[发明专利]一种利用介电特性无损检测芹菜品质变化的方法

说明书

技术领域

本发明属于农产品质量检测领域，特别涉及无损检测方法和装置，可以应用于贮藏及流通领域芹菜品质的在线监测。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对优质蔬菜的消费量日益增大。芹菜是我国普遍食用的一种蔬菜，不仅含有丰富的蛋白质、维生素、矿质元素等营养成分，而且含有特殊的降压、降血脂、抗癌等活性物质，被认为是重要的天然保健食品。但其采后新鲜度下降快，品质变化较大，常表现出表面皱缩萎焉、脱绿黄化、光泽减退、组织老化等现象。对其品质的监控主要依靠感官评价和化学法，采用感官测试时，往往含有主观因素，这无疑就影响了对芹菜品质的正确评定，常规的理化方法取样操作复杂、分析测试时间长，自动化、智能化程度不高，难以实现定量化和大规模连续检测。寻找一种简单、快速、无损的检测方法对芹菜的贮藏保鲜和运输具有重要意义和推广价值。

目前，介电特性的研究是食品物性学领域的一个研究热点，在食品科学研究中应用于产品品质分析，为新鲜蔬菜品质无损检测提供了一条新途径。介电特性用于农产品质量检测在现有的文献资料中仅有对谷物等粮食作物含水量测定的记载，以及利用介电特性检测形状规则的果品材料新鲜度的报道，但对于蔬菜类物料的基础电特性及品质无损检测技术的研究报道很少，特别是像芹菜这样的既有叶又有茎、形状不规则、大小难以确定的物料更是未见报道。本发明在国内外未见报道。

发明内容

为了实现快速无损检测芹菜品质，本发明利用自制平行板电容器监测芹菜采后贮藏过程中对外加电场的响应情况，该装置的特征在于：包括一台信号接收和处理仪器(介电参数测量仪器，LCR-3532，HIOKI)，信号输出和记录装置(计算机)，测量装置(带有屏蔽罩的平行板电容器)以及连接线等。测量装置中的屏蔽罩由网状金属丝制作而成，平行板电容器采用的两块15cm×15cm，0.1cm厚不锈钢板作为两极，两极板间可以通过绝缘垫块调整间距。

植物组织可近似看作两相组成系统：一相是由细胞壁、细胞膜构成的细胞间组织，它具有较明显的半导体性质和介电特性，具有较大的电阻。另一相是细胞内液和细胞外液，它们含有多种导电离子具有离子导电性，电阻较小，其电物性与含水率有较明显的相关关系。鲜活的植物物料的细胞壁、细胞膜较厚，离子通透性差，电阻很大、电容较小。当细胞活性降低，一方面造成细胞壁、细胞膜溶解、变薄，使其离子通透性增加，电容增加，电阻降低。同时，由于细胞水分减少又造成细胞液中导电离子移动阻力增大使其电阻升高。这两种过程共同影响着植物体的导电能力。当前者影响大于后者时电容增加，反之则电容下降。因此，蔬菜贮藏过程中利用介电参数的改变反映蔬菜品质的变化具有可行性。

以往对芹菜等农产品的品质鉴别是通过人们感官的定性判断或者通过实验仪器或试剂的定量判断，前者主观性和随意性较大；后者较为准确，但较为复杂，费时费力。这一发明介于定性与定量判断之间，利用芹菜贮藏过程中自身介电参数的波动性变化判断其品质的变化，可以实现快速无损检测芹菜的内部品质(新鲜度)，并用于判断芹菜新鲜度等级。

介电特性测量结果除了与实验对象芹菜有关外，还与测量时的板间电压、两极板间距以及空气的温湿度有一定关系。在进行快速无损检测的预备实验过程中得到以下结果：介电参数随着两极板的间距变化呈现波动性的变化，在板间距为1cm-7cm范围内，随着板间距的增加，阻抗和电感增大，电容减小；在湿度基本不变的情况下，随着温度的升高，阻抗和电感降低，电容增大。因此，在进行芹菜品质变化的无损检测过程中，我们选取固定的板间距和板间电压，并在温差和湿度变化不大的环境下进行测定。

附图说明

图1检测装置示意图

图2电极板示意图

图3控制电路示意图

具体实施方式

1.样品的分组

将芹菜样品随机分为三组，将第一组置于平行板电容器之间测定介电参数的变化，第二组每6小时测定一次理化指标，包括颜色、失重率、呼吸强度、抗坏血酸含量、过氧化氢酶活力和硬度等指标，第三组为对照组，并做重复实验。

2.介电特性的测量

将第一组芹菜样品置于两平行极板间，在1V～5V范围内对电压波动性进行测定的结果统计分析，确定3V为最佳的测定电压。在100Hz～5MHz范围内选取17个频率进行测定，通过不同频率下测量值平均偏差、标准差和变异系数的计算，确定了100kHz为测定的频率。选取F＝100kHz频率对贮藏过程中的芹菜介电特性进行连续测定。每隔6小时记录测量过程中阻抗和电容的数值波动变化。

3.理化指标的测定