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本文全面综述了金诺橘成熟指数相关研究。阐述其全球产量及质量标准差异，分析果实成熟过程、影响因素，如光照、温度等，介绍成熟与果实参数关系，以及新兴技术和人工智能在成熟度预测中的应用，为种植者提供有价值的参考。
1. 引言
柑橘类水果因清爽口感和丰富营养备受全球消费者喜爱，金诺橘在全球柑橘产量中位居第二。全球金诺橘年营销量达 3170 万吨，中国产量最高，印度的柑橘产量也颇为可观，其中金诺橘贡献显著。金诺橘富含维生素 C 和抗氧化剂，随着人们经济水平提升和健康意识增强，其市场需求不断增长。
然而，金诺橘的起源和分类复杂，加上其为非跃变型果实，采后成分变化小，需在最佳成熟度时采摘，否则会造成损失。传统的果实成熟度检测方法多为破坏性的，存在诸多弊端，难以满足需求。因此，本文聚焦金诺橘成熟指数，探讨利用新兴技术和人工智能精准预测其成熟度的方法。
2. 果实成熟
果实成熟分为生理成熟和园艺成熟两个阶段。生理成熟是指植物或植物部分脱离母体后仍能继续生长发育的阶段；园艺成熟则是植物或植物部分具备被消费者利用的特定特征的阶段。金诺橘达到园艺成熟时，果实留在树上，能产出令人满意的采后产品，此时果实的大小、颜色和质地都较为合适。
商业成熟与市场需求相关，可在果实生长的任何阶段出现。评估金诺橘的收获成熟度主要看甜度、形状、酸度和风味等指标，种子数量、果实大小、颜色和外观等因素也有一定影响。金诺橘易腐烂、易剥皮，储存期短，其口感主要受果汁囊中总糖（SSC）、酸（TA）及其比例（SSC/TA）的影响 。
2.1 呼吸模式
果实成熟过程因呼吸模式不同，在跃变型和非跃变型果实间存在显著差异。跃变型果实在成熟初期会出现明显的乙烯爆发和呼吸速率快速上升，从而推动果实颜色、质地和风味的变化。而金诺橘作为非跃变型果实，产生的乙烯极少，除了在脱绿（去除叶绿素）方面，对乙烯处理基本无响应，因此需完全成熟采摘才能保证最佳品质。
金诺橘的成熟过程表现为逐渐的生化转变，包括糖分积累、有机酸降解以及色素和芳香物质的合成，但没有明显的乙烯峰值。这种差异为制定针对不同果实生理特性的精准采摘和采后策略提供了依据。
2.2 果实发育
果实的发育和成熟是一个涉及生物、物理和生理变化的复杂过程，主要分为三个阶段：预跃变期，果实质地硬、颜色绿、淀粉含量高；跃变期，会出现乙烯释放、果实变软、颜色转变以及风味和香气形成等显著变化；后跃变期，果实完全成熟，质地柔软多汁，但更容易腐烂。不同果实类型的这些阶段持续时间和强度各不相同。
在果实发育过程中，植物会经历营养生长和生殖生长阶段。营养生长阶段，植物激素如生长素和赤霉素调节细胞分裂和伸长，促进叶、茎、枝的生长；生殖生长阶段，植物开始开花结果，乙烯产量增加，影响花芽形成和果实发育，同时多种激素浓度发生变化，参与果实的生长和成熟过程。在果实成熟阶段，果实会增大、变色、水分含量减少，积累营养物质，果皮和果肉也会发生一系列物理和生化变化，最终达到收获成熟阶段。
3. 金诺橘成熟
评估金诺橘的成熟度通常需要综合考虑多个标准，包括物理尺寸、化学成分、淀粉含量、感官属性和乙烯产生速率等。其中，颜色、大小、形状和硬度是关键指标。在成熟过程中，金诺橘果实会增大，这是由于多糖形成和细胞扩张；果皮颜色会因类胡萝卜素积累和叶绿素降解而变为橙色，种子颜色也会因黑色素和单宁的作用从白色变为棕色。成熟还会影响果实硬度，这与果胶和纤维素水平的变化有关。随着果实成熟，糖分和可溶性固形物含量增加，酸度降低。
4. 影响果实成熟的因素
果实发育受多种生物和非生物因素调控。非生物因素包括光照、湿度、温度、大气成分和乙烯暴露等；生物因素则涉及果实遗传学、果实酶和果实激素等。了解这些因素对果实成熟指数的影响，有助于种植者提高作物质量和产量。
