Персики, да, именно о них сегодня мы будем говорить. Как оказалось, даже такой тривиальный фрукт, который часто бывает на столах многих семей, может стать предметом серьезных научных исследований. Когда речь заходит о чем-то съедобном, на что же мы обращаем большее внимание при выборе? Всё верно, это вкус!
Вы когда-нибудь думали о том, что при помощи спектроскопии можно определить сладкий перед вами фрукт или же в меру сладковат с небольшой кислинкой, притом, что вид у них снаружи и внутри абсолютно идентичен. А вот ученым из Политехнического университета Валенсии, тот, что в Испании, пришла в голову идея как при помощи спектроскопии ближнего ИК и видимого диапазона реализовать данную идею. Неудивительно что именно Европейские ученые всерьез задумались над решением этой задачи, ведь по статистике персики, второй любимый фрукт Европы после яблок.
Сладкими считаются фрукты, в которых содержание яблочной кислоты не превышает 6 г/л, а появление той самой кислинки, которая придает более сбалансированный вкус, обуславливается содержанием яблочной кислоты более 6 г/л. Интересный факт, в Германии и Англии предпочитают сбалансированный вкус, а сладкие сорта данного плода не пользуются популярностью.
В исследовании принимали участие два вида наиболее продаваемых сорта персиковой культуры: «Big Top» (представитель сладких) и «Diamond Ray» (представитель идеального баланса). Плоды были собраны в частном Леридеанском саду в сезон созревания. Для чистоты эксперимента, персики хранили при 0.1 °С и относительной влажности 87% чтобы предотвратить созревание во время эксперимента и продлить срок их хранения.
Перейдем непосредственно к экспериментальной составляющей этого исследования. Нидерландские спектрометры компании Avantes давно зарекомендовавшие себя, как точный и удобный инструмент для решения такого рода задач будет одним из главных помощников в этом исследовании. Спектры диффузного видимого и ближнего инфракрасного отражения двух сортов персиков были получены с использованием многоканального спектрометра и его платформы, оснащенной двумя детекторами.
Для детекторов каждый спектр был получен как среднее значение пяти сканирований для уменьшения теплового шума. Затем средние измерения отражательной способности каждого образца (S) были преобразованы в значения относительной отражательной способности (R) по отношению к эталонному с использованием значений темнового отражения (D) и значений отражательной способности эталонного белого (W). Перед спектральными измерениями температура нектаринов была стабилизирована на уровне комнатной температуры 22 ± 1°C. Все измерения проводились с каждой стороны плода в симметрично расположенных двух точках, и для анализа использовались их средние значения.
Проблема при отборе персиков также заключается в том, что между двумя сортами не наблюдалось отличий с точки зрения растворимых твердых веществ, твердости, мякоти и внешнего цвета. Для наглядности можно просто взглянуть на картинку ниже и попробовать угадать, где находиться сорт «Big Top», а где «Diamond Ray».
Ну что, смогли отличить один сорт от другого? Ладно, так уж и быть скажу, верхний ряд – это персики сорта «Diamond Ray», а нижний «Big Top». Не спешите расстраиваться, если не угадали, дело в том, что цветовое различие между этими картинками составляет каких-то 4.5%, когда как среднестатистический человек способен увидеть различие только тогда, когда это значение имеет показатель более 5%.
Вернемся к спектральному анализу. При детальной выборке из 1838 доступных длин волн было выбрано 8, как наиболее подходящие для достижения точности близкой к 100%. Методы классификации, благодаря которым стало возможным такой точное определение – это метод наименьших квадратов и линейный дискриминантный анализ. Результат выборки можно посмотреть на графике ниже.
При разделении случайным образом на группы, можно наблюдать что вне зависимости от порядка персики сорта «Diamond Ray» стремятся к калибровочному значению 0 и не превышают 0.5, а сорт «Big Top» наоборот, стремится к 1 и превышает показатель 0.5.
По итогу можно сказать, что спектральный анализ является прекрасным примером неразрушающего контроля качества персиков, который имеет широкие перспективы в отрасли плодоводства и надеюсь, что в следующий раз при покупке песиков под табличкой «персики сладкие», там и правда окажутся те фрукты, которые Вам нравятся.
© Avantes
Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Avantes на территории РФ