蘋果果肉可溶性固形物、可溶性糖與光學(xué)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)

魏康麗，劉 暢，丁海臻，楊明哲，郝雅婧，馬 晨，屠 康，潘磊慶*

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095）

甜度是水果重要的食用品質(zhì)之一。蘋果果實(shí)的甜度主要由可溶性糖（主要是果糖、葡萄糖和蔗糖）含量決定，但其傳統(tǒng)的測(cè)定方法步驟復(fù)雜、成本較高。而可溶性固形物主要由可溶性糖組成，兩者含量極顯著正相關(guān)，且可溶性固形物含量的測(cè)定方法相對(duì)更簡(jiǎn)單易行[1-2]。所以多年來可溶性固形物含量成為評(píng)估水果甜度的重要指標(biāo)。

為了滿足無損、快速、經(jīng)濟(jì)等檢測(cè)需求，基于近紅外、高光譜等光學(xué)技術(shù)檢測(cè)蘋果可溶性固形物含量的研究一直是熱點(diǎn)。目前光學(xué)檢測(cè)研究主要依賴于化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，分析透/反射率光譜與含量之間的關(guān)系，建立含量預(yù)測(cè)模型。例如，Li Xiaona等[3]利用傅里葉變換近紅外光譜對(duì)不同產(chǎn)地‘富士’蘋果的可溶性固形物含量進(jìn)行評(píng)估，預(yù)測(cè)集的決定系數(shù)（Rp）和均方根誤差（root mean square error of prediction，RMSEP）分別為0.759～0.924和0.547%～0.673%。Tian Xi等[4]基于高光譜對(duì)不同果皮顏色的蘋果進(jìn)行研究，建立了對(duì)果皮顏色敏感的可溶性固形物模型，Rp和RMSEP分別為0.955和4.8%。Tang Chunxiao等[5]搭建了含有4 個(gè)有效波長(zhǎng)（461、469、947 nm和1 049 nm）的多光譜設(shè)備，用于‘富士’蘋果的可溶性固形物含量預(yù)測(cè)。但是，這些研究對(duì)于可溶性固形物在不同波長(zhǎng)下如何影響吸收和散射的情況還不清楚，且可溶性固形物中的成分與吸收和散射的關(guān)系如何也尚不明晰。通過探究可溶性糖與光學(xué)吸收和散射的關(guān)系，將有助于解釋光學(xué)技術(shù)檢測(cè)可溶性固形物的機(jī)理，為改善模型的精度和適應(yīng)性提供基礎(chǔ)。

吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)分別指單位路徑（cm或mm）內(nèi)光子因被吸收或散射而損失的光能量的比率（式（1）～（3））。果蔬光學(xué)參數(shù)測(cè)量通過求解輻射傳輸方程計(jì)算吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)，定量表征吸收和散射，提供了單獨(dú)研究果實(shí)化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)關(guān)系的機(jī)會(huì)。目前的果蔬光學(xué)參數(shù)測(cè)量技術(shù)有空間分辨技術(shù)、時(shí)間分辨技術(shù)、頻域分辨技術(shù)、積分球技術(shù)。其中積分球技術(shù)是目前公認(rèn)測(cè)量最精準(zhǔn)的技術(shù)，且組成簡(jiǎn)單、成本較低。根據(jù)前人的研究，吸收系數(shù)主要與化學(xué)成分有關(guān)，約化散射系數(shù)主要與組織結(jié)構(gòu)有關(guān)[6-7]。Ma Te等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，蘋果可溶性固形物含量越高，組織在1 170 nm波長(zhǎng)處吸收系數(shù)越高，但是未能將兩者之間的關(guān)系進(jìn)行定量。果蔬中葉綠素和殘留的不溶性果膠中多糖醛酸含量均與波長(zhǎng)670 nm附近吸收有關(guān)[9-10]。另一方面，蘋果的硬度、細(xì)胞面積和等效直徑與675 nm處散射系數(shù)均呈現(xiàn)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.903～0.993、0.581～0.777和0.572～0.657[11]。且細(xì)胞結(jié)構(gòu)越緊密，散射能力更強(qiáng)[12]。水心和瘀傷都會(huì)破壞組織結(jié)構(gòu)，引起組織散射減弱[8,13-14]。但是，目前對(duì)于可溶性固形物、可溶性糖與光學(xué)吸收或散射性質(zhì)之間關(guān)系的定量研究鮮見報(bào)道。

