[0001] 本发明属于蔬果品质检测技术领域，特别涉及鲜食柑橘果实糖酸比无损检测方法。

[0002] 柑橘是全球第一大水果产业，优良品种繁多，有4000多年的栽培历史。经过长期栽培、选择，柑橘成了人类的珍贵果品。柑橘，是橘、柑、橙、金柑，柚、枳等的总称，柑橘类水果富含维生素、类胡萝卜素、矿物质和膳食纤维，对人类正常生长发育和整体营养健康至关重要。

[0003] 在经济社会和科学技术的快速发展时代，人们对于食品安全的关注程度越来越高，相应的国家和相关企业对于食品的质量安全问题的重视程度也就越来越高。随着柑橘产业的发展和消费水平的提高，在增加产量的同时，人们对柑橘生产中的果实品质的要求越来越高。对高品质的水果需求也越来越大。

[0004] 柑橘品质包括外观品质和内在品质。外观品质主要涉及果实大小、形状、色泽和缺陷(如机械损伤、果皮陷点)程度方面。内在品质主要涉及果实的甜、酸、苦的感觉和芳香气味，果实硬度、果肉脆度、化渣程度和汁重多少、维生素、矿物质含量等。

[0005] 现有的水果品质鉴别方法主要有：

[0006] 感官鉴定法，主要凭借视觉、触觉、嗅觉来鉴别。判定的准确性受情绪因素、感情因素、经验、身体健康状况、鉴定环境等诸多因素的影响。

[0007] 理化分析法，即将水果榨汁，然后利用酸度计、糖度计进行测量。该方法的优点是作为常规仪器分析方法已经得到普遍认同，缺点则是耗时耗力，成本高，周期长，且均需要对待测样品进行破坏性处理。

[0008] 糖酸比(sugar-acid ratio(SAR))是指食品或食品原料中总糖量(可溶性固形物SSC)与总酸(可滴定酸TA)含量的比。糖酸比(SAR)是评价水果成熟度、果实品质的一个重要指标，一般以糖度高、酸度低为必须条件，可以满足上述条件的水果，商品价值就高。随着水果的成熟，其中的可溶性固形物(SSC)含量升高而可滴定酸(TA)的含量减少，糖酸比(SAR)提高，水果风味得到较大提升。例如，脐橙果实的糖酸比(SAR)在11.5-19之间，当糖酸比(SAR)达到15以上时，在市场就会受到欢迎，糖酸比(SAR)越高，则食用性越好，当糖酸比(SAR)低于10时，酸味重，口感就差，商品价值就低。通常，糖酸比(SAR)相差1％的果实，其风味就有显著差异。糖酸比也可以影响食品的口味，食品生产中也往往通过调节该比值来控制食品口味。如果汁，每一种果汁都有自己固定的糖酸比从而使口味达到最佳。糖酸比还会影响食品的品质，一定酸度会影响食品中微生物的生长，延长保质期。因此，糖酸比(SAR)可以作为柑橘果实内部品质评判的重要依据。

[0009] 水果品质检测具有现实意义，它对提高水果品质、提高水果口味、提高水果市场竞争力以及增加农民收入都有重要意义。许多对于水果蔬菜无损检测的方法大量涌现，不断充实着无损检测的发展进程。

[0010] 近些年以来为了提升柑橘的内部品质应对市场化的需求，无损检测技术在柑橘检测中的应用也变得越来越广泛，无损检测技术在提高柑橘商品化品质方面发挥了非常重要的作用。所谓无损检测，又称非破坏检测，是不破坏被检测对象却能评价其品质的方法。目前无损检测技术主要包括：近红外高光谱分析技术，电子鼻技术，机器视觉技术，核磁共振和声震动技术。

[0011] 国内外学者对柑橘内部品质检测的研究多采用光谱分析法，例如近红外，高光谱，但此类方法得到的结果往往需要一定时间分析才能得到想要的结果，大部分还只能存在于实验室研究中，并不能满足快速在线检测；另外一种采用光电快速检测的方法只能对柑橘表皮损伤的柑橘进行筛选，并不能对柑橘的内部品质加以区分。

