دراسة حول تأثير محتوى الرطوبة على الكشف الطيفي للمواد الصلبة الذائبة في المشمش

لماذا يمكن أن يجعل تجفيف المشمش الحكم عليه أسهل

عند قضمة من المشمش المجفف، تكون قوامه المطاطي وحلاوته المركزة نتيجة لأكثر من مجرد وقت في الفرن. للمزارعين والمعالجين، معرفة مدى حلاوة المشمش في كل مرحلة من مراحل التجفيف أمر حيوي لتقديم نكهة وجودة متسقة. تستكشف هذه الدراسة كيف يؤثر تغير محتوى الماء في المشمش على تقنية حديثة قائمة على الضوء لتقدير الحلاوة بسرعة، وتحدد متى تعمل هذه التقنية بأفضل شكل أثناء عملية التجفيف.

رؤية الحلاوة بألوان غير مرئية

بدلاً من عصر العصير واستخدام الأدوات التقليدية، استخدم الباحثون التصوير الطيفي فائق النطاق، وهي طريقة تسطع الضوء عبر مدى واسع من الأطوال الموجية وتسجيل كيفية انعكاس الفاكهة له. هذه الألوان غير المرئية تحمل دلائل عن كل من الماء والمواد الذائبة مثل السكريات. جمع الفريق 400 مشمشة من بساتين في شينجيانغ، الصين، وجففوها بالهواء الساخن. في أربع مراحل من التجفيف — بعد ساعتين و4 و6 و8 ساعات — التقطوا صوراً مفصّلة من 450 إلى 1450 نانومتر ثم قاسوا الحلاوة الفعلية لكل ثمرة باستخدام جهاز محمول باليد.

متابعة الماء والسكر أثناء جفاف الثمرة

مع تجفيف المشمش، انخفض محتوى الرطوبة بشكل حاد من نحو ثلثي الوزن إلى حوالي 40 بالمائة، بينما زادت الحلاوة المقاسة، المعبر عنها بالمواد الصلبة الذائبة، من نحو 16 إلى أكثر من 23 درجة بريكس قبل أن تستقر. من خلال فحص أشكال منحنيات الانعكاس الضوئي، وجد الفريق أن الميزات المرتبطة بالماء ضعفت بشكل مستمر. على وجه الخصوص، أصبح الغُور قرب 970 نانومتر والارتفاع القريب عند نحو 1000 نانومتر، وكلاهما مرتبط بكيفية امتصاص الماء للضوء، أقل عمقاً وحجماً مع تقدم التجفيف. أشارت هذه التغيرات إلى تلاشي تأثير الماء على الطيف، مما سمح بإبراز الإشارات الناتجة عن السكريات بوضوح أكبر.

بناء نماذج ذكية من بيانات ضوئية معقدة

يتطلب تحويل أنماط الضوء الغنية هذه إلى تقديرات عملية للحلاوة عدة خطوات لمعالجة البيانات. أولاً نظف الباحثون الصور وصححوا التبعثر الناجم عن أسطح الثمار غير المستوية. ثم أزالوا العينات الشاذة التي لا تتوافق مع الاتجاه العام. ولتجنب تحميل نماذجهم أكثر من 500 طول موجي، استخدموا طريقة اختيار للاحتفاظ فقط بالشرائط التي ترتبط بقوة بالحلاوة. أخيراً دربوا نماذج إحصائية تربط الإشارات الضوئية المختارة بالمواد الصلبة الذائبة المقاسة واختبروا مدى قدرة هذه النماذج على التنبؤ بالحلاوة لثمار جديدة.

متى يعني وجود ماء أقل توقعات أفضل

النتيجة الأساسية هي أن دقة توقعات الحلاوة القائمة على الضوء تحسنت مع جفاف الثمار. بالنسبة للمشمش شديد الرطوبة، كان امتصاص الماء القوي للضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء يخفي بعض المعلومات الخاصة بالسكريات، مما حد من دقة النماذج. مع انخفاض الرطوبة، وبشكل خاص في نطاق 30–48 بالمائة، تقلصت بصمة الماء في الطيف وتمكنت النماذج من التقاط العلاقة بين الضوء والحلاوة بشكل أكثر موثوقية. في نافذة الرطوبة المنخفضة هذه، أنتج أفضل نموذج تقديرات حلاوة دقيقة جداً مع أخطاء صغيرة ومستوى أداء مناسب للتحكم الدقيق في الجودة.

ما يعنيه هذا لمنتجات الفواكه المجففة الأفضل

بالنسبة للمنتجين، تُظهر الدراسة أن التصوير الطيفي فائق النطاق يمكن أن يكون أداة قوية لمراقبة تطور الحلاوة أثناء تجفيف المشمش، خاصة بمجرد وصول الثمرة إلى مستوى رطوبة متوسط إلى منخفض. من خلال تركيز المراقبة والفرز عبر الإنترنت في نطاق رطوبة 30–48 بالمائة، يمكن للمصانع تقدير الجودة الداخلية بسرعة وبدون إتلاف المنتجات، مما يساعدها على توحيد النكهة وتحسين جداول التجفيف. وعلى نحو أوسع، تبرز الدراسة كيف يمكن أن يخفي الماء أو يكشف معلومات كيميائية مهمة في القياسات القائمة على الضوء، مما يقدم خارطة طريق لتحسين الاختبارات غير المدمرة في فواكه وأطعمة مجففة أخرى أيضاً.

الاستشهاد: Kang, L., Luo, H., Ma, X. et al. Study on the effect of moisture content on the spectral detection of soluble solids in apricot. Sci Rep 16, 10006 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39890-w

الكلمات المفتاحية: تجفيف المشمش, التصوير الطيفي فائق النطاق, حلاوة الفاكهة, محتوى الرطوبة, الفحص غير المدمر