光在柑橘组织中的入射深度研究

随着光谱分析技术的发展，水果内部品质检测逐渐受到了广泛的关注和应用。其中，光谱分析技术特别是可见/近红外光谱技术，在无损检测领域得到了深入研究和实际应用。这些技术通常采用漫反射或漫透射的方式采集光谱数据，再将光谱转换成吸光度后，通过基于Lambert-Beer定律的化学计量学方法进行建模分析。不过，传统的建模分析方法并不考虑光在水果组织中的实际传输方式和过程，例如光的传播路径、穿透深度以及分布情况，而实际上水果组织作为一种混浊介质，光子在其中的传播过程十分复杂，不仅仅是简单的吸收问题。 为了更深入地理解光谱分析技术在水果品质检测中的机理，吴晨凯、张亮等研究者开展了关于光在柑橘组织中入射深度和分布情况的实验研究。通过搭建三维可调实验平台，使用探针光纤穿刺的方式，他们采用了632nm激光和50W卤钨灯作为光源，并对光能量值和透过率两个参数进行了探究。实验结果表明，柑橘穿刺光能量值与透过率和穿刺深度呈正相关关系。具体而言，柑橘的果皮和果核对光能量有比果肉更显著的衰减作用。 尽管光在水果组织中的传播机制较为复杂，但有研究者尝试运用多种解析理论方法来考察光能量在生物组织中的传播行为。例如，Chen等学者通过漫射近似理论研究了苹果、柑桔和土豆不同部位的光透过率变化以及光的传输路径和入射点与检测点之间的距离对透射率和入射深度的影响。Lammertyn等学者则是将苹果切成片，研究了光在苹果组织中的穿透深度。Qin等研究者利用漫射理论模型的反向算法，从空间分辨的散射图中提取出了多种果蔬的吸收和散射系数。Fraser等和Qin等学者通过蒙特卡罗模型模拟了光在不同水果内部的传输过程和规律。Baranyai等则利用背散射图像分析了激光在猕猴桃中的穿透行为。 在进行实验研究的同时，研究者们还需要考虑光谱采集的具体方式。光谱采集方法一般分为漫反射、漫透射和近场透射等。漫反射光谱采集反映的是入射光在样品内部经过多次散射后的反射光谱信息，漫透射光谱采集则是反映入射光经过样品传输后的光谱信息。近场透射则是利用特定设备将光纤探头直接置于样品内部进行透射光谱采集。不同采集方法对光谱分析结果有着明显的影响。 光在柑橘组织中的入射深度研究揭示了光在水果组织内部传播的基本规律，也证实了传统Lambert-Beer定律在复杂生物组织中光传输的局限性。该研究为基于光谱分析的水果内部品质检测技术提供了理论基础和实验数据，有助于改进和创新相关的检测方法。随着更多类似研究的开展，未来有望在水果品质检测领域实现更加精确、高效的非破坏性评估技术。