Development of state-of-the-art correlative rapid methods for the non-destructive control of fruit products
Authors: Vitális Flóra , Aguinag Bósquez Juan Pablo , Lukács Mátyás , Petróczy Marietta , Fodor Marietta , Gillay Zoltán , Kovács Zoltán 
Published: August 2024

Summary.

Stone fruits play a significant role in fruit breeding, gastronomy, and industry,
largely due to their beneficial nutritional composition. Ensuring the quality of
these seasonal fruits poses a substantial challenge due to intensive customer
demand. In this study, through the example of sour cherries, we demonstrate how
quality variations can be effectively controlled at specific critical points
along the supply chain. Paired with various chemometric methods, near infrared
spectroscopy reliably classified fruits based on their harvest maturity,
different stages of Monilinia brown rot, and predicted the content of added
foreign fruit extracts for functionality enhancement in sour cherry juices. The
applied approach supports agricultural digitisation and food safety.

Összefoglalás.

A meggy a csonthéjas gyümölcsök nemesítésének és termelésének egyik legfontosabb
alanya. A megnövekedett fogyasztói kereslet a kedvező beltartalmi összetételének
tudható be, “szuperélelmiszerként” tartják számon. A viszonylag alacsony
cukor-sav aránya miatt a meggyet főként feldolgozott formában fogyasztjuk. A
hatékony feldolgozást nagy mértékben befolyásolja a nyersanyag érettségi és
fiziológiai állapota. Az előbbi a termék kihozatalra, összetételre és
funkcionalitásra, az utóbbi a stabilitásra van kihatással. Az ellátási láncban
jelentkező veszteségek jelentős része romlási folyamatok miatt jelentkezik,
amelyek közül az egyik legfontosabb a barna rothadást okozó Monilinia spp. Egy
másik fontos szempont az élelmiszer eredetiségének biztosítása. A feldolgozásnak
kimutatható hatása van a meggyből készült termékek funkcionalitására, aminek
jogtalan manipulálása hamisítást feltételez. Az érési, romlási folyamatok és
esetleges csalás korrelatív módszerekkel hatékonyan lekövethető. Kutatásunkban
meggyek példáján keresztül mutatjuk be, hogy a közeli infravörös (NIR)
spektroszkópia milyen eredményességgel alkalmazható gyümölcs érettség, Monilinia
fructigena okozta barna rothadás és idegen növényi extraktumok roncsolásmentes
kimutatásához gyümölcslevekben. A spektrumok gyűjtése kézi NIR műszerekkel
történt a 900–1700 nm hullámhossztartományban gyümölcsök esetében diffúz
reflexiós, míg gyümölcslevek esetében transflexiós elrendezésben. Az adatok
elemzése a 950–1650 nm tartományban valósult meg spektrum előkezelést követően
(pl. simítás, detrending, szóródási korrekciók, deriváltak). Főkomponens
elemzést (PCA) alkalmaztunk előzetes feltérképezésként; PCA alapú lineáris
diszkriminancia elemzést (LDA) végeztünk betakarítási érettség, korai Monilinia
vagy idegen extrakttartalom kimutatásához; részleges legkisebb négyzetek
regressziót (PLSR) a gyümölcsök egyes beltartalmi jellemzőinek, illetve idegen
növényi extrakttartalom becsléséhez. Az érettségvizsgálati eredmények alapján a
NIR spektrumokon alapuló PCA-LDA modellek lehetővé teszik a meggyek nagy
pontosságú osztályozását betakarítási érettségük és lehetséges felhasználásuk
szerint. A beltartalmi jellemzők becslésénél az összes oldott szárazanyag és az
összes antocianin tartalom esetében adott pontos eredményt a PLSR. A Monilinia
okozta barna rothadás azoknál a meggyeknél volt korai stádiumban kimutatható,
amelyek vágott sebeit nagyságrendileg 100 és/vagy 10 konídium/μL koncentrációjú
szuszpenzióval fertőztük és szobahőmérsékleten tároltuk. A NIR technikával
eredményesen azonosítottuk a különböző idegen növényi extraktumokat és becsültük
azok koncentrációját természetesen nagy színanyagtartalmú meggylevekben. Az
alkalmazott roncsolásmentes, többszörösen felhasználható megközelítés támogatja
a mezőgazdasági digitalizációt és hozzájárul a biztonságos és fogyasztók által
elvárt minőségű élelmiszerek előállításához.