果物と野菜の「オールラウンダー」非破壊検査：「診断の達人」+「損傷の探偵」+「品質の守護者」

果物や野菜の栽培、保管、輸送、販売、消費は複雑かつ密接に関連したプロセスであり、食品サプライチェーンの安定性と品質に直接影響を及ぼします。農家はよく「生活は天候に左右される」と言いますが、それは天候が野菜や果物の生育と密接な関係があり、野菜や果物の品質や安全性もさまざまな段階で課題をもたらすからです。しかし、科学技術の継続的な進歩により、非破壊検査技術が登場し、果物や野菜の生産と販売の改善に強力な助けとなりました。

植え付け段階：果物と野菜の「医療」の達人

農家は、果物や野菜のほとんどが屋外で栽培されており、その生育が天候と密接に関係しているため、「生計は天候に左右される」とよく言います。例えば、天候が悪いと果物や野菜の光合成が妨げられ、収穫量が減少する可能性があります。雨が長く降り続き、日光が不足すると、湿度の高い環境で細菌が繁殖しやすくなり、果物や野菜にさまざまな病気を引き起こす可能性があります。

こうした事態が起こる前、あるいは起こる前に人為的に介入したい場合には、まず果物や野菜の生育状況、肥料や水の価格、害虫や病気の動向などを理解して「適切な薬を処方」する必要があります。ここで非破壊検査技術が役立ちます。マシンビジョン技術と高スループット表現型分析ソリューションを組み合わせることで、栽培者は大規模な航空写真から収穫量に関連する植生指数や葉面積指数などの表現型パラメータを抽出し、果物や野菜の大きさや畑での分布を測定できます。この情報により、農家は収穫前にさまざまな効果的な管理措置を講じることができ、果物や野菜の収穫量を確保し、市場性を高めることができます。

保管と輸送：果物と野菜の輸送における「損傷調査員」

果物や野菜は収穫された後、加工・販売される前に一連の保管・輸送の過程を経る必要があります。この過程で、果物や野菜は非常に簡単に「傷」ついてしまいます。例えば、寒害、霜害、圧迫、衝撃などによる機械的損傷によって起こる生理的疾患、病原菌によって起こる感染症などです。中でも、生理的疾患や機械的損傷は感染症の発生を悪化させます。感染症は収穫後の果物や野菜の保管期間中に非常に伝染しやすくなります。汚染された果物や野菜を適時に除去しないと、大規模な腐敗や損傷を引き起こしやすくなり、深刻な損失につながります。中国における果物や野菜の収穫後の損失率は15％～25％に達し、最大4000億元の経済損失を直接引き起こしていると報告されている。関係部門は、収穫後の腐敗による果物や野菜の損失は、2億人の基本的な栄養ニーズをほぼ満たすことができると控えめに見積もっています。

一般的に、病原菌は果物や野菜の成長初期に侵入し、その後内部に潜みます。果物や野菜が成長して成熟するにつれて、病原菌が内部で増殖し、病気を引き起こします。しかし、病気の初期段階では、果物や野菜の表面に明らかな病気の症状は見られないため、従来の手動検査では適時に検出することができません。非破壊検査技術はこのギャップを埋めることができます。肉眼では観察できない細部まで捉えることができます。例えば、電子嗅覚技術は、果物や野菜が病気になった後の揮発性有機化合物の種類と含有量の変化をうまく捉えることができます。これらの成分の変化は、果物や野菜の病気の程度と密接に関係しています。そのため、農家は電子鼻で検知したデータに基づいて、保管中や輸送中の果物や野菜の病気の動的な監視と早期警告予防を行うことができ、果物や野菜の品質を効果的に確保することができます。

販売リンク: 果物と野菜の等級付けの「品質の門番」

果物や野菜を購入すると、一部の果物や野菜にクラスA、クラスBなどの言葉が表示されていることに気がつくでしょう。これは実際には果物や野菜の等級分けです。果物や野菜の等級付けの主な目的は、製品を商業基準に適合させることです。果物や野菜の品質は、多くの自然環境要因と人的要因の影響を受けます。異なる果樹園の果物、同じ果樹園の異なる木の果物、あるいは同じ木の異なる部分から採れた果物であっても、その品質がまったく同じになることはありません。等級分けを行うことで、病気や虫、怪我、腐った果物など、基準を満たさない製品を排除し、規格が一定した果物や野菜を包装して販売することができます。グレードが異なれば「価値」も異なります。グレーディングを通じて、販売者は品質に基づいて価格交渉し、高品質と高価格を実現し、利益を最大化することができます。

果物や野菜の等級分けは、果物や野菜の工業化プロセスに欠かせない部分です。非破壊検査技術は、人件費、検査精度、検査損失の点で従来の手動検査よりもはるかに優れています。果物と野菜の品質評価プロセスを大幅にスピードアップし、果物と野菜の工業化プロセスにおける迅速かつ効率的な試験技術の需要を満たすことができます。

消費段階：パーソナライズされたカスタマイズされた「ビッグデータ開発計画」

果物と野菜の消費の最終目的地である消費者にとって、現在の「品質享受」経済の潮流の下で、大衆の消費レベルは大幅に向上し、人々の食事の栄養に対する追求も新たなレベルに達しました。消費者がコスト効率を重視していた過去と比べると、今日の消費者は果物や野菜の鮮度、品質、栄養価、見た目をより気にするようになりました。

品質の標準化に基づき、消費者の果物や野菜の品質に対する追求はますます個別化しています。近年、「養子」農業が急速に発展しています。消費者はオンラインで土地を借りて自分で耕作したり、農家に自分の要望に合わせて栽培を依頼したりすることで、果物や野菜の「パーソナルカスタマイズ」を実現します。この過程で、消費者はインターネットを通じて、自分が栽培した果物や野菜の成長を遠隔から監視することができますが、このプロセスの実現には非破壊検査技術のサポートも必要です。モノのインターネット技術のサポートにより、非破壊検査技術を使用して、作物の成長、土壌の温度と湿度、光の強度、昆虫の侵入などの重要なパラメータを監視し、果物や野菜の正確な植え付け、視覚的な管理、インテリジェントな意思決定の実現に役立ちます。

わが国の農業供給側改革と国民生活水準の向上に伴い、国民の消費観念は「十分に食べる」という基本的な要求から「よく食べる」というより高い要求へと変化し、果物や野菜に対する品質要求もますます高まっています。非破壊検査技術の広範な応用は、果物や野菜の生産効率を向上させ、損失を削減するだけでなく、消費者に高品質の選択肢を提供します。この技術の開発により、果物と野菜のサプライチェーンは今後も形成され、洗練された栽培、保管、販売、消費の可能性が広がり、よりスマートで持続可能かつ高品質な果物と野菜産業が実現します。

制作：中国の農民に利益をもたらすポピュラーサイエンス

科学顧問：郭志明（江蘇大学食品・生物工学学院教授）

コーディネーター: Liao Danfeng、Zheng Fengmao、Wang Changhai、Zhang Ruijie

企画：呉月童

編集者：Wang Yuanyuan（インターンシップ）