Оптический способ недеструктивной количественной оценки степени зрелости томатов



 


Владельцы патента RU 2582957:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мичуринский государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для объективной оценки степени зрелости различных ботанических сортов томатов при высокоточном отборе плодов необходимой стадии зрелости. Способ оценки степени зрелости плодов томата заключается в измерении максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла и его вариабельности, при этом стадия незрелых плодов характеризуется высокими значениями максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его низкой вариабельности; стадия, предшествующая созреванию, характеризуется средними значениями максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его высокой вариабельности; а стадия полного созревания - низкими значениями максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его низкой вариабельности. Разделение плодов на группы зрелости внутри каждой стадии проводят в соответствии со следующими критериями: для двух первых стадий созревания - чем меньше максимум медленной индукции флуоресценции хлорофилла, но выше его вариабельность, тем более зрелый плод; для стадий полного созревания - чем меньше максимум медленной индукции флуоресценции хлорофилла, но ниже его вариабельность, тем более зрелый плод. Изобретение позволяет повысить точность и эффективность анализа степени зрелости томатов посредством количественной оценки функционального состояния плодов по оптическим характеристикам. 5 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для объективной оценки степени зрелости различных ботанических сортов томатов, при высокоточном отборе плодов необходимой стадии зрелости (для последующей транспортировки, хранения, реализации, отбора на семена), при оптимизации режимов хранения и дозаривания и т.п.

Наиболее распространенный прием анализа зрелости томатов заключается в определении цвета плодов, как визуальном, так и с применением оптического оборудования, работающего по принципу изменения коэффициентов отражения света определенных длин волн [1, 2]. Глазомерная оценка, несмотря на очевидную легкость организации и отсутствие дополнительных материальных затрат на специальное оборудование, существенно зависит от индивидуальных свойств зрительного аппарата оператора, освещенности, степени усталости, очень трудоемка и непригодна для массового анализа. В целях увеличения ее эффективности и снижения субъективного фактора прибегают к использованию специальных колориметрических таблиц или специфического освещения [3-5]. Но и эти приемы не позволяют избежать основного недостатка всех колориметрических методов анализа, как ручных, так и аппаратурных. Он заключается в неоднозначной связи цвета и степени зрелости томатов, особенно у ботанических сортов, имеющих окраску, отличную от красной даже в стадии перезревания, например сорта с оранжевой, желтой или коричневой окраской, или сортов с малым изменением цвета в процессе созревания [3]. Поэтому для увеличения точности определения стадии зрелости приходится прибегать к дополнительным деструктивным методам анализа биохимического состава плодов.

Существуют более объективные методы оценки зрелости, менее зависимые от ботанического сорта, которые заключаются в определении синтезируемого плодами этилена, управляющего процессом созревания фруктов и овощей [3, 6]. Данный способ довольно трудоемок, требует специального прецизионного дорогостоящего оборудования для точной оценки низких концентраций этилена и дает значительный разброс показаний внутри выборок плодов одной и той же стадии зрелости. В связи с низким уровнем выделения этилена метод мало пригоден для выявления начальных стадий созревания томатов. Анализ эндогенного этилена (содержащегося внутри плодов) проводиться с нарушением целостности плодов и не может быть применен в тех случаях, когда требуется сохранение товарного качества плодов (например, при последующей реализации, дальнейшем хранении или наблюдениях за динамикой созревания).

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является оптический метод недеструктивной оценки зрелости плодов груши, томата, абрикоса, заключающийся в определении степени когерентности светорассеяния лазерного излучения от экваториальной зоны поверхности плодов [7]. Основным недостатком метода является необходимость использования сложного интерферометрического оборудования и недостаточная точность в оценке стадии зрелости плодов, близких к полному созреванию.

Цель изобретения - повышение точности и эффективности анализа степени зрелости томатов посредством количественной оценки функционального состояния фотосинтезирующего аппарата кожицы и прилегающей к ней мякоти по величине и вариабельности максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла.

