SpectraPen/PolyPen光譜儀應用——貯存蔬菜快速品質鑒定

蔬菜從被采摘后到貯存在超市貨架上這一過程中，它們一直是存活的。在貯存的過程中，蔬菜會持續進行一系列生化反應來維持其生理活性并低于可能遇到的不利環境狀況。而從營養學和經濟學角度考量，這些生化反應會造成蔬菜品質下降，類胡蘿卜素等多種必要營養成分的含量也會由于環境或內部刺激而產生變化。

西班牙巴斯克大學、萊里達大學和阿爾梅里亞大學合作研究了芝麻菜在超市貯存過程中的生理變化。他們將從超市購買的密封包裝芝麻菜在模擬超市貯存環境（包括溫度、濕度、光照、光暗節律）中處理了3天。之后進行了一系列生理與營養成分分析。

首先他們使用FluorPen手持式葉綠素熒光儀結合視覺品質分級來對芝麻菜處理的品質進行快速檢測。大光化學效率Fv/Fm是用來衡量植物受脅迫程度靈敏也是應用廣泛的參數之一。結果證明，Fv/Fm與視覺品質分級有很好相關性，是非常好的檢測貯存蔬菜品質的參數。

PlantPen NDVI和PlantPen PRI手持式光譜儀，分別測量了處理后芝麻菜的歸一化植被指數NDVI和光化學反射指數PRI。這兩項參數是植物反射光譜植被指數中應用廣的，可以反映植物的光合生理狀態、色素含量、綠度等。同時，通過高效液相色譜HPLC等色譜技術分析了類胡蘿卜素、葉綠素、維生素E、植物甾醇、脂肪酸等營養成分含量的動態變化。其中類胡蘿卜素和葉綠素隨著培養條件的周期變化都產生了相應的振蕩。而這種振蕩又與PRI和NDVI的振蕩非常吻合。這正是說明反射光譜植被指數在反映色素含量變化時的靈敏度。

色譜法檢測雖然能準確測量色素組成，從而對營養品質進行評估。但這類技術無疑要消耗很多時間，而且非常昂貴。通過這個實驗，研究人員建議相關的營養品質檢測應該快速時間使用無損的原位光學技術——葉綠素熒光技術和反射光譜技術。這兩種技術不但便捷、快速，而且準確度也非常高。

但實際上，本研究中使用的手持式儀器還是有一定的局限性。雖然手持式儀器便于在現場進行快速檢測。但由于人為因素等，光纖探頭獲取的數據可能存在很大誤差和波動，同時也難以衡量整株樣品的全面數據。以FluorCam葉綠素熒光成像技術和Specim高光譜成像技術為代表的光學成像技術是目前更加適合進行相關蔬菜作物品質鑒定的技術。這兩個技術也可以與高通量分析技術結合，如SpectraScan高通量作物果實品質檢測方案和PlantScreen植物高通量表型成像分析平臺進行大樣品量的快速檢測與分析，不但能夠用于相關科研，也非常適合進行農作物生產實踐中的品質檢測。

左. FluorCam葉綠素熒光成像分析：西藍花采后黃化過程中光合活性變化；右. Specim高光譜成像分析：牛油果采摘后缺陷及皮下斑點檢測

參考文獻：

1.Ruiz De Larrinaga L, et al. 2019. Life after Harvest: Circadian Regulation in Photosynthetic Pigments of Rocket Leaves during Supermarket Storage Affects the Nutritional Quality. Nutrients, 11(7): 1519

2.Luo F, et al. 2019. Transcriptome profiling reveals the roles of pigment mechanisms in postharvest broccoli yellowing. Horticulture Research 6:74

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lSpectraPen/PolyPen、Specim高光譜測量技術

lPlantScreen植物高通量表型成像分析平臺

lSpectraScan高通量作物果實品質檢測方案