CN102023134A - 一种农产品表面微小机械伤检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明果蔬机械伤检测的方法，旨在提供一种农产品表面微小机械伤检测方法。该方法包括：将明胶加入至水中配置成明胶涂料，并向明胶涂料中滴加溴甲酚紫指示剂或溴百里香酚蓝指示剂；将明胶涂料涂覆于农产品表面形成涂料膜，放置24小时后取下涂料膜；用显微镜观察涂料膜变色情况，损伤部位会有区别性变色的特性。采用含酸碱变色剂的透明涂料对叶菜进行涂膜，获得膜后显微观察和拍照来检测微小刺伤的方法属于开创性研究，具有重要的实际意义。通过本检测机械损伤的方法，可以快速检测出果蔬损伤的程度和损伤发生大致的时间，对产品进行评价，指导果蔬的贮运、销售。同时可以指导果蔬采收，以减少机械损伤，最终达到降低损耗率的目的。

Description

一种农产品表面微小机械伤检测方法

技术领域

本发明属于食品贮藏和保鲜领域的果蔬机械伤检测的方法，具体为一种农产品表面微小机械伤检测方法。

背景技术

机械损伤是果蔬采后经济损失的主要因素。果蔬从采收、包装、贮藏、运输到消费者手中的整个过程，会不可避免地遭受不同程度的机械损伤，如挤压、振动、碰撞、冲击等，使果蔬组织受到严重的破坏，引起腐烂导致商品价值丧失，或导致品质下降、贮藏期缩短。果蔬遭受机械伤，采后致病微生物容易从伤口侵入进去，造成大量腐烂。对于外表完好的果蔬，一般采后致病微生物难以侵入。大的损伤比较容易感观发现，在采后处理中可以剔除出去，在腐烂前进行加工或消费，从而减少损失。但是经常遇见人眼观察不到伤口的果蔬，其也会受微生物的侵染而腐烂，腐烂产生的新的败坏菌进一步污染其它果蔬，导致大量腐烂。

目前对果蔬外表机械伤的检测主要是通过感官检测，内部损伤通过声波、红外线、磁场等检测也有部分研究。但是这些方法只能检测出大面积或大体积的机械伤。对于人眼难以发现的机械伤，即使在外表，目前也没有好的检测方法。如果能有效检测出果蔬的这些极微小的机械伤，有利于判断该批果蔬的贮藏性能，并采取相应措施，例如直接快速销售，或及时加工，不再进行长期贮藏，或避免长距离长时间的流通，就能避免大量损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种农产品表面微小机械伤检测方法。

为解决技术问题，本发明中的技术方案是：

提供一种农产品表面微小机械伤检测方法，所述农产品为叶菜、果菜或水果，该检测方法包括：(1)将明胶加入至水中配置成明胶涂料，并向明胶涂料中滴加溴甲酚紫指示剂或溴百里香酚蓝指示剂；(2)将含指示剂的明胶涂料涂覆于农产品表面形成涂料膜，放置24小时后取下涂料膜；(3)用显微镜观察涂料膜：含溴甲酚紫指示剂的涂料膜为淡紫色，如出现深紫色则表明该处为损伤部位；含溴百里香酚蓝指示剂的涂料膜为淡的黄绿色，如出现褐色则表明该处为损伤部位。

本发明中还包括：对涂料膜进行显微拍照，使用photoshop软件对照片图像进行分析，获取损伤部位图像的R、G、B值和Y值，进而换算得到对应的明度I、色度H和饱和度S的值。

本发明中还包括：将所述明度、色度和饱和度的值与标准曲线对照，得到该损伤发生时间的数值。

本发明中，所述明胶涂料是按照将1.3～1.5g明胶加入至100ml水中的比例配置而成。

本发明中，所述向明胶涂料中滴加的溴甲酚紫指示剂或溴百里香酚蓝指示剂的滴加量为2～3滴。

本发明中，所述微小机械伤是指伤口尺寸在0.05～0.50mm的刺伤、划伤或刮伤。

本发明中，所述溴甲酚紫指示剂是按照0.1g溴甲酚紫溶于100ml 20％(体积比)乙醇中的比例配置获得的。

本发明中，所述溴百里香酚蓝指示剂是按照0.05g溴百里香酚蓝溶于100ml 20％(体积比)乙醇中的比例配置获得的。

本发明的有益效果在于：

采用含酸碱变色剂的透明涂料对叶菜进行涂膜，获得膜后显微观察和拍照来检测微小刺伤的方法属于开创性研究，对果蔬微小机械伤的检测具有重要的实际意义。通过本检测机械损伤的方法，可以快速检测出果蔬损伤的程度和损伤发生大致的时间，对产品进行评价，指导果蔬的贮运、销售。同时可以指导果蔬采收，以减少机械损伤，最终达到降低损耗率的目的。