Способ заключается в том, что определение зрелости проводят на основании установленной экспериментальным путем связи между зрелостью плодов томата, максимумом медленной индукции флуоресценции хлорофилла и его вариабельностью. Параметры медленной индукции флуоресценции хлорофилла определяют с помощью хлорофилл-флуорометра, при этом угол падения зондирующего оптического излучения на исследуемый объект должен быть близок к нормальному, его спектральный состав - соответствовать максимуму поглощения хлорофилла в синей или красной области спектра, а измеряемая зона поверхности плода не должна иметь каких-либо видимых признаков болезней или других дефектов. О зрелости плодов томата судят по уровню и вариабельности максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла. Стадия незрелых плодов отличается высокими значениями уровней максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его низкой вариабельности. Стадия, предшествующая созреванию, отличается средними значениями максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его высокой вариабельности; а стадия полного созревания характеризуется низкими значениями максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его низкой вариабельности. Разделение плодов на группы зрелости внутри каждой стадии проводят в соответствии со следующими критериями: для двух первых стадий созревания - чем меньше уровень максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла и выше его вариабельность, тем плод более зрелый; для стадий полного созревания - чем меньше уровень максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла и ниже их вариабельность, тем плод более зрелый (перезрелый).

Пример. Способ был применен для инструментальной оценки степени зрелости томатов 5 ботанических сортов с различной окраской плодов:

1. Яхонт - сорт томата с красной окраской зрелых плодов;

2. Лучистый (Каротинка) - сорт томата с оранжевой окраской зрелых плодов;

3. Де барао золотой - сорт томата с желтой окраской зрелых плодов;

4. Черный принц - сорт томата с черно-малиновой окраской зрелых плодов;

5. Розовая груша - сорт томата с розовой окраской зрелых плодов.

По органолептическим признакам плоды томата были отсортированы на 7 групп по критерию различимых невооруженным глазом цветов с использованием шкалы цветности А.С. Бондарцева [5]. Затем случайным образом были отобраны по 6…8 плодов из каждой цветовой группы и проведены измерения параметров медленной индукции флуоресценции хлорофилла с помощью хлорофилл-флуорометра (длина волны 470 нм, интенсивность 4500 мкмоль × м-2 × c-1) в 3-4 точках поверхности каждого плода. Регистрировали максимум медленной индукции флуоресценции хлорофилла (Fm), достигаемый в течение первых 3-10 секунд засветки излучением, возбуждающим флуоресценцию. По результатам всех отсчетов определяли коэффициент вариабельности параметра Fm: KFm. Измерения проводили с помощью специализированного прибора LPT-3K [8].

Параллельно на тех же самых сортах и группах по степени зрелости оценивали содержание эндогенного этилена на газовом хроматографе.

Результаты измерений, представленные в таблицах 1-5, убедительно демонстрируют, что независимо от ботанического сорта прослеживается общая закономерность - по мере созревания уменьшается величина максимальной флуоресценции и увеличивается вариабельность. Наибольшая вариабельность параметра Fm предшествует стадии полного созревания. А состояние полной зрелости характеризуется низкими значениями указанных параметров - и максимума флуоресценции Fm, и коэффициента вариабельности KFm.

Предлагаемый способ существенно менее трудоемок, чем метод определения зрелости томатов по их окраске с помощью специальных цветовых шкал или по содержанию эндогенного этилена. Для более точного описания стадии зрелости, особенно, если возникает необходимость разделения плодов на несколько групп, приходится прибегать к сочетанию 2-3 оттенков цвета, при этом для каждого ботанического сорта необходим индивидуальный набор цветов (табл. 1). Содержание эндогенного этилена по мере созревания изменяется неоднозначно: сначала нелинейно растет с пиком, предшествующим стадии полного созревания, а затем снова снижается. Анализ данных синтеза эндогенного этилена показывает, что по этому параметру можно уверенно сортировать томаты только на две, максимум - три стадии зрелости: незрелые, начавшие созревать, и зрелые. Значения максимальной флуоресценции по мере созревания неуклонно падают. Благодаря этому с помощью предлагаемого метода с использованием параметров медленной индукции флуоресценции хлорофилла и их вариабельности разделение на 5-6 групп зрелости для всех 5 ботанических сортов происходит с высокой степенью вероятности (не менее 0,9).

