面向鲜食葡萄冷链物流品质感知的微生物TTI响应机理与建模

There exists the characteristics of environmental multiple coupling, quality initial state the heterogeneity, uncertainty of the remaining shelf life in fresh and live agricultural production cold chain. Those will prone offset of response kinetics of time-temperature indicator (TTI) and result in error or fault alarm on the agricultural products quality. Cased by the kind of table grape with high added value and requirment of long distance cold chian and Microbial TTI as the research objective, the project aims to identify and optimize the response parameters of microbial TTI for table grape and activation control parameters, develop the microbial TTI dynamics model for sensing the table grape quality, and the regression and coupled model between two dynamics model of table grape quality and microbial TTI response; develop and test the microbial TTI based sensing platform for table grape quality during cold chain. The knowledge contribution of the project will be classified into 1) from theoretical perceptive, the response mechanism of the microbial TTI and modeling method for the perception of the quality of table grapes to improve the adaptability and accuracy of perception of quality of table grapes during cold chain ;2) from practical perceptive, the implementation of the most stable, intuitive accurate perception of quality to reduce the quality and safety risks caused by fluctuations in the cold chain environment.

生鲜农产品冷链物流环境的多源耦合性、品质初始状态的非均质性、剩余货架期的不确定性等特征使得时间温度指示器(TTI)响应动力过程容易产生偏移，无法准确感知冷链物流中产品品质变化。本研究拟以鲜食葡萄和微生物TTI为研究对象，辨识微生物TTI响应特征参数，构建微生物TTI自身的响应动力学模型；分析与优化激活过程控制参数，提出微生物TTI响应动力学与产品品质损失动力学耦合模型，实现针对任意品质初始状态与物流环境条件下农产品，均能够根据激活环境求解激活控制参数，提高微生物TTI响应过程耦合农产品品质损失过程的同步性和准确性；通过变温试验与实际冷链跟踪进行验证与优化。从理论上，提出适用于生鲜农产品冷链物流品质感知的微生物TTI响应机理与建模方法，丰富农产品冷链物流品质感知方法；从实践上，实施最直观的精确品质感知，有助于降低冷链物流过程的质量风险，提高冷链物流透明度与追溯性，为其他农产品领域提供经验借鉴

冷链物流多源耦合性、品质初始状态异质性、剩余货架期不确定性等使得时间温度指示器(TTI)响应动力过程容易产生偏移，无法准确感知冷链物流品质变化。. 本研究在系统综述食品货架期预测方法和TTI类型及关键技术的基础上，以冰鲜温阶鲜食葡萄和3种类型TTI为研究对象，提出了 TTI 建模原理及形式化描述方法，将其建模过程划分为“响应动力-匹配/校准-预测应用”等4个关键步骤；辨识了TTI响应参数与性能参数，分析了TTI参数测量方法，构建了7种TTI和3类鲜食葡萄动力学模型；基于投影原理，创新地融合品质信息到物流时间-温度图谱，形成了品质等量线概念，提出了基于等量线的TTI匹配与动态校准方法，运用图形化和数量化从理论上证明了方法的有效性，并通过试验表明，由于减少了建模过程中数据多次拟合所带来的误差，等量线方法比原方法具有更高的精度和易用性。2种方法都能够完成不同情景条件下TTI感知品质的求解；针对变温条件下 TTI 预测精度，详细对比与分析了基于不同动力学的TTI预测方法，提出了基于模糊推理的TTI 预测方法。实证表明，与基于动力学方法相比较，所提出的基于模糊推理TTI预测方法能够提高低温波动条件下品质感知的精度，但对于高温波动条件下品质感知精度无明显改善；通过实地跟踪与监测，解析了鲜食葡萄物流过程波动特征，提取了其变化过程的时间-温度图谱，总结归纳了葡萄冷链物流系统的四类特征，分析了影响TTI品质感知精度的微环境条件，建立了冷链+保鲜技术效率评估方法，最后初步实现了对TTI及其应用环境的评估，并为优化TTI应用提供了基础条件支持。. 项目成果从理论和方法层面上，探究了从“TTI匹配-TTI校准-TTI预测-TTI 制作”的系统化建模与应用框架，形成了适用于冷链物流品质感知的TTI响应机理与建模方法，丰富农产品冷链物流品质感知方法。通过试验验证与实地跟踪表明，项目成果研究成果有助于实施最直观的精确品质感知，有助于降低冷链物流过程的质量风险，提高冷链物流透明度与追溯性，为其他农产品领域提供经验借鉴。. 项目共计发表论文 13 篇，其中 SCI 收录 6 篇，申请发明专利4项。培养博士研究生4名，硕士研究生3名。培养青年研究人员4名，4人次实现职称晋升。并与英国、西班牙、克罗地亚、泰国等近10多个国家相关研究机构建立了深入的关系。