Исследование внутренних дефектов клубней картофеля с использованием метода ядерного магнитного резонанса

Представлены результаты экспериментальных исследований определения внутренних дефектов клубней картофеля с помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР), дающего доступ к информации о состоянии и распределении воды на клеточном и тканевом уровнях. Для проведения исследований по обнаружению внутренних дефектов были подготовлены три группы клубней картофеля, включающие в себя кондиционные и некондиционные образцы. Общая выборка клубней картофеля составила 38 образцов. Для создания скрытых дефектов в виде потемнений мякоти клубней был использован метод регулируемого удара о твердую поверхность. Описана методика проведения экспериментальных исследований и режимные параметры ЯМР. Исследуемые клубни картофеля помещались в сильное магнитное поле напряженностью 1,5 Тл. В качестве основного метода анализа полученных результатов был выбран анализ Т2 изображений, так как именно при таком способе можно отследить один из важнейших показателей обнаружения внутренних повреждений клубней картофеля – недостаток воды в поврежденных участках мякоти. Дефектные зоны на изображениях клубней имеют темный цвет, в то время как здоровая ткань – светлый. Проведен сравнительный анализ изображений, полученных при помощи ЯМР, и натурных снимков клубней в разрезе, что позволило с высокой точностью определить совпадение местоположения дефектов, выявленных неинвазивным методом с их реальным расположением в клубне. Работа продемонстрировала ценность ЯМР для детального неинвазивного способа определения скрытых дефектов клубней картофеля на автоматических сортировальных машинах.

1. Об объявлении 2024 года Годом качества [Электронный ресурс]: Указ Президента Респ. Беларусь, 27 нояб. 2023 г., № 375 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. – Режим доступа: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=P32300375. – Дата доступа: 23.03.2024.

2. Comparison of diffuse reflectance and transmission mode of visible-near infrared spectroscopy for detecting brown heart of pear / X. Fu [et al.] // J. Food Eng. – 2007. – Vol. 83, № 3. – P. 317–323. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.02.041

3. Development of nondestructive technique for detecting internal defects in Japanese radishes / K. Takizawa [et al.] // J. Food Eng. – 2014. – Vol. 126. – P. 43–47. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.10.041

4. Comparison of X-ray CT and MRI of watercore disorder of different apple cultivars / E. Herremans [et al.] // Postharvest Biol. Technol. – 2014. – Vol. 87. – P. 42–50. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2013.08.008

5. Quantitative magnetic resonance imaging of tomato fruit [Electronic resource] / M. Musse [et al.] // Proceeding of the joint annual meeting ISMSM-ESMRMB, Berlin, Germany, 19–25 May 2007 / Europ. Soc. of Magnetic Resonance in Medicine a. Biology, Intern. Soc. of Magnetic Resonance in Medicine. – Red Hook, 2007. – Mode of access: https://cds.ismrm.org/protected/07MProceedings/PDFfiles/01789.pdf. – Date of access: 23.03.2024.

6. Investigation on water status and distribution in broccoli and the effects of drying on water status using NMR and MRI methods / F. Xu [et al.] // Food Res. Int. – 2017. – Vol. 96. – P. 191–197. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.03.041

7. Functional imaging of plants: a nuclear magnetic resonance study of a cucumber plant / T. Scheenen [et al.] // Biophys. J. – 2002. – Vol. 82, № 1. – P. 481–492. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(02)75413-1

8. Ishida, N. Ontogenetic changes in water in cherry tomato fruits measured by nuclear magnetic resonance imaging / N. Ishida, M. Koizumi, H. Kano // Sci. Hortic. – 1994. – Vol. 57, № 4. – P. 335–346. https://doi.org/10.1016/0304-4238(94)90116-3

9. Clark, C. J. Detection of Brownheart in ‘Braeburn’ apple by transmission NIR spectroscopy / C. J. Clark, V. A. McGlone, R. B. Jordan // Postharvest Biol. Technol. – 2003. – Vol. 28, № 1. – P. 87–96. https://doi.org/10.1016/S0925-5214(02)00122-9