基于紫外激发荧光图像的草莓变质早期无损检测方法


发布时间:

2021-08-31

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

收获后的草莓因为其个体差异,有的草莓会在短时间内快速变质腐败。这些易变质的草莓不仅造成食物损失,还会损害农民声誉。为此,易变质的草莓需要在早期与正常水果进行分类。

 

研究人员分三次共收获草莓 100 颗,品种为幸香(Sachinoka)和佐贺清香(Sagahonoka),在10°C 恒温箱中储存 7 天。在这些水果中,7个水果经硬度检查确认变质,其中最快变质的草莓在第四天出现了霉变。

 

经过荧光光谱仪分析健康草莓和易变质草莓的荧光激发响应光谱(EEM),分析得知易变质草莓中的香豆酸含量显著高于健康草莓(图3中B区域)。由于香豆腐在约为310-395 nm的紫外激发波段会产生370-565 nm的荧光响应,可以通过荧光图像对易变质草莓进行早期分选。

 

图3. 典型 EEM结果:正常水果的(a)中间表面、(d)中间果肉、(b)底部表面和(e)底部果肉,以及(c)变质水果的底部表面和(f)底部果肉。

 

作者设计了由单反相机,光源及滤波片构成的机器视觉系统,在收获后的24小时内,及储藏后期进行了图像采集。结果显示(图4),在紫外激发光源的条件下,相较于健康草莓的暗色,易变质草莓呈现出白色,尤其是在底部区域,这是因为草莓的成熟是由底部开始逐渐向顶部的过程。关于荧光化合物在草莓内部的分布情况,图5的剖面图有更直观的表现。

 

虽然储藏的末段时间,草色图像可以分辨草莓的变质情况,然后在收获后24小时内的紫外图像可以提供早期的分选功能。

 

图4. Sagahonoka 在 0DAH (a) (b) 和储存后 (c) (d) 上的彩色 (a) (c) 和紫外荧光 (b) (d) 图像。 Sachinoka 在 1DAH (e) (f) 和储存后 (g) (h) 上的颜色 (e) (g) 和 UV (f) (h) 荧光图像。

 

图5. (a) 彩色图像,(b) 紫外荧光图像,和 (c) 典型草莓果实剖面图的放大底部紫外荧光图像

 

这些结果表明,紫外荧光图像可以是一种快速、无损、低成本的检测很快变质的水果的方法。 此外,所提出的与变质时间相关的指标可以作为草莓品质的一个新指标。

 

团队介绍:

论文第一作者,黄梓宸,日本京都大学特别研究员。从事农业机器人及果蔬无损检测等方面的研究。

 

来源:

Huang, Z., Omwange, K. A., Tsay, L. W. J., Saito, Y., Maai, E., Yamazaki, A., Nakano, R., Nakazaki, T., Kuramoto, M., Suzuki, T., Ogawa, Y., & Kondo, N. (2021). UV excited fluorescence image-based non-destructive method for early detection of strawberry (Fragaria × ananassa) spoilage. Food Chemistry, 130776.

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