NIR Spektroskopinin Meyvelerin Hasarsız Kalite Değerlendirmesinde Kullanılması. Using NIR Spectroscopy for Nondestructive Assessment of Fruit Quality

Transkript

1 248 NIR Spektroskopinin Meyvelerin Hsrsız Klite Değerlendirmesinde Kullnılmsı İsmil KAVDIR; Mehmet Burk BÜYÜKCAN Çnkkle Onsekiz Mrt Üniversitesi, Zirt Fkültesi, Trım Mkinlrı Bölümü, Çnkkle e-post: Özet: Bu çlışmd meyvelerde hst sonrsı hsrsız klite değerlendirme yöntemlerinden biri oln NIR spektroskopi ele lınmıştır. Meyvelerde hst sonrsı içsel ve dışsl klite değerlendirmesinde NIR spektroskopi önemli vntjlr sğlmktdır. Meyvelerde NIR spektroskopi kullnrk gerçekleştirilen ölçüm şekilleri üzerinde durulmuştur. Bu ölçüm şekillerinden önde gelenleri ynsım, etkileşim ve iletim olrk bilinmekte ve kullnılmktdır. Her bir yöntem, fizikte temel oln ışığın ynsım ve kırılm prensiplerine dynmktdır. Ürünlerin NIR spektroskopi ile değerlendirmesi dh çok yöntem geliştirmeye dylı bir yklşımdır; bu yklşımd NIR spektroskopi yöntemleri ile ypıln ölçümlere prlel olrk ürünler üzerinde hedeflenen klite prmetreleri için, hsrlı oln geleneksek ölçümler de gerçekleştirilmektedir. Dh sonr geleneksel ve NIR spektroskopi uygulyrk elde edilen sonuçlr rsınd isttistiksel yöntemler kullnrk ilişkiler rştırılmkt ve model oluşturulmktdır. NIR spektroskopi kullnrk yürütülen çlışmlr görüntü işleme ile ürün değerlendiren otomtik sınıflm sistemlerinin geliştirilmesi için de bir temel olmktdır. Bu lndki çlışmlr ileri düzeyde devm etmektedir. Anhtr kelimeler: Hst sonrsı teknoloji, NIR spektroskopi, hsrsız meyve klite değerlendirme. Using NIR Spetrosopy for Nondestrutive Assessment of Fruit Qulity Abstrt: In this study, NIR spetrosopy, whih is one of nondestrutive qulity ssessment methods for posthrvest fruits, ws reviewed. NIR spetrosopy provides importnt dvntges in posthrvest nondestrutive ssessment of fruits in terms of both inner nd outer qulity. Mesuring designs pplied in fruit ssessment using NIR spetrosopy, whih re in use, were explored. Refletne, intertion nd trnsmission re the most ommonly known nd used mesuring tehniques pplied in NIR spetrosopy. Bsi physil rules of refletne nd refrtion for light re vlid for eh mesuring design mentioned. Evlution of griulturl produts through NIR spetrosopy is n pproh for method development; in this pproh, destrutive trditionl qulity mesurements re lso pplied on the produts together with the NIR spetrosopy redings for the trgeted qulity prmeters. Lter, reltions between the results obtined from NIR spetrosopy nd the trditionl mesurements re sought using sttistil tehniques nd models re formed. Studies onduted using NIR spetrosopy produes key results for development of utomti lssifition systems tht work bsed on imge proessing. Studies in this re hve been going on further. Key words: Post hrvest tehnology, NIR spetrosopy, Nondestrutive fruit qulity ssesment GİRİŞ Teknolojik gelişmeler gün geçtikçe diğer lnlrd olduğu gibi trımsl lnlrd d kendini göstermektedir. Teknolojik gelişmeler syesinde trımsl üretimde dh kliteli ürün dh z emek ile hızlı bir şekilde elde edilmektedir. Teknoloji trımsl üretimin tüm şmlrınd olduğu gibi hst sonrsı işlemlerde de gelişme göstererek bu lndki uygulmlr her geçen gün gelişmektedir. Hst sonrsı işlemlerde kullnıln bu teknolojiler trımsl ürünlerin klite özelliklerinin rttırılmsın yöneliktir.