[0012] 中国专利申请公布号CN106067173A公开了一种柑橘果实糖度的复杂性测度无损检测方法，包括步骤：采集M个训练样本和N个检验样本；采集训练样本和检验样本的原始图像；对原始图像进行裁切；对裁切后的图像进行去背景处理；对去背景处理后的图像进行边缘检测及果实区域提取，将RGB图像转换为HSI图像；求得HSI图像的复杂性测度C(Y)和信息熵H(Y)；用糖度计测定训练样本的平均糖度；建立柑橘果实糖度无损检测模型；将检测样本的H(Y)和C(Y)输入无损检测模型，输出检测样本对应的糖度。该发明是在柑橘果皮的颜色与柑橘果实糖度之间探索其关联性，建立关联性数据模型，再对检测样本的复杂性测度C(Y)和信息熵H(Y)进行测定，输入模型，从而得出检测样本的糖度。柑橘果皮颜色一般为橙黄色，每个检测样本的颜色之间差异非常微小，对颜色数据的采集和分析是一个非常复杂的过程，对检测设备的精度和检测方法以及结果分析方法的准确性提出了很高的要求，该发明公布了颜色数据采集方法见说明书[0029]-[0031]段，对采集的图片进行处理的方法见说明书[0032]-[0037]段，提取检测样本的H(Y)和C(Y)的方法见说明书[0038]段。该方法非常复杂，而且通过该方法检测出的结果输入数据模型得出的糖度数据在±1°白利度范围内糖度判断正确率为83％，在±0.5°白利度范围内糖度判断正确率为67％，见说明书[0044]段。由此可见该发明测定的柑橘糖度准确率不高，且检测过程复杂，对设备要求高，在具体应用到实际生产中对数据庞大的的柑橘果实进行测定就存在局限性。

[0013] 中国专利申请公布号CN108846203A公开了及一种水果无损检测的方法，包括光源，用于对作为评价对象的水果进行光照；和光谱检测部,用于对所述水果的透射光或反射光进行分光检测并将检测结果的光谱数据输出；计算装置，用于接收所述光谱数据并计算，输出计算结果；包括如下步骤：在所述计算装置中建立基于水果高光谱成像技术的糖度检测模型和成熟度检测模型；获取被检测水果的透射光或反射光的光谱数据，并将所述光谱数据输入所述糖度检测模型和成熟度检测模型进行计算，输出计算结果。该发明检测方法为对评价对象进行光谱检测得出光谱数据，再对光谱数据进行分析，再输入检测模型得出糖度数据，光谱检测和检测数据分析的具体方法见说明书[0003]段、[0024]-[0025]段，该方法虽然准确率高，但对光谱数据的分析往往需要一定时间才能得到想要的结果，大部分还只能存在于实验室研究中，并不能满足快速在线检测。

[0014] 因此，寻求实现快速在线预测柑橘果实内部品质的方法具有重要的意义。

[0035] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

[0036] 鲜食柑橘果实糖酸比无损检测方法，具体为：检测柑橘样本表皮的单位面积油胞个数，将检测样本表皮的单位面积油胞个数输入柑橘果实糖酸比无损检测模型，输出检测样本的糖酸比。

[0037] Do表示单位面积油胞个数，SAR表示柑橘样本糖酸比，柑橘果实糖酸比无损检测模型为：

[0038] SAR＝4.41+0.14Do。

[0039] 本申请中，单位面积油胞个数Do的检测方法为对柑橘样本表皮进行检测，确定柑橘样本检测区域，测定检测区域内柑橘样本表皮的油胞总个数和检测区域投影面积，Number表示检测区域内柑橘样本表皮的油胞总个数，Area表示检测区域的投影面积，柑橘样本表皮的单位面积油胞个数

[0040]

