Арт. F-751 Kiwifruit
Хорошие качества свежих продуктов на момент сбора урожая должны сохраняться на послеуборочных этапах вплоть до потребления. Менеджеры должны принимать решения в отношении сборки, упаковки, хранения и транспортировки, чтобы оптимизировать качество, что требует постоянного мониторинга. Спектроскопия в ближней инфракрасной области - самая популярная из развивающихся неразрушающих технологий для применения до и после сбора урожая.
- Спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона (БИК) используется до сбора урожая для оценки зрелости, управления питательными веществами и водой, а также для обнаружения биологического стресса.
- На послеуборочном этапе БИК используется для оценки срока годности, выявления дефектов и болезней, мониторинга процессов, сортировки, упаковки, розничной торговли и аутентификации.
- Наибольшее развитие для коммерческого использования получили портативные БИК-устройства.
Спектроскопия в ближней инфракрасной области
Мясистые фрукты и овощи обеспечивают людей основными питательными веществами, но являются скоропортящимися. Около 20-40% теряется в период между сбором урожая и поступлением к потребителю. Поэтому процессы производства и обработки направлены на снижение потерь и сохранение качества.
Традиционные методы оценки качества разрушительны, требуют много времени и непрактичны для автоматизации. В отличие от них, новые неразрушающие технологии, в частности спектроскопия в ближней инфракрасной области (NIRS), нашли широкое коммерческое применение для количественного анализа химических или физических свойств. Они могут использоваться без пробоподготовки и подходят для анализа упакованных материалов.
Технология БИК измеряет взаимодействие света с товарами в диапазоне 780-2500 нм, особенно в коротковолновой БИК-области (750-1100 нм), и основана на различных БИК-спектрах, которые создает биокомпозиция каждого материала.
Хотя существуют стационарные и портативные системы, в последнее время наблюдается тенденция к разработке портативных устройств, таких как измерители качества Felix Instruments (F750 и F751s) для до- и послеуборочных работ, при помощи хемометрии.
Использование БИК спектроскопии на этапе сбора урожая
Спектроскопия в ближнем ИК диапазоне (NIRS) в основном используется на предуборочных этапах для оценки зрелости фруктов и точного земледелия.
Индексы зрелости: Фермеры используют индексы зрелости, чтобы определить время сбора урожая для достижения оптимального качества. NIRS измеряет зрелость плодов, используя внешние признаки, такие как цвет, или внутренние параметры, такие как содержание растворимого сахара (SSC), сухого вещества (DM), упругость, общая кислотность (TA) или деградация хлорофилла. Используемый параметр зависит от вида и типа плодов.
Питание и управление поливом: Дистанционные и полевые портативные устройства NIRS могут точно оценить основные макро- и микроэлементы, содержание воды в листьях и плодородие почвы, чтобы дать рекомендации по управлению удобрениями и орошением на полях для улучшения условий выращивания культур, повышения урожайности и качества.
Обнаружение болезней и вредителей: Болезни вызывают 50% потерь урожая из-за биотических факторов. Изображения дистанционного зондирования, основанные на БИК-спектроскопии, позволяют обнаружить болезни, сорняки и стресс, вызванный вредителями, на ранней стадии, оценивая изменения внутреннего химического состава до появления внешних повреждений. Это позволяет своевременно принять меры и избежать потерь урожая и качества.
Рисунок 1. Причины послеуборочных потерь в цепочке поставок, Palumbo et al. 2022 г.
Применение спектроскопии БИК в послеуборочный период
После уборки урожая менеджеры принимают решения по сортировке, фасовке, хранению, дозреванию и розничной продаже в зависимости от внутренних параметров качества, оцененных с помощью NIRS.
Сортировка, фасовка и упаковка: NIRS интегрируется в упаковочные линии для сортировки и фасовки, чтобы соответствовать спецификациям продукции путем оценки внутренних параметров, дефектов и порчи фруктов; см. рис. 1. Для отбора образцов используются портативные устройства, в то время как при сортировке на линии и в режиме онлайн используются стационарные устройства.
Созревание фруктов: БИК используется для проверки и мониторинга созревания во время хранения, в камерах созревания, транспортировки и розничной продажи, используя такие параметры, как SSC, TA, цвет и упругость.
Безопасность: БИК используется для обнаружения биологического и химического загрязнения продуктов питания. Биологическое загрязнение может представлять собой афлатоксины, вырабатываемые грибами, или микробную порчу. Химическое загрязнение может быть связано с накоплением нитратов в таких культурах, как шпинат, что в настоящее время контролируется европейскими нормами, требующими обнаружения азотных удобрений в зелени.
Содержание питательных веществ в свежих продуктах: Некоторые нутрицевтики, обогащающие фрукты и овощи, такие как витамины, антиоксиданты, полифенолы, каротиноиды и т.д., могут быть оценены с помощью БИК-спектроскопии.
Хранение: БИК-спектроскопия помогает определить подходящую продолжительность и условия хранения для различных видов и сортов в зависимости от стадии зрелости и спелости.
Контроль процесса: Выбор фруктов и контроль процесса переработки осуществляется с помощью БИК-спектроскопии. Например, выбор фруктов с определенным диапазоном SSC для изготовления сока или отслеживание процесса виноделия по различным химическим веществам в процессе брожения.
Подлинность и классификация: NIRS помогает проверять подлинность свежих продуктов, определяя регион их происхождения, экологические методы выращивания без химикатов и выявляя защищенные сорта.
Розничная торговля: Инструменты NIRS позволяют оценить степень спелости, обнаружить вредителей и болезни, выявить порчу и зрелость, чтобы помочь в принятии решений, таких как сортировка, хранение, отбраковка и ценообразование.
Ручные приборы NIRS полезны при хранении, дозревании, переупаковке, распределении и в центрах розничной торговли.
