賀少鵬 邱媛媛

水果品質檢測技術對于水果生產(chǎn)和消費的影響都比較大，也是農(nóng)業(yè)工程研究的重點項目之一?，F(xiàn)階段針對水果的尺寸、形狀、顏色、氣味、硬度、表面紋理等特征開展品質檢測，已經(jīng)開發(fā)出一系列的無損檢測技術，應用廣泛，作用顯著。在水果品質檢測中，除了外部的品質檢測外，水果內部品質、成熟度、糖分含量、內部缺陷等無損檢測的難度更大。隨著相關檢測技術的不斷發(fā)展，研究水果品質無損檢測技術就很有必要。

一、電子鼻技術在水果品質檢測中的應用

電子鼻最早出現(xiàn)在20世紀90年代，最初的定義是由具有部分選擇性的化學傳感器陣列與相關模式識別系統(tǒng)構成，借助傳感器部分專一性和系統(tǒng)模式識別功能，對復雜或簡單氣味進行檢測的電子儀器設備。隨著科學技術的不斷研發(fā)和創(chuàng)新，電子鼻技術的應用范圍不斷擴大，目前在農(nóng)產(chǎn)品和食品檢測、有毒氣體檢測、環(huán)境檢測等方面都有一定程度的應用，其能夠模擬生物嗅覺，通過氣敏傳感器和信號預處理單元以及識別單元共同作用，對氣味進行識別。

在水果品質檢測中，主要是通過電子鼻對水果中的可溶性固形物、成熟度、腐爛度等進行檢測。相關研究表明，這種檢測方法對于檢測水果品質具有一定的積極作用，對于部分品種水果的可溶性固形物、酸度等進行檢測，可以先構建預測模型，檢驗這種檢測方法的有效性，并對比不同模型下檢測效果的差異。此外，電子鼻還可以對水果的貨架期進行預測，而這也是水果品質判斷的重要指標之一。傅均設計出便攜式智能電子鼻系統(tǒng)，對葡萄的貨架期進行實驗研究，結果表明，將電子鼻應用于評價葡萄貨架期切實可行。

優(yōu)缺點：如果水果的品質產(chǎn)生變化，其氣味也會隨之變化，電子鼻能夠對水果的氣味信號進行識別，在評價水果品質方面具有一定的應用成效。這種檢測方法整體成本低，處理更加便利，切實高效，能夠較為準確地識別水果的品種、成熟度、新鮮度、腐爛度以及貨架期等。但是，將電子鼻技術應用于水果品質無損檢測，會在一定程度上受到環(huán)境的影響，進而影響氣敏傳感器的靈敏度，所以最終的檢測結果和期望值還存在一定的差距。

二、機器視覺技術在水果品質檢測中的應用

目前，計算機相關技術正在不斷發(fā)展進步，而機器視覺技術就是其中一個重要的組成部分。作為一門涵蓋圖像處理技術、模式識別技術以及人工智能技術的綜合性學科，機器視覺技術借助CCD相機對水果的圖像信息進行采集，通過圖像處理技術對水果的圖像特征進行提取，再通過相關算法和分析法對水果的尺寸、形狀、損傷等信息進行獲取，最終對水果品質進行等級劃分。機器視覺技術的設備主要包括相機、圖像處理軟件、圖像采集卡、計算機、光照系統(tǒng)等，能夠同時開展多項品質檢測，十分直觀、高效，也是一種理想的無損檢測技術。

在水果品質檢測中，機器視覺技術能夠對水果的缺陷和病害進行檢測。相關學者在對甜瓜品質進行檢測時，使用各種圖像預處理技術，提取判斷瓜蒂區(qū)，從而提升檢測精度，再借助算法進行區(qū)域分割，構建相應的模式識別，最終對甜瓜缺陷識別的準確率達到92%以上。此外，機器視覺技術還可以用于檢測水果的品質等級，對水果進行分類，因為通過機器視覺能夠直觀地看到水果的大小、尺寸、品種、紋理、色澤等信息，從而為水果品質判斷提供依據(jù)。

優(yōu)缺點：使用機器視覺技術，可以直觀提取水果的顏色、大小、紋理、缺陷等信息，便于對水果的品質進行等級劃分，這對于節(jié)省人力具有重要作用。不過，這種無損檢測技術主要是對水果的外部狀態(tài)進行檢測，無法對水果的內部損傷以及甜度、腐爛度等進行精準判斷。

三、近紅外光譜技術

在水果品質檢測中的應用

近紅外光譜是一種非可見光譜區(qū)，介于可見光和中紅外光之間。近紅外光譜檢測技術主要是借助物質對光的吸收和反射等作用來判斷某成分含量，將其應用到水果品質檢測中，不但安全、快速，而且高效，能夠同時對多種成分開展檢測。

具體來說，應用近紅外光譜技術，可以實現(xiàn)對水果內部品質的檢測，包括可溶性固形物、總糖、硬度、酸度等檢測指標。Tian等人通過光譜校正技術來檢測蘋果內部的霉變情況，實驗發(fā)現(xiàn)，蘋果肉的消光率會隨著厚度呈對數(shù)線性變化，所以按照蘋果光譜可以得出蘋果內部消光系數(shù)方程，再對其中的消光系數(shù)進行修正，構建相應的向量模型，最終修正后的光譜模型精度比較高。此外，近紅外光譜技術在水果的分選中也有重要的應用價值，不僅檢測速度更快，還能同時開展多種指標檢測，確保水果質量可靠，提升檢測分選效率。國內學者使用梨的近紅外漫反射光譜構建可溶性固形物預測模型，對于梨子開展在線檢測，分選準確率高達95%左右。使用該技術還可進行水果糖酸度檢測，但是因為系統(tǒng)限制因素，檢測精度并不是很理想，會對分選結果產(chǎn)生一定的影響，這也正是提升檢測精度的關鍵。