[0041] 更进一步地，柑橘样本检测区域为除去柑橘蒂部凸起区域和底部凹陷区域的其它任意区域，优选为柑橘赤道区域。

[0042] 更进一步地，柑橘样本检测区域可以为1个区域，也可以在柑橘表皮等分选取的多个区域。

[0043] 作为其中一种实施例，每个果子在果径赤道区域选取直径为1.5cm的8个圆形区域为检测油胞变化区域。

[0044] 更进一步地，柑橘样本检测区域的面积不小于20cm2。

[0045] 更进一步地，柑橘样本检测区域可以为圆形、正方形等方便统计油胞个数和监测区域投影面积的形状。

[0046] 作为其中一种实施例，柑橘表皮油胞个数的检测可以采用市售的三维形貌仪、显微镜、计数仪或者具有计数功能的其它设备。

[0047] 本申请的检测方法可以应用于柑橘内部品质的无损检测，检测效率高，可以应用于快速在线检测。

[0048] 下面结合实验对本发明进行论述。

[0049] 1实验样本

[0050] 实验选用纽荷尔脐橙作为样本，所用的纽荷尔脐橙样本均来自湖北秭归县15年生的商品果生产园，于12月上旬果实达到商业成熟度时开始采摘，当天将果实运回华中农业大学，按直径80mm+，(75mm+)—(80mm-)、(70mm+)—(75mm-)、(65mm+)—(70mm-)四种规格进行分级，并剔除畸形果和表面瑕疵果。对果实用清水充分清洗后，晾干编号。24h后对果实用厚度为0.01mm的聚乙烯袋进行单果套袋，放置于常温通风库中进行贮藏，贮藏环境温度为12-20℃，相对湿度为80％-85％。

[0051] 入库贮藏时开始第一次取样观察和测试。

[0052] 随机将实验样本分为实验组和预测组。

[0053] 实验组取样方法为：各种规格的果实分别随机选取20个，总数80个，每个果子在果径区域选取直径为1.5cm的8个圆形区域为检测油胞变化区，每隔10天测一次，测量周期为60天，测7次。用于呼吸率(RR)、可溶性固形物(SSC)和可滴定酸(TA)的检测，同样为每隔10天检测一次，每个果径的果子选取9个(三个一组，重复三次测量)，测量周期为60天，测7次。

[0054] 预测组取样方法为：各种规格的果实分别随机选取20个，总数80个，每个果子在果径区域选取直径为1.5cm的8个圆形区域为检测油胞变化区，每隔7天测一次，测量周期为42天，测7次。用于呼吸率(RR)、可溶性固形物(SSC)和可滴定酸(TA)的检测，同样为每隔7天检测一次，每个果径的果子选取9个(三个一组，重复三次测量)，测量周期为42天，测7次。

[0055] 2测量方法

[0056] 采用超景深三维形貌仪对脐橙实验样本的油胞个数变化情况进行测量。

[0057] 超景深三维形貌仪成像系统由高灵敏度、高速50帧CMOS摄像机以及TRIPLE’R功能无线RZ镜头，小型高转速马达，高分辨率高速XYZ电动平台结合成像软件REMAX VI组成。运算过程采用SPSS17.0和Origin 9.0软件进行数据处理。超景深三维扫描仪在进行数据处理过程中，可以进行自动面积测量、计数，可以对拍摄图像进行一键校准。可以在进行高度测量时消除人为误差，自动边缘抽取。该检测采用超小型高性能变焦镜头VH-Z20R/Z20T，标记油胞时采用50倍镜头，观测距离为25.5mm，光源稳定。

[0058] 3理化指标测定

[0059] 实验组理化指标测定为每隔10天测定一次，分别在第0D、10D、20D、30D、40D、50D和第60D对脐橙样品进行测定，一共测定7次。

[0060] 预测组理化指标测定为每隔7天测定一次，分别在第0D、7D、14D、21D、28D、35D和第42D对脐橙样品进行测定，一共测定7次。

[0061] 测量脐橙样品的基本外观参数和质量的测量：将四类果径的果实用得力(deli)高精度电子数显游标卡尺(型号：DL91150，得力集团有限公司)测量每个样品的果径(赤道周长)，用百分之一电子d平(型号：MP31001,上海恒平科学仪器有限公司)进行称重。