4.1 非生物因素
光照对金诺橘成熟至关重要。它能刺激果皮中类胡萝卜素的合成，尤其是 β - 隐黄质，进而激活果实着色基因，促进类胡萝卜素和花青素的形成，调节叶绿素生物合成，影响果实成熟过程中的颜色变化。不过，过度光照会导致果实光氧化损伤，降低叶绿素含量，改变果实颜色，还会影响果实的糖代谢、风味、质地和呼吸速率。
湿度对金诺橘果实成熟影响也很大，它直接关系到果实的含水量和失水速率。较高的相对湿度能减少果实失水，成熟果实的果皮可调节水分、气体和挥发性物质的交换，维持果实的新鲜度和品质。但湿度过高会减缓果实成熟，过低则会加速成熟。在不同气候条件下，湿度对金诺橘果实的影响不同，如在印度次大陆的 7 月，较高的降水和湿度有利于果实生长；而在巴基斯坦的秋季，高温高湿会影响果实的色泽。
温度对金诺橘成熟和结果模式影响深远。研究表明，不同地区的温度差异会导致果实成熟时间和产量不同。例如，在巴基斯坦的不同地区，温度波动影响了果实的生理反应和结果行为，温暖地区的果实成熟较早，而较冷地区的果实收获模式更稳定。温度还会影响光合作用、果实品质和果实发育的不同阶段，过高或过低的温度都会对果实产生不利影响。
大气成分中的二氧化碳（CO2）、氧气（O2）和乙烯等气体对金诺橘生长和成熟起着关键作用。适量的 CO2能促进果实成熟，但过高浓度会导致果实变小、易患病、营养价值降低；乙烯能加速果实成熟，降低乙烯浓度则可延长果实成熟时间和货架期；氧气浓度影响果实呼吸作用，进而影响果实成熟，在果实生长和成熟的不同阶段，对氧气浓度的需求也不同。
乙烯作为一种重要的植物激素，在金诺橘果实发育后期产量显著增加，加速果实成熟。这是因为乙烯合成酶（如 1 - 氨基环丙烷 - 1 - 羧酸合酶 ACS 和 1 - 氨基环丙烷 - 1 - 羧酸氧化酶 ACO）被激活，引发一系列生化和生理变化，如叶绿素降解、糖分增加、质地和香气改变等。同时，乙烯还能调节相关基因的表达，确保果实达到最佳成熟度而不过度成熟。
4.2 生物因素
果实遗传学对金诺橘的成熟特性有深远影响。基因变异影响基因表达、染色质重塑和信号通路，进而决定果实的颜色、大小、风味和质地等性状。例如，金诺橘中某些基因与其他柑橘物种在代谢途径上存在差异，影响其生育酚水平。此外，果实成熟过程中涉及 DNA 序列改变和表观遗传修饰，多种激素信号通路也参与调节果实生长和成熟。
果实酶在金诺橘成熟过程中参与多种化学反应。如蔗糖磷酸合酶（SPS）、蔗糖合酶（SS）和转化酶（IVR）等调节果实中蔗糖的分布；多聚半乳糖醛酸酶、β - D - 半乳糖苷酶、纤维素酶和果胶甲酯酶（PME）等影响果实的颜色、质地和软化过程；柠檬苦素葡萄糖基转移酶（LGT）和柠檬苦素 D - 环内酯水解酶（LLH）等参与果汁苦味的变化；多胺（PAs）对果实生长和成熟也至关重要 。
植物激素在金诺橘成熟过程中发挥着关键作用。乙烯能刺激酶活性，促进叶绿素分解和色素合成，推动果实成熟；生长素调节果实发育过程；脱落酸（ABA）控制种子休眠和果实脱落，同时影响果实生长和成熟；茉莉酸（JA）响应环境压力，与 ABA 和乙烯共同促进花青素合成和果皮颜色发育；细胞分裂素促进细胞生长和分裂；赤霉素（GA3）有助于糖分转移和碳水化合物生产，还能调节果实成熟和形状 。
5. 成熟与果实参数的关系
果实成熟会影响金诺橘的多种理化参数，如大小、质地、颜色、硬度、TA、TSS 等，其中糖酸比是确定最佳收获时间的重要依据。随着果实成熟，金诺橘的颜色会因色素变化而改变，糖分增加，有机酸和维生素 C 减少。目前，一些研究利用先进的 AI 技术，如深度卷积神经网络（DCNN）模型和反射 - 荧光成像，对金诺橘的成熟度进行评估，取得了较好的效果 。
5.1 果实颜色