式中：μa為吸收系數(shù)/（cm-1或mm-1）；I為透過純吸收介質(zhì)的光強(qiáng)；I0為入射光光強(qiáng)；d為純吸收介質(zhì)的厚度或路徑長(zhǎng)/（cm或mm）。

式中：μs為散射系數(shù)/（cm-1或mm-1）；I為準(zhǔn)直透過散射介質(zhì)的光強(qiáng)；I0為入射光光強(qiáng)；d為散射介質(zhì)的厚度或路徑長(zhǎng)/（cm或mm）。

式中：μ’s為約化散射系數(shù)/（cm-1或mm-1）；g為各向異性因子，定量描述單個(gè)散射發(fā)生后，保持向前傳播的那部分光子數(shù)，取值范圍為[-1，1]。

因此，本實(shí)驗(yàn)旨在定量蘋果采后可溶性固形物、可溶性糖與光學(xué)吸收和散射性質(zhì)的關(guān)系，進(jìn)一步解釋光學(xué)技術(shù)檢測(cè)可溶性固形物的原因。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘富士’蘋果樣本采摘于江蘇省徐州市豐縣宋樓鎮(zhèn)唐安果園；1% Intralipid 美國(guó)Sigma Aldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ASBN-W100-L鹵素?zé)?、PG2000光譜儀 上海復(fù)享光學(xué)股份有限公司；4P-GPS-033-SL積分球 美國(guó)Labsphere公司；3K15離心機(jī) 德國(guó)Sigma公司；PAL-1手持式糖度儀 日本愛拓公司；Zorbax carbohydrate氨基柱 美國(guó)安捷倫公司；LC-20A高效液相色譜儀日本島津公司。

圖1 基于單積分球的農(nóng)產(chǎn)品光學(xué)特性檢測(cè)系統(tǒng)示意圖（A）和軟件界面（B）Fig. 1 Schematic (A) and software interface (B) of optical properties measurement system for agricultural products using integrating sphere

如圖1A所示，本實(shí)驗(yàn)室自主搭建的基于單積分球的農(nóng)產(chǎn)品光學(xué)特性檢測(cè)系統(tǒng)包括光源、光源架、積分球、樣本架、光纖、光譜儀、滑臺(tái)、運(yùn)動(dòng)控制器和計(jì)算機(jī)。其中光源架和積分球同軸安裝，積分球的檢測(cè)口通過光纖與光譜儀連接，計(jì)算機(jī)通過光譜儀采集積分球內(nèi)漫反射光的光譜，并通過運(yùn)動(dòng)控制器控制3 個(gè)滑臺(tái)調(diào)整光源架和樣本架的相對(duì)位置。光源輸出波長(zhǎng)為400～2 000 nm，最大輸出功率為100 W。積分球直徑為84 mm，內(nèi)部涂層為聚四氟乙烯，在400～1 100 nm反射率高于0.98。白板、暗背景和樣本的信號(hào)通過光譜儀獲取，光譜波段為366～1 050 nm，光譜分辨率為0.34 nm。

本實(shí)驗(yàn)室自行開發(fā)的控制軟件基于Windows系統(tǒng)采用C#撰寫，軟件界面如圖1B所示。軟件包括光譜測(cè)量參數(shù)、測(cè)試模式控制、光譜數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)保存五大功能模塊。通過該控制軟件，能實(shí)現(xiàn)光譜測(cè)量參數(shù)設(shè)定，信號(hào)采集以及反射透射模式的自動(dòng)切換，簡(jiǎn)化了操作步驟。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

‘富士’蘋果樣本經(jīng)0 ℃預(yù)冷24 h以后，挑選60 個(gè)直徑為80～85 mm，成熟度一致且表面無損傷的樣本。然后在冷庫(kù)（（0±1）℃，相對(duì)濕度＞95%）中共貯存150 d，每30 d隨機(jī)取樣10 個(gè)。室溫下冷卻5 h，將整果切去10 mm厚度的果皮和果肉后，切取5 mm×30 mm×35 mm（厚度×寬度×長(zhǎng)度）的切片。然后，用兩片石英玻璃片（1 mm厚度）夾住切片進(jìn)行光學(xué)性質(zhì)測(cè)量。進(jìn)行可溶性固形物和可溶性糖含量的測(cè)定。

