[Smart Farmers] Wie kann man feststellen, ob Früchte „beschädigt“ sind? Obst-„Internist“ ist jetzt online!

In der modernen Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion ist die Gewährleistung der Qualität und Sicherheit von Obst und Gemüse eine entscheidende Aufgabe. Allerdings sind interne Qualitätsprobleme bei Obst und Gemüse oft schwer zu erkennen, was für Produzenten, Einzelhändler und Verbraucher eine Herausforderung darstellt. Glücklicherweise hat die moderne Technologie eine beeindruckende Lösung hervorgebracht: die Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIR). Diese fortschrittliche Technologie ermöglicht uns einen umfassenden Einblick in den inneren Zustand von Obst und Gemüse und ermöglicht uns, schnell und präzise innere Defekte, Fäulnis, Schädlinge und Nährstoffgehalte zu erkennen. Die Erkennung innerer Defekte bei Obst und Gemüse wird derzeit in großem Umfang bei der Herstellung und dem Verkauf landwirtschaftlicher Produkte eingesetzt.

Bei der Produktion landwirtschaftlicher Produkte stellen Insektenschädlinge in Obst und Gemüse ein wichtiges Problem dar, das die Qualität landwirtschaftlicher Produkte beeinträchtigt. Bei der Erkennung von Schädlingen kann die NIR-Transmissionsspektroskopie-Technologie durch die Analyse von Transmissionsspektraldaten feststellen, ob sich Schädlinge und Krankheiten in Obst und Gemüse befinden, und quantitative Bewertungen durchführen. Dasselbe gilt für Aushöhlungsprobleme. Um den Grad des inneren Verfalls von Obst und Gemüse zu ermitteln, kann die NIR-Transmissionsspektroskopie-Technologie in die Schale von Obst und Gemüse eindringen, die verfaulten Bereiche im Inneren des Obstes und Gemüses identifizieren und den Grad des Verfalls quantitativ bewerten. Dies kann den Erzeugern und Einzelhändlern landwirtschaftlicher Produkte dabei helfen, verdorbenes Obst und Gemüse im Voraus auszusortieren, um die Produktqualität sicherzustellen und die Haltbarkeit zu verlängern.

Am Beispiel von Äpfeln sind die Apfelkernfäule und die Wasserkernkrankheit zwei häufige innere Defektkrankheiten, die bei der Qualitätsbewertung von Äpfeln und der Qualitätskontrolle beim Export eine große Rolle spielen.

Bei der Schimmelpilzerkrankung handelt es sich um eine durch Schimmel verursachte innere Erkrankung von Äpfeln. Es tritt normalerweise während der Lagerung von Früchten auf und äußert sich oft in einem Ungleichgewicht des Wasserpotenzials, was zur Bildung brauner oder schwarzer Schimmelflecken im Inneren der Frucht führt. Die Erkennung der Kernfäule erfolgt üblicherweise durch Sichtprüfung und Aufschneiden der Frucht zur Beobachtung. Wenn die Frucht verdächtige Anzeichen von Läsionen aufweist, wird davon ausgegangen, dass sie mit der Kernfäule-Krankheit infiziert ist. In den letzten Jahren wurden auch einige neue zerstörungsfreie Nachweismethoden zur Erkennung der Kernfäule untersucht, darunter der Einsatz der NIR-Transmissionsspektroskopie-Technologie, die die spektralen Informationen im Inneren der Frucht analysiert, um potenzielle Kernfäule-Läsionen bei Äpfeln zu erkennen und vorherzusagen, wodurch Fruchtverluste und wirtschaftliche Verluste erheblich reduziert werden.

Das „Zuckerherz“ eines Apfels ist auch eine Art Apfelkrankheit, nämlich die Wasserherzkrankheit. Sie tritt häufig in den Trockengebieten der nordwestlichen Hochebene Chinas auf und ist eine physiologische Erkrankung. Nach dem Aufschneiden der erkrankten Frucht sind die Interzellularräume ihres inneren Gewebes mit Zellflüssigkeit gefüllt und erscheinen im Inneren der Frucht wassergetränkt. In einigen Fällen kommt es auch rund um die Leitbündel der Frucht und an anderen Teilen des Fruchtfleisches vor. Mit „Rock Sugar Heart“ werden üblicherweise die Früchte des Fuji-Apfels bezeichnet, die deutliche Anzeichen der Wasserkernkrankheit aufweisen. Der durch die inneren Läsionen gebildete wassergetränkte Kern wird von Händlern häufig als Verkaufsargument für Werbezwecke verwendet.