2 249 Trımsl ürünlerin değerlendirilmesi (sınıflndırılmsı, klitelerinin ölçülmesi v.b) ypılırken işlemlerin hızlı ve dh z mliyetli olmsı istenmektedir. Böylee hem zmndn kznılmkt hem de iş güünden tsrruf edilmektedir. Trımsl ürünlerin kliteleri tüketii çısındn d önemlidir: Tüketiinin tlebi yüksek kliteli ürünlerden yndır. Bu yüzden, ürünlerin klite kriterleri değerlendirilirken dikkt ve hsssiyet gerekmektedir; Bu durum, özellikle hst sonrsı sınıflndırmd net bir şekilde orty çıkmktdır. Günümüzde trımsl ürünlerin sınıflndırılmsınd mkinlr yygın olrk kullnıls d, bzı trımsl ürünlerin sınıflndırılmsı insnlr trfındn ypılmktdır. Bununl birlikte klite kriterleri insndn insn değişiklik gösterebileeği gibi, ynı zmnd insnlrın sınıflndırm yprken biyolojik yorgunluk hissetmeleri ve bu syede hsssiyet ve dikktlerinin zlmy bşlmsıyl sınıflndırmnın gerekli hsssiyette ypılmmsın neden olbilmektedir. Özellikle içsel klite kriterlerine göre (hsrsız) sınıflndırmnın insnlr trfındn ypılmsı mümkün görünmemektedir. Ürün klitesini hsrsız olrk ölçmeye yönelik olrk geliştirilen ve geliştirilmekte oln teknolojiler, mliyetli, zmn lıı ve sınıflm (lgılm) bşrısı bkımındn etkin olmyn geleneksel sınıflm sistemlerine lterntif olmlrı bkımındn giderek rtn bir ilgi görmektedirler. Hsrsız otomtik ürün sınıflm sistemleri ile ürün değerlendirmelerinin hızlı, hsrsız, dh z mliyetli ve etkili bir şekilde ypılbilmesi hedeflenmiştir. X-ışınlrı, NIR (Ykın Kızıl Ötesi - Ner Infrred), NMR (Nükleer Mnyetik Rezonns), optik ihzlr v.b. son 40 yıld kullnıln ve hl geliştirilmekte oln hsrsız ürün lgılm uygulmlrıdır. NIR uygulmlrı günlük yşmd kullnılmsı koly olduğu için ve ürünlere hsr vermediği için dh çok terih edilmektedir. Örnek olrk toprk nlizlerinde kullnıln NIR spektrometreler tşınbilir özelliğe shiptirler. Böylee örneğe hsr vermeden sonuçlr lınbilmektedir. Üretiiler, ürünlerini ylnız dış görünümlerini y d görünen ve hissedilen fiziksel özellikleri ile pzr sunmk durumunddırlr. Tüketiiler ise sdee yukrıd bhsedilen özellikler çerçevesinde ürünleri stın lbilmektedirler. NIR spektroskopi trımsl ürünlerin klitelerinin (içsel-dışsl) hızlı ve hsrsız bir şekilde değerlendirilmesin de önemli bir potnsiyele shiptir. NIR spektroskopi trımsl ürünlerin içsel klitelerini lgılmd önemli vntjlr shiptir ve bu lnd ümit verii uygulmlr görülmektedir (Miller ve diğ., 1995; Slughter ve diğ., 1996; Peiris ve diğ., 1998). Slughter (1995) NIR spetroskopi kullnrk şeftlide çözülebilir ktı mdde ornı, şeker ornı, sorbitol içeriği ve klorfil-a içeriği gibi iç klite özelliklerinin hsrsız, önemli dereede doğru ornd ve hızlı olrk tespit edilebileeğini göstermiştir. Slughter (1995) ynı çlışmd, sertlik ve meyve sitliğinin de önemli prmetreler olduğunu ve bu prmetrelerin ürünler üzerinde hsrsız olrk ölçülmesi üzerine çlışmlr yürütülmesi gerektiğini belirtmiştir. Zwiggelr ve diğ., (1996) ışınsl bilgi ve mkinlı (bilgisyrlı) görüntülemeyi şeftli ve kyısıd yüzeysel ezilme hsrlrının tespitinde kullnmışlrdır. Sonuç olrk, ürünler üzerinde eziklik oln ve olmyn bölgeler rsınd önemli ynsım fklılıklrı olduğunu orty koyulmuş ve frklı dlg boylrındki ışınsl ynsım değerlerinin, görüntülerde kullnımı ile hsrlı ve sğlm ürünlerin %65 ornınd birbirinden yrılbildiği sonuun vrılmıştır. Kivide sertlik, kuru mdde ornı ve çözülebilir ktı mdde ornı gibi içsel klite değerlerinin hst sonrsı NIR spektroskopi kullnrk hsrsız olrk tespit edilmesi üzerine çlışılmıştır (MGlone ve diğ., 1998). Kuru mdde ornı ve çözülebilir ktı mdde ornı oldukç bşrılı (R 2 =0.90) bir şekilde thmin edilirken,

