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1、三个成熟阶段的桃子在存储过程中的的呼吸率和机械特性摘要（Abstract）水果的物理、生理和力学特性对水果的收获后期处理很重要。对各生理成熟阶段的桃子的物理特性进行测量,获得以下值:球度(0.98),密度(0.998 g立方厘米),堆积密度(0.61 g立方厘米),孔隙度(0.38),和堆积系数(0.70)。测量存储在室温下的各成熟阶段(绿色,半黄色和黄色)的桃子的呼吸率和机械特性(压缩载荷、应变和表观弹性模量)，半黄色的水果比相应的绿色和黄色的表现出更高的呼吸率。桃子的组织显示各向异性行为,机械特性随压缩载荷取向变化(切向和径向)。桃子的机械特性表现出强烈依赖收获的成熟度和衰老进展的速度。1
2、. 介绍粮农组织估计(2011)表明,在发展中国家水果和蔬菜的损失每年在40%至50%之间，其中大约有16%由于缺乏收获后处理,特别是在配送环节，相关技术处理有局限性。在墨西哥,68.5%的桃子生产者声称种植桃子是赚钱的，但销售（市场）被昆虫和机械损伤限制。任何机械损伤对水果组织立即造成酚类化合物通过邻苯二酚氧化酶发生氧化反应时要求增加耗氧量的结果。这种影响长时间存在受损区域相邻组织的细胞呼吸作用中。改变水果的整体代谢,进而导致酶变暗,催化乙烯生产,加速水损失和组织容易受到真菌感染(卡德尔，2002;尼和米勒,2002)。在过去的40年的研究已经明确表示，需要确定每个水果的物理力学性质，尤其是
3、由于这些性质与它的不同类型的机械损伤的敏感性程度:撞击、振动、和压缩、之间的密切关系。许多研究人员已经使用准静态力学测试获得水果的机械和结构属性的客观数据，由于在这样的条件下，压缩或拉伸试验的force-strain曲线的第一部分是线性的并且是符合弹性特征的(伯恩,2002;ASAE,2002)因此,它在表观弹性模量和其他参数是非常重要的,如在应变和压缩负荷计算时应变小于对应于第一个拐点,拐点出现表示曲线的斜率在变化，同时表明某种类型组织内的裂缝开始产生（Mohsenin,1970;ASAE,2005)。此外,它主要考虑到果实组织的弱点,如较低的压实和薄壁组织形状的排列的细胞结构,导致各向异性
4、力学行为,从不同的方向施加的机械负荷的不同回应(汗,文森特,1990;膝盖和米勒,2002)。水果的机械强度是其内在因素：结构、形态,成熟阶段,品种差异,同种品种之间差异,收货后处理条件的组合结果(怀特罗克etal ,1999;凯斯Paull,2004;ASAE,2005)。机械强度随着时间的推移不是常数,因为它主要取决于新陈代谢发生变化的速率(Gaoet al., 1989; Bentini et al., 2009)。在水果贮藏期评估机械强度的相关变量变化大小很重要。结果可能在计算机仿真模型的发展中有着重要的应用，并用于研究水果的流变特性(刘易斯etal ,2008;Gyeong-Wone
5、tal,2008;Kursat侯赛因et al,2011)和分类设计、包装和运输系统,而达到减少损失的目的。基于以上,本研究的目标是:(一)确定桃子在三个成熟阶段的物理性质(长度,大直径,小直径,几何平均直径,球度,表面积,重量,体积,真密度、堆积密度、孔隙度和堆砌系数)。(b)研究储存室温(20 2 C)对各成熟阶段收获的桃子的呼吸率的影响,和(C)评估室温下储存的桃子的机械性能(压缩载荷、应变和表观弹性模量),作为其成熟阶段的参数和压缩载荷的定向。2.材料和方法 2.1 材料该桃子(碧桃l .)研究成果来自于墨西哥州科特佩社区的一个实验果园(1855029.3200 1855029.320
