桃采后果肉光学特性与糖类含量及组织微观形态关联研究

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可溶性固形物和硬度是评价桃果实品质的重要指标。光进入桃组织与化学成分和物理结构相互作用,发生吸收和散射作用,导致光发生衰减。光学技术通过收集衰减的光获取组织内部信息,实现了可溶性固形物和硬度的快速预测。为进一步了解光学技术定量检测可溶性固形物和硬度的机理,改善模型的精度和适用性,在国家自然科学基金“果实采后光学特性与其糖类代谢以及超微结构改变的关联机制”(2016-2020,31671926)的支持下,本文借助积分球技术,分离了光的吸收和散射性质。并以软溶质‘白凤’和硬溶质‘霞晖八号’桃为研究对象,定量分析常温(20℃,6d)贮存期间果肉可溶性糖(果糖、葡萄糖、蔗糖、总糖)、果胶(水溶性果胶、原果胶、总果胶、原果胶指数)、组织微观形态(等效直径、圆度、细胞壁厚度、细胞间隙率)分别与可见-短波近红外(600~1 050nm)和短-中波近红外(1 100~1 650nm)区域光学吸收和散射性质的关系。本文具体研究内容及结果如下:1.桃果肉光学特性与可溶性糖的关联研究可溶性糖为可溶性固形物的主要成分。为探讨基于光学技术预测可溶性固形物的机理,获取了‘白凤’和‘霞晖八号’桃贮藏过程中吸收系数μa及约化散射系数μ’s。结合贮藏过程中果肉可溶性固形物及可溶性糖类(果糖、葡萄糖、蔗糖、总糖)含量变化,分析了μa和μ’s与可溶性固形物及可溶性糖类的联系,并构建了含量预测模型。结果表明:不同溶质桃子中,桃果肉的SSC、葡萄糖、蔗糖、总可溶性糖和μa均先上升后下降,μ’s呈逐渐下降趋势。桃果肉中SSC与3种可溶性糖中蔗糖最相关(r=0.972~0.986)。SSC、蔗糖与光学特性相关性也最高,平均相关系数≥0.654,且基于μa和μ’s建立的预测模型也最优(Rp2≥0.552)。因此,基于可见-短波近红外与短-中波近红外的光学技术能够实现SSC的预测可能和蔗糖与吸收及散射性质的高度相关有关。2.桃果肉光学特性与组织微观形态的关联研究桃果实采后代谢导致组织微观形态变化,进而引起果实软化。为探究基于光学技术预测硬度的机理,获取了‘白凤’和‘霞晖八号’桃贮藏过程μa及μ’s。结合贮藏过程中果肉硬度及组织微观形态(等效直径、圆度、细胞壁厚度、细胞间隙率)变化,分析了μa和μ’s与硬度及组织微观形态的联系,并构建了预测模型。结果表明:不同溶质桃中,果肉的硬度、等效直径、细胞壁厚度和μ’s呈逐渐下降趋势,间隙率逐渐增加,μa均先上升后下降。硬度与组织微观形态相关,特别是细胞间隙率和细胞壁厚度(r=0.750~0.920)。此外,‘白凤’桃中,硬度和细胞间隙率、细胞壁厚度与μ’s有较好的相关性,平均相关系数≥0.922,且基于μ’s构建的预测模型也较优(Rp2≥0.796)。而在‘霞晖八号’桃中,硬度和细胞壁厚度与μ’s有较好的相关性,平均相关系数≥0.977,且基于μ’s建立的预测模型也较优(Rp2≥0.702)。因此,基于可见-短波近红外与短-中波近红外的光学技术能够实现硬度的预测可能和组织微观形态中细胞间隙率、细胞壁厚度与散射性质的高度相关性有关。3.桃果肉光学特性与果胶物质的关联研究细胞壁厚度是影响桃光学散射特性的主要原因,而果胶是构成细胞壁的主要成分。通过探究果胶与光学特性的关系将有助于进一步阐释基于光学技术预测硬度的机理。获取了‘白凤’和‘霞晖八号’桃贮藏过程μa及μ’s。结合贮藏过程中果实硬度及果胶组分(总果胶、水溶性果胶、原果胶及原果胶指数)含量变化,分析了μa和μ’s与硬度及果胶组分的联系,并构建了预测模型。结果表明:不同溶质桃中,桃果肉的硬度、原果胶、原果胶指数和μ’s呈逐渐下降趋势,水溶性果胶逐渐增加,μa均先上升后下降。两种桃中硬度与原果胶指数相关性均较高(r=0.902~0.912)。硬度、原果胶指数与光学散射相关性也最高,平均相关系数≥0.973,且基于μ’s建立的预测模型也最优(Rp2≥0.751)。因此,基于可见-短波近红外与短-中波近红外的光学技术能够实现硬度的预测可能和细胞壁中的原果胶指数与散射性质的高度相关有关。这也证明了基于光学技术的桃果实硬度预测是通过果胶组分变化引起细胞壁结构改变并影响光学散射实现的。
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