3 250 sertlik için elde edilen thmin değeri, diğer iki klite değerine göre dh düşük olmuştur (R 2 =0.66). NIR spektroskopi çeşitli meyve, soğnsı ve yumrulu ürünlerde çözülür ktı mdde ornı ve kuru mdde içeriği gibi içsel klite kriterlerinin tespitinde kullnılmıştır (Peiris ve diğ., 1999). Peirs ve diğ., (2002) elmd içsel klite kriterlerinin tespitinde FT (Fst Fourier Trnsform)-NIR ve Dispers NIR spektroskopi kullnmışlr ve her iki ihzın d söz konusu klite kriterlerinin hsrsız thmininde önemli vntjlr sğldığını belirtmişleridir. Liu ve Ying (2005) FT-NIR spektroskopi kullnrk Fuji elmlrının iç klitesini hsrsız olrk ölçmeye yönelik olrk yptıklrı bir çlışmd, çözülebilir ktı mdde ornı, titre edilebilir sitlik ve mevut sitlik ornlrını sırsıyl 0.968, ve gibi yüksek korelsyon ktsyılrı ile thmin edebilmişlerdir. Bu çlışm ile NIR spektroskopinin trımsl ürünlerin (meyve ve sebzelerde) klitelerinin hsrsız olrk tespit edilmesinde uygulnn ölçüm yöntemleri, ürünlerin hst sonrsı sınıflndırılmlrınd sğlybileeği yrrlrı ve ynı zmnd geleekte ki potnsiyeli hkkınd bilgi verilmesi mçlnmktdır. YÖNTEM Çok frklı lnlrd kullnıl gelen NIR spektroskopide uygulnn yöntemler geçmişten bu yn önemli gelişmeler sğlmıştır ve gün geçtikçe gelişmeye de devm etmektedir. İlk olrk, 1800 yılınd Willim Hershel kızıl ötesi bölgeyi keşfetmiştir. Hershel, güneşten gelen ışının görünebilir spektrumdki rengini tnımlmyı hedeflemiştir. Bu metott spektrum yrtmk için m prizm ve her bir renkte değişen sıklığı ölçmek için mpülü siyh kâğıtl kplyrk bir termometre kullnılmıştır; termometre spektrumdki kırmızı bölgeye ykın bir yerde bırkılrk beklenildiğinde ısının rttığı ve görünmeyen spektrumun kırmızıy döndüğü keşfedilmiştir. Bu işlemde, m prizm kullnrk IR ışınlrını emen ve NIR olrk bilinen bnt bulunmuştur (Newgrd, 2004). 19.yy d NIR spektrumu ile ilgili birçok çlışm ypılmıştır. Özellikle 1881 yılınd Abney ve Festing 700 ile 1200 nm rsınd ki NIR bölgesini resimsel olrk ölçmüştür. Ayrı, Alexnder G. Bell 1881 yılınd NIR kullnrk boş bir hürenin içini ısıtmıştır (Newgrd, 2004). İlk IR spektrometre W.W. Cblentz trfındn tuzlu prizm kullnrk ypılmıştır. Bu spektrometre belli bir dlg boyund ki IR ışınlrını glvnometre ile ölçmüştür. II. Düny Svşınd Almn Deniz Ordusu vr oln kyıplrını yenilemek için sentetik lstiği NIR kullnrk nliz etmişti. Orgnik sentez rştırmlrı keşfedildiğinde IR spektrometreleri mddenin sflığı ve ypısı hkkınd çıklyıı olduğundn, hemen hemen tüm lborturlrd kullnılmktydı (Newgrd, 2004) te Krl Norris ln-kırılm deneylerini gıdlrd NIR kullnrk gerçekleştirmiştir. Krl Norris bu deneylerle yumurtdki knı, krpuzun olgunluğunu, buğdyd ki nem ve protein miktrını bulmuştur de NIR spektroskopi bilgisyr sistemleriyle birlikte kullnılrk istenen klitede, doğru ve hızlı nliz ypılmsın olnk sğlmıştır yılınd mobil olrk üretilmeye bşlnmıştır. Böylee trllr vey mrketlere gidilerek ölçüm ypılmsını sğlmıştır (Newgrd, 2004). Ykın trihte Dikey-John ilk filtreli tiri NIR ı, Tehniin ise ilk tryıı NIR ı piysy sürmüştür. Günümüzde ise üniversitelerde klibirsyonlr ve fizibiliteler, yzılım geliştirmeleri ve ihzlr üzerinde rştırmlr hlen devm etmektedir (Newgrd, 2004). Ürünlerin NIR spektroskopi ile değerlendirmesi dh çok yöntem geliştirmeye dylı bir yklşımdır; bu yklşımd NIR spektroskopi yöntemleri ile ypıln ölçümlere prlel olrk ürünler üzerinde hedeflenen klite prmetreleri için, hsrlı oln geleneksek ölçümler de gerçekleştirilmektedir. Dh sonr geleneksel ve NIR spektroskopi uygulyrk elde

