高光譜成像技術(shù)預(yù)測香蔥貯藏品質(zhì)

香蔥是一種重要的調(diào)味食品，深受人們喜愛。但其保質(zhì)期短，在貨架期會出現(xiàn)變色、軟化、失水等現(xiàn)象，影響其品質(zhì)。水分及葉綠素含量是綠葉蔬菜的主要品質(zhì)參數(shù)。目前香蔥水分與葉綠素含量的測定主要采用干重法和分光光度法。這兩種方法檢測精度高，但速度慢，且對樣品具有破壞性。葉綠素檢測儀能對植物葉片葉綠素含量進(jìn)行無損檢測，但其檢測范圍僅為2mm×2mm。高光譜成像技術(shù)可同時采集樣品的空間及光譜信息，實現(xiàn)對樣品的無損檢測。

圖 1 高光譜成像系統(tǒng)

01水分和葉綠素含量的測定

水分含量的測定

每組取15株高光譜數(shù)據(jù)采集后的樣本，去除樣本根部，將每株樣本切為30mm的蔥段，用于單株樣本水分含量測定。水分含量測定采用干重法。稱取單株樣本重量，放入鋁盒（底部圓形直徑50mm，高40mm）中，鋁盒置于80℃烘箱中烘干。并在干燥器中冷卻至恒重，使用電子天平稱得樣本重量。采用公式（2）計算香蔥樣品的水分含量：

葉綠素含量的測定

每組取15株高光譜數(shù)據(jù)采集后的樣本，去除樣本根部，將每株樣本切為2mm的蔥段，用于單株樣本葉綠素含量測定。稱取單株蔥段樣本質(zhì)量m放入研缽，加少量石英砂、碳酸鈣粉末及80%丙酮溶液3~5mL，將樣本研成勻漿，繼續(xù)研磨至樣本組織變白，靜置3~5min。經(jīng)丙酮溶液濕潤的圓形濾紙折疊呈漏斗狀，置于25mL的棕色樣品瓶口。用少量80%丙酮溶液沖洗研缽、研棒數(shù)次，將研缽內(nèi)容物經(jīng)濾紙轉(zhuǎn)移至樣品瓶內(nèi)。用滴管吸取少量80%丙酮溶液，將濾紙上的葉綠素洗入樣品瓶內(nèi)，最后以80%丙酮溶液定容至25mL。將提取液搖勻后，倒入光徑1cm的石英比色皿內(nèi)，以80%丙酮溶液為空白，在波長663、645nm下測定提取液吸光度A663和A645。葉綠素的提取全過程需在避光條件下完成。葉綠素的計算方法基于朗伯-比爾定律，計算公式如下：

式中：Ca—葉綠素a含量，Cb—葉綠素b含量，Ct—總?cè)~綠素含量，單位均為毫克每克（mg/g）；v—試液體積，單位為毫升（mL）；m—樣品質(zhì)量，單位為克（g）。

02水分和葉綠素含量變化

圖2為不同存儲條件下測得的10組香蔥水分和葉綠素含量平均值的變化情況。

圖2不同存儲條件下香蔥水分及葉綠素含量

水分和葉綠素含量的可視化

下圖顯示了所選香蔥樣品在不同存儲條件下的水分和葉綠素含量的偽彩色分布圖。頂部從紅色到藍(lán)色漸變的顏色條所給出的不同顏色代表了不同的水分和葉綠素含量水平。冷色（藍(lán)色和綠色）代表水分和葉綠素含量較低，而暖色（紅色、橙色和黃色）則表示含量較高。

圖3不同存儲條件下香蔥水分和葉綠素分布情況

03結(jié)論

高光譜成像技術(shù)對香蔥樣品進(jìn)行快速無損檢測，根據(jù)所建預(yù)測模型將原始高光譜三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成了二維的水分與葉綠素含量分布圖。結(jié)果表明：采用合適的化學(xué)計量學(xué)算法后，利用高光譜成像技術(shù)檢測香蔥貯藏期的品質(zhì)是可行的。

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審核編輯 黃宇