Следует отметить более четкую картину связи величины и вариабельности максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла с группами зрелости для красных томатов, чем для ботанических сортов томатов с оранжевой, желтой, розовой или темно-коричневой окраской. Это обусловлено тем, что отбор плодов по группам проводился по субъективным, органолептическим характеристикам и возможно были ошибки, которые для красных плодов меньше ввиду очевидности соотношения цвета и зрелости (и привычности для оператора). Так, судя по данным таблицы 2 для плодов с оранжевой окраской, в группу №3 попали плоды из 4 группы зрелости. Розовый сорт недостаточно точно разделен сразу по нескольким категориям: 1-2 и 4-5-6 и при этом вся шкала смещена в сторону зрелых плодов, незрелые плоды отсутствуют (таблица 3). У томатов сорта Черный принц (таблица 5) нет категории полной зрелости и перезрелых плодов, зато 1 и 2 группы дают очень близкие показания (что говорит о смещении шкалы в сторону незрелых плодов). Отсутствие количественных критериев при органолептической сортировке приводит к тому, что оператор пытается разделить томаты на 6-7 категории внутри заданной выборки плодов, в которой на самом деле могут отсутствовать крайние или промежуточные группы зрелости.

Использование предлагаемых параметров: максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла Fm и коэффициента его вариабельности KFm позволяет проводить такое разделение объективно и более точно, при этом метод подходит как для оценки категории зрелости партии плодов, так и для оценки степени зрелости каждого отдельного плода.

Литература:

1. ГОСТ Р 51810-2001. "Томаты свежие, реализуемые в розничной торговой сети".

2. Старовойтов В.И., Башилов А.М., Андержанов А.А. Автоматизация контроля качества картофеля, овощей и плодов. - М.: ВО Агропромиздат, 1987. - 197 с.

3. Гудковский В.А., Акишин Д.В., Сутормина А.В. Об использовании нового способа определения степени зрелости плодов томата в селекционной, научной и практической работе // Вестник МичГау. - 2013, №5. - С. 67-71.

4. Патент РФ №2032902. Способ определения степени зрелости плодов томатов. МПК7. G01N 21/00. // Авторы: Выродов Д.А., Выродова А.П., Андрющенко В.К., Жужжа П.Н.

5. Бондарцев А.С. Шлака цветов. Пособие для биологов при научных и прикладных исследованиях. - М.: Изд-во АН СССР, 1954. - 29 с.

6. Капотис Г., Пассам Г.К., Акумианакис К., Олимпиос К.М. Хранение томатов при низкой концентрации кислорода подавляет действие этилена и активность поли-галактуроназы // Физиология растений. - 2004, Т. 51. - №1. - С. 126-129.

7. Патент РФ №2453106. Неразрушающий оптический способ оценки зрелости плодов. МПК7 A01H 1/04, A01G 7/00 // Авторы: Будаговская О.Н., Будаговский А.В., Гончаров С.А., Исаев Р.Д., Ильинский А.С., Кружков А.В., Шорников Д.Г., Будаговский И.А. - Заявка №2010129128 от 13.06.2010. - Опубл. 20.06.2012, Бюл. №17.

8. Будаговский А.В., Будаговская О.Н., Будаговский И.А. Парадоксы оптических свойств зеленых клеток и их практическое применение // Фотоника. - 2010 - С. 22-28.