附图说明

图1为溴甲酚紫指示剂显微的伤口的检测效果图；

图2为溴百里香酚蓝指示剂显微的伤口的检测效果图；

图3为溴酚红指示剂处理显微的伤口的检测效果图；

图4为中性红指示剂处理显微的伤口的检测效果图；

图5为溴甲酚紫指示剂的铜丝显微伤口的检测效果图；

图6为溴百里香酚蓝指示剂的铜丝显微伤口的检测效果图；

图7为刺伤后立即涂抹的溴甲酚紫显微伤口的检测效果图；

图8为刺伤12小时后涂抹的溴甲酚紫显微伤口的检测效果图；

图9为刺伤24小时后涂抹的溴甲酚紫显微伤口的检测效果图；

图10为刺伤36小时后涂抹的溴甲酚紫显微伤口的检测效果图；

图11为刺伤后立即涂抹的溴百里香酚蓝显微伤口的检测效果图；

图12为刺伤12小时后涂抹的溴百里香酚蓝显微伤口的检测效果图；

图13为刺伤24小时后涂抹的溴百里香酚蓝显微伤口的检测效果图；

图14为刺伤36小时后涂抹的溴百里香酚蓝显微伤口的检测效果图。

具体实施方式

实施例1

萝卜苗叶子微小刺伤伤口的涂膜检测

1、成膜剂选择：

选取琼脂、果胶和明胶进行成膜效果实验。果胶在萝卜苗叶子上的成膜效果不好，无法达到可供观察的目的；琼脂在萝卜苗叶子上的成膜效果较好，但由于萝卜苗表面不是很平整，行成的膜容易断裂，而且成膜后难以从萝卜苗表面取下，不利于观察；明胶的成膜效果最理想，涂抹在萝卜苗叶子表面，最终可以在叶子表面形成一层细细的接近透明的膜，成膜后也能完整地取下来。最终选取成膜效果最好的明胶进行后续的实验。

实验发现在250毫升中加入3.5克明胶溶解的溶液的成膜效果最理想。

2、指示剂选择：

选取一种变色效果最明显的指示剂加到成膜试剂中，利用伤口汁液引起指示剂变色，和伤口呼吸强度高，其释放的二氧化碳如果被含水的材料所吸收，会引起pH下降，引起指示剂变色。萝卜苗叶子的伤口汁液接近中性，呼吸产生的二氧化碳是弱酸性。预计这种pH下降幅度不会很大，其pH变化范围可能在5～8之间，因此选择了4种酸碱变色的指示剂，分别为：溴甲酚紫、溴百里香酚蓝、溴酚红、中性红。

指示剂的配置：1)溴甲酚紫，0.1g指示剂溶于100ml 20％乙醇中。2)溴百里香酚蓝，0.05g指示剂溶于100ml 20％乙醇中。3)溴酚红，0.05g指示剂溶于100ml 20％乙醇中。4)中性红，0.1g指示剂溶于100ml 60％乙醇中。

在配好的成膜试剂加入2-3滴指示剂。再用针头处理6张萝卜苗叶子，每张叶子上刺10个孔，处理完马上用滴管滴上配好的成膜试剂，用刷子把试剂刷均匀，放柜子里常温保存，24小时后，取下膜在ECLIPSE E100(Microscope basic unit)实体显微镜拍照观察并选取哪种指示剂变色效果最好。

图1中经溴甲酚紫指示剂处理的膜照片(变色范围为5.2黄色～6.8紫红色)，从图中可以明显看出没有损伤地方是淡紫色，而伤口四壁为深紫色，这是因为细胞液体流出被膜吸收，导致指示剂变色，伤口中间的中空的位置为淡黄色，说明伤口处释放的CO₂量明显增加，引起pH下降，导致溴甲酚紫遇酸变黄色；

图2中用的是溴百里香酚蓝指示剂(变色范围为6.0黄色～7.6蓝绿色)，没有损伤地方是淡的黄绿色，而伤口四壁为褐色，也是细胞液体流出被膜吸收引起，伤口中间的中空的位置为金黄色。说明伤口处释放的CO₂量明显增加，引起pH下降。

