香蕉后熟過程中顏色變化的機(jī)理研究分析

1、 題目 香蕉后熟過程中顏色變化的機(jī)理 姓名與學(xué)號(hào) 朱佳俊 3120100157 年級(jí)與專業(yè) 大四 生物系統(tǒng)工程 指導(dǎo)老師 李曉麗 實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：生物系統(tǒng)信息采集綜合設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 李曉麗 成績(jī)：_實(shí)驗(yàn)名稱：香蕉后熟過程中顏色變化的機(jī)理研究 實(shí)驗(yàn)類型：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、探究水果后熟過程中顏色變化的機(jī)理2、建立水果顏色與光譜變化模型3、熟悉近紅外光譜儀的使用方法4、學(xué)習(xí)光譜的分析處理方法實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理二、實(shí)驗(yàn)原理香蕉表皮顏色影響因素：葉綠素，類胡蘿卜素含量利用紅外光譜法測(cè)定香蕉表皮紅外光譜，提取特征波段的反射率，同時(shí)測(cè)定材料葉綠素，類胡蘿卜素含量，兩者建立模型，同時(shí)驗(yàn)證其模型的準(zhǔn)確性。

2、植物葉片的葉綠素對(duì)可見光有較強(qiáng)烈的吸收作用，650700 nm波段足葉綠素的強(qiáng)吸收帶，其中葉綠素在680和700 nm波長(zhǎng)處的吸收峰最為明顯；700750 nm波段光譜曲線陡而凡接近于直線，其斜率與植物單位葉面積所含葉綠素的含苗有關(guān)。三、主要儀器設(shè)備：材料：香蕉，實(shí)驗(yàn)所用香蕉均產(chǎn)自廣西玉林香蕉園。采用一系列成熟度的香蕉，最青的為8成左右。置于常溫下大約7-10天可以完成后熟作用，可以食用。儀器設(shè)備：電子天平，震蕩攪拌器，乙醇，丙酮，分光光度計(jì)，近紅外光譜測(cè)定儀，一次性手套，鑷子，剪刀，10ml試管。四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟：1. 實(shí)驗(yàn)材料分組：挑選大小均勻、無(wú)病蟲害和機(jī)械傷的不同成熟度的6組香蕉

3、，每組兩個(gè)香蕉，成熟度、外觀保持基本一致。其中一個(gè)作為實(shí)驗(yàn)組，另一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)組，用于繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，最后用實(shí)驗(yàn)組驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)曲線。2. 紅外光譜圖像的測(cè)定：用紅外光譜儀測(cè)量每一個(gè)香蕉的近紅外光譜，其中每個(gè)香蕉提取3個(gè)不同部位測(cè)定近紅外光譜，將其取平均值，并做記錄。3. 香蕉葉綠素與類胡蘿卜素含量測(cè)定每個(gè)香蕉取3個(gè)部位，每個(gè)部位切皮0.1g，用研磨機(jī)研碎。再分別加入4ml丙酮和4ml乙醇，混勻，靜置24h，待色素完全融于溶液中，利用分光光度儀測(cè)定各樣品在波長(zhǎng)為450nm、645nm、663nm下的吸光度值。最后利用公式計(jì)算各個(gè)色素含量。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)紀(jì)錄和處理：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)量較多，不在這里一一羅列。六

4、、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析：光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理：為了消除高頻隨機(jī)噪聲、儀器漂移、樣本不均勻、光散射等對(duì)樣本的影響，需要對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。去除500nm之前波段和900nm之后波段。定性分析：在680nm處，反射率隨著香蕉的成熟不斷增加，說(shuō)明香蕉對(duì)光的吸收程度在不斷減小，表明葉綠素的含量在不斷的減少。由此可利用在680nm處的反射率變化來(lái)判斷葉綠素的含量，從而分析香蕉的成熟度。定量分析：1、建立標(biāo)準(zhǔn)曲線取標(biāo)準(zhǔn)組的光譜數(shù)據(jù)，針對(duì)特種波長(zhǎng)680nm處的反射率，與葉綠素含量做標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如下：結(jié)論：葉綠素含量與反射率并不呈現(xiàn)線性相關(guān)，在葉綠素高于一定值時(shí)，兩者基本呈現(xiàn)線性關(guān)系，但斜率較小。在再見一段區(qū)域，反射

