ZASTOSOWANIE CYFROWEJ ANALIZY OBRAZU DO OCENY STOPNIA SPLEŚNIENIA NASION RZEPAKU Alicja Faron Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Katedra Przetwórstwa i Chemii Surowców Roślinnych UZASADNIENIE I CEL BADAŃ Rzepak jest rośliną dającą jednorazowo wysoki plon (ok. 330 755 tys. ton w br.). Po zbiorze nasiona muszą być przechowywane, aby sukcesywnie zaopatrywać przemysł olejarski w surowiec. Powszechnie wykorzystuje się silosy do przechowywania nasion rzepaku, jednak ze względu na skład chemiczny i budowę morfologiczno-anatomiczną nasion, proces ten jest wymaga dużej ostrożności. Nasiona są podatne na odkształcenia, uszkodzenia i łatwo ulegają psuciu. W sprzyjających warunkach wilgotności i temperatury następuje rozwój mikroorganizmów, szkodników oraz intensyfikacja przemian biochemicznych całego układu, co prowadzi do obniżenia jakości nasion rzepaku. Najpoważniejszą w skutkach przyczyną psucia się nasion rzepaku są pleśnie rozwijające się na ich powierzchni. Obecność na nasionach rzepaku widocznych „gołym okiem” pleśni stanowi podstawę do oceny ich wartości technologicznej i przydatności do przetwórstwa. Określenie stopnia spleśnienia nasion rzepaku w początkowych fazach rozwoju grzybów pleśniowych w tradycyjnej ocenie wzrokowej jest jednak niemożliwe. Możliwości te daje cyfrowa analiza obrazu (DIA), zdolna uchwycić nawet niewidoczne dla człowieka zmiany barwy powierzchni nasion. Celem przeprowadzonych badań było określenie, czy cyfrowa analiza obrazu znajdzie zastosowanie w wyznaczaniu szybkości rozwoju pleśni na nasionach rzepaku, za pomocą monitorowania zmian barwy ich powierzchni. MATERIAŁ I METODY Materiał badawczy stanowiły nasiona rzepaku ozimego Monolit, pochodzące ze zbiorów 2007 roku. Nasiona oczyszczono z zanieczyszczeń nieużytecznych i wydzielono (wizualna ocena przy pomocy lupy): partię nasion dorodnych, nieuszkodzonych (D) oraz partię nasion, w skład której wchodziło 50% nasion uszkodzonych mechanicznie (U). Nasiona uszkodzone mechanicznie charakteryzowały się widocznymi uszkodzeniami okrywy nasiennej lub częściowym jej brakiem. Z każdej partii przygotowano po 3 próbki różniące się wilgotnością nasion: 6, 11 i 17 %. W celu uzyskania nasion o wilgotności 11 i 17% próbki dowilżono wodą destylowaną. Następnie do zlewek o pojemności 25 ml odważono ok. 3 g, a każdy wariant przygotowano w 6 powtórzeniach. Próbki przechowywano w temperaturze pokojowej (20±2 °C): nasiona o wilgotności 6 % w otoczeniu powietrza atmosferycznego, a nasiona o wilgotności 11 i 17 % w szklanych eksykatorach w atmosferze nasyconych roztworów odpowiednio NaCl i KNO3, co zapewniło zachowanie stałego poziomu wilgotności nasion. Test przechowalniczy trwał 5 tygodni. W celu określenia stopnia spleśnienia próbki pobierano co 48 lub 72 h i dokonywano wizualnej oceny w oparciu o normę PN-R-66149. Równolegle oceniano barwę powierzchni nasion za pomocą systemu do cyfrowej analizy obrazu współpracującej z oprogramowaniem LUCIA (Laboratory Universal Computer Image Analysis, Laboratory Imaging Ltd.), poprzez wyznaczanie składowych modeli: RGB, HSI i CIE L*a*b*. Każdorazowo analizowano barwę 3 próbek masy nasiennej i 60 pojedynczych nasion. Ponadto fotografowano analizowane obiekty. WYNIKI Rys. 1. Zmiany barwy powierzchni pojedynczych nasion rzepaku w trakcie przechowywania, wyrażonej w modelu HSI: a) Odcień [°]; b) Nasycenie [%]; c) Intensywność [%] Rys. 2. Zmiany barwy powierzchni masy nasiennej rzepaku w trakcie przechowywania, wyrażonej w modelu HSI: a) Odcień [°]; b) Nasycenie [%]; c) Intensywność [%] Rys. 3. Zmiany barwy powierzchni pojedynczych nasion rzepaku w trakcie przechowywania, wyrażonej w modelu CIE L*a*b*: a) Jasność [%]; b) Chrominacja a* [-]; c) Chrominacja b* [-] WNIOSKI Intensywność rozwoju pleśni na nasionach rzepaku zależy od wilgotności i stopnia uszkodzenia nasion. Rozwój ten jest tym szybszy, im wyższa wilgotność i obecność nasion uszkodzonych. Pomiar barwy powierzchni nasion rzepaku za pomocą DIA pozwala uchwycić zmiany spleśnienia. Metoda może z powodzeniem znaleźć zastosowanie do oceny stopnia spleśnienia nasion rzepaku. Najbardziej przydatne w ocenie zmian barwy powierzchni nasion rzepaku mogą być modele barw HSI oraz CIE L*a*b*. Do oceny zmian barwy powierzchni nasion rzepaku, przy braku widocznych dla człowieka oznak spleśnienia, bardziej przydatna jest analiza pojedynczych nasion. Gdy grzybnia zaczyna być widoczna, skuteczniejsza w ocenie staje się analiza masy nasiennej.