图3中用的是溴酚红指示剂(变色范围为5.0黄色～6.8红色)，没有损伤地方是深粉红色，伤口四周为棕红色，伤口中间的中空的位置为红黄色。

图4中用的是中性红指示剂(变色范围为6.8红色～8.0亮黄色)，整张照片都是红色，伤口位置和周边色泽差异不明显。

综合以上四张图片我们得出溴甲酚紫指示剂效果最明显，其次是溴百里香酚蓝指示剂，第三是溴酚红指示剂。这三种指示剂都能用做检验小机械伤口的指示剂，能明显的检验出用肉眼无法观察到的机械伤，是一种十分有效的检验机械伤的方法。中性红指示剂不适合选用。

我们后面选取溴甲酚紫和溴百里香酚蓝作为指示剂。

3、溴甲酚紫和溴百里香酚蓝作为指示剂检测萝卜苗叶子刺伤后不同时间的伤口。

指示剂和成膜剂配制与上面相同。用铁丝(直径0.50mm)、铜丝(直径0.24mm)和针头(直径0.12mm)分别处理萝卜苗叶子，每一组有6张叶子，每张叶子上刺10个孔，第一组刚处理完，马上用滴管滴上配好的成膜试剂，用刷子把试剂刷均匀，放在柜子里常温保存；第二组在刺伤后12小时涂上成膜试剂；第三组是刺伤后24小时进行同样的处理；第四组是刺伤后36小时进行同样的处理。

所有处理24小时后，用小刀小心取下膜(或透明单面胶黏上)，做好标记，用ECLIPSE E100(Microscope basic unit)实体显微镜拍照观察，并记录结果。

结果发现，当用铁丝和铜丝刺伤萝卜苗叶子时，其膜的伤口四周都变褐色，很容易观察到伤口。主要是伤口流出来的液体多，直接造成伤口处指示剂变色。溴甲酚紫指示剂的伤口中间部位的呼吸产生的变色被汁液变色掩盖，溴百里香酚蓝指示剂的伤口中间部位能明显看到呼吸产生的变色(黄色)。这样大小的伤口，用肉眼比较难观察，但是还是属于可以直接观察。

当用针头刺伤萝卜苗叶子时，伤口很小，用肉眼无法观察，可以用成膜观察法，了解萝卜苗所受的机械伤。

图7至图10均为涂上含溴甲酚紫成膜液体。图7是刺伤后马上涂上成膜液体，可见其变色效果很明显，图8是刺伤后12小时涂上成膜液体，也有明显的变色。图9是刺伤后24小时涂上成膜液体，伤口变色已经很淡。图10是刺伤后36小时涂上成膜液体，伤口变色更淡。伤口四周汁液引起的变色比伤口呼吸引起的变色更容易观察到。纵观四幅图可以看出：溴甲酚紫指示剂最终显示的伤口四周变色和伤口中间部位变色越来越不明显。说明刚刺伤时候，伤口汁液流失，和呼吸强度大，容易检测。损伤24小时后，伤口汁液少了，伤口开始修复愈合了，伤口呼吸强度也有一些下降。这说明，要检验微小机械伤，应该在形成机械伤后较短的时间内(例如12小时内)进行检测，这样成膜后检测效果才明显。当然两天内也可以观察出来。

图11至图14均为涂上含溴百里香酚蓝成膜液体。所有的图都很容易发现伤口。伤口的中间部位都是金黄色，但是肉眼难以分辨相互之间的色泽差别。

用溴百里香酚蓝指示剂，刚发生的伤口和36小时后的伤口都能够很明显地检测出来。其检测微小伤口的能力优于溴甲酚紫。但是难以区分伤口受伤时间。

如果分别用溴甲酚紫指示剂和溴百里香酚蓝进行检测，那么可以做到既容易发现伤口，又很容易区别不同时间的刺伤。该方法能区别新的伤口和老的伤口。这是目前果蔬机械伤检测比较难以达到的检测方法。

另外我们对溴百里香酚蓝指示剂的照片进行伤口电脑分析(同理也可以对溴甲酚紫指示剂的照片进行电脑分析)。使变色程度能够量化。

人眼只能通过感知颜色的亮度、色调以及饱和度来区分物体，不能够直接感觉红、绿、蓝三色的比例，另外，色调、饱和度与红、绿、蓝的关系是非线性的。因此，R、G、B(红、绿、蓝)空间中对图像进行分析与处理，难以控制其结果。所以采用HIS模型对照片中的目标进行提取。在电脑上对每叶片的10个伤口，每个伤口均匀取10点。用photoshop7.0处理图片，测出照片伤口部位，对其R、G、B值以及Y值进行记录，通过R、G、B值和Y值的数值观察颜色变化以及处理效果。取得R、G、B三值后，根据HIS色泽系统来计算出I(明度)H(色度)S(饱和度)三值。