[0062] 可溶性固形物(SSC)含量的测定：每组选择9个大小一致的果实，每3个为一组进行榨汁，用爱宕数显糖度计PAL-1(pocket refractometer PAL-1,Atago,Japan)测定果肉可溶性固形物(SSC)的含量。

[0063] 可滴定酸(TA)含量的测定：选择9个大小一致的果实，每3个为一组进行榨汁，取0.3mL果汁加入30mL蒸馏水中，混匀后用数字酸度计(GMK-835,G-WON HITECH CO,LTD,Korea)测定TA含量。

[0064] 呼吸率(RR)测定：选取3个果实(三次重复)，称取重量，密封于2.6L保鲜盒中，室温下放置2h。用1mL注射器从密封盒中抽取气体，利用气相色谱仪(Gas Chromatography,Agilent,7890A,USA)测定1mL抽取气体中CO2的浓度。气相色谱仪检测使用热导检测器和CTR-1柱子(Alltech Associates,USA)。呼吸率(RR)单位为mgCO2/(kg·h)。

[0065] 4实验结果

[0066] 通过观测可知，在光源一定，检测区域面积一样(检测区域面积：37830048.59μm2)，某一检测样本0d时油胞个数为35个，10d时油胞个数为33个，20d时油胞个数为27个，30d时油胞个数为26个，40d时油胞个数为24个,50d时油胞个数为23个，60d时油胞个数为21个，如图1所示为0-60D实验组某一检测样本油胞个数变化趋势图。

[0067] 分析可知，10-20d油胞下降趋势变化明显，20-60d油胞个数变化趋势变缓。柑橘在贮藏初期单位面积油胞密集程度高，随着贮藏时间的延长，由于油胞精油被自体消耗，单位面积油胞个数逐渐变少。

[0068] 用Do表示单位面积油胞个数，Number表示检测区域内柑橘样本表皮的油胞总个数，Area表示检测区域的投影面积，柑橘样本表皮的单位面积油胞个数

[0069]

[0070] 检测区域选取每个柑橘赤道区域等分的八个直径为1.5cm的圆形区域为持续观测区域(观测周期为60d)，检测区域面积：37.83004859cm2。

[0071] 由于同种脐橙的果径有一定的差异性，因此本实验将脐橙果径分为四类，A、B、C、D分别表示果径为80mm+，(75mm+)—(80mm-)、(70mm+)—(75mm-)、(65mm+)—(70mm-)的脐橙，如图2所示为实验组四种不同果径检测样本0-60D单位面积油胞个数(Do)变化趋势图，随着时间的递增不同果径单位面积油胞个数(Do)变化曲线值趋于一致。通过SPSS软件分析，果径与单位面积油胞个数变化以及糖酸比变化均没有显著相关性。

[0072] 从图2可知，脐橙单位面积油胞个数(Do)随时间缓慢呈递减趋势变化，在0-10d内变化趋势缓慢，单位面积油胞个数(Do)变化很小，原因为新鲜水果在下树的10d内(柑橘为非呼吸跃变型果实)，由于柑橘从树上采摘下来之后，生长状态被打断，此时的呼吸率(RR)虽然高，但油胞内的精油减少缓慢，故油胞的高度变化不明显，在仪器检测下观测油胞无明显变化，因此单位面积油胞个数(Do)变化趋势小；在第10d至40d之间，呼吸率(RR)递减，但整体依旧比较高，受呼吸率(RR)的影响，柑橘单位面积油胞个数(Do)递减趋势加快，随时间的延长，小油胞逐渐消失，油胞个数变化明显。40d到60d之间变化又逐渐缓慢，原因呼吸率(RR)逐渐降低，柑橘表皮油胞活性降低，单位面积油胞个数(Do)变化逐渐缓慢趋于平缓。

