Εκτίμηση της ποιότητας λαχανικών με τη χρήση αναλυτικών, οπτικών και τηλεπισκοπικών μεθόδων
Creators: name: Κασαμπαλής, Δημήτριος Στ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Ποιότητα λαχανικών
Μη καταστρεπτικές τεχνικές
Αισθητήρες
Αξιολόγηση φρεσκάδας
Vegetable’s quality
Non-destructive techniques
Sensors
Freshness assessment

description: Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η δυνατότητα χρήσης μη καταστρεπτικών τεχνικών για εκτίμηση και αξιολόγηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών, του βαθμού ωρίμανσης και της φρεσκάδας των λαχανικών, καθώς επίσης και ταξινόμησή τους. Η ταξινόμηση καρπών τομάτας και η καταγραφή της ωρίμανσής τους μετασυλλεκτικά βάσει του σταδίου ωρίμανσης κατά τη συγκομιδή, είναι σημαντικά, ώστε να εξασφαλιστεί η άριστη ποιότητα και εμπορευσιμότητα του τελικού προϊόντος. Ο σκοπός της μελέτης αυτής ήταν να διερευνηθεί η δυνατότητα αξιοποίησης τριών καινοτόμων και λειτουργικών, από άποψη ταχύτητας, ακρίβειας και κόστους, μη καταστρεπτικών πρωτοκόλλων στην εκτίμηση του σταδίου ωρίμανσης καρπών τομάτας και της περιεκτικότητας των χρωστικών στο περικάρπιο, καθώς και την παρακολούθηση της ωρίμανσης κατά τη διατήρηση. Ανάμεσα στα τρία πρωτόκολλα, το OJIP είναι το πιο ακριβές και μάλιστα παράγει δεδομένα γρηγορότερα, σε σχέση με τα άλλα δύο. Επίσης, η παράμετρος ‘fix area’ του πρωτοκόλλου OJIP διατηρεί την ικανότητα να διακρίνει τους καρπούς τομάτας, ανάλογα με το αρχικό στάδιο ωρίμανσης κατά τη συγκομιδή τους, καθ’ όλη τη διάρκεια των 16 ημερών, ακόμη και όταν οι καρποί απέκτησαν το κόκκινο χρώμα εξωτερικά. Η άριστη ποιότητα, η εμπορευσιμότητα και η ζωή στο ράφι καρπών πιπεριάς συχνά εξαρτώνται από το στάδιο ωρίμανσης κατά τη συγκομιδή. Διερευνήθηκε η δυνατότητα αξιοποίησης τεσσάρων μη καταστρεπτικών τεχνικών ως ταχύτατα εργαλεία στη διάκρισης της ωρίμανσης. (φθορισμός χλωροφύλλης, φασματοσκοπία VIS/NIR, R-G-B ψηφιακή κάμερα και μια τροποποιημένη R-G-NIR ψηφιακή κάμερα) και δοκιμάστηκαν ως εναλλακτικές μέθοδοι των μετρήσεων χρώματος στην ταξινόμηση καρπών πιπεριάς, ανάλογα με το στάδιο ωρίμανσης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η παράμετρος του χρώματος a*/b* μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης εκτίμησης του βαθμού ωρίμανσης των καρπών. Επομένως, είναι εφικτό να εκτιμηθεί η παράμετρος a*/b* του χρώματος και ταυτόχρονα το στάδιο ωρίμανσης των καρπών πιπεριάς με μεγάλη ακρίβεια και σταθερότητα, χρησιμοποιώντας διάφορες μη καταστρεπτικές τεχνικές. Ωστόσο, η φρεσκάδα των καρπών μπορεί να εκτιμηθεί αξιόπιστα, ανεξάρτητα από το στάδιο ωρίμανσης των καρπών κατά τη συγκομιδή, από τα δεδομένα των φασματικών ανακλάσεων και μάλιστα αξιοποιώντας συγκεκριμένα τμήματα του φάσματος μετά από εφαρμογή του γενετικού αλγόριθμου (genetic algorithm). Όλες οι μη καταστρεπτικές τεχνικές προέβλεψαν με ακρίβεια την εσωτερική ποιότητα (r= 0,835-0,942), ενώ η ακρίβεια της κάθε τεχνικής είναι ανάλογη με το υπό εξέταση συστατικό ποιότητας. Κόνδυλοι τριών εμπορικών ποικιλιών πατάτας (Spunta, Banba και Sylvana) διατηρήθηκαν για 5 μήνες στους 5 οC. Κατά τη διάρκεια της διατήρησης μετρήθηκαν το χρώμα και ο φθορισμός της χλωροφύλλης, πάρθηκαν ψηφιακές φωτογραφίες με R-G-B, R-G-NIR και R-B-NIR απεικονιστές, οι οποίες επεξεργάστηκαν ανάλογα και ελήφθησαν φασματικές ανακλάσεις τόσο εξωτερικά στο περίδερμα, όσο και εσωτερικά στη σάρκα των κονδύλων. Η συσχέτιση με τη μέθοδο μερικών ελαχίστων τετραγώνων των ανακλάσεων στο ορατό και εγγύς υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (400- 1000 nm), παρήγαγε τα πιο αξιόπιστα μοντέλα εκτίμησης της φρεσκάδας, ανεξάρτητα από την ποικιλία, με συντελεστή συσχέτισης του επικυρωμένου μοντέλου (Rcv) ίσο με 0,916 and 0,929. H καλύτερη διάκριση των κονδύλων πατάτας στους τρεις γενότυπους επιτεύχθηκε με τα δεδομένα φασματικών ανακλάσεων εξωτερικά στο περίδερμα (93% των επικυρωμένων δειγμάτων)
