高光谱成像技术预测香葱贮藏品质

香葱是一种重要的调味食品，深受人们喜爱。但其保质期短，在货架期会出现变色、软化、失水等现象，影响其品质。水分及叶绿素含量是绿叶蔬菜的主要品质参数。目前香葱水分与叶绿素含量的测定主要采用干重法和分光光度法。这两种方法检测精度高，但速度慢，且对样品具有破坏性。叶绿素检测仪能对植物叶片叶绿素含量进行无损检测，但其检测范围仅为2mm×2mm。高光谱成像技术可同时采集样品的空间及光谱信息，实现对样品的无损检测。

图 1 高光谱成像系统

01水分和叶绿素含量的测定

水分含量的测定

每组取15株高光谱数据采集后的样本，去除样本根部，将每株样本切为30mm的葱段，用于单株样本水分含量测定。水分含量测定采用干重法。称取单株样本重量，放入铝盒（底部圆形直径50mm，高40mm）中，铝盒置于80℃烘箱中烘干。并在干燥器中冷却至恒重，使用电子天平称得样本重量。采用公式（2）计算香葱样品的水分含量：

叶绿素含量的测定

每组取15株高光谱数据采集后的样本，去除样本根部，将每株样本切为2mm的葱段，用于单株样本叶绿素含量测定。称取单株葱段样本质量m放入研钵，加少量石英砂、碳酸钙粉末及80%丙酮溶液3~5mL，将样本研成匀浆，继续研磨至样本组织变白，静置3~5min。经丙酮溶液湿润的圆形滤纸折叠呈漏斗状，置于25mL的棕色样品瓶口。用少量80%丙酮溶液冲洗研钵、研棒数次，将研钵内容物经滤纸转移至样品瓶内。用滴管吸取少量80%丙酮溶液，将滤纸上的叶绿素洗入样品瓶内，最后以80%丙酮溶液定容至25mL。将提取液摇匀后，倒入光径1cm的石英比色皿内，以80%丙酮溶液为空白，在波长663、645nm下测定提取液吸光度A663和A645。叶绿素的提取全过程需在避光条件下完成。叶绿素的计算方法基于朗伯-比尔定律，计算公式如下：

式中：Ca—叶绿素a含量，Cb—叶绿素b含量，Ct—总叶绿素含量，单位均为毫克每克（mg/g）；v—试液体积，单位为毫升（mL）；m—样品质量，单位为克（g）。

02水分和叶绿素含量变化

图2为不同存储条件下测得的10组香葱水分和叶绿素含量平均值的变化情况。

图2不同存储条件下香葱水分及叶绿素含量

水分和叶绿素含量的可视化

下图显示了所选香葱样品在不同存储条件下的水分和叶绿素含量的伪彩色分布图。顶部从红色到蓝色渐变的颜色条所给出的不同颜色代表了不同的水分和叶绿素含量水平。冷色（蓝色和绿色）代表水分和叶绿素含量较低，而暖色（红色、橙色和黄色）则表示含量较高。

图3不同存储条件下香葱水分和叶绿素分布情况

03结论

高光谱成像技术对香葱样品进行快速无损检测，根据所建预测模型将原始高光谱三维数据转换成了二维的水分与叶绿素含量分布图。结果表明：采用合适的化学计量学算法后，利用高光谱成像技术检测香葱贮藏期的品质是可行的。

推荐：

便携式高光谱成像系统iSpecHyper-VS1000

专门用于公安刑侦、物证鉴定、医学医疗、精准农业、矿物地质勘探等领域的最新产品，主要优势具有体积小、帧率高、高光谱分辨率高、高像质等性价比特点采用了透射光栅内推扫原理高光谱成像，系统集成高性能数据采集与分析处理系统，高速USB3.0接口传输，全靶面高成像质量光学设计，物镜接口为标准C-Mount，可根据用户需求更换物镜。

审核编辑 黄宇