利用紫外线激发的荧光成像技术检测草莓在储存期间的品质变化


发布时间:

2023-04-27

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

由于草莓的快速变质,包括软化,其收获后的商品期很短。非破坏性的紫外线诱导荧光成像方法具有成本低和实时检测草莓软化的潜在优势。
 

本研究旨在利用紫外LED激发荧光在可见光区域内建立草莓品质(特别是硬度)的监测模型。在实验中,草莓在10℃下储存了11天。实验期间捕获了标准品质特征、硬度、酸度以及荧光图像和激发-发射矩阵(EEM)。结果显示,随着储存时间的增加,硬度下降(图2)。潜在与氨基酸和对香豆酸相关的波长处的峰值荧光强度也随着储存时间的增加而增加(图3)。

 

图2草莓在10℃下储存期间的硬度变化。

  

图3. (a)新鲜草莓和(b)储存后的典型EEM。

 

我们分析的结果揭示了EEM测量峰B中观察到的荧光组分与草莓储存期间硬度之间存在显著相关性,相关系数为0.89 (图6)。

图6. B峰强度与(a)硬度,和(b)酸度之间的相关性;B+G通道值与(c)硬度和(d)酸度之间的相关性。

 

这些发现表明,上述关联可能作为可靠的指标来估计草莓品质(硬度)随时间的变化。此外,当以365纳米紫外线光激发时,对香豆酸在可见光范围内具有蓝色荧光。因此,可以开发一种集成廉价的365纳米紫外线LED光源和RGB相机的机器视觉系统来监测草莓在储存期间的品质衰减。为了探索这种可能性,利用77个草莓的UV图像中的多重颜色空间开发了一个估算草莓硬度的模型。偏最小二乘回归(PLSR)模型显示,校准、预测和交叉验证的确定系数R2分别为0.82、0.79和0.83,相应的均方根误差(RMSE)值均为0.04(图8)。

 

图8. 通过PLSR获得的预测值和测量值的比较。

 

本研究证明了可以使用低成本的、实时的UV荧光成像传感器系统来估计草莓在储存期间的硬度。

 
 
来 源
Huang Zichen, Ken Abamba Omwange, Saito Yoshito, Kuramoto Makoto, and Kondo Naoshi, Monitoring strawberry (Fragaria × ananassa) quality changes during storage using UV-excited fluorescence imaging, Journal of Food Engineering, 2023, 111553.
 
 

作者介绍

黄梓宸博士,硕博毕业于日本京都大学,先后担任京都大学研究员、客座研究员,日本学术振兴会外国人特别研究员。主要从事设施农业相关智能农业装备自动化技术的研究,包括温室内农业机器人定位导航系统,和基于荧光的农产品检测技术。近五年来以第一/通讯作者发表论文14篇,其中9篇SCI收录论文,EI论文3篇。
 
 

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