4 251 edilen sonuçlr rsınd isttistiksel yöntemler (küçük kreler yöntemi gibi) kullnrk ilişkiler rştırılmkt ve model oluşturulmktdır. Bu şmd her iki şeklide (geleneksel-hsrlı ve NIR spektroskopi-hsrsız) ypıln ölçümlerin htsız olrk ypılmsı gerekmektedir. Özellikle NIR spektroskopi kullnrk ypıln ölçümler frklı şekil ve boyutlr ship ürünler üzerinde ypıldığı için, en etkili uygulm şeklini bulbilmek dın uygulmlrd şğıd detylı olrk bhsedilen ynsım, etkileşim ve iletim (uygulmlrın hepsi bunlrl sınırlı olmmkl birlikte) yöntemleri orty çıkmıştır. NIR spektroskopi ile yürütülen rştırmlr, trımsl ürünlerin klitelerinin lgılnmsının hızlı ve hsrsız olrk ypılmsın imkn vereek yönde giderek rtmktdır. ölçümlerde, dlg boyu rlığı, optik çözünürlük, dinmik rlık ve lgılm süresi gibi prmetreler önemli olmktdır. Ayrı, ölçümü ypılk ürün sıklığı, ortm sıklığı ve spektrometrenin soğutulmsı gibi konulr d ölçümler sırsınd dikkt edilmesi gereken noktlrdır. Belli dlg boyund ışınlr, ürünlere geldiğinde bir kısmı ürünün yüzeyinden ynsımkt (Şekil 1-), bir kısmı ürünün içinden geçerek ürünün diğer trfın ulşmkt (Şekil 1-), bir kısmı ise ürünün içinden frklı yönlere doğru kırılm ve emilmeler göstererek geçmekte ve soğrulmktdır (Şekil 1-b). Her üç uygulm şeklinde de üründen gelen ışık bir dedektör yrdımı ile lgılnrk inelenebilir ve bu yoll ürün özellikleri hkkınd bilgi elde edilebilir (Choi ve diğ., 2005). NIR spektroskopi ürün değerlendirme süreinden teknik olrk bhsetmek gerekirse; sistemde temel b olrk bir ışık kynğı ve bir spektrometre IŞIK KAYNAĞI b bulunmktdır. NIR spektroskopide kullnıln ışık kynğındn çıkn ışınlr nm rsındki DEDEKTÖR dlg boylrı rsınddır (istenilen rlık y d bntlrd olk şekilde de seçilebilir). Işık kynğı ile etkileşimde bulunn üründen gelen ışınlr spektrometre içerisinde konumlndırılmış oln hreketli y d sbit özel ynlr ve ışık bölüüler yrdımı ile bölüntülü olrk spektrometre içerisinde bulunn dedektöre ulştırılır. Dh sonr spektrometreye gelen ışınlrdn bir spektrum elde edilir. Elde edilen bu spektrum ürünün bileşimi ve ypısı hkkınd bilgi içermektedir. Işık kynğındn gelen ışınlrın uygulmdn uygulmy mruz klbileeği değişimleri ortdn kldırmk için, ürünler üzerinde ypıln ölçümlere prlel olrk, ynsım değerleri öneden bilinen referns mddeler üzerinde de ölçüm ypılmsı gerekmektedir. Bu syede, ürün üzerinden ypıln ölçümlerde dış etmenlerden kynklnın (ışık kynğındn) değişimler minimum indirgenebilmektedir. Spektrometre ile ypıln A: Ürünün yüzeyinden ynsıyn ışınlr B: Ürünün içinde emilen ışınlr C: Ürünün içinden geçerek dedektöre ulşn ışınlr Şekil 1. NIR ışınlrın mddeden ynsım gösterimleri İnelenen ürün içeriğine bğlı olrk ışık kynğındn çıkn ışık ile dedektör trfındn lgılnn ışık rsınd frklılıklr olmsı beklenmekte ve üründen elde edilen ynsım spektrumlrı rılığı ile ürün içeriği hkkınd thminler ypılbilmektedir. Doğl olrk, ışık kynğındn çıkn ışınlrın tmmı dedektöre ulşmmktdır; bzı ışınlr ürün trfındn emilmektedir. Dedektörde lgılnn ışığın verileri bilgisyrd spektrumlr hlinde görünmekte ve ürün içeriği hkkınd bilgi shibi olmk için değerlendirilmektedir. Bu spektrumlrd üründe bulunn kimysl içeriklerin krşılıklrı bulunbilmektedir. Benzer şekilde ürünlerin fiziksel özellikleri ile ilgili olrk t spektrumlr bilgi