表1 photoshop软件分析溴百里香酚蓝指示剂照片的伤口中心部位变色

项目

图11

图12

图13

图14

R	147	147	165	174
					G	95	143	143	141
B	56	84	89	92
					Y％	76％	71％	67％	64％

由上表可以得到R、G、B三个值，再根据HIS色泽系统来计算出I(明度)H(色度)S(饱和度)，计算公式如下所示：

I(明度)＝(R+G+B)/3…………………………………………(1)

H(色度)＝W    B≤G……………………………………………(2)

H(色度)＝2∏-W    B＞G………………………………………(3)

W＝cos^-1{(2R-G-B)/2[(R-G)²+(R-B)(G-B)]^1/2}……………(4)

S(饱和度)＝1-[3min(R，G，B)/(R+G+B)]……………………(5)

换算出I、H、S三个数值可得如下表：

表2 photoshop软件分析溴百里香酚蓝指示剂照片的伤口中心部位变色

项目	图1	图2	图3	图4
					I	99.33	124.67	132.33	135.67
H	25.28	56.68	41.47	36.41
					S	0.44	0.34	0.33	0.32

S(饱和度)大，是接近单色光的程度越大。如果渗入白光，饱和度就下降。从图11至图14看，S下降，说明色泽中白光成分增加。这也与I值上升是一致的，其色泽变浅。

Y％代表全部颜色中黄色所占的百分比，所占的百分比越高，那么二氧化碳变色效果越明显。由表得图11到图14黄色所占的比重越来越低，所以可以得出，当萝卜苗叶子受机械伤后，检测时间越早，颜色变化越明显。

如果将该萝卜苗叶子受伤后伤口变色的明度I、色度H和饱和度S的值与时间关系制作成标准曲线，在之后的检测中将测量得到的相应数值与该标准曲线进行对照，即可得到该叶菜损伤发生时间的准确数值。

按照同样的的实验方法，我们对叶菜中的青菜、大白菜、芹菜、菠菜、苋菜、空心菜、生菜和甘蓝，果菜中的茄子、番茄、辣椒、蒲瓜、西葫芦、冬瓜、黄瓜和佛手瓜，以及水果中的苹果、梨、葡萄、李、桃、柿子、香蕉和温州蜜柑，进行了表面微小机械伤检测，确认该实验方法同样适用其它农产品中的叶菜、果菜、水果的表面微小机械伤检测。

Claims (8)

1.一种农产品表面微小机械伤检测方法，所述农产品为叶菜、果菜或水果，该检测方法包括：(1)将明胶加入至水中配置成明胶涂料，并向明胶涂料中滴加溴甲酚紫指示剂或溴百里香酚蓝指示剂；(2)将含指示剂的明胶涂料涂覆于农产品表面形成涂料膜，放置24小时后取下涂料膜；(3)用显微镜观察涂料膜：含溴甲酚紫指示剂的涂料膜为淡紫色，如出现深紫色则表明该处为损伤部位；含溴百里香酚蓝指示剂的涂料膜为淡的黄绿色，如出现褐色则表明该处为损伤部位。

2.根据权利要求1所述的农产品表面微小机械伤检测方法，其特征在于，还包括：对涂料膜进行显微拍照，使用photoshop软件对照片图像进行分析，获取损伤部位图像的R、G、B值和Y值，进而换算得到对应的明度I、色度H和饱和度S的值。

3.根据权利要求1所述的农产品表面微小机械伤检测方法，其特征在于，还包括：将所述明度I、色度H和饱和度S的值与标准曲线对照，得到该损伤发生时间的数值。

4.根据权利要求1至3各项所述的任意一种农产品表面微小机械伤检测方法，其特征在于，所述明胶涂料是按照将1.3～1.5g明胶加入至100ml水中的比例配置而成。

5.根据权利要求1至3各项所述的任意一种农产品表面微小机械伤检测方法，其特征在于，所述向明胶涂料中滴加的溴甲酚紫指示剂或溴百里香酚蓝指示剂的滴加量为2～3滴。

6.根据权利要求1至3各项所述的任意一种农产品表面微小机械伤检测方法，其特征在于，所述微小机械伤是指伤口尺寸在0.05～0.50mm的刺伤、划伤或刮伤。

7.根据权利要求1至3各项所述的任意一种农产品表面微小机械伤检测方法，其特征在于，所述溴甲酚紫指示剂是按照0.1g溴甲酚紫溶于100ml 20％(体积比)乙醇中的比例配置获得的。

8.根据权利要求1至3各项所述的任意一种农产品表面微小机械伤检测方法，其特征在于，所述溴百里香酚蓝指示剂是按照0.05g溴百里香酚蓝溶于100ml 20％(体积比)乙醇中的比例配置获得的。

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