1.3.2 光學(xué)性質(zhì)測(cè)量

采用農(nóng)產(chǎn)品光學(xué)特性檢測(cè)系統(tǒng)和軟件B測(cè)定400～1 050 nm樣本的漫反射率Rt和漫透射率Tt，積分時(shí)間為200 ms，窗口平滑寬度為12 nm，采樣平均次數(shù)為20 次。具體的測(cè)量細(xì)節(jié)參考文獻(xiàn)[15]。通過反向倍加算法求解輻射傳輸方程，計(jì)算吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)[16]。

1.3.3 檢測(cè)系統(tǒng)的精度分析

分別采用純水和1% Intralipid作為純吸收介質(zhì)和渾濁介質(zhì)。通過計(jì)算純水和1% Intralipid測(cè)量值與參考值之間的誤差，確定本系統(tǒng)測(cè)量吸收和散射性質(zhì)的準(zhǔn)確性。參考值分別為鄧孺孺[17-18]和Van Staveren[19]等的經(jīng)驗(yàn)值。

1.3.4 可溶性固形物和可溶性糖含量測(cè)定

光學(xué)性質(zhì)測(cè)量后，立即采用手持式糖度儀測(cè)定可溶性固形物含量。重復(fù)測(cè)量3 次，取平均值。

果糖、葡萄糖、蔗糖含量測(cè)定采用Ma Chunmei等[20]報(bào)道的方法進(jìn)行相應(yīng)修改。稱量2 g左右果肉研磨2 min，加入30 mL超純水混合后，80 ℃水浴60 min。懸液于10 000×g離心20 min后，收集上清液。上清液和標(biāo)準(zhǔn)品均采用0.45 μm微孔膜過膜后，進(jìn)樣20 μL，經(jīng)過氨基柱分離（柱溫40 ℃）后，于高效液相色譜儀蒸發(fā)光散射檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定。流動(dòng)相采用乙腈-超純水（75∶25，V/V），流速0.8 mL/min?？扇苄蕴呛繂挝粸間/kg。果糖、葡萄糖、蔗糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線決定系數(shù)分別為0.999 0、0.999 8和0.999 8?？偪扇苄蕴呛繛? 種可溶性糖含量的總和。

1.4 數(shù)據(jù)處理

為了定量貯存期間蘋果果肉可溶性固形物、可溶性糖與光學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，對(duì)不同采樣時(shí)間的參數(shù)的平均值進(jìn)行分析。采用IBM SPSS Statistics 20（Manugistic公司，Rockville，MD，美國(guó)）進(jìn)行方差分析（P＜0.05）和Pearson（P＜0.05）相關(guān)性分析。并采用Matlab R2010b（Mathworks公司，Massachusetts，美國(guó)）建立可溶性固形物、總可溶性糖、果糖、葡萄糖和蔗糖含量的偏最小二乘回歸（partial least square regression，PLSR）模型。3/4的樣本（45 個(gè)）用于建模，剩下1/4的樣本（15 個(gè)）用于預(yù)測(cè)。模型的性能用Rp和RMSEP進(jìn)行評(píng)估。

2 結(jié)果與分析

2.1 光學(xué)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)的精度分析結(jié)果

圖2 400～1 050 nm水的吸收系數(shù)（A）和1% Intralipid約化散射系數(shù)（B）Fig. 2 Absorption coefficient of water (A) and reduced scattering coefficient of 1% Intralipid in the range of 400-1 050 nm (B)

如圖2所示，吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)的測(cè)量值與參考值趨勢(shì)一致：吸收系數(shù)在整個(gè)波段范圍內(nèi)存在O—H 1 個(gè)明顯的吸收峰（980 nm）和2 個(gè)較小吸收峰（740 nm和840 nm）；約化散射系數(shù)出現(xiàn)米氏散射現(xiàn)象，隨著波長(zhǎng)增加單調(diào)減小[19]。

吸收系數(shù)測(cè)量值與參考值在800～950 nm非常相近，平均誤差只有6.61%。但與Zhang Shu[13]、Rowe[21]等報(bào)道一樣，在400～800 nm出現(xiàn)顯著基線漂移。這可能是光在樣本邊緣的直接和漫射光損失造成的，從而引起吸收測(cè)量值偏高[22]。約化散射系數(shù)測(cè)量值與參考值之間的差距在400～650 nm逐漸增加，然后逐漸減小直到881 nm達(dá)到最小，881 nm以后又逐漸增加。在整個(gè)400～1 050 nm范圍內(nèi)，約化散射系數(shù)相對(duì)誤差范圍為0.03%～12.59%，平均值為7.74%，低于Moffitt[22]的平均測(cè)量誤差（11.1%）。測(cè)量值與參考值之間的差距可能是不同廠商的1% Intralipid的粒徑分布不同引起[23]。

