香蕉后熟過程中顏色變化的機理研究分析

1、 題目 香蕉后熟過程中顏色變化的機理 姓名與學(xué)號 朱佳俊 3120100157 年級與專業(yè) 大四 生物系統(tǒng)工程 指導(dǎo)老師 李曉麗 實驗報告課程名稱：生物系統(tǒng)信息采集綜合設(shè)計 指導(dǎo)老師： 李曉麗 成績：_實驗名稱：香蕉后熟過程中顏色變化的機理研究 實驗類型：_一、實驗?zāi)康暮鸵?、探究水果后熟過程中顏色變化的機理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驗內(nèi)容和原理二、實驗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定香蕉表皮紅外光譜，提取特征波段的反射率，同時測定材料葉綠素，類胡蘿卜素含量，兩者建立模型，同時驗證其模型的準確性。

2、植物葉片的葉綠素對可見光有較強烈的吸收作用，650700 nm波段足葉綠素的強吸收帶，其中葉綠素在680和700 nm波長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，實驗所用香蕉均產(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，近紅外光譜測定儀，一次性手套，鑷子，剪刀，10ml試管。四、操作方法和實驗步驟：1. 實驗材料分組：挑選大小均勻、無病蟲害和機械傷的不同成熟度的6組香蕉

3、，每組兩個香蕉，成熟度、外觀保持基本一致。其中一個作為實驗組，另一個作為標準組，用于繪制標準曲線，最后用實驗組驗證標準曲線。2. 紅外光譜圖像的測定：用紅外光譜儀測量每一個香蕉的近紅外光譜，其中每個香蕉提取3個不同部位測定近紅外光譜，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定每個香蕉取3個部位，每個部位切皮0.1g，用研磨機研碎。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，利用分光光度儀測定各樣品在波長為450nm、645nm、663nm下的吸光度值。最后利用公式計算各個色素含量。五、實驗數(shù)據(jù)紀錄和處理：因為實驗數(shù)據(jù)數(shù)量較多，不在這里一一羅列。六

4、、實驗結(jié)果與分析：光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理：為了消除高頻隨機噪聲、儀器漂移、樣本不均勻、光散射等對樣本的影響，需要對光譜數(shù)據(jù)進行預(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，說明香蕉對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、建立標準曲線取標準組的光譜數(shù)據(jù)，針對特種波長680nm處的反射率，與葉綠素含量做標準曲線，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，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，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，此時香蕉表皮基本上呈現(xiàn)黃色。定量分析：2、模型驗證取實驗組的光譜數(shù)據(jù)，同時做出相關(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，曲線基本一致，但其他區(qū)域不一致，這可能與實驗中的誤差有關(guān)。共同點：曲線的中間段均呈現(xiàn)明顯上升的趨勢，表明這一段葉綠素含量

6、有大幅度的變化，香蕉成熟機理：香蕉的果皮顏色變化較為一致, 隨著果實的成熟由綠到黃。顏色的變黃是由于葉綠素損失所致, 從而現(xiàn)出類胡蘿卜素的顏色。香蕉過熟, 果皮就變黑, 表示進入了衰老階段。實際上，從我們的實驗結(jié)果可以得出，香蕉在前期變化較慢，之后變化較快，此時的表皮顏色會迅速從青色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，從而變得成熟。7、 誤差分析與改進：實驗誤差來源于多個方面，從最初的選材到實驗操作，多多少少有一定的誤差。 1、相同階段的香蕉實驗組和標準組香蕉并不能保證完全一致。 2、測定光譜數(shù)據(jù)時，每個香蕉所選部位生長情況可能不一致，會導(dǎo)致每個光譜有一定的區(qū)別。 3、測葉綠素取樣時，每個部位葉綠素含量也存在不同。

7、4、實驗儀器的操作誤差。實驗不足： 由于能力和時間有限，僅僅設(shè)置了6組、12個香蕉，在數(shù)據(jù)的說服力和可靠性上存在一些不足，所以最后的實驗結(jié)果會存在一定的誤差。如果要徹底搞清楚香蕉的成熟機理，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。8、 討論心得：這次的短學(xué)期雖然時間不長，但是讓我收獲很多。首先是實驗室自主的，實驗方案的設(shè)計，實驗材料的購買，甚至是實驗試劑，實驗用品都是自己買的，這讓我體驗到了獨立自主完成實驗的感覺。但其實這次實驗仍然存在著很多問題。在實驗的最初，我們是準備許多根香蕉，讓香蕉慢慢變黃，在這個過程中記錄香蕉每一天的變化，但是，后來發(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，機緣巧合，我們在一家水果店里發(fā)現(xiàn)了各種階段的，不同顏色的香蕉，這使得我們的實驗方案能夠得以改良，我們選用了不同階段的香蕉，分別測量其光譜和葉綠素含量，最終得出結(jié)果。但是實驗也并沒有很順利的繼續(xù)下去，第一次實驗時，我們因為香蕉皮剪的并不細而導(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)致實驗失敗了。吸取了第一次的經(jīng)驗，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?？傊?，這次的短學(xué)期讓我的自主實驗?zāi)芰Φ玫搅撕艽蟮奶岣?，讓我學(xué)到了很多東西。9、 參考文獻：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損檢測方法研究D 1.北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電T程學(xué)院，精密光機電一體化技術(shù)教育部重點實驗?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)用國家重點實驗室. 2009年12月2 李云 錢春梅 陸旺金 張昭其 龐學(xué)群.香蕉