Vis-NIR 투과 분광기술을 이용한 토마토 공동과 선별에 관한 연구 = A Study on Sorting Tomato Puffy Fruit Using Visible Near-Infrared Transmittance Spectroscopy

국문 초록 (Abstract)

토마토 내부에 충분한 발육이 이루어지지 않으면 토마토 내부에 공동이 발생한다. 토마토 공동과는 정상과에 비해 무게가 가볍고 경도가 낮아 상품가치가 하락하여 품질 등급이 떨어진다. 내부 갈변, 부패나 공동 등 결함을 파악하는 기존 방법은 토마토를 파괴하여 측정하는 방식으로 분석 시간과 비용이 많이 소요되고 전수조사가 어렵다. 이에 토마토 내부 품질을 신속하게 비파괴적으로 선별할 수 있는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 투과방식의 Vis-NIR 분광기술을 이용하여 토마토 공동과 선별 모델을 개발하고자 한다. 실험에 사용된 토마토 시료는 동양계 품종으로 횡성군 토마토 농가에서 숙도 단계별로 수확되었으며 정상과 및 공동과 토마토가 각각 23개였다. 근적외선 분광분석기 (USB4000, Ocean optics Inc., USA) 및 100W의 텅스텐 할로겐 광원을 사용하였으며 472~1,100 nm 파장 범위의 투과스펙트럼을 획득하였다. 20ms의 노출시간으로 토마토 시료 당 120도 간격으로 3부분의 스펙트럼을 측정하였다. 다양한 스펙트럼 전처리를 적용하여 각 숙도 단계별 공동과 선별을 위한 부분최소제곱회귀법 (Partial Least Squares Regression; PLSR) 모델을 개발하였다. 토마토 공동과 선별 모델의 성능평가는 결정계수 (R2)와 평균 제곱근 오차(RMSE)를 사용하였다. 숙도 단계에 따른 공동과 선별 PLSR 모델을 개발한 결과, 모든 단계에서 결정계수 (R2)가 0.85이상으로 우수한 성능 보였다. 따라서 본 연구는 결과는 토마토 공동과 선별과 토마토 품질 규격화 및 표준화 개발을 위한 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.