2.2 貯存期間光學(xué)性質(zhì)的變化

如圖3所示，貯存期間不同采樣時(shí)間的平均吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)的波形均相似，數(shù)值有所不同。平均吸收系數(shù)值范圍為是0.02～0.11 mm-1（圖3 A），與R o w e等[21]用積分球測(cè)得的400～1 050 nm‘嘎啦’蘋果的吸收系數(shù)值相當(dāng)（0.01～0.15 mm-1），但高于Qin Jianwei等[24]采用高光譜成像空間分辨技術(shù)測(cè)得的550～1 000 nm‘富士’蘋果的值（0.01～0.06 mm-1）。在550～1 050 nm，吸收系數(shù)出現(xiàn)980 nm明顯的吸收峰。在貯存150 d期間，雖然相鄰采樣時(shí)間吸收系數(shù)值差別不明顯，但整體呈減小趨勢(shì)。

圖3 不同采樣時(shí)間蘋果果肉平均吸收系數(shù)（A）和約化散射系數(shù)（B）Fig. 3 Absorption coefficient (A) and reduced scattering coefficient (B)of apples at different storage times

果肉約化散射系數(shù)是吸收系數(shù)的7 倍以上，范圍在0.85～1.79 mm-1之間（圖3B）。這是因?yàn)楣叩壬锝M織是渾濁介質(zhì)，散射性質(zhì)遠(yuǎn)大于吸收性質(zhì)。而該測(cè)量值高于Zhang Shu等[13]用積分球技術(shù)測(cè)得的瘀傷‘富士’蘋果的約化散射系數(shù)，這是因?yàn)轲鰝麜?huì)破壞組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整度，造成散射減小。貯存150 d后，約化散射系數(shù)明顯減小。與2.1節(jié)所述問題相同，由于在果肉組織內(nèi)，400～550 nm之間光損失嚴(yán)重，IS技術(shù)在反向迭代求解光學(xué)特性參數(shù)時(shí)，未考慮光在積分球內(nèi)的損失，直接過分估計(jì)光的吸收，造成吸收系數(shù)偏高，約化散射系數(shù)偏低，未表現(xiàn)出隨著波長(zhǎng)增加而減小的趨勢(shì)[25]。這在Rowe等[21]的研究中也有類似報(bào)道。所以在后續(xù)分析中，僅保留分析550～1 050 nm波段的光學(xué)性質(zhì)與可溶性固形物和可溶性糖的關(guān)系。

2.3 貯存期間可溶性固形物和可溶性糖的變化

如圖4所示，隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，果肉可溶性成分降解速度大于合成速度，可溶性固形物和可溶性糖含量均呈現(xiàn)減小趨勢(shì)?？扇苄怨绦挝飶?3.5%減小至11.7%，總可溶性糖含量從53.42 g/kg減小到45.91 g/kg。蘋果是果糖積累型果實(shí)，在3 種可溶性糖中果糖含量最高（23.70～26.79 g/kg），其次是葡萄糖（14.14～16.56 g/kg）和蔗糖（8.07～10.17 g/kg）[26]。

圖4 不同采樣時(shí)間蘋果可溶性固形物和可溶性糖含量Fig. 4 Soluble solid contents and soluble sugar contents of apples at different storage times

表1 可溶性固形物和可溶性糖的相關(guān)性分析結(jié)果Table 1 Correlation analysis of soluble solids and soluble sugar contents

從表1可知，可溶性固形物與總可溶性糖和3 種可溶性糖均呈正相關(guān)關(guān)系，且除了葡萄糖以外，正相關(guān)關(guān)系均極顯著（P＜0.01），這與趙勝杰等[2]的研究結(jié)果相一致。可溶性固形物與蔗糖相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.961，其次是總可溶性糖（r=0.932）和果糖（r=0.926），最后是葡萄糖（r=0.771）。李寶江等[27]研究發(fā)現(xiàn)，可溶性固形物與蔗糖的相關(guān)性高于其與還原糖的相關(guān)性，r分別為0.773和0.458（P＜0.01）?？偪扇苄蕴桥c3 種可溶性糖均呈顯著正相關(guān)（r＞0.9），且與果糖的相關(guān)性最強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.984。這與果糖含量在總可溶性糖中所占的比例最大相符合。

