本发明专利技术涉及一种快速无损检测苹果内部质量的方法，它包括以下步骤：（１）将光谱范围在６３８～１２９５ｎｍ的可见－近红外光谱仪对待测苹果逐个进行连续光谱检测；（２）将被测苹果的连续光谱检测结果，带入预先建立的苹果内部质量判别函数，得到苹果内部质量的判定。本发明专利技术检测时，只需对苹果进行一次连续光谱的采集，便可以分别通过预先建立的两大类判别函数，进行水心病和褐变两种病症的同时检测。本发明专利技术可以大量减少因抽样检测所造成的果品浪费，其不但采摘时可以对苹果进行现场检测，而且可以经常性地对贮藏的苹果进行监测，减少贮藏损失。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种检测苹果内部质量的方法，特别是关于一种针对苹果水心病和褐变的快速无损检测苹果内部质量的方法。
技术介绍
我国是世界第一水果生产大国，其中苹果是最主要的品种，但每年出口量却较少，仅占总产量的2.1％。制约我国苹果出口的一个重要原因是国内对苹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。苹果水心病是其在生长期和贮藏期经常发生的一种内部生理失调病，在我国各苹果产区均有发生，水心病果的果心呈水渍状，严重时病变部分接近果皮，使果皮也出现水渍状透明似蜡，后期病果内病组织可发生败坏。苹果褐变是在贮藏过程中常见的一种病害，除严重水心病会导致苹果褐变外，高CO2、低O2、冷冻害及衰老崩溃等都能引起褐变。果实褐变可发生在果肉、果心和果皮，褐变组织变坚实、湿润或松散干燥，果肉变苦，病变严重时整个果实全部褐变。由于产生苹果水心病、褐变的病果一般与正常果在外观上没有区别，因此原有对苹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苹果内部品质进行评价分级，才能适应国际市场的要求。目前无损伤检测苹果水心病的方法包括以下几种(1)浮力密度法据Fidler等报道，根据苹果水心病果比重发生变化的特征，可通过浮力分离的原理来分离水心病果，利用酒精水溶液可分选78％的水心病果；Cavalieri等报告，根据水心病果的密度可分选100％的严重病果。但这种密度检测法只能分离质量合格的苹果与严重水心病果(4级)，而无法对相邻级别的苹果进行分离。(2)透光图像密度法据Throop报告，使用可视计算机检测苹果的透光率，并根据苹果图像估算面积、计算密度来判断苹果水心病，尽管该方法能正确分离出75％的水心病果，但不足以精确区分水心病的严重程度，原因是病果各级之间密度差异很小；而且Upchurch和Throop的进一步研究发现，检测效果与计算机可视系统的摄像机灵敏度有关。(3)X射线扫描法Shahin和Tollner报道，利用X射线扫描苹果样品，经过对图像的处理可以正确分离75％的轻微病果、40％的中等程度病果和60％的严重病果。(4)核磁共振法Clark和Bieleski报告，可使用核磁共振成像跟踪苹果在贮藏过程中水心病的变化，但该技术成本太高，检测速度慢，无法应用到苹果分选线上。Staoru Tsuchikawa等报告，采用TOE-NIR(time-of-flight Near-infrared)光谱技术，通过检测光通过样品的时间来判断水心病。(5)差分法经典的光学水心病检测方法为760nm和810nm的差分法，检测精度还是不够理想。据报道，褐变果有用600nm和740nm检测的。另外，Bramlage探讨了利用光学方法检测完整苹果的可能性；而Paola等使用time-resolved反射光谱对梨褐心进行了无损伤检测，但只能检测到果皮以下2cm范围内，对果心周围的轻微褐变检测比较困难。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种针对苹果水心病和褐变的快速无损检测苹果内部质量的方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案，它包括以下步骤(1)用光谱范围在638～1295nm的可见-近红外光谱仪对待测苹果逐个进行连续光谱检测；(2)将被测苹果的连续光谱检测结果，带入预先建立的苹果内部质量判别函数，得到苹果内部质量的判定。所述预先建立的苹果内部质量判别函数为苹果水心病等级的判别函数，其采用以下方法建立(1)采集苹果样品集，用可见-近红外光谱仪对样品集中的样品进行波长范围在650nm～950nm的连续光谱检测，并对检测结果进行预处理，得到在连续光谱范围内OD值变化的连续光谱；(2)将每个经连续光谱检测后的样品沿赤道方向切开，对切片截面进行拍照后输入计算机，计算苹果水心病的病变程度，并按病变程度对样品分级；(3)对样品集中各样品连续光谱与切片后的水心病分级结果，采用TQ analyst 6.2分析软件包进行计算分析后，确定出与步骤(2)中苹果水心病分级相对应的判别函数；(4)将未知被测苹果的波长范围在650nm～950nm的连续光谱检测结果进行预处理后，将要判断的观测值带入到判别函数中，哪一个判别函数值最大，就属于哪一类苹果的等级。所述步骤(2)中计算苹果水心病病变的程度，是指计算病变面积占整个截面面积的百分比，其包括五级A级＝0％，B级≤1％，C级＝1～3％，D级＝3～10％，E级≥10％以上。