13512

12305

كارشناسي ارشد

مكانيك بيوسيستم

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده كشاورزي

۱۳۹۶

سيزده، ۹۲ص.: مصور، جدول، نمودار

احمد ميره‌اي، امين‌اله معصومي

مرتضي صادقي، مجيد ناظري

علي اسحق‌بيگي، مسعود بهار

1397/02/18

كتابنامه

كشاورزي

مهندسي كشاورزي

ID12305

چكيده امروزه در سراسر جهان مطلوب بودن كيفيت مواد خوراكي نقش مهمي را در صنعت غذا ايفا ميكند كه به طور مستقيم با سلامت مردم و پيشرفت جامعه در ارتباط است بنابراين ارزيابي و درجهبندي محصولات كشاورزي يكي از فعاليتهاي مهم پس از برداشت است كه با توجه به رشد تقاضا براي محصولات سالم و داراي كيفيت بالا بيشتر مورد توجه قرار گرفته است از طرف ديگر سيبزميني يكي از مواد غذايي اصلي در سراسر جهان و مهمترين گياه دو لپهاي در تغذيه انسان است اين غده غني از پروتئين كلسيم پتاسيم و ويتامين C است به همين منظور سيبزميني و فرآوردههاي آن از اهميت غذايي استراتژيك برخوردارند كه تضمين ايمني و سلامت آن مسألهاي كليدي براي رقابت در صحنهي صنايع غذايي است همچنين بروز بيماريهاي مختلف در سيبزميني به لحاظ اقتصادي مهم است و تلاش براي كنترل اين بيماريها براي توليد مناسب ضروري است حذف غدههاي سيبزميني با عيوب سطحي اختلالات فيزيولوژيكي و آسيبهاي داخلي يك امر ضروري در توليد سيبزميني براي مصرف تازهخوري و يا فرآوري آن ميباشد بنابراين توسعهي يك روش غيرمخرب به نحوي كه بتواند تمامي اين ويژگيهاي كمي و كيفي را به نحو سريع و مطمئن تشخيص دهد ضروري به نظر ميرسد در اين پژوهش پتانسيل روش غيرمخرب طيفسنجي Vis NIR در پيشبيني مهمترين مؤلفههاي كيفيت سيبزميني و همچنين تشخيص دو بيماري مهم غدهي آن مورد ارزيابي قرار گرفت طيفهاي Vis NIR در دو حالت نيمه عبوري و تقابلي و مؤلفههاي كيفيت هدف چهار پارامتر مواد جامد محلول SSC درصد مادهي خشك DM وزن مخصوص SG و سفتي F بودند همچنين بيماريهاي مورد نظر براي تشخيص شامل پوسيدگي نماتدي سيبزميني و جرب معمولي بودند طيف Vis NIR نمونهها با استفاده از يك اسپكترومتر PDA مجهز به آشكارساز CCD با قدرت تفكيك بالا در محدودهي 1112 111 نانومتر و با استفاده از فيبر نوري دوشاخه اندازهگيري شد سپس نمونههاي آلوده پوستگيري شدند تا از شدت و نوع آسيب آن اطمينان حاصل شود از نمونههاي سالم براي ارزيابي شاخصهاي كيفي مورد نظر با استفاده از روشهاي مخرب و استاندارد و در حداقل زمان ممكن استفاده شد به منظور تحليل طيفهاي بدست آمده ابتدا و انتهاي طيفها به دليل نويز حذف و پس از بررسي پيشپردازشهاي مختلف پيشپردازش مناسب بر روي طيفها اعمال گرديد از روش تحليل رگرسيون حداقل مربعات جزئي PLS براي پيشبيني SG DM SSC و سفتي و از روش مدلسازي نرم و مستقل شباهتهاي بين كلاس SIMCA براي تشخيص و طبقهبندي غدههاي سالم از آلوده در دو مد تقابلي و نيمه عبوري استفاده شد در بين مدهاي تقابلي و نيمه عبوري بهترين وضعيت براي تحليلهاي كيفي مد تقابلي بدست آمد در بين پارامترهاي مختلف كيفيت بهترين نتيجه براي تخمين پارامتر SG با ضريب تبيين پيشبيني R2p برابر 218 1 خطاي پيشبيني RMSEP برابر 12 1 كيلوگرم بر متر مكعب و RPD برابر 17 1 حاصل شد بهترين نتيجه براي پارامتر DM با ضريب تبيين پيشبيني R2p برابر 357 1 خطاي پيشبيني RMSEP برابر 28 1 درصد و RPD برابر 91 1 حاصل شد بهترين نتيجه براي پارامتر SSC با ضريب تبيين پيشبيني R2p برابر 918 1 خطاي پيشبيني RMSEP برابر 1 1 درجهي بريكس و RPD برابر 9 1 حاصل شد همچنين بهترين نتيجه براي پارامتر سفتي نيز با ضريب تبيين پيشبيني R2p برابر 998 1 خطاي پيشبيني RMSEP برابر 91 2 نيوتن و RPD برابر 54 1 حاصل شد در تحليلهاي كيفي با استفاده از روش طبقهبندي SIMCA براي تشخيص جرب معمولي هر دو مد اندازهگيري نيمه عبوري و تقابلي منجر به نتايج خوبي با دقت كل 52 83 در مرحلهي آزمون شدند با استفاده از روش SIMCA براي تشخيص نماتد بهترين نتيجه در مد اندازهگيري نيمه عبوري براي طيف خام و پيشپردازش ساويتسكي گولاي با دقتهاي يكسان حاصل شد به طوري كه كلاسهاي سالم و نماتد به ترتيب با دقتهاي 83 و 112 در مرحلهي آزمون تفكيك شدند و دقت كل 17 83 بدست آمد در بين دو مد اندازهگيري نيمه عبوري و تقابلي مد نيمه عبوري منجر به بهترين نتايج براي طبقهبندي غدههاي سالم از ناسالم گرديد به طور كلي نتايج اين تحقيق نشان داد كه روش غيرمخرب طيفسنجي Vis NIR داراي پتانسيل قوي در تخمين مؤلفههاي كيفيت سيبزميني و تشخيص نمونههاي آلوده به بيماريهاي پوسيدگي نماتدي و جرب معمولي است كليد واژهها اسپكترومتر پيشپردازش حداقل مربعات جزئي مدلسازي نرم و مستقل شباهتهاي بين كلاسي