2.4 可溶性固形物和可溶性糖與光學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性

如圖5所示，在整個(gè)波段范圍內(nèi)，可溶性固形物、總可溶性糖、果糖、葡萄糖、蔗糖與2 種光學(xué)性質(zhì)均呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.768～0.992。與Ma Te等[8]的研究結(jié)果相同，蘋果可溶性固形物越低，吸收和散射也相對(duì)越弱。同時(shí)，這也印證了2.2節(jié)和2.3節(jié)所述結(jié)果，隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性成分含量減小伴隨著吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)減小的現(xiàn)象。此外，這5 個(gè)可溶性成分參數(shù)與吸收系數(shù)的平均相關(guān)系數(shù)均高于與約化散射系數(shù)的平均相關(guān)系數(shù)。這也顯示了化學(xué)組分可能與吸收性質(zhì)更相關(guān)。

而在5 個(gè)可溶性成分參數(shù)中，可溶性固形物、總可溶性糖、果糖和蔗糖與2 種光學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性（r為0.827～0.992）均比葡萄糖（r為0.768～0.907）高。可溶性固形物和總可溶性糖與吸收系數(shù)的相關(guān)系數(shù)均值均為0.948，與約化散射系數(shù)的相關(guān)系數(shù)均值分別為0.931和0.909。在3 種可溶性糖中，蔗糖與2 種光學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性最高（r為0.829～0.992），其次是果糖（r為0.826～0.935），最后是葡萄糖（r為0.768～0.907）。三者與吸收和約化散射系數(shù)的平均相關(guān)系數(shù)分別為0.963、0.910和0.834，0.890、0.887和0.813。即，雖然蔗糖含量是3 種可溶性糖中最少的，但其與2 種光學(xué)性質(zhì)的平均相關(guān)性均最高，然后是果糖，最后是葡萄糖。這與可溶性固形物和3 種可溶性糖的相關(guān)性分析結(jié)果一致。這也表明，可溶性固形物與光學(xué)性質(zhì)的高度相關(guān)性可能與蔗糖有關(guān)。

圖5 可溶性固形物和可溶性糖與光學(xué)吸收系數(shù)（A）和約化散射系數(shù)（B）的相關(guān)性Fig. 5 Correlations of soluble solide and soluble sugar contents with absorption coefficient (A) and reduced scattering coefficient (B)

表2 蘋果可溶性固形物和可溶性糖與980 nm處光學(xué)性質(zhì)的線性擬合方程Table 2 Linear fi tting equations for soluble solide contents, soluble sugar contents and optical properties at 980 nm of apples

隨著波長(zhǎng)增加，可溶性固形物、總可溶性糖、果糖和蔗糖與吸收系數(shù)的相關(guān)系數(shù)也增加。相反，隨著波長(zhǎng)增加，約化散射系數(shù)與它們的相關(guān)系數(shù)卻減小。這可能是因?yàn)榻t外區(qū)域相對(duì)可見光區(qū)域包含更多C—H、O—H、N—H等基團(tuán)的共振信息，與吸收性質(zhì)更相關(guān)[28]。而在貯存期間，約化散射系數(shù)在可見光區(qū)域的變化范圍相對(duì)于近紅外區(qū)域更大，所以呈現(xiàn)更強(qiáng)的相關(guān)性。為觀察固定波長(zhǎng)下可溶性成分參數(shù)與吸收和約化散射系數(shù)的關(guān)系，獲取了980 nm處兩者的線性擬合方程（表2）。由表2可知，可溶性固形物和蔗糖與吸收系數(shù)的線性擬合方程擬合度最高，決定系數(shù)R2分別為0.977和0.951。而其他方程的擬合度較低，R2為0.662～0.885。

2.5 可溶性固形物和可溶性糖含量的預(yù)測(cè)

表3 蘋果可溶性固形物和可溶性糖的含量預(yù)測(cè)模型Table 3 Model predictions of soluble solide and soluble sugar contents in apples

如表3所示，為了進(jìn)一步驗(yàn)證可溶性固形物和可溶性糖與光學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，分別基于吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)建立PLSR含量預(yù)測(cè)模型。結(jié)果顯示，基于吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)建立的5 個(gè)可溶性成分參數(shù)模型建模集決定系數(shù)Rc略高于相應(yīng)模型的預(yù)測(cè)集決定系數(shù)Rp，但結(jié)果相差不大，證明模型沒有過擬合。

