近紅外光譜儀是基于近紅外光譜區(qū)（780-2526nm）與有機(jī)分子中含氫官能團(tuán)（如C-H、O-H、N-H等）振動(dòng)的合頻以及各***倍頻的吸收特性來(lái)工作的。當(dāng)近紅外光照射到水果樣品時(shí)，水果內(nèi)部的基本成分（如可溶性有機(jī)酸、水分、糖分等）會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的近紅外光，形成獨(dú)特的光譜特征。通過(guò)分析這些光譜數(shù)據(jù)，可以獲取水果內(nèi)部的品質(zhì)信息，如含糖量、酸度、水分含量等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水果品質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)。

不同成分的光譜特征峰具有唯***性，例如：

糖度：與果肉中葡萄糖、果糖的O-H鍵吸收峰強(qiáng)度相關(guān)；

酸度：受蘋(píng)果酸、檸檬酸等有機(jī)酸的C-O鍵振動(dòng)模式影響；

水分：與游離水和結(jié)合水的O-H伸縮振動(dòng)密切相關(guān)。

通過(guò)采集水果表面反射或透射的近紅外光譜，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)算法（如偏***小二乘回歸PLS、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN等），可建立光譜數(shù)據(jù)與理化指標(biāo)的定標(biāo)模型，實(shí)現(xiàn)成分含量的快速反演。

近紅外光譜儀能夠在不破壞水果的情況下進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)，保持了水果的完整性。這對(duì)于高品質(zhì)、高價(jià)值水果的檢測(cè)尤為重要，因?yàn)橛袚p檢測(cè)會(huì)降低水果的市場(chǎng)價(jià)值。此外，無(wú)損檢測(cè)避免了樣品制備過(guò)程中的復(fù)雜操作和可能引入的誤差，簡(jiǎn)化了檢測(cè)流程。

近紅外光譜儀可以同時(shí)檢測(cè)水果的多個(gè)品質(zhì)指標(biāo)。例如，它能夠同時(shí)測(cè)量水果的糖度、酸度、水分含量、硬度等內(nèi)部品質(zhì)參數(shù)。這種多指標(biāo)檢測(cè)能力為全面評(píng)估水果品質(zhì)提供了豐富的數(shù)據(jù)支持，有助于更準(zhǔn)確地判斷水果的整體品質(zhì)。

近紅外光譜儀能夠提供精確且可靠的測(cè)量與控制效果，在復(fù)雜環(huán)境下亦能保持優(yōu)異性能，為果品表面曲率、光照條件、溫度波動(dòng)等因素易干擾檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)卓越的解決方案，有效提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，降低運(yùn)行成本。

近紅外光譜儀的檢測(cè)速度非常快，通常在幾秒鐘內(nèi)即可完成***次測(cè)量。從掃描出具光譜圖到結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)模型預(yù)測(cè)多種性質(zhì)和組成，幾分鐘內(nèi)就可以完成。這種快速檢測(cè)能力大大提高了檢測(cè)效率，適合大規(guī)模水果品質(zhì)檢測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景，如在水果分選線上實(shí)時(shí)檢測(cè)水果品質(zhì)。

近紅外光譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)水果在生產(chǎn)線上的在線檢測(cè)。可以實(shí)時(shí)監(jiān)控水果品質(zhì)的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)品質(zhì)問(wèn)題，毫秒***響應(yīng)并***剔除瑕疵品。數(shù)據(jù)同步至云端實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，適配工廠分***、倉(cāng)儲(chǔ)抽驗(yàn)、物流復(fù)檢等多環(huán)節(jié)，以高精度、高效率突破傳統(tǒng)抽檢局限，降低人工成本，保障全流程品控穩(wěn)定性，助力企業(yè)降本增效與產(chǎn)品***致性提升。

近紅外光譜儀是***種綠色分析技術(shù)。它不需要使用化學(xué)試劑，不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)廢料，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。這符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，有助于減少水果產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境的影響。

糖度、酸度等成分檢測(cè)：近紅外光譜儀能夠快速、無(wú)損地檢測(cè)水果中的糖度、酸度、可溶性固形物含量等重要品質(zhì)指標(biāo)。

硬度檢測(cè)：通過(guò)分析水果的近紅外光譜，可以間接評(píng)估水果的硬度。這對(duì)于判斷水果的成熟度和適宜的采摘時(shí)間具有重要意義。

近紅外光譜技術(shù)可用于預(yù)測(cè)水果的成熟度，避免了傳統(tǒng)方法中對(duì)水果進(jìn)行破壞性采樣的弊端。

近紅外光譜儀能夠識(shí)別不同品種水果的光譜特征差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)水果品種的快速、準(zhǔn)確區(qū)分。這對(duì)于水果市場(chǎng)的品種管理和消費(fèi)者的選擇具有重要意義。

近紅外光譜儀結(jié)合其他技術(shù)，可以用于檢測(cè)水果表面的缺陷，如病斑、機(jī)械損傷等。這有助于提高水果的外觀品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

近紅外光譜儀可以檢測(cè)水果在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中的品質(zhì)變化，如水分含量的減少、糖度的降低等，從而評(píng)估水果的新鮮度。這對(duì)于保證水果在到達(dá)消費(fèi)者手中時(shí)仍保持良好的品質(zhì)至關(guān)重要。

在水果采摘和分選生產(chǎn)線上，近紅外光譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水果品質(zhì)的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)化分選。這不僅提高了分選效率，還減少了人工成本，確保了水果品質(zhì)的***致性。

使用近紅外光譜儀進(jìn)行水果品質(zhì)檢測(cè)時(shí)，通常需要搭建***個(gè)包括光源、光纖、光譜儀和計(jì)算機(jī)等部件的檢測(cè)系統(tǒng)。

光源：使用寬光譜光源，提供連續(xù)的光譜范圍，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

光纖：使用1分2的反射光纖，用于傳輸光源信號(hào)及反射光信號(hào)。

光譜儀：根據(jù)需求光譜范圍、分辨率和靈敏度要求等選擇合適的光譜儀，采集反射光譜數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。

定制采樣附件：用于固定光纖探頭，滿足不同樣品的測(cè)量需求。

軟件算法：利用計(jì)算機(jī)控制光譜儀采集光譜數(shù)據(jù)，并通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以得到水果品質(zhì)的相關(guān)參數(shù)。

***先將光源與光纖連接，確保光源發(fā)出的光能夠通過(guò)光纖傳輸?shù)焦庾V儀；然后，將水果樣品放置在測(cè)量位置，通過(guò)光纖將近紅外光照射到水果表面，并收集反射或透射的光信號(hào)；***后，利用計(jì)算機(jī)控制光譜儀采集光譜數(shù)據(jù)，并通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以得到水果品質(zhì)的相關(guān)參數(shù)。

在使用過(guò)程中，需要注意保持設(shè)備的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，定期對(duì)光譜儀進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，以確保檢測(cè)結(jié)果的可靠性。同時(shí)，根據(jù)不同的水果種類(lèi)和檢測(cè)需求，可能需要優(yōu)化測(cè)量參數(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)模型，以提高檢測(cè)精度和適應(yīng)性。

圖1 水果反射率測(cè)量搭建示意圖

Peng Li等人使用由提供的近紅外光譜儀結(jié)合廣泛學(xué)習(xí)系統(tǒng)（BLS）模型和混合波長(zhǎng)選擇策略可以快速、無(wú)損、準(zhǔn)確地檢測(cè)枇杷的可溶性固形物含量（SSC），為預(yù)測(cè)水果中的SSC提供了***種可行的替代方案。