5、率發(fā)生突變。葉綠素含量與反射率并不呈現(xiàn)線性相關(guān)，在葉綠素高于一定值時(shí)，兩者基本呈現(xiàn)線性關(guān)系，但斜率較小。在再見一段區(qū)域，反射率發(fā)生突變，增長(zhǎng)較快。在葉綠素高于一定值后，反射率基本不變。表面香蕉成熟過程中，前期葉綠素變化較少，經(jīng)過一定階段后，由于內(nèi)部物質(zhì)的變化，例如乙烯的大量合成，使得葉綠素含量急劇減少，類胡蘿卜素的顏色更為明顯，此時(shí)香蕉表皮基本上呈現(xiàn)黃色。定量分析：2、模型驗(yàn)證取實(shí)驗(yàn)組的光譜數(shù)據(jù)，同時(shí)做出相關(guān)曲線。結(jié)論：兩曲線并不完全吻合，在葉綠素含量高于0.27mg/g時(shí)，曲線基本一致，但其他區(qū)域不一致，這可能與實(shí)驗(yàn)中的誤差有關(guān)。共同點(diǎn)：曲線的中間段均呈現(xiàn)明顯上升的趨勢(shì)，表明這一段葉綠素含量

6、有大幅度的變化，香蕉成熟機(jī)理：香蕉的果皮顏色變化較為一致, 隨著果實(shí)的成熟由綠到黃。顏色的變黃是由于葉綠素?fù)p失所致, 從而現(xiàn)出類胡蘿卜素的顏色。香蕉過熟, 果皮就變黑, 表示進(jìn)入了衰老階段。實(shí)際上，從我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，香蕉在前期變化較慢，之后變化較快，此時(shí)的表皮顏色會(huì)迅速?gòu)那嗌D(zhuǎn)變?yōu)辄S色，從而變得成熟。7、 誤差分析與改進(jìn)：實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源于多個(gè)方面，從最初的選材到實(shí)驗(yàn)操作，多多少少有一定的誤差。 1、相同階段的香蕉實(shí)驗(yàn)組和標(biāo)準(zhǔn)組香蕉并不能保證完全一致。 2、測(cè)定光譜數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)香蕉所選部位生長(zhǎng)情況可能不一致，會(huì)導(dǎo)致每個(gè)光譜有一定的區(qū)別。 3、測(cè)葉綠素取樣時(shí)，每個(gè)部位葉綠素含量也存在不同。

7、4、實(shí)驗(yàn)儀器的操作誤差。實(shí)驗(yàn)不足： 由于能力和時(shí)間有限，僅僅設(shè)置了6組、12個(gè)香蕉，在數(shù)據(jù)的說(shuō)服力和可靠性上存在一些不足，所以最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)存在一定的誤差。如果要徹底搞清楚香蕉的成熟機(jī)理，還需要更大的樣本和數(shù)據(jù)，當(dāng)然可以將香蕉的成熟階段分的更細(xì)。8、 討論心得：這次的短學(xué)期雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但是讓我收獲很多。首先是實(shí)驗(yàn)室自主的，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)材料的購(gòu)買，甚至是實(shí)驗(yàn)試劑，實(shí)驗(yàn)用品都是自己買的，這讓我體驗(yàn)到了獨(dú)立自主完成實(shí)驗(yàn)的感覺。但其實(shí)這次實(shí)驗(yàn)仍然存在著很多問題。在實(shí)驗(yàn)的最初，我們是準(zhǔn)備許多根香蕉，讓香蕉慢慢變黃，在這個(gè)過程中記錄香蕉每一天的變化，但是，后來(lái)發(fā)現(xiàn)，香蕉過了好幾天也還是綠的，并

8、沒有變黃的跡象。然后，機(jī)緣巧合，我們?cè)谝患宜昀锇l(fā)現(xiàn)了各種階段的，不同顏色的香蕉，這使得我們的實(shí)驗(yàn)方案能夠得以改良，我們選用了不同階段的香蕉，分別測(cè)量其光譜和葉綠素含量，最終得出結(jié)果。但是實(shí)驗(yàn)也并沒有很順利的繼續(xù)下去，第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們因?yàn)橄憬镀ぜ舻牟⒉患?xì)而導(dǎo)致葉綠素沒有完全的浸出，浸出率大概只有十分之一左右，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗了。吸取了第一次的經(jīng)驗(yàn)，我們用到了振蕩攪拌器將香蕉皮研磨后浸泡，效果就好了很多。總之，這次的短學(xué)期讓我的自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫搅撕艽蟮奶岣撸屛覍W(xué)到了很多東西。9、 參考文獻(xiàn)：1 李慶波，黃彥文，張廣軍，張倩暄，李響，吳瑾光.基于可見一近紅外光譜的植物葉綠素含量無(wú)損檢測(cè)方法研究D 1.北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電T程學(xué)院，精密光機(jī)電一體化技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)?，北?北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，稀土材料化學(xué)及應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室. 2009年12月2 李云 錢春梅 陸旺金 張昭其 龐學(xué)群.香蕉