5 個(gè)可溶性成分參數(shù)的模型預(yù)測(cè)性能均較好，能滿足實(shí)際需求：1）可溶性固形物的模型Rp不小于0.886，RMSEP不超過0.422%。此結(jié)果優(yōu)于Peng Yankun[29]和He Xueming[30]等分別利用高光譜成像空間分辨技術(shù)和積分球技術(shù)建立的蘋果和梨的可溶性固形物含量預(yù)測(cè)模型，Rp分別為0.883和0.64，RMSEP分別為0.73%和0.68%。2）總可溶性糖的預(yù)測(cè)模型Rp不小于0.876，RMSEP不超過3.363 g/kg。3 種可溶性糖預(yù)測(cè)模型Rp和RMSEP范圍分別為0.820～0.906和1.175～2.138 g/kg。且蔗糖的預(yù)測(cè)結(jié)果最高（Rp≥0.864，RMSEP≤1.3 2 6 g/k g），其次是果糖（Rp≥0.8 3 6，RMSEP≤2.138 g/kg）和葡萄糖（Rp≥0.820，RMSEP≤1.871 g/kg），這與丁佳興[31]利用高光譜對(duì)3 種可溶性糖的預(yù)測(cè)結(jié)果一致。與Oliveira-Folador等[32]利用近紅外光譜建立百香果的糖含量模型（果糖、葡萄糖、蔗糖的Rp分別為0.890、0.885和0.850，RMSEP分別為2.93、2.86 g/kg和6.64 g/kg）相比，本研究對(duì)蔗糖的預(yù)測(cè)結(jié)果更優(yōu)。雖然果糖和葡萄糖的預(yù)測(cè)模型Rp略低，但模型的RMSEP更小。且本研究結(jié)果高于120 個(gè)楊梅汁的果糖預(yù)測(cè)模型（為0.71）和150 個(gè)蜜橘的葡萄糖預(yù)測(cè)模型（為0.48）[33-34]。結(jié)果表明，可溶性成分與光學(xué)性質(zhì)之間有高度相關(guān)性，以及基于光學(xué)性質(zhì)預(yù)測(cè)可溶性成分含量有較大潛力。3）另一方面，在這5 種可溶性成分參數(shù)的模型中，基于吸收系數(shù)建立的模型表現(xiàn)均優(yōu)于約化散射系數(shù)建立的模型，前者Rp高出后者Rp的范圍為0.007～0.042，且模型相應(yīng)的RMSEP均更低。這也再次證明，化學(xué)成分與吸收性質(zhì)的關(guān)聯(lián)更強(qiáng)[35]。

3 結(jié) 論

本研究搭建一套基于單積分球的農(nóng)產(chǎn)品光學(xué)特性檢測(cè)系統(tǒng)和軟件，并分別采用純水和1% Intralipid進(jìn)行吸收性質(zhì)和散射性質(zhì)測(cè)量精度分析。同時(shí)，利用本系統(tǒng)探究蘋果低溫貯存期間5 種可溶性成分參數(shù)含量（可溶性固形物、總可溶性糖、果糖、葡萄糖、蔗糖）與吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)的關(guān)系。研究結(jié)果表明，本系統(tǒng)和軟件能夠滿足純吸收介質(zhì)和渾濁介質(zhì)光學(xué)特性參數(shù)的測(cè)量需求，吸收系數(shù)在800～950 nm平均誤差只有6.61%，約化散射系數(shù)在400～1 050 nm平均誤差僅為7.74%。貯存期間，蘋果可溶性固形物和可溶性糖與吸收和散射2 種光學(xué)性質(zhì)均逐漸減小，且表現(xiàn)出與吸收性質(zhì)更高的相關(guān)性（r為0.768～0.992）?？扇苄怨绦挝锱c總可溶性糖、果糖、葡萄糖和蔗糖呈正相關(guān)，且與蔗糖相關(guān)性最高（r為0.961 ）。可溶性固形物和蔗糖與光學(xué)性質(zhì)相關(guān)性高于果糖和葡萄糖，基于光學(xué)性質(zhì)建立的含量預(yù)測(cè)模型結(jié)果也最優(yōu)，Rp高達(dá)0.906。因此，基于光學(xué)性質(zhì)能夠預(yù)測(cè)可溶性固形物含量可能與可溶性糖中蔗糖和吸收性質(zhì)的高度相關(guān)性有關(guān)。本研究為理解光學(xué)性質(zhì)與可溶性固形物、糖類之間的關(guān)系提供了參考。在后續(xù)地研究中，可以進(jìn)行多品種樣本的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證本研究中的結(jié)果。