04 Nondestructive Discrimination of Rot Nematode and Common Scab Disorders in Potato by Using Visible Near Infrared Spectroscopy Fatemeh Shahzamani fatemeh shahzamani@ag iut ac ir March 12 2018 Department of Biosystems Engeeniring Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisors S A Mireei samireei@cc iut ac ir and A A Masoumi masoumi@cc iut ac irAbstractToday the desirability of food staff plays an important role in the food industry which directly affects thehealth of the population and the progress of the community Therefore the evaluation of agriculturalproducts is one of the most important post harvest activities which according to growth in demand forhigh quality products has been given greater consideration On the other hand potato is considered as oneof the main foods around the world and the most important dicotyledonous plant in human consumption This tuber is rich of protein calcium potassium and vitamin C For this reason potatoes and their productsare of strategic importance and hence ensuring about the health and safety of tubers is a key issue forcompetition in the food industry Moreover removing the potato tubers with superficial defects physiological disorders and internal damage is a necessary part of the production for either directconsumption or its processing Therefore developing a non destructive method for quantitative andqualitative evaluation of potatoes in a fast and reliable way is highly needed In this research the potentialof non destructive Vis NIR spectroscopy was evaluated for predicting the most important quality indicesof potato as well as the diagnosing the two important tuber disorders Vis NIR spectra were acquired intwo measurement modes of half transmission and interactance and the target quality parameters weresoluble solids SSC dry matter DM specific gravity SG and firmness F Moreover two main tuberdisorders including potato rot nematode and common scab were tried to be detected via Vis NIRspectroscopy The spectra of the samples were measured using a PDA spectrometer equipped with a high resolution CCD detector in the range of 200 1200 nm using a fiber optic probe Then the infected sampleswere cut to ensure the severity and the type of the damage Intact samples were then used to assess thequality indices by using the standard methods as soon as possible In order to eliminate the irrelevantinformation from the spectra different preprocessing methods were examined Partial least squaresregression analysis PLS was used to predict the SSC DM SG and firmness and soft independentmodeling of class analogies SIMCA was implement for the detection and classification of intact tubersfrom the infested ones in two measurement modes of half transmission and interactance Among twomeasurement modes the interactance was evaluated as the best mode for predicting the quality parameters Among the various quality parameters the best results obtained from SG estimation with a coefficient ofdetermination in prediction R2p of 0 861 a root mean square error of prediction RMSEP of 2 16 kg m3and an RPD of 2 72 The DM was predicted with the R2p of 0 759 RMSEP of 0 81 and RPD of 2 03 Thebest model could predict the SSC with the R2p of 0 803 RMSEP of 0 2 Brix and RPD of 2 3 The bestresults for the firmness prediction was obtained with R2p of 0 833 RMSEP of 1 03 N and RPD of 2 45 TheSIMCA analysis results showed that for detecting the common scab both measurement modes resulted ingood discrimination power with a total accuracy of 98 15 at the test set validation stage Using the SIMCAmethod for detecting the nematode the best results were obtained in the half transmission mode where theintact and nematode classes were discriminated with the accuracies of 98 and 100 and the totalaccuracy of 98 7 was obtained Generally the results of this study showed that the non destructiveVis NIR spectroscopy has a strong potential for estimating the quality indices of potato as well as

احمد ميره‌اي، امين‌اله معصومي

مرتضي صادقي، مجيد ناظري

علي اسحق‌بيگي، مسعود بهار