優(yōu)缺點：近紅外光譜技術具有快速高效的特征，可以實現(xiàn)無損檢測目標，在水果品質檢測中具有重要價值，能夠對水果中的可溶性固形物、糖分、酸度等內部品質情況進行檢測，但在水果分級和分類中的應用效果并不突出。國外對于近紅外光譜技術的研究比我國起步早，相關技術也更加成熟，所以在利用近紅外光譜技術檢測水果品質時可以借鑒發(fā)達國家的相關經(jīng)驗，引入更先進的近紅外光譜技術，制定相關的技術標準，促進技術短板的不斷完善。

四、核磁共振檢測技術

在水果品質檢測中的應用

核磁共振檢測技術的應用原理是借助原子核在具體磁場中從低能級向高能級躍進時產(chǎn)生共振吸收的現(xiàn)象，實現(xiàn)對于原子核的探測?，F(xiàn)階段核磁共振在很多領域都有應用，在醫(yī)學領域，通過核磁共振技術，可以檢測人體內部、顱腦內部的情況，為醫(yī)學治療提供可靠的信息支持;在果蔬產(chǎn)品質量檢測中，使用核磁共振檢測技術，能夠對水果中的糖分、水分、油、淀粉等物質情況進行檢測，提供相關物質的自旋密度分布信息，反映自旋和細胞組織間的關系信息，并對水果的基本成本進行測定。

具體來說，就是將待檢測的水果放在恒定磁場強度低于0.5T的磁場中，開展低場核磁共振檢測。陳森等通過低場核磁共振檢測技術，對櫻桃在常溫下的水分變化以及遷移規(guī)律進行探究，結果發(fā)現(xiàn)，在儲存時間不斷延長的情況下，果皮和果肉產(chǎn)生分層，果肉水分也逐漸向內部轉移。還有相關實驗發(fā)現(xiàn)，使用核磁共振檢測技術，能夠識別水果中水化流動相關的細微變化，這種變化是因為水果軟化導致的，據(jù)此能夠對水果的成熟度進行識別。

優(yōu)缺點：現(xiàn)階段，核磁共振檢測技術應用于水果品質檢測，更多是對水果中的水分分布、流動性開展研究，其優(yōu)點是分辨率比較高，技術穿透性較好，檢測不會受到樣品的狀態(tài)、大小、形狀等影響。但是相對而言，這種檢測技術的應用成本要比其他檢測技術高很多，信號分析的針對性比較強且具有一定的復雜性，所以在水果品質檢測中的應用推廣還存在一定難度，只有降低技術使用成本，進一步彌補技術缺陷，才有可能推動核磁共振檢測技術的大范圍應用。

五、基于電學特性的無損檢測技術

在水果品質檢測中的應用

不同的水果對應的成分是完全不一樣的，所以存在不同介電特性參數(shù)?；谶@一特征，進行水果品質檢測時必須對水果的具體電容、電阻、電感等介電特性參數(shù)進行分析，通過相關介電特性參數(shù)差異來對水果的內部結構以及狀態(tài)進行評價。這種基于電學特性的無損檢測技術操作簡單便利，所以應用前景比較好。

研究發(fā)現(xiàn)，腐爛蘋果的相對介電常數(shù)和等效電容都出現(xiàn)了顯著增加，應用基于電學特性的無損檢測技術，能夠較好地區(qū)分蘋果的好壞。有學者通過檢測蘋果電壓和阻抗，對蘋果是否腐爛以及腐爛程度進行判斷，結果發(fā)現(xiàn)，電壓會因為蘋果腐爛程度增加而提高，這樣就可以有效區(qū)分正常蘋果和腐爛蘋果，還可以判斷蘋果的腐爛程度。此外，借助這種基于電學特性的無損檢測技術，還可以檢測水果的成熟度，比如隨著水果的成熟度增加，對應的電容以及介電常數(shù)都在不斷增長，阻抗不斷降低，由此研發(fā)電學特性檢測系統(tǒng)，根據(jù)香蕉的介電特性在不同成熟度下的變化情況，即可對香蕉的成熟度和品質變化進行有效分析。

優(yōu)缺點：基于電學特性的無損檢測技術，不但操作便捷，數(shù)據(jù)量也不多，而且檢測效率也有所提升，在水果品質檢測中的應用前景比較廣闊。不過，因為目前對水果介電特性產(chǎn)生影響的因素非常多，所以不能排除其他因素的影響。基于電學特性的無損檢測技術的研究目前也主要集中在測試信號頻率、溫度和水果含水量等方面，對其他方面的研究并不多，所以要想推廣應用這種無損檢測技術，還需要深化技術研究工作。

本文介紹了多種水果品質無損檢測技術，并對它們的優(yōu)劣勢進行了分析，這就需要進一步深化技術研究，促進技術優(yōu)化，降低技術成本，從而為人們提供品質更有保障的水果。

作者簡介：賀少鵬（1990-），男，漢族，碩士研究生，助教，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品無損檢測。

*通信作者：邱媛媛（1992-），女，漢族，碩士研究生，講師，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品無損檢測。