Способ оценки степени зрелости плодов томата, заключающийся в измерениях оптических характеристик ткани, отличающийся тем, что оценку зрелости осуществляют путем измерения максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла и его вариабельности, при этом стадия незрелых плодов характеризуется высокими значениями максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его низкой вариабельности; стадия, предшествующая созреванию, характеризуется средними значениями максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его высокой вариабельности; а стадия полного созревания - низкими значениями максимума медленной индукции флуоресценции хлорофилла при его низкой вариабельности; разделение плодов на группы зрелости внутри каждой стадии проводят в соответствии со следующими критериями: для двух первых стадий созревания - чем меньше максимум медленной индукции флуоресценции хлорофилла, но выше его вариабельность, тем более зрелый плод; для стадий полного созревания - чем меньше максимум медленной индукции флуоресценции хлорофилла, но ниже его вариабельность, тем более зрелый плод.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области определения качества кормов. Техническим результатом является сокращение времени пробоподготовки и проведения анализа в наиболее адекватной «in-vivo» тест-системе с получением полной информации по интегральному показателю качества - биологической полноценности корма.
Изобретение относится к области биохимии и микробиологии, а именно к выявлению бактерий рода Salmonella. Для этого проводят обогащение сальмонелл в неселективной питательной среде, содержащей забуференную пептонную воду и компонент для продуцирования кислоты сальмонеллами.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Согласно способу отбирают пробу гречневой крупы, варят в воде в соотношении 1:3 в течение 15-20 мин для усиления аромата, охлаждают до температуры 20-25°C, раздельно помещают по 5 г пробы в пять виал, опускают виалы в автоматическое устройство отбора проб мультисенсорной системы распознавания компонентов газовых смесей типа «VOCmeter», нагревают до температуры 50-55°C в течение 10-20 мин, отбирают из емкостей летучие вещества, пропускают их через четыре неселективных металл-оксидных сенсора, реагирующих на летучие компоненты образца изменением электрической проводимости чувствительного слоя, которая преобразовывается в электрический сигнал.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к определениию свежести рисовой крупы. Для этого отбирают пробу крупы и варят в воде в соотношении 1:3 в течение 15-20 мин для усиления аромата, а затем охлаждают до температуры 20-25°C.

Изобретение относится к аналитической химии азота, в частности к определению общего азота в сельскохозяйственном сырье и продуктах его переработки. Способ характеризуется тем, что предусматривает термическое кислотное разложение пробы растительного образца, кратное разбавление пробы до содержания аммонийного азота не более 1000 мг/дм3 и выполнение анализа методом капиллярного электрофореза в кварцевом капилляре, эффективной длиной 0,5 м, внутренним диаметром 75 мкм с получением электрофореграммы, причем общий азот определяют по содержанию аммонийного азота и остаточному содержанию нитрат- и нитрит- ионов, причем для определения аммонийного азота используют водный раствор ведущего электролита, содержащий бензимидазол, 18-краун-эфир-6, сульфат натрия при положительном напряжении на капилляре 12 кВ и длине волны детектирования - 254 нм, а для определения методом капиллярного электрофореза остаточного содержания нитрат- и нитрит-ионов применяют водный раствор ведущего электролита, содержащего хромат калия, уротропин и Трилон Б при отрицательном напряжении на капилляре 14 кВ и длине волны детектирования -254 нм.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и касается способа определения массовой доли моносахаридов в инвертном сиропе. Способ предусматривает взвешивание навески, растворение в дистиллированной воде, тщательное перемешивание до растворения навески, экстракцию в ультразвуковой бане, фильтрацию раствора и центрифугирование.

Изобретение относится к аналитической аппаратуре. Устройство для экспресс-оценки качества продуктов питания включает в себя пьезоэлектрические преобразователи со щупами, генератор высокой частоты, генератор импульсов низкой частоты, смеситель, усилитель, преобразователь выходного сигнала, блок отображения информации.