所述预先建立的苹果内部质量判别函数为苹果褐变的判别函数，其采用以下方法建立(1)采集苹果样品集，用可见-近红外光谱仪对样品集中的样品进行波长范围在650nm～950nm的连续光谱检测，并对检测结果进行预处理，得到在连续光谱范围内OD值变化的连续光谱；(2)将每个经连续光谱检测后的样品沿赤道方向切开，对切片截面进行拍照后输入计算机，按照是否发生褐变分为正常果和褐变果两级；(3)将样品集中各样品在(715±5)nm、(750±5)nm、(810±5)nm三个特征波长处的OD值与切片后的苹果褐变分级结果，采用SAS 8.0 discrim进行计算分析后，确定出苹果褐变的判别函数；褐变果＝-741.58928-71.5161OD(715±5)+1508OD(750±5)-1640OD(810±5)；正常果＝-830.51874-81.46691OD(715±5)+1600OD(750±5)-1736OD(810±5)；(4)将未知被测苹果在(715±5)nm、(750±5)nm、(810±5)nm三个特征波长处的OD值，带入判别函数进行计算，两方程中计算结果数值较大的方程，被判定为代表未知被测苹果的检测结果。所述预处理包括光谱数据的平滑、求导、多元散射校正等。所述三个特征波长为715nm、750nm和810nm。，它包括以下步骤(1)用滤光片仪，逐个对待测苹果检测波长在(715±5)nm、(750±5)nm、(810±5)nm三个特征波长处的OD值；(2)将被测苹果的(715±5)nm、(750±5)nm、(810±5)nm三个特征波长处的OD值，带入预先建立的苹果内部质量判别函数，得到苹果内部质量的判定。所述预先建立的苹果内部质量判别函数为苹果褐变的判别函数，其采用以下方法建立(1)采集苹果样品集，用滤光片仪逐个对待测苹果检测波长在(715±5)nm、(750±5)nm、(810±5)nm三个特征波长处的OD值；(2)将每个检测后的样品沿赤道方向切开，对切片截面进行拍照后输入计算机，按照是否发生褐变分为正常果和褐变果两级；(3)对样品集中各样品在(715±5)nm、(750±5)nm、(810±5)nm三个特征波长处的OD值与切片后的苹果褐变分级结果，采用SAS8.0discrim法进行计算分析后，确定出苹果褐变的判别函数褐变果＝-741.58928-71.5161OD(715±5)+1508OD(750±5)-1640OD(810±5)；正常果＝-830.51874-81.46691OD(715±5)+1600OD(750±5)-1736OD(810±5)；(4)将未知被测苹果在(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种快速无损检测苹果内部质量的方法，它包括以下步骤：（１）用光谱范围在６３８～１２９５ｎｍ的可见－近红外光谱仪对待测苹果逐个进行连续光谱检测；（２）将被测苹果的连续光谱检测结果，带入预先建立的苹果内部质量判别函数，得到苹果内 部质量的判定。
【技术特征摘要】
1.一种快速无损检测苹果内部质量的方法，它包括以下步骤(1)用光谱范围在638～1295nm的可见-近红外光谱仪对待测苹果逐个进行连续光谱检测；(2)将被测苹果的连续光谱检测结果，带入预先建立的苹果内部质量判别函数，得到苹果内部质量的判定。2.如权利要求1所述的一种快速无损检测苹果内部质量的方法，其特征在于所述预先建立的苹果内部质量判别函数为苹果水心病等级的判别函数，其采用以下方法建立(1)采集苹果样品集，用可见-近红外光谱仪对样品集中的样品进行波长范围在650nm～950nm的连续光谱检测，并对检测结果进行预处理，得到在连续光谱范围内OD值变化的连续光谱；(2)将每个经连续光谱检测后的样品沿赤道方向切开，对切片截面进行拍照后输入计算机，计算苹果水心病的病变程度，并按病变程度对样品分级；(3)对样品集中各样品连续光谱与切片后的水心病分级结果，采用TQ analyst6.2分析软件包进行计算分析后，确定出与步骤(2)中苹果水心病分级相对应的判别函数；(4)将未知被测苹果的波长范围在650nm～950nm的连续光谱检测结果进行预处理后，将要判断的观测值带入到判别函数中，哪一个判别函数值最大，就属于哪一类苹果的等级。3.如权利要求2所述的一种快速无损检测苹果内部质量的方法，其特征在于所述步骤(2)中计算苹果水心病病变的程度，是指计算病变面积占整个截面面积的百分比，其包括五级A级＝0％，B级≤1％，C级＝1～3％，D级＝3～10％，E级≥10％以上。4.如权利要求1所述的一种快速无损检测苹果内部质量的方法，其特征在于预先建立的苹果内部质量判别函数为苹果褐变的判别函数，其采用以下方法建立(1)采集苹果样品集，用可见-近红外光谱仪对样品集中的样品进行波长范围在650nm～950nm的连续光谱检测，并对检测结果进行预处理，得到在连续光谱范围内OD值变化的连续光谱；(2)将每个经连续光谱检测后的样品沿赤道方向切开，对切片截面进行拍照后输入计算机，按照是否发生褐变分为正常果和褐变果两级；(3)将样品集中各样品在(715±5)nm、(750±5)nm、(810±5)nm三个特征波长处的OD值与切片后的苹果褐变分级结果，采用SAS 8.0 discrim进行计算分析后，确定出苹果褐变的判别函数；褐变果＝-741.58928-71.5161OD(715±5)+1508OD(750±5)-1640OD(810±5)正常果＝-83...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩东海，刘新鑫，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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