水果内部质量快速无损检测方法

    成果名称：水果内部质量快速无损检测方法
    申请单位：中国农业大学
    成果编号：鉴字[ 教SW2004 ] 第 092 号
    鉴定日期：2004.12.21
    学 科：食品科学与工程
    成果内容摘要：（1000字以内，可以公开）
    我国是世界第一水果生产大国，其中苹果和鸭梨是最主要的品种，但每年出口量却较少，其中苹果的出口量仅占总产量的2.1%。制约我国水果出口的一个重要原因是国内对水果的分选检测能力弱，速度慢，试验环境条件差，分选技术水平达不到国际市场的要求。目前我国水果销售质量的标准对水果外观品质的规定较多，对其内在品质只有硬度和可溶性固形物两项指标，而对那些外观不可见但却显著影响水果内在品质的指标，如苹果水心病、霉心病、内部褐变以及鸭梨黑心病等还没有列入水果产品质量标准中。为加强我国水果在国际市场上的竞争力，满足出口果品的质量分级要求，必须将水果内在品质指标列入到产品质量标准中。检测苹果水心病和内部褐变以及检测鸭梨黑心病就是反映水果产品内在品质的重要指标。
    由于产生苹果水心病、内部褐变以及鸭梨黑心病的病果与正常果在外观上没有区别，所以原有对病果内在品质的检验方法只能是通过观察随机样品的切片来进行，但这种方法属于破坏性抽样检测的方法，不但浪费极大，而且对出口产品分级毫无意义。因此必须采用非破坏性的无损伤检测方法对水果内部品质进行评价分级，才能适应国际市场的要求。
    水果果实具有一定的光学特性，这些光学特性基于光谱范围的紫外光（UV）、可见光、近红外光（NIR）的多光或单光的放射、透射、吸收或散射。水果内部质量的光学指数，是所基于的水果内部质量特征与光谱响应的相关性的表征，这些相关性通常是指色素和化学成分。研究表明，从正常苹果与水心病苹果的透射光谱图可以看出，在波长为650nm～900nm之间，正常苹果与水心病苹果的光密度随苹果水心病的严重程度逐渐减少，根据苹果光谱能量差值可以直观地看出水心病果与正常果的差异。研究表明，采用透射光谱检测苹果褐变时，用短波近红外区域三个特征波长的OD值，作为判别指标，其检测效果最理想。同时，采用透射光谱检测鸭梨黑心病时，在可见区域选择两个特征波长的光密度差值，可以很好地反映鸭梨黑心病程度的分级，一级＜二级＜三级＜四级，黑心病越严重，对应的光密度值越大，这是因为鸭梨黑心病面积越大，在可见光区域的反应就越明显。
    经过对苹果透射光的光密度值进行有关处理后，所得到的反映透射光谱透光率与光密度关系的OD值随苹果水心病的严重程度而变小。OD值通常的定义如下： OD＝lg(1/T) (1) 式（1）中T表示透光率；OD表示光密度。
    根据苹果水心病与光谱响应的这种相关性，利用判别分析法，引入马氏距离原则，利用美国NICOLET公司的TQ analyst 6.2计算机软件，通过计算分析，可构建出一个反映苹果内部质量的数学模型，即判别函数方程，然后采用相同原理检测苹果内部质量时，将检测光谱的数据代入判别函数方程，即可分辨出被测苹果的内部质量。
    根据同样原理，采用可见-近红外透射光谱（NIR）照射苹果或鸭梨，对苹果内部褐变或鸭梨黑心病进行检测时，都可将检测光谱数据与相关的苹果褐变及鸭梨黑心病程度进行计算机判别分析，通过计算分析，可构建出一个反映苹果或鸭梨内部质量的数学模型，即判别函数方程，就可分辨出被测的苹果或鸭梨的内部质量。
    鉴定委员会专家一致认为：该成果填补了鸭梨黑心病的无损检测方法的空白；显著提高了苹果水心病检测精度，褐变果的正确判别率高，总体达到了国际同类研究的先进水平。为提高我国水果的商品品质控制水平提供了先进的无损检测方法，并将产生显著的经济效益和社会效益。