moisture content）. The results showed that ε' decreased with increasing frequency， and ε″ had minimum values at around 2 000 MHz. During fruit development， the dielectric constant ε'， dielectric loss factor ε″ and firmness decreased， while SSC and pH increased with maturity. The peak of released ethylene was found between two respiration peaks. There were good linear relationships among dielectric constant ε'， dielectric loss factor ε″， SSC， firmness and pH in some frequency ranges. This study indicated that the dielectric properties were a comprehensive reflection of physiological properties and internal qualities. The maturity of apples could be judged by dielectric constant ε' and dielectric loss factor ε″. It is feasible to assess internal qualities of apples using a permittivity value at a given frequency.

apple； fruit development period； dielectric constant； dielectric loss factor； physiological properties； quality

10.7506/spkx1002-6630-201609003

S661.1；O472.4

A

1002-6630（2016）09-0013-05

孔繁榮， 郭文川. 發(fā)育后期蘋果的介電特性與理化特性的關(guān)系［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（9）： 13-17. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609003. http：//www.spkx.net.cn

KONG Fanrong， GUO Wenchuan. Relationship between dielectric properties and physicochemical properties of apples during late developmental period［J］. Food Science， 2016， 37（9）： 13-17. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/ spkx1002-6630-201609003. http：//www.spkx.net.cn

2015-06-22

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31171720）

孔繁榮（1991—），女，碩士研究生，主要從事農(nóng)產(chǎn)品的介電特性無損檢測技術(shù)研究。E-mail：18700943588@163.com

*通信作者：郭文川（1969—），女，教授，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品和食品品質(zhì)無損檢測技術(shù)研究。E-mail：guowenchuan69@126.com