韓東海教授：用光譜技術給水果做“體檢”
　“像過安檢系統一樣簡單，蘋果在運送的過程中，體積、密度等數據就被檢測出來了，非常節省時間，且適用于流水線作業。”中國農業大學教授韓東海率領的一個課題組近幾年作了一項有意思的研究，很貼近市場需求。
　　這項水果質量快速無損檢測技術為沉悶的基礎研究帶來了一絲新意。該課題于2006年獲得國家自然科學基金支持。研究人員以可見/近紅外光譜和X射線成像技術為手段，圍繞蘋果內外部品質檢測相關的信息進行了應用基礎研究，并在研發過程中，自己組建了成套的儀器設備。
　　將可見/近紅外光譜和X射線成像技術用于水果檢測的理念國外已有，此次韓東海等研究人員采取了一些改進手段，在研究中特別增加了采用透射結合漫反射技術同時檢測蘋果水心病和糖度的探索性研究。結果表明，該項新技術具有良好效果、其亮點是：具有較明朗的應用前景，為蘋果產后分選、貯藏提供理論依據，在減少貯藏損失、保證產品質量、提高附加值方面意義重大。
　　我國是世界*水果生產大國，其中蘋果和鴨梨是zui主要的品種，但每年出口量卻較少，其中蘋果的出口量僅占總產量的2.1%。制約我國水果出口的一個重要原因，是國內對水果的分選檢測能力弱、速度慢、試驗環境條件差，分選技術水平達不到市場的要求。目前，我國水果銷售質量的標準對水果外觀品質的規定較多，對其內在品質只有硬度和可溶性固形物兩項指標，而對那些外觀不可見但卻顯著影響水果內在品質的指標，如蘋果水心病、霉心病、內部褐變以及鴨梨黑心病等，還沒有列入水果產品質量標準。為加強我國水果在市場上的競爭力，滿足出口果品的質量分級要求，必須將水果內在品質指標列入到產品質量標準。檢測蘋果水心病和內部褐變以及檢測鴨梨黑心病，就是反映水果產品內在品質的重要指標。
　　由于產生蘋果水心病、內部褐變以及鴨梨黑心病的病果與正常果在外觀上沒有區別，過去對病果內在品質的檢驗方法只能通過觀察隨機樣品的切片來進行，但這種方法屬于破壞性抽樣檢測的方法，不但浪費極大，而且對出口產品分級毫無意義。因此，必須采用非破壞性的無損傷檢測方法對水果內部品質進行評價分級，才能適應市場的要求。
　　水果果實具有一定的光學特性，這些光學特性是基于光譜范圍的紫外光（UV）、可見光、近紅外光（NIR）的多光或單光的放射、透射、吸收或散射體現的。水果內部質量的光學指數，是所基于的水果內部質量特征與光譜響應的相關性的表征，這些相關性通常是指色素和化學成分。研究表明，從正常蘋果與水心病蘋果的透射光譜圖可以比較出，蘋果的光密度隨水心病的嚴重程度逐漸減少，根據蘋果光譜能量差值，可以直觀地看出水心病果與正常果的差異。用透射結合漫透射技術同時檢測蘋果水心病和糖度的探索性的研究更具意義。
　　該課題組的研究涉及蘋果體積的X射線圖像法無損在線測定，模型計算體積與真實體積的相關系數達到0.9203；蘋果水心病、腐心病的可見/近紅外能量光譜的識別技術，*模型總判別率為98.1%，直接采用能量光譜建立判別模型，簡化數據處理提高速度。“X射線可以對水果內部密度進行檢測，和人體透視原理一樣，水心部分和正常果肉部分密度是有差異的。X射線成像看上去是平面圖像，但實際上是三維圖像，涵蓋了深度信息。”韓東海解釋，檢測所需的X射線很弱、時間短，并且低于規定的輻射量標準，因此，水果可以安全食用。
　　可見/近紅外能量光譜則是根據光能損耗反饋來判定果實內部信息。這就像果實內部是一群深睡的分子，光能透入水果后，分子吸收能量蘇醒活躍起來，100%的光能射入，被分子吸收一部分，反射回來后就會有損耗，根據損耗不同，可以判斷不同的內部機理。
　　研究組提出，可見/近紅外透射光譜技術檢測果實病變具有較好效果，近紅外漫反射技術則對檢測糖度具有優勢。科研人員用被測蘋果病變部位的體積與完整蘋果近似體積的比值作為蜜果蜜指數，對所述蜜指數的范圍值進行劃分，根據蜜指數落入的范圍值確定被測蘋果的蜜果級別。這一方法可以*我國無損傷分級蜜果的空白。
　　“現在我們有了一個新的想法，研發一個近紅外能量光譜便攜式儀器。我們的設想，是可以將其背在肩上，對還在樹上的未成年水果的‘健康狀態’，進行跟蹤。比如在采摘季節臨近時，可以每周檢測一次，在一片區域分東南西北方位定位好一定數量的果樹，給它們建立一個健康卡，在檢測中發現哪棵樹上的果實偏小或者糖度偏低，就可以考慮采取給它單獨補充營養等措施。這將在生長過程中就對水果質量進行控制，降低果農的風險，減少損失。”韓東海對自己的研究充滿自信，他希望這一技術更進一步貼近社會生產需求。