Äpfel mit Wasserkernkrankheit sind essbar, bis der Wasserkern im Inneren der Frucht braun wird und verfault. Zu diesem Zeitpunkt sind die Äpfel sehr feucht, knackig und saftig und haben einen hohen Zuckergehalt, der den Wunsch mancher Verbraucher nach Süßem befriedigen kann. Allerdings ist zu beachten, dass Äpfel mit Wasserkern zwar essbar sind, ihre Haltbarkeit jedoch aufgrund der Auswirkungen des Wasserkerns auf die Lagereigenschaften der Frucht relativ kurz ist. Da es bei der Wasserkernkrankheit zu einer Erhöhung des Zellsaftes im Inneren der Frucht kommt, kann dies die Lagerfähigkeit der Frucht verkürzen. Bei Früchten mit Wasserkernkrankheit ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass sie während der Lagerung weich werden, braun werden und verfaulen.

Derzeit beruht die Erkennung von Wasserkernkrankheiten hauptsächlich auf visueller Beobachtung und Inspektion durch Aufschneiden der Früchte. Bei der Wasserkernkrankheit füllen sich die Zellzwischenräume im Inneren der Frucht mit Saft, wodurch sich die optischen Eigenschaften der Frucht verändern. Mithilfe der Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie können diese optischen Veränderungen erkannt und durch die Analyse der Spektraldaten das Ausmaß und der Ort der Wasserkernkrankheit bestimmt werden. Der Einsatz der Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie-Technologie zur Erkennung von Wasserkernkrankheiten kann nicht nur die Erkennungseffizienz verbessern und die Subjektivität manueller Beurteilungen verringern, sondern auch eine schnelle Erkennung großer Probenmengen ermöglichen.

Neben Defekten kann die NIR-Transmissionsspektroskopie auch zum Nachweis des Nährstoffgehalts in Obst und Gemüse eingesetzt werden. Durch die Analyse der Transmissionsspektrumdaten können die Nährstoffgehalte in Obst und Gemüse ermittelt werden, beispielsweise Zuckergehalt, Säuregehalt, Vitamingehalt usw. Dies ist von großer Bedeutung für die Verbesserung des essbaren Werts und der Wettbewerbsfähigkeit der Produkte auf dem Markt sowie für die Optimierung der Qualität landwirtschaftlicher Produkte und Produktionsprozesse. Darüber hinaus kann die NIR-Transmissionsspektroskopie-Technologie die Transmissionsspektren von Obst- und Gemüseproben schnell messen und durch die Erstellung eines mathematischen Modells in Bezug auf die Defekte eine schnelle Überprüfung und Klassifizierung innerer Defekte in Obst und Gemüse erreichen. Dadurch kann die Produktionseffizienz verbessert, die Kosten für manuelle Inspektionen gesenkt und sichergestellt werden, dass das verkaufte Obst und Gemüse den Qualitätsstandards entspricht.

Dank kontinuierlicher Innovation und Entwicklung ist die Anwendung der Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIR) zu einer revolutionären Technologie in der modernen Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion geworden. Dadurch wird nicht nur die Erkennung interner Qualitätsprobleme bei Obst und Gemüse genauer und effizienter, sondern auch die Produktqualität und Wettbewerbsfähigkeit werden effektiv verbessert und die Rückverfolgbarkeit und Managementeffizienz der Obst- und Gemüseindustrie gesteigert.

Produziert von: Populäre Wissenschaft in China zum Nutzen der Landwirte

Wissenschaftlicher Berater: Guo Zhiming (Professor, School of Food and Bioengineering, Jiangsu University)

Koordinatoren: Liao Danfeng, Zheng Fengmao, Wang Changhai, Zhang Ruijie

Planung: Wu Yuetong

Herausgeber: Wang Yuanyuan (Praktikum)