手持式光谱仪应用案例——SpectraPen/PolyPen贮存蔬菜快速品质鉴定

蔬菜从被采摘后到贮存在超市货架上这一过程中，它们一直是存活的。在贮存的过程中，蔬菜会持续进行一系列生化反应来维持其生理活性并抵御可能遇到的不利环境状况。而从营养学和经济学角度考量，这些生化反应会造成蔬菜品质下降，类胡萝卜素等多种必要营养成分的含量也会由于环境或内部刺激而产生变化。
西班牙巴斯克大学、莱里达大学和阿尔梅里亚大学合作研究了芝麻菜在超市贮存过程中的生理变化。他们将从超市购买的密封包装芝麻菜在模拟超市贮存环境（包括温度、湿度、光照、光暗节律）中处理了3天。之后进行了一系列生理与营养成分分析。
首先他们使用FluorPen手持式叶绿素荧光仪结合视觉品质分级来对芝麻菜处理的品质进行快速检测。最大光化学效率Fv/Fm是用来衡量植物受胁迫程度最灵敏也是应用最广泛的参数之一。结果证明，Fv/Fm与视觉品质分级有很好相关性，是非常好的检测贮存蔬菜品质的参数。

PlantPen NDVI和PlantPen PRI手持式光谱仪，分别测量了处理后芝麻菜的归一化植被指数NDVI和光化学反射指数PRI。这两项参数是植物反射光谱植被指数中应用最广的，可以反映植物的光合生理状态、色素含量、绿度等。同时，通过高效液相色谱HPLC等色谱技术分析了类胡萝卜素、叶绿素、维生素E、植物甾醇、脂肪酸等营养成分含量的动态变化。其中类胡萝卜素和叶绿素随着培养条件的周期变化都产生了相应的振荡。而这种振荡又与PRI和NDVI的振荡非常吻合。这正是说明反射光谱植被指数在反映色素含量变化时的灵敏度。

色谱法检测虽然能精确测量色素组成，从而对营养品质进行评估。但这类技术无疑要消耗很多时间，而且非常昂贵。通过这个实验，研究人员建议相关的营养品质检测应该一时间使用无损的原位光学技术——叶绿素荧光技术和反射光谱技术。这两种技术不但便捷、快速，而且准确度也非常高。
但实际上，本研究中使用的手持式仪器还是有一定的局限性。虽然手持式仪器便于在现场进行快速检测。但由于人为因素等，光纤探头获取的数据可能存在很大误差和波动，同时也难以衡量整株样品的全面数据。以FluorCam叶绿素荧光成像技术和Specim高光谱成像技术为代表的光学成像技术是目前更加适合进行相关蔬菜作物品质鉴定的技术。这两个技术也可以与高通量分析技术结合，如SpectraScan高通量作物果实品质检测方案和PlantScreen植物高通量表型成像分析平台进行大样品量的快速检测与分析，不但能够用于相关科研，也非常适合进行农作物生产实践中的品质检测。

左. FluorCam叶绿素荧光成像分析：西蓝花采后黄化过程中光合活性变化；右. Specim高光谱成像分析：牛油果采摘后缺陷及皮下斑点检测
参考文献：
1.Ruiz De Larrinaga L, et al. 2019. Life after Harvest: Circadian Regulation in Photosynthetic Pigments of Rocket Leaves during Supermarket Storage Affects the Nutritional Quality. Nutrients, 11(7): 1519
2.Luo F, et al. 2019. Transcriptome profiling reveals the roles of pigment mechanisms in postharvest broccoli yellowing. Horticulture Research 6:74
北京宝利恒科技有限公司提供农作物品质检测全面技术方案：
lFluorPen/AquaPen手持仪叶绿素荧光仪
lFluorCam叶绿素荧光成像系统
lThermo-RGB红外热成像技术
lSpectraPen/PolyPen、Specim高光谱测量技术
lPlantScreen植物高通量表型成像分析平台
lSpectraScan高通量作物果实品质检测方案