5 252 içermektedir. Dedektör trfındn lgılnn ışınlr bilgisyr d spektrum hlinde görünerek belli dlg boylrınd pikler oluşturmktdır. Bu piklerin hngi dlg boylrınd hngi kimysl mddelere (y d fiziksel özelliklere) krşılık geldiği belirlenebilmektedir. Bu özelliği ile NIR spektroskopi hst sonrsı teknolojide ürünlerin hsrsız sınıflndırılmsınd oldukç önemli bir potnsiyle shiptir. NIR d kullnıln ilgili yöntemler soğurm spektroskopilerine benzemektedir. Bun rğmen dğılm ve ynsım spektroskopisi rçlrı emilmiş olndn çok emilmemiş rdysyonu ölçmektedir. Bir prçığın ynsım ve dğılm elemnlrı rdysyonun dlg boyuyl prçığın boyutlrı ve uyumu rsındki ilişkiye bğlıdır (Newgrd, 2004). Bir mddeden geçen ışığın enerji değerlerinin korunmsının dört ihtimli bulunmktdır: ) Ynsım, b) İletim, ) Emme, d) Etkileşim. Bir yüzeyde ışığın ynsımsı ve kırılmsı rsındki ilişki Şekil 2 de şemtik olrk gösterilmektedir; burd bir ışık huzmesinin emme özelliği olmyn iki ortm rsındki düzlem ile krşılşmsı durumund izlediği yol gösterilmiştir; bu etkileşimde, Snell knunu ve ynsım knunu ışınımın yönünü thmin etmede yeterli olurken, ışığın yoğunluğu Frensel eşitlikleri ile thmin edilebilmektedir. Şekil 3 Fresnel eşitliklerini grfik olrk göstermektedir. Şekilden de görüleeği üzere, ynsım ışığın geliş çısının 90º ye yklşmsı ile yüzde 100 e yklşmktdır. I θ ı Şekil 2. Optiksel düzlemde ışığın kırılm ve ynsımsı θ t θ r T (Snell Knunu) Emii olmyn ortmlrd, enerji y iletilir y d ynsıtılır; bun göre, I R T y d Burd;θ T I R olur. T: İletilen ışık, I: Gelen ışık, R: Ynsıyn ışıktır. Düz bir optiksel düzlem üzerine düşen ışığın ynsımsı, gelen ışın ile eşit çı yprk meydn geleektir. Fkt, gönderilen ışığın tmmı ynsımmkt, bir miktrı yüzeyin içinden iletilmektedir (Şekil 2). Işığın düzleme norml gelişleri için, Frensel eşitlikleri ise şöyle yzılbilmektedir: R n n 2 n n R n 1 n 2

6 253 Ynsım Bu sistemde, ışığın yüzeye uygulnmsı ve ynsıyn ışığın lgılnmsı yn yn ve ynı düzlem üzerinde olbildiği gibi, gelen ve ynsıyn ışınlr ürün yüzeyine frklı çılrd d konumlndırılbilmektedir. R 1 R R Işığın gelme çısı ÜRÜN Işık kynğı ve NIR spektrometre dedektörüne bğlı probe uçlrı Şekil 3. Frensel eşitliğinin grfiksel tnımlmsı (Birth ve Zhrih, 1976) NIR spektroskopi kullnrk trımsl ürünlerin üzerinde ypıln ölçümler dh çok ynsıyn ve iletilen ışınlrı ölçmeye yönelik olmkl birlikte, bu ışınlrın (bir ürüne gelen ve çıkn) tmmının ölçülmesi IŞIK KAYNAĞI NIR spektrometre durumund, ürün trfındn emilen ışık miktrının d Şekil 4. Ynsım (Refletne) Yöntemi belirlenmesi mümkündür (Willims ve Norris, 2001). Trımsl ürünlerin NIR spektroskopi yrdımıyl klitelerinin lgılnmsınd kullnıln bşlı ölçüm şekilleri; ynsım, etkileşim ve iletim yöntemleri olrk sırlnbilir. Aşğıd çıklnn her bir yöntem fizikte Etkileşim (Intertion) Yöntemi Bu yöntem ile meyvelerde şeker içeriği, sertlik, sitlik vey içsel hsrlrın ölçülmesine yönelik değişik rştırmlr yürütülmektedir (Choi ve diğ., 2005). temel oln ışığın ynsım ve kırılm prensiplerine dynmktdır. Ynsım (Refletne) Yöntemi