description: In the present PhD thesis, the efficacy of several non destructive techniques in assessing qualitative components, degree of ripening and freshness status of vegetables, as well as in discriminating the commodities according to the above traits was investigated. Tomato fruit classification and postharvest ripening monitoring based on maturity stage of fruit at the time of harvest are necessary, in order to guarantee the highest possible quality and marketability of the final ripe product. The aim of this study was to investigate, if three innovative and convenient, in terms of rapidness, accuracy and expense, non-destructive protocols can be exploited in identifying the maturity stage of tomato fruit, while also estimating the pericarp’s pigments content, as well as further monitoring the postharvest ripening of tomato fruit during storage. Among the three protocols, the OJIP is the most accurate one which also excels in generating data faster than the rest. Moreover, the ‘fix area’ parameter of the OJIP protocol retains the efficiency to discriminate fruit during 16 days of storage according to their initial ripening stage at harvest, even when all tomatoes turn red. The optimal quality, the marketability and the shelf-life of pepper fruit often depend on the ripening stage at harvest. The potential of four non-destructive techniques as rapid tools for discriminating the process of ripening was investigated (Chlorophyll fluorescence, Vis/NIR spectroscopy, R-G-B dslr and a modified R-G-NIR compact camera) and they were assessed as alternatives to color measurements in classifying pepper fruit according to their ripening stage. From the results, the a*/b* color parameter can be used as an indicator to estimate the degree of fruit ripeness. Therefore, it is possible to estimate the a*/b* ratio and simultaneously the ripening stage of pepper fruits with high accuracy and consistency, by using individually several non-destructive techniques. However, freshness status of bell pepper fruit can be reliably assessed, irrespectively of the ripening stage at harvest, only by spectral reflectance data even by processing specific wavelengths that were identified after implementing the genetic algorithm. All of the non destructive techniques accurately predicted fruit internal quality (r= 0,835- 0,942) with each models’ accuracy being related to the individually assessed components. Fresh harvested potato tubers from three commercial varieties (Spunta, Banba and Sylvana) were stored for 5 months at 5 oC. During storage, color and chlorophyll fluorescence were measured, digital images with three compact cameras (R-G-B, R-G-NIR and R-B-NIR) were captured and proper image analysis was performed, as well as spectral reflectance was acquired both on the external periderm of the tuber and in the inner flesh part, as wellThe partial least square regression analysis of spectra reflectance at the vis/NIR region of the electromagnetic spectrum (400- 1000 nm), produced the most reliable model in assessing potato freshness irrespectively of the variety, with a cross-validated regression coefficient (Rcv) equal to 0,916 and 0,929. The best discrimination of the three potato varieties, was achieved with the spectral reflectance measurement on the skin of the tubers (93% of the cross-validation sample sets