6、0 n o)。根据桃子表面的颜色对其三个成熟阶段进行研究,使用任意规模:绿色状态(M1)相当于果实25%的表面黄了,中黄色状态(M2)相当于水果与0%的表面黄了,黄色状态(M3)相当于水果100%的表面都黄了。每个成熟度阶段的收获分别在花期后的117天,120天和123天,水果成熟收获后立即放置在垫好棉被的瓦楞纸箱里并只能平放一层从而避免压坏桃子。大约三小时内水果被运输到位于墨西哥州特斯科科的查宾戈自治大学和研究生学院的农业工程机械学部门。在实验室里,另一个分类是靠视觉感知把损坏的丢掉。水果被储存在室温下(202 C)直到试验完成。2.2 物理特性收获后,相应每个成熟阶段立即随机挑出50个桃子
7、对他们的物理性质进行测定。用涂鲁培数字卡尺长度(L),大的直径垂直于L(M)和较小的直径垂直于L和M(N)(图1)测定(CALDI -6 mp,Truper Herramientas,S.A.的简历墨西哥,墨西哥)。从获得的数据,几何平均直径(Dg和水果的球度()计算方程式为(1)和(2)(Mohsenin,1986):图1图示中(L)表示长度,(M)表示大直径,，（N）表示小直径。 (1)=Dg/L (2)Dg是几何平均直径，是球度。这种评估球度方法是假设果实体积等于一个截距为L,M,N的三轴椭球的体积，外接球直径是椭球的最长截距(Mohsenin,1986)。果实表面积(S)计算方程式为(
8、3)(McCabe et al .,2001): （3）S是表面积，Dg是几何平均直径。 用数字电子天平称每个水果的重量(冒险家Pro AV8101排开公司,松溪,美国新泽西)。水果体积用排水法得到。将1L水注入一个有刻度的2 L圆柱容器中,然后将已知重量的水果完全沉浸在里面。记录排水量和容器总重量。水果密度(qf)的计算公式为(4)(Rafiee et al .,2007): (4) 和分别是室内平均温度为20下的水果密度和水密度(0.998 g立方厘米)，Wf和Ww分别是水果重量和排水后的重量。 堆积密度（）是用美国分析化学家协会化学分析法(1990)测得的。根据样本体积把样本放到一个已知
9、重量和容量的的容器中。这时，用到一个厘米,重530克的矩形瓦楞纸箱(Yahya etal ,2013)。随机抽取三个成熟度阶段的样本水果并从15厘米的高度放入，然后轻轻摇动箱子避免水果被压实。只考虑水果箱的体积是不变的。随后箱子重量已知,堆积密度()的计算方程式为(5): (5) 是堆积密度,Wt和Vb分别是水果与箱子的总重量和空箱子的体积。孔隙度或空隙率(）的计算公式为(6)（Mohsenin,1986;Vursavus et al ,2006): (6)其中是孔隙度、和分别是水果密度和堆积密度。是果实三个成熟阶段堆积密度的平均值，堆积系数()是放在盒子里面的水果的的总体积与和空盒子体积之间
10、的关系,计算方程式为(7)(Topuz et al .,2005 (7)为堆积系数,Vt和Vb分别是水果总体积和空盒的体积。 由于颜色是田间收获桃子的唯一标准,因此对应于每个成熟度阶段摘10个水果来重点测量这个变量(便携式爱色丽公司分光光度计,型号3290,爱色丽公司Inc .)大急流,密歇根州,美国)。在每个水果的表面确定三个不同点分别测定该点的亮度平均值(),色相角(色调)和颜色纯度(色度)。同样的,测量五天水果每日的重量并计算每日的重量减少量与最初一天的重量的百分比。2.3 机械特性前三天在室温为202 摄氏的条件下，做单轴压缩试验测定水果的压缩负载(N)、应变(mm )和表观弹性模量(