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для повышения эффективности и достоверности определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях путем проведения твердофазного иммуноферментного анализа.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения степени зрелости у сортов томатов с красной, желтой, оранжевой и коричневой окраской плодов.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и предназначено для контроля качества зефира и мармелада. Способ определения предусматривает взвешивание 2,0-5,0 г образца изделия, помещение образца в мерную колбу объемом 1000 мл, добавление 100-200 см3 дистиллированной воды с температурой 50-70°С, тщательное перемешивание до растворения образца в течение 10-20 мин на водяной бане при температуре 75-85°С, фильтрацию раствора, доведение объема до метки дистиллированной водой и центрифугирование в течение 25-40 мин при скорости 3000-3500 об/мин, после чего прозрачный раствор переносят в емкость для проведения исследований состава органических кислот и макроэлементов методом капиллярного электрофореза с косвенным детектированием.

Изобретение относится к области химии окружающей среды, к аналитической химии и может быть использовано для определения содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в водной среде.

Изобретение по существу относится к композициям меченого ингибитора отложений и способам ингибирования отложений. В частности, настоящее изобретение относится к имидазолсодержащим меченым полимерным ингибиторам отложений, предназначенным для использования при обработке воды и/или нефтяных месторождений.

Изобретение относится к квантовым точкам сульфида серебра, излучающим в ближней инфракрасной области спектра, и их применению в биологии. Квантовые точки сульфида серебра содержат присоединенные к поверхности гидрофильные группы из меркаптосодержащего гидрофильного реагента.
Группа изобретений относится к области маркирования нефти и нефтепродуктов и может быть использована для мониторинга транспорта нефти и нефтепродуктов, в частности для контроля потоков нефти в нефтепроводах, контроля автомобильного транспорта с углеводородной продукцией, для своевременного обнаружения утечки и хищения продукции, а также для локализации последствий происшествия.

Изобретение относится к области исследования и анализа биологических материалов и касается способа для подсчета биологических объектов в пробе и сканирующего цитометра на его основе.

Изобретение относится к области химии материалов, а именно к новому типу соединений - симметричным краунсодержащим диенонам общей формулы I, где n=1, 2; m=0, 1, и способу их получения, заключающемуся в том, что циклоалканоны общей формулы II, где n=1, 2; подвергают взаимодействию с формильными производными бензокраун-эфиров общей формулы III, где m=0, 1, и процесс проводят в смеси органического растворителя с водой или в среде органического растворителя.

Изобретение относится к области оптико-физических методов измерений и касается способа и устройства для обнаружения и идентификации химических веществ и объектов органического происхождения.

Изобретение относится к устройству автоматического бесконтактного детектирования быстродвижущихся меток подлинности, которые содержат нанокристаллы алмазов с центрами азот-вакансия (NV-центрами), нанесённые на ценные бумаги, деньги.

Способ дифференциации возбудителей чумы и псевдотуберкулеза по N-ацетил-β-D-глюкозаминидазной активности предусматривает получение суспензии агаровой культуры исследуемых бактерий в концентрации (1-5)×109 м.к., подготовку синтетического субстрата, в качестве которого используют 4-метилумбеллиферил-N-ацетил-β-D-глюкозаминид в количестве 50 мкМ.

Изобретение относится к способу обнаружения биологического материала в воздушном потоке, в способе воздушный поток (16) подают с помощью устройств для образцов (12), световой пучок (17) испускают в направлении воздушного потока (16), создают сигнал флуоресценции (24), описывающий флуоресценцию частицы (14), и создают сигнал рассеивания (32), описывающий рассеивание света частицей (14).

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к определению флуниксина в лекарственных препаратах. При осуществлении способа в ацетатно-аммиачный буферный раствор с рН 7.0-7.8 добавляют Твин-80 до концентрации 1·10-2 М, соль тербия Tb3+ до концентрации 1·10-3 М, лекарственный препарат триоктилфосфиноксид до концентрации 1·10-4 М, облучают раствор электромагнитным излучением с длиной волны λвозб=347 нм и по наличию флуоресценции на длине волны λфл=545 нм судят о наличии флуниксина. Дополнительно измеряют интенсивность флуоресценции, а концентрацию флуниксина в лекарственном препарате определяют по величине интенсивности с использованием заранее полученного градуировочного графика или методом стандартной добавки. Достигается упрощение анализа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл., 7 прим.
Наверх