Bu yöntemde ışık kynğı ve dedektör (NIR Kplı muhfz Meyve Etkileşim modundki ışık veren hlk ve dedektör probe uu (detylı) spektrometre) ürünün ynı trfın yerleştirilmektedir. Hlk şeklindeki ışık dğıtıı Detektör Ürün ışık kynğı ile ydınltıldığınd üründen ynsıyn ışık NIR spektrometre dedektörü trfındn lgılnmktdır (Şekil 4). Dedektördeki lgılyıılr Tutuu ypılr Işık geçirmeyen meyve tutuu mteryl NIR spektrometre detektörü için fiber optik kblo Işık geçirmeyen meyve tutuu mteryl Işık veren hlk gelen ışığın her dlg boyundki yoğunluğunu ölçmektedir. Bu d ürünün ypısı hkkınd bilgi edinilmesine yrdımı olmktdır. Bu sistemde ürünün Bİlgisyr Spektrometre Işık kynğı dış özellikleri ynınd meyve kbuğun ykın iç kısımlrı (ürüne göre değişmekle berber, yklşık 5 Şekil 5. İletim metodu mm ye kdr) hkkınd d bilgi edinilmektedir (Choi ve diğ. 2005). Bu sistemin önemli bir dezvntjı ürünün dh derin iç kısımlrı hkkınd fzl bilgi sğlymmsıdır. Etkileşim yönteminde ışık kynğındn gelen ışığın uygulndığı yer y d yerler ile ynsıyn (ve iletilen) ışınlrın lgılndığı lnlr birbirinden tmmen

7 254 yrılmıştır (Şekil 5). Diğer bir deyişle, ynsıyn ışığı lgılyn dedektör, ürüne ışık kynğındn gelen ışığ hiç mruz klmyrk sdee ürün içerisinden kıs bir iletime mruz klıp, ürünü gelen ışık bölgesine ykın bir bölgeden terk eden ynsım ve iletim ypn ışığı lgılmktdır (Şekil 5). Etkileşim yöntemini ynsım yönteminden yırn en önemli özelliklerden birisi de, etkileşim yönteminde ışığın ürün içerisinde dh fzl bir lnı ktetmesi ve dolyısı ile dh fzl bilgi içermesidir. İletim (Trnsmission) Yöntemi Bu yöntem trımsl ürünlerin klite kriterlerinin belirlenmesinde kullnıln NIR uygulmlrınd olnklr el verdiğinde, en çok terih edilen yöntemlerden biridir. Bu yöntemde ürünün bir trfındn gönderilen ışık ürünün diğer trfındki NIR spektrometre dedektörü trfındn lgılnmktdır (Şekil 6). İletim yönteminin en önemli vntjı, ürünü tmmen kteden ışınlr dylı olrk spektrum elde edilmesidir; bu süreçte ürün hkkınd mksimum bilgi, ışınlrın neredeyse ürünün tmmın ykın bir bölgeyi kt etmesi ile sğlnmktdır. Sistemin önemli bir dezvntjı d, mevut teknikler ile bu ölçüm sisteminin her ürüne (hsrsız olrk bütün hldeki ürünler) uygulnmıyor olmsıdır; bunun nedeni olrk, ışığın bir çok ürünü (ürünün bütün olrk ele lınmsı durumund) bştn son kt edeek düzeyde olmmsı y d spektrometre dedektörlerinin ürünlerin içinden bir trftn diğer trf geçen zyıf ışığı lgılymmsı gösterilebilir. Ayrı, ürünlerin iç yoğunluklrı d bu yöntemde dikkte lınmsı gereken özelliklerdendir. Gönderilen ışınlr ürünün yoğunluğundn dolyı kyb neden olmkt ve dedektöre istenilen ornd ışın gelmemektedir. Bu nedenlerden dolyı, iletim yöntemi dh çok ışığı geçirmeye meyilli küçük ypılı ürünlere uygulnbilmektedir. Sonuç olrk bu yöntem her şrtt kullnılmmktdır. Fkt uygun ürünler üzerinde kullnıldığınd iyi sonuçlr lınmktdır (Chen ve Nttuvetty, 1980). IŞIK KAYNAĞI ÜRÜN Şekil 6. İletim Metodu NIR ın Kimysl Açıklmsı DEDEKTÖR NIR spektroskopinin kimysl nlmd çıklmk gerekirse; bu spektroskopi dlınd m -1 rsınd oln ess titreşim freknslrı ve overtonlrdn yrrlnılır. Bu dlg syılrı rsınd bulunn overtonlr bşlı O-H, N-H, C-H bğlrın ittir. Bunlrın molr bsorbsiyonlrı çok düşüktür. Yni zyıf pikler meydn getirmektedir. NIR spektroskopisi mddelerin klittif tnınmsındn ziyde, kntittif tyinlerde kullnılır. Kntittif tyini