11、MPa)(罗森塔尔,1999;伯恩,2002)。实验设备为一台英斯特朗万能力学试验机(型号3382,诺伍德,美国)和一个速度为30 mm 的直角机头(ASAE,2005)和100 kN测力传感器。使用钻孔器和一把锋利的刀从每个水果的赤道区的对边取出两个直径和高度都为15mm的圆柱样本。挑选出的指定大小的样本的高度应等于或小于它的直径;否则,由于压曲压，缩试验就变得不经济也不可靠了(Shaw and Young, 1988)。第一个示例是在轴的垂直取向上获得的，第二个是在同一轴的平行方向上获取的(图2)。图2图示中的样本桃子的剖面图显示果皮内的细胞方向、细胞间隙和维管束。表面附近的细胞和细胞间隙
12、呈球形并且是无序排列的,然而内部是径向细长的并且是径向排列的。阴影区域表示细胞间隙，粗线表示维管束 (adapted from Khan and Vincent (1993), Chalermchat et al. (2010).。假设水果的薄壁细胞是有组织的从内果壁到果壁外边缘径向排列的,与细胞间和维管束一样(汗,文森特,1990)。用“径向”和“切向”描述柱状样品上的压缩负荷方向。“径向”是指压缩力的径向延伸和细胞列的纵向展开方向,“切向”是指压缩力在平行于细胞列切线的轴线上传递的方向。通过初步压缩试验和负载-应变图的应用,样品的压缩距离得到确定。这相当于压缩载荷-应变曲线上变形的第一个拐
13、点，它的特点是增加样品的应变,但压缩荷载不变(ASAE,2005;Sadrnia et al .,2008)。当材料的应变适当,负载和应变之间的呈线性关系,在这些情况下组织可以定义为一种弹性材料(Moreira et al .,2007;Bentini et al .,2009)。上述的机械特性从载荷-应变曲线图的线性区域获得。2.4 生理特性收获后大约三小时,水果的呼吸率通过由一个空气压缩机,一套气体混合面板设备和一组阀门和一个气压控制装置,和一个带两个洞的塑料容器(年轻Biale,1962)。在容器中放置已知重量的水果以及二氧化碳和温度测量器(7001年Telaire模型,通用电气公司、钙
14、、美国)。仪表连接到数据采集系统的外部通道。数据采集系统安装在一台使用HOBOwareLite3.1.0软件的私人电脑上来采取连续数字。用以上两仪器,记录以下变量:二氧化碳(ppm),温度（）和相对湿度(%)。随后,由进入容器的空气体积流量数据，容器进出口的空气中的二氧化碳浓度,和容器内的水果重量,得到在室温为202 C下储存了4天的呼吸率计算公式(8)： (8)Rr是呼吸率,F是通过混合器仪表板的空气流量,P是容器内水果的重量，下标“o”和“i”分别是是容器出口和进口的二氧化碳浓度。 2.5 数据分析设计一个随机实验测定桃子的物理、机械和生理特性。呼吸率图所示的标准误差的三个观察值的平均值。
15、减少值为了确定三个成熟阶段之间的差异，简单的分类和方差分析被应用于物理属性和重量减少值。方差多因素分析法被用来确定哪些因素(成熟阶段,压缩加载方向和存储天数)对桃子的机械性能有统计上的重大影响。使用图基的多范围测试法确定每个重要因素，这方法明显不同于其他。确保。使用Windows 9.2统计软件的统计分析系统分析数据(SAS研究所Inc ,卡里、数控、美国)。3 结果与讨论3.1 物理性质 表1所示， 三个成熟阶段的桃子的亮度()、色相角(色调)和颜色纯度(浓度)值不同。明度的变化,色度和色调值表明,随着成熟度的增加桃子表现的更强烈并且变为更亮的红黄色。与果实形态有关的属性值:几何平均直径(Dg),球度()和表面面积(S)在不同的成熟阶段(表2)并没有显著的不同。Dg、和s的平均值分别是50.0毫米,0.98和78.7平方厘米。对于其他品种的桃的类似属性值已经在文献中报道。Z