[0073] 如图3所示是0-60D实验组检测样本糖酸比(SAR)变化趋势图，随着贮藏时间的变化也逐渐呈现递减趋势，0-10d糖有短暂的上升，造成该结果的原因是柑橘从树上采摘下来之后，在贮藏初期，柑橘内部的酸会逐渐下降，在此期间柑橘内部的糖度会有微小的上升，因此会造成糖酸比(SAR)的值会有短暂的回升。10-20d糖酸比(SAR)变化明显，下降迅速。20-60d期间糖酸比(SAR)下降逐渐变缓。

[0074] 图3糖酸比(SAR)的变化趋势与图2单位面积油胞个数(Do)的变化趋势有一定的相似性，因此我们将单位面积油胞个数(Do)变化与糖酸比(SAR)变化进行相关性分析，建立两者之间内在联系的检测模型。

[0075] 如图4所示是实验组检测样本呼吸率(RR)与单位面积油胞个数(Do)折线图。

[0076] 如图5所示是实验组检测样本呼吸率(RR)与糖酸比(SAR)折线图。

[0077] 从图4和图5分析可知，10-20d之内呼吸率(RR)比在30-60d内的呼吸率(RR)都大，因此10-20d内单位面积油胞个数(Do)曲线和糖酸比(SAR)曲线值下降速度最快。在40d之后随着呼吸率(RR)的减弱，单位面积油胞个数(Do)曲线和糖酸比(SAR)曲线下降趋势逐渐变缓，因此单位面积油胞个数(Do)曲线与糖酸比(SAR)曲线变化整体趋于同步性。

[0078] 如图6所示是实验组检测样本单位面积油胞个数(Do)与糖酸比(SAR)折线图。

[0079] 从图6中可知，0-10d内单位面积油胞个数(Do)曲线下降缓慢，糖酸比(SAR)曲线略微上升，原因为柑橘在采摘初期贮藏过程中，有一部分酸分解会转化为糖，因此会导致采摘初期糖酸比(SAR)会短暂上升。在10-40d内，糖酸比(SAR)曲线与单位面积油胞个数(Do)曲线在10-20d内下降速度均为贮藏期最快速度，下降速率分别为0.09和0.73。贮藏周期20-40d内下降速度有所减缓但依旧迅速。由于柑橘是非呼吸跃变型水果，因此柑橘的贮藏寿命与呼吸率(RR)成反比，呼吸率(RR)越大，表明呼吸代谢越旺盛，营养物质消耗越快。

[0080] 如图7所示是实验组检测样本单位面积油胞个数(Do)与糖酸比(SAR)拟合曲线图，通过SPSS分析，两者相关行为R2＝0.988。

[0081] 两者的拟合曲线方程为：

[0082] SAR＝4.41+0.14Do

[0083] SAR：糖酸比；

[0084] Do：单位面积油胞个数。

[0085] 为了验证图7和上述拟合曲线方程的准确性，本发明进行了预测组实验对上述实验结论进行验证，表1为预测组柑橘样本的单位面积油胞个数(Do)与糖酸比(SAR)(测量周期为42d，每隔7d测量一次)。将单位面积油胞个数(Do)的参数值带入所建模型，求得预测的糖酸比(SAR)，将预测的糖酸比(SAR)与实际测得的糖酸比(SAR)进行比较，得到误差率小于5％，如表2所示。

[0086] 表1预测组脐橙样本的单位面积油胞个数(Do)与糖酸比(SAR)

[0087]

[0088]

[0089] 表2预测组脐橙样本的糖酸比(SAR)预测值与实际测得值比较

[0090]

[0091] 通过SPPS软件分析，预测组脐橙样本的糖酸比(SAR)预测值与实际测得值两者的相关性为R2＝0.992，如图8所示为预测组检测样本单位面积油胞个数(Do)与糖酸比(SAR)拟合曲线图。由图8可知，单位面积油胞个数(Do)曲线变化趋势与糖酸比(SAR)具有很强的相关性，说明可以通过对柑橘表皮油胞变化来预测糖酸比(SAR)变化情况，从而预测柑橘内部品质变化情况。

[0092] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明保护范围之内。