การใช้เทคนิคสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดย่านใกล้และการถ่ายภาพสเปกตรัมในการติดตามปริมาณความชื้นและปริมาณน้ำตาลในเนื้อลำไยอบแห้งทั้งผล

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อนาเทคนิคสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดย่านใกล้ (NIRS) และการถ่ายภาพสเปกตรัม (HSI) ซึ่งเป็นวิธีการที่รวดเร็ว และไม่ทาลายตัวอย่างมาประยุกต์ใช้ในการตรวจสอบปริมาณความชื้นและปริมาณน้าตาลในเนื้อลาไยอบแห้งทั้งผล โดยจะทาการวัดสเปกตรัมของตัวอย่างลาไยสดและอบแห้งสาหรับการวิเคราะห์ปริมาณความชื้น 496 ผล และการวิเคราะห์ปริมาณน้าตาล 186 ผล ในตาแหน่งที่ต่างกัน ได้แก่ ขั้ว ก้น และด้านข้างทั้งสองข้างของลาไย ด้วยเครื่อง FT-NIR (800-2500 นาโนเมตร) จากนั้นทาการถ่ายภาพสเปกตรัมด้วยกล้องถ่ายภาพสเปกตรัม (400-1000 นาโนเมตร) 1 ภาพต่อผล โดยให้ด้านกว้างของลาไยตรงกับเลนส์กล้อง สาหรับการสร้างสมการทานายปริมาณความชื้นในส่วนเปลือก เนื้อ เมล็ด และทั้งผล ปริมาณของแข็งทั้งหมดที่ละลายได้ (TSS) และปริมาณซูโครส กลูโคส และฟรุกโตสของเนื้อลาไยอบแห้ง สร้างสมการทานายโดยใช้วิธีการถดถอยกาลังสองน้อยที่สุดบางส่วน (partial least squares, PLS) จากการศึกษาพบว่าการเฉลี่ยเส้นสเปกตรัมที่วัดจากทุกตาแหน่งของลาไยอบแห้งทั้งผลด้วยเทคนิค NIRS มีความเหมาะสมในการนามาตรวจสอบปริมาณความชื้น TSS ปริมาณซูโครส ฟรุกโตส และปริมาณน้าตาลทั้งหมดได้ โดยให้ค่าสัมประสิทธ์การตัดสินใจ (coefficient of determination, R2) เท่ากับ 0.9513, 0.9219, 0.8343, 0.8158 และ 0.9082 ตามลาดับ และมีค่าความคลาดเคลื่อนในการทานาย (root square error of prediction, RMSEP) เท่ากับ 5.53% 6.52 องศาบริกซ์ 53.8 มิลลิกรัมต่อกรัมน้าหนักสด 13.9 มิลลิกรัมต่อกรัมน้าหนักสด และ 51.9 มิลลิกรัมต่อกรัมน้าหนักสด ตามลาดับ และจากผลการศึกษาด้วยเทคนิค HSI พบว่าเทคนิค HSI ยังไม่สามารถใช้ในการตรวจสอบปริมาณความชื้นในเนื้อลาไย TSS ปริมาณซูโครส กลูโคส ฟรุกโตส และปริมาณน้าตาลทั้งหมดลาไยอบแห้งทั้งผลได้ เนื่องจากให้ค่า R2 และ RMSEP ที่ต่า โดยให้ค่า R2 เท่ากับ 0.7071, 0.6676, 0.5247, 0.2699, 0.4944 และ 0.5333 ตามลาดับ และให้ค่า RMSEP ที่สูงเท่ากับ 13.60% 13.36 องศาบริกซ์ 90.93 มิลลิกรัมต่อกรัมน้าหนักสด 24.03 มิลลิกรัมต่อกรัมน้าหนักสด 23.86 มิลลิกรัมต่อกรัมน้าหนักสด และ 115.42 มิลลิกรัมต่อกรัมน้าหนักสด ตามลาดับ The objective of this study was to use near-infrared spectroscopy (NIRS) and hyperspectral imaging (HSI) as rapid and non-destructive techniques to analyze moisture and sugar contents in flesh of dried whole longan fruits. Total of 496 whole longans for moisture content analysis and the total of 186 samples for sugar content analysis with different moisture content of flesh ranged between 9.99-88.62% were taken for spectrum acquisition using an FT-NIR spectrometer (800 - 2500 nm) in reflectance mode with a nominal resolution of 16 cm-1 and scan time of 32 at four different positions (calyx, bottom and the both cheeks of fruit). After that, the samples were imaged by reflectance HSI at the wavelength of 400 - 1000 nm. The image was captured 1 position with the equator position facing toward the lens. Then sample was examined for moisture contents of peel, flesh, seed and whole fruit, total soluble solids (TSS) and sucrose, glucose, fructose and total sugar contents. Calibration and validation models of both techniques were built using a partial least square regression analysis. It was found that averaging spectra of all positions of dried whole longan by NIRS was suitable for determining the moisture content of flesh, TSS, sucrose, fructose and total sugar content that provided the coefficient of determination (R2) of 0.9513, 0.9219, 0.8343, 0.8158 and 0.9082, respectively and gave the root square error of prediction (RMSEP) of 5.53%, 6.52 ºBrix, 53.8 mg/g fresh weight, 13.9 mg/g fresh weight and 51.9 mg/g fresh weight, respectively. While, the HSI could not be used for determining moisture content of flesh, TSS, sucrose, glucose, fructose and total sugar content due to low R2 of 0.7071, 0.6676, 0.5247, 0.2699, 0.4944 and 0.5333, respectively and high RMSEP of 13.60%, 13.36 ºBrix, 90.93 mg/g fresh weight, 24.03 mg/g fresh weight, 23.86 mg/g fresh weight and 115.42 mg/g fresh weight, respectively.