ypılnlr genel olrk, C-H, O-H, N-H gruplrını ihtiv eden mddelerdir. O-H grubu ihtiv eden lkoller, fenoller, hidroperoksitler, krboksilli sitler bu metotl büyük doğruluk dereesi ve kesinlikle tyin edilebilirler. Böyle tyinlerde, O-H grubu titreşim freknslrının birini overton freknslrındn yrrlnılır. Bu freknslr yklşık 7100 m -1 etrfınd toplnır (Gündüz, 2005). Tüm temel titreşimsel modlr IR bölgesinde olduğundn dolyı kombinsyon ve overtone bntlrı olmdn NIR (Ner-Infrred) spektroskopinin olmsı söz konusu olmzdı. Her bir yüksek overtone bir önekiden 100 ile 1000 kt zyıftır ve yüksek temel freknslı titreşimler, düşük overtone numrlrı yönünden NIR bölgesinde dh güçlü overtone ship olktır. NIR spektroskopide en önemli bğlr, hidrojen içeren bğlrdır (O-H,C-H,N-H,S-H,P-H): Çünkü hidrojen içeren bğlr dh yüksek düzensizliğe ve güçlü overtone soğurm güüne shiptirler. Diğer

8 255 önemli oln bğ sınıfı ise Hetero-nükleer bğlrdır (C=O gibi) (Newgrd, 2004). Bury kdr verilen çıklmlrd, NIR spektroskopinin ürünler üzerinde dh çok noktsl lnlrd ölçüm ypılmsı ve belli noktlrd ypıln okumlrl ürün hkkınd bilgi edinilmesi konusu ele lınmıştır. Oys ürünlerin tüm kısımlrını lgılyn sistemler ürün hkkınd dh fzl bilgi sğlyğı için dh önemlidir. Bu gibi sistemler nk bilgisyrlı görüntüleme ile oluşturulbilmektedir. Görüntüleme tekniğine dylı sistemlerin temelinde de öne NIR spektroskopi tekniklerinin geliştirilmesi ytmktdır. Diğer bir deyişle, NIR spektroskopi ile ürünler hkkınd elde edileek bilgiler, insnı tklit eden bilgisyrlı görüntüleme tekniklerinin geliştirilmesi için önemli bir şmdır. SONUÇ Bugün NIR spektroskopinin zirt endüstrisi içinde birçok kullnımı bulunmktdır. Örneğin yemek endüstrisinde çiğ mddelerin protein içiriği, nemi, prçık şekli, nişst hsrı ve renk bkımındn NIR kullnılmktdır. Ayrı, NIR mndırlrd d kullnılmktdır. Sütün yğ ornınd, protein miktrınd, lktoz ornınd ve sütün stndrdizsyonun bkılmsınd kullnılmktdır (Newgrd, 2004). İçeek snyinde de lkollü içeeklerin ve lkolsüz içeeklerin içeriklerine bkılmsınd kullnılmktdır. Hst sonrsı ürün işleme bkımındn ürünlerin içeriklerinin belirlenmesinde ve sınıflndırılmsınd NIR spektroskopi kullnılmktdır. Ayrı, tekstil snyinde yün klitelerinin orty çıkrılmsınd, kliteli ve klitesiz ürünün yırt edilmesinde, doğl ve sentetik liflerin klite kontrollerini ypılmsınd NIR spektroskopi kullnılmktdır. Tüm bu ölçümler için NIR spektroskopinin terih edilmesindeki en önemli unsur ise ürün ve mlzemelerin hiçbir şekilde hsr görmemesi vey deformsyon uğrmmsıdır. Zten bu d NIR teknolojisinin gerek nlı gerekse nsız mteryl y d ürün nlizleri sırsınd kullnılmsınd en önemli etkendir (Newgrd, 2004). Giderek çeşitlenen Pzr fırstlrın uygun klite gruplrın ürünler sunmk, trımsl ürünlerin otomtik ve hsss sınıflndırılmsınd d giderek dh etkin teknolojilerin kullnımını gerektirmektedir. Ürünleri sdee dış özelliklerine göre sınıflndırmk yeterli olmmkt, bunun ynınd ürünlerin içsel özelliklerine yönelik prmetrelerin de (şeker ornı, sertlik, nem içeriği vs.) ürün sınıflmd kullnılmsı her geçen gün rtn ornd kbul görmektedir. NIR spektroskopinin kullnımı, ürünlerin içsel klite özelliklerinin lgılnmsı bkımındn oldukç önemlidir. Renk, sertlik-tekstür, tt, ve besin-su içeriği gibi içsel özellikler ynınd, şeker ornı ve kuru mdde içeriği gibi meyve ve sebzelerin olgunluklrının