红型番茄冷藏期间色泽与荧光特性动态监测及其品质评估研究

本研究针对红型番茄采后品质快速劣变问题，通过非侵入式荧光成像技术结合激发-发射矩阵（EEM）分析，系统解析了其冷藏过程中类黄酮、酚类化合物及类胡萝卜素的荧光特性变化规律。研究发现308 nm和365 nm激发下的荧光色度与强度可有效表征番茄成熟度与贮藏状态，为果蔬品质智能监测提供了低成本、高灵敏度的新方法。

　　

番茄作为全球广泛消费的果蔬之一，以其独特风味和富含维生素C、类胡萝卜素及酚类化合物等营养物质而备受青睐。然而，番茄属于呼吸跃变型果实，采后仍会持续成熟，导致质地软化、色泽变化以及化学成分的动态改变，进而影响其商品价值和营养品质。特别是在冷藏流通过程中，如何实时、准确地监测番茄的状态变化，成为减少采后损失、保障品质的关键难题。传统颜色成像技术虽能反映部分色素变化，但对完全红熟期番茄的内部化学成分变化敏感度不足；近红外光谱等技术虽精度较高，但成本限制其在小规模商户或家庭场景的应用。因此，开发低成本、非侵入式且能捕捉深层化学变化的监测技术具有重要意义。

为此，研究团队以红型番茄（包括普通圆红型和高营养高番茄红素型）为对象，系统研究了其在20℃冷藏条件下色泽与荧光特性的时序变化规律。研究通过激发-发射矩阵（EEM）分析、荧光显微成像及多波段荧光成像技术，结合主成分分析（PCA）方法，挖掘可用于品质监测的关键光学指标。该研究发表于《Postharvest Biology and Technology》，为采后果蔬品质智能感知提供了新思路。

研究采用的关键技术方法包括：1）利用荧光光谱仪获取番茄皮片的EEM数据，通过校准和归一化处理分析荧光特征区域；2）构建多光源成像系统（白色LED、308 nm和365 nm紫外LED），采集番茄在贮藏不同时间的颜色与荧光图像；3）使用立体荧光显微镜观察番茄横截面的荧光分布；4）通过OpenCV和Python进行图像处理，提取RGB和Lab^*色彩空间参数；5）应用主成分分析筛选敏感的颜色与荧光指标。

3.1. EEM性质

通过EEM分析发现，红型番茄果皮在激发波长300-320 nm、发射波长350-550 nm区域存在显著荧光信号，推测来自酚类化合物。成熟度较高的样品中还存在激发波长350-475 nm、发射波长680 nm的叶绿素及其衍生物荧光区。随着贮藏时间延长，荧光强度总体减弱，但三周后于激发450-480 nm/发射500-550 nm区域观察到番茄红素引起的绿色荧光。

3.2. 乙醇提取化合物的EEM

乙醇提取物EEM显示出多个荧光峰：激发280 nm/发射300-320 nm（氨基酸）、激发300-350 nm/发射400-450 nm（酚类化合物）及激发350-400 nm/发射400-600 nm（类黄酮与类胡萝卜素）。结果表明红型番茄与粉型番茄具有相似的荧光化合物，但柚皮素查尔酮的存在导致其荧光在完整果皮中被淬灭。

3.3. 荧光显微图像

显微图像显示，在325-375 nm激发下，果皮区域荧光较弱，仅观察到微弱的红色荧光（可能源自细胞壁木质素）；果肉部分则随贮藏时间延长由蓝色荧光变为黄色荧光。在490-510 nm激发下，过熟番茄呈现明亮的绿色荧光，归因于番茄红素和木质素的积累。

3.4. 颜色与荧光图像

颜色图像中番茄随贮藏时间延长色泽变暗变红（R比值上升），反映番茄红素积累。308 nm激发下的荧光呈蓝绿色，365 nm激发下呈弱红色；两者均随贮藏时间呈现蓝色调增强、强度降低的趋势，但变化幅度较小，需借助计算机视觉技术识别。

3.5. 适用于监测变化的颜色与荧光指标

PCA分析表明，颜色图像的L值、365 nm和308 nm激发下的B比值是区分番茄贮藏状态的关键指标，累计解释方差达80.25%，证实这些指标可用于红型番茄品质变化的灵敏监测。

研究结论表明，红型番茄的荧光特性主要受果皮中柚皮素查尔酮（黄色色素）的影响，其强吸收作用导致紫外区荧光发射被显著淬灭。随着贮藏时间延长，类黄酮、酚类、类胡萝卜素和木质素等化合物的动态变化可通过308 nm和365 nm激发下的荧光色度与强度变化被捕捉。尽管肉眼难以察觉，但结合图像处理与多元分析方法，能够有效区分不同成熟度与贮藏期的番茄状态。该研究不仅揭示了红型番茄与粉型番茄在荧光特性上的差异，还为开发低成本的采后品质监测技术提供了理论基础与实用指标，对减少食物损耗、提升果蔬价值链具有重要应用价值。