果蔬成分測(cè)量新武器＊

2016年，據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部以及相關(guān)專家調(diào)查測(cè)算，中國(guó)每年農(nóng)戶儲(chǔ)糧造成糧食損失200億kg左右，產(chǎn)后損耗馬鈴薯約1600萬(wàn)t，水果約1400萬(wàn)t，蔬菜約1億t。每年農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后損失超過(guò)3000億元，相當(dāng)于1.5億畝（1000萬(wàn)hm2）耕地的投入和產(chǎn)出被浪費(fèi)。由于粗放的加工、簡(jiǎn)陋的設(shè)施、原始的方法以及不精確的果蔬成熟度測(cè)量方式，全球范圍內(nèi)45%的農(nóng)產(chǎn)品在流通環(huán)節(jié)被損失掉，造成了巨大浪費(fèi)，這與不標(biāo)準(zhǔn)、不規(guī)范、不便捷的農(nóng)產(chǎn)品測(cè)試方式密切相關(guān)。

傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品的相關(guān)品質(zhì)檢測(cè)往往都是單項(xiàng)測(cè)定和人工實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，而以色列ClariFruit公司開發(fā)的新型水果蔬菜成分測(cè)試系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行實(shí)地、實(shí)時(shí)和連續(xù)測(cè)量，并具有實(shí)驗(yàn)室等級(jí)的分析能力。該系統(tǒng)由安裝相應(yīng)應(yīng)用程序的手機(jī)以及與手機(jī)無(wú)線連接的傳感器組成，傳感器快速掃描水果和蔬菜來(lái)測(cè)量它們的可溶性固體含量、干物質(zhì)量、糖度、大小、顏色等，與內(nèi)部設(shè)定的模型參數(shù)相比較，從而獲取果蔬產(chǎn)量和綜合質(zhì)量的相關(guān)信息，判斷產(chǎn)品是否符合品牌標(biāo)準(zhǔn)。更重要的是，該系統(tǒng)還能記錄檢測(cè)產(chǎn)品的精確位置（手機(jī)中加載了GPS系統(tǒng)）、天氣數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)等，并及時(shí)把這些數(shù)據(jù)上傳到云數(shù)據(jù)庫(kù)，然后通過(guò)先進(jìn)的大數(shù)據(jù)算法進(jìn)行分析處理。所有的抽樣檢測(cè)數(shù)據(jù)以及其他的統(tǒng)計(jì)信息和報(bào)告都實(shí)時(shí)在線用于抽樣分析及生產(chǎn)后分析，幫助用戶輕松制定果蔬生產(chǎn)鏈和運(yùn)輸鏈各個(gè)階段的決策。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由SCIO傳感器、手機(jī)以及強(qiáng)大的SCIO云組成（圖1）。

SCIO傳感器

SCIO傳感器由Consumer Physics公司設(shè)計(jì)制造，屬于袖珍型分析光譜儀，多年來(lái)他們的研發(fā)致力于讓傳感器更經(jīng)濟(jì)、更便攜、更簡(jiǎn)單。目前該傳感器不僅可以用于果蔬的檢測(cè)，還可以用于速溶動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)分析、原材料檢驗(yàn)、食物和飲品的質(zhì)量控制、制造質(zhì)量控制、藥品認(rèn)證與防偽、產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)證（圖2）。

SCIO傳感器的光學(xué)探頭雖然僅有幾毫米，但是它卻有著和最先進(jìn)的臺(tái)式光譜儀一樣的靈敏度與精度。它將傳統(tǒng)的近紅外分光光度計(jì)與先進(jìn)的微光學(xué)技術(shù)相結(jié)合使得其盡量小型化。SCIO傳感器具有實(shí)驗(yàn)室等級(jí)分析能力，低功率消耗，不需要預(yù)熱啟動(dòng)，反饋靈活，極其高效，可以在一小塊電池的供電下，完成數(shù)百次的掃描，讓用戶準(zhǔn)確跟蹤、監(jiān)控并大幅度提高測(cè)試效率，具體參數(shù)見表1。

表1 測(cè)試設(shè)備的主要性能參數(shù)

SCIO云

SCIO云負(fù)責(zé)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理并存儲(chǔ)相關(guān)材料的基本數(shù)據(jù)信息，主要由材料數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)分析模型、高級(jí)模型開發(fā)工具——SCIO Lab組成。

材料數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)信息可由用戶采集或由客戶提供，一部分是公開使用的，而另一些是私人數(shù)據(jù)，僅供特定用戶使用。

數(shù)據(jù)分析模型SCIO云通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)模型和算法來(lái)進(jìn)行相關(guān)的光譜分析，并把分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為有用的材料數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)特定的商業(yè)需求，逐步被公司的數(shù)據(jù)專家團(tuán)隊(duì)開發(fā)應(yīng)用。SCIO云中的模型算法是線性可擴(kuò)展的架構(gòu)，能夠快速地提供相應(yīng)時(shí)間，理論上可以鏈接和服務(wù)的設(shè)備是無(wú)限的。

高級(jí)模型開發(fā)工具包——SCIO Lab該模型可以自己建立光譜學(xué)解決方案，也可以給用戶提供一套先進(jìn)的工具來(lái)收集用戶自己的數(shù)據(jù)并建立自己的模型。該工具包可以自定義需求指標(biāo)來(lái)滿足特定材料分析，并允許通過(guò)使用SCIO和SICO Lab移動(dòng)應(yīng)用程序收集相關(guān)材料的光譜來(lái)給用戶建立特定的傳感分析模型（圖3）。