tnımlnmsınd kullnıln prmetreler, NIR spektroskopi yoluyl lgılnm potnsiyeli oln önemli prmetrelerdir. NIR spektroskopi gibi hsrsız bir ölçüm tekniği, tt ve besin içeriği gibi hsttn sonr ürünlerin hl rzu edilen değerlere ship olup olmdığının lgılnmsı ve özellikle otomtik sınıflm esnsınd ürünlerin en iyi şekilde değerlendirilmesini sğlyrk ölçüm şmsınd sonsuz vntjlr sğlmktdır. NIR spektroskopi, bir trımsl ürünün şeker ornı, yğ içeriği ve tekstür özelliklerin lgılnmsınd d son deree önemli potnsiyele shiptir. Bu konulrdki çlışmlr devm etmektedir. Geleekte bu rştırmlrın ve bulgulrın hyt geçirilmesiyle trımsl ürünlerin hst sonrsı klite kontrollerinin dh güvenli ypılmsın olnk sğlnktır. NIR spektroskopinin en büyük vntjlrı hsrsız, çbuk ve ekonomik oluşudur. Bu çlışm ile NIR spektroskopi kullnrk trımsl ürünlerin (meyvelerin) hst sonrsı klitelerinin belirlenmesinde uygulnn yöntemler özet olrk

9 256 mçlrı ve uygulnış şekilleri ile çıklnmy çlışılmıştır. KAYNAKLAR Birth, G. S., Zhrih, G.L.,(1976). Spetrophotometry of griulturl produts. Qulity Detetion in Foods. Publition of the ASAE:1-5. Chen, P., Nttuvetty, N.R.,(1980). Light Trnsmittne Through A Region Of An Intt Fruit. Trnstions of the ASAE (1980) : Peiris, K.H.S., Dull, G.G., Leffler, R.G., Kys, S.J., (1998). Ner infrred (NIR) spetrometri tehnique for nondestrutive determintion of soluble solids ontent in proessing tomtoes. J. Amer. So. Hort. Si.: 123(6), Peiris, K.H.S., Dull, G.G., Leffler, R.G., Kys, S.J., (1999). Sptil vribility of soluble solids or dry-mtter ontent within individul fruits, bulbs, or tubers: Implitions for the development nd use of NIR spetrometri tehniques. Hortsiene. 34(1): Choi, K., Lee, K., Kim. G., (2005). Nondestrutive qulity evlution tehnology for fruits nd vegetbles using Ner-Infrred Spetrosopy. utive%20qulity%20evlution%20pper%20t%20 7th%20IFVE.pdf Erişim: Arlık,2006 Liu, Y., Ying, Y., (2005). Use of FT-NIR spetrometry in noninvsive mesurements of internl qulity of Fuji pples. Posthrvest Biology nd Tehnology, 37: MGlone, V.A. Kwno, S., (1998). Firmness, dry-mtter nd soluble-solids ssessment of posthrvest kiwi fruit by NIR spetrosopy. Posthrvest nd Tehnology: 13, Miller, A.R., Kelley, T.J., White, B.D., (1995). Nondestrutive evlution of pikling uumbers using visible-infrred light trnsmission. J. Amer. So. Hort. Si.: 120(6), Newgrd, E.C. (2004). Ner-Infrred Spetrosopy for Anlysis of Agriulturl Mteril, 14 Arlık /FinlReportFiles/EriNewgrdTermPper.pdf Erişim: Arlık,2006 Peirs, A., Sheerlink, N., Kthleen, T., Nioli, M., (2002). Comprison of Fourier Trnsform nd Dispersive Ner-Infrred Refletne Spetrosopy for Apple Qulity Mesurements. Biosystems Engineering. 81(3): Slughter D.C., (1995). Nondestrutive determintion of internl qulity in pehes nd netrines. Trnstion of ASAE: Vol. 38 (2): Slughter D.C., Brrett, D., ve Boersig, M., (1996). Nondestrutive determintion of soluble solids in tomtoes using ner infrred spetrosopy. Journl of Food Siene: Vol. 61 (4): Willims, P., Norris, K., (2001). Ner-infrred tehnology in the griulturl nd food industries. Amerin Assoition of Cerel Chemists In. St. Pul, Minesot USA. Zwiggelr, R., Yng, Q., Gri-Prdo, E., ve Bull, C.R., (1996). Use of spetrl informtion nd mhine vision for bruise detetion on pehes nd priots. Journl of Agriulturl Engineering Reserh: 63,