金诺橘果实颜色是成熟度的重要指标，其颜色变化由多种天然色素决定，如叶绿素、类胡萝卜素、花青素、黄酮类化合物和甜菜红素等。在成熟过程中，类胡萝卜素和花青素含量增加，叶绿素含量减少。利用计算机视觉系统和先进算法，如模糊逻辑（FL）和卷积神经网络（CNNs），可通过分析果实颜色更准确地评估成熟度，这些方法与果实成熟度、°Brix 和硬度等指标具有较强的相关性。
5.2 果实硬度
金诺橘果实硬度与成熟度密切相关。随着果实成熟，糖含量增加、细胞壁刚性降低、果胶化合物溶解和酶活性变化等因素导致果实变软。通过分析反射光谱建立的模型，能有效预测果实硬度，且模糊逻辑在非破坏性硬度评估方面表现更精确。此外，温度和光照也会影响果实硬度 。
5.3 果实质地
金诺橘果实质地在成熟过程中发生显著变化，这是由物理、化学和生物因素共同作用的结果。细胞壁的分解、果胶的流失和中层薄片的水化等过程影响细胞完整性和质地。利用先进的图像分析和机器学习技术，可对柑橘果实的质地和成熟度进行分类，不同的颜色特征和机器学习模型在成熟度分类中展现出一定的准确性 。
5.4 果皮厚度
金诺橘果实的外皮厚度在成熟过程中会发生改变。随着果实成熟，果皮的某些结构会减少，成熟后果皮厚度变薄。利用非侵入性技术，如时域核磁共振（TD NMR）光谱、计算机视觉和机器学习算法，可有效预测果皮厚度，为果实品质评估提供重要依据 。
5.5 果实重量
果实重量在成熟过程中会因果实尺寸和水分含量的变化而改变。细胞扩张、营养积累和水分含量等因素都会影响果实重量。利用人工神经网络（ANN）等技术，结合果实尺寸和产量等变量，可对果实成熟度进行预测。此外，还有研究通过计算机视觉和机器学习间接测量果实重量，取得了较高的精度 。
5.6 果实体积
金诺橘果实体积在成熟过程中的变化受细胞大小、数量、水分和干物质等因素影响。随着果实成熟，生长速率下降，体积扩张减缓。利用深度学习和无人机（UAV）图像分析技术，可对果实体积进行准确估计，有助于提高果园管理效率 。
5.7 总可溶性固形物（TSS）
TSS 是金诺橘果实风味和品质的关键指标，主要受果实成熟过程中糖分积累的影响。在果实发育过程中，淀粉逐渐转化为糖，TSS 含量随之变化。ANN 和 VIS - NIR - 荧光光谱等技术在 TSS 预测方面表现出较高的准确性，且光谱分析技术的发展为非破坏性 TSS 评估提供了更有效的手段 。
5.8 可滴定酸度（TA）
金诺橘果实的 TA 主要代表柠檬酸含量，在果实发育初期上升，随着成熟而下降。这是由于酸通过三羧酸循环（TCA 循环）代谢为糖，以及果实大小、水分含量增加导致的稀释作用。先进的建模方法，如 VIS - NIR - 荧光光谱结合 ANN 模型，可准确预测 TA，环境条件也会对 TA 产生显著影响 。
5.9 果实果汁含量
金诺橘果实的果汁产量随着成熟度的提高而增加，这与果实体积和果汁含量的变化有关。较小的果实通常果汁含量较高，不同的环境因素和果园管理措施会影响果汁含量。利用 UAV 多光谱成像结合机器学习模型，可准确预测果汁含量，为果实品质评估和果园管理提供参考 。
5.10 抗坏血酸
金诺橘果实的抗坏血酸含量与其成熟度相关，具有重要的抗氧化和营养作用。在果实成熟初期，抗坏血酸含量增加，随后因呼吸作用和氧化过程而减少。ANN 模型在预测柑橘果实抗坏血酸含量方面具有较高的准确性，光照、温度等环境因素也会影响抗坏血酸的含量和果实的抗氧化性能 。
5.11 pH 值
在金诺橘果实发育早期，由于有机酸含量高，pH 值较低。随着果实成熟，有机酸浓度降低，糖分浓度增加，pH 值升高。利用计算机视觉系统和光谱分析技术，结合 AI 算法，可准确预测果实的 pH 值，温度和光照等因素也会对 pH 值产生影响 。
6. 植物化学物质
金诺橘果实的果皮和种子中含有多种植物化学物质，如黄酮类化合物
