Determination of tomato quality with hyperspectral imaging

Received: February 1st, 2023 ; Accepted: July 14th, 2023 ; Published: October 13th, 2023 ; Correspondence: [email protected] (Solanum lycopersicum L.) are a widely used vegetable in the human diet throughout the year, both fresh and in various processed products. Tomatoes contain compounds important to human health and are an important source of vitamins, antioxidants, and mineral elements. Performing biochemical analyses is an expensive, environmentally unfriendly and time-consuming process; therefore, a way to determine the biochemical composition of tomatoes using non-destructive methods is being sought. The study includes 45 varieties of tomatoes with different colors - red, pink, orange, brown, yellow, and bicolor tomato fruits. The content of dry matter, soluble dry matter, titratable acidity, lycopene, β-carotene, total phenol, and flavonoids was determined by standard biochemical procedure. Reflectance spectrums of tomato fruits were obtained with Remote Sensing Portable Spectroradiometer RS-3500 (Ltd. Spectral Evolution, Haverhill, MA, USA) at the wavelength 350–2,500 nm with a 1 nm interval. In order to determine the content of various biochemical parameters in tomatoes, the vegetation indices found in the literature were used, and new ones were developed. The research demonstrated that the developed vegetative indices allow to detect lycopene and β-carotene content non-destructively. For the determination of the dry matter, soluble solids and phenolic content, indices designed for detecting water content can be used, but their correlation coefficients with chemical methods are moderately high - 0.65, 0.56 and 0.57, respectively. It was found that the best correlation between biochemically detected parameters and vegetation indices is for lycopene > β-carotene > dry matter> total phenols = titratable acidity ≥ soluble solids > taste index > flavonoids

Господарсько-цінні ознаки квасолі овочевої залежно від схеми розміщення рослин

Purpose. To determine the features of economically valuable traits formation, the yield of string beans and seeds of kidney beans (Phaseolus vulgaris L.), depending on the arrangement of plants under the conditions of the Еastern Forest-Steppe of Ukraine.Methods. Field trials, laboratory tests, cluster analysis.Results. It is established that the sowing of the crops according to the 45 × 25 cm scheme decreases the attachment height of the lower bean (10–12 cm) and the increase in the number of beans per plant (21). When the crop is thinned, the weight of one bean from the plant (from 3.19 to 4.09 g) and its length (104–108 mm) in the period of technical maturity increases, the number of seeds from the plant (96–114), the weight of 1000 seeds (326.8–335.4 g) in the period of biological maturity. The highest yield of the blade (16.5 t/ha) is formed according to the scheme 45 × 25 cm with a density of 89 thousand plants/ha. Then, as the highest seed yield is formed when the crop is thickened according to the scheme 45 × 15 cm, 2,1 t/ha. The results of the correlation analysis between valuable economic characteristics of vegetable beans on the average of three years of research are presented.Conclusion. The rarefaction of sowing vegetable beans causes a decrease in the height of attachment of the lower bean (11–14 cm), the growth of the number of beans on the plant (20–21), the mass of one bean (3.54–4.09 g), its length (104–108 mm) during technical ripeness, the number of seeds from the plant (96–114), the weight of 1000 seeds (326.8–335.4 g) at biological ripeness. The highest yield of the string beans (16.5 t/ha) is provided by the use of the plant placement scheme 45 × 25 cm (density 89 thousand plants/ha), the highest seed yield (2.1 t/ha) by the scheme 45 × 15 cm (density 149 thousand plats/ha). The closest correlation was found between plant density and lower bean attachment height (r = 0.99), the number of beans per plant with number of seeds per plant (r = 0.93), and number of seeds per bean (r = 0.82), the yield of the scapula with the number of beans per plant (r = 0.93) and the weight of one bean (r = 0.91), the number of seeds from a plant with the weight of one bean (r = 0.97). The linear equation of the dependence of the blade yield (у = -0.0016x + 17.93) and seed yield (y = 0.004x +1.503) on the density of plant placement is calculated.Цель. Установить особенности формирования хозяйственно-ценных признаков, урожайности лопатки и семян фасоли овощной (Phaseolus vulgaris L.) в зависимости от схемы размещения растений в условиях восточной Лесостепи Украины.Методы. Полевой, лабораторный, статистический.Результаты. Установлено, что разрежение посева по схеме 45×25 см обеспечивает уменьшение высоты прикрепления нижнего боба (10–12 см) и рост количества бобов на растении (21 шт.). При разрежении посева увеличивается масса одного боба с растения (от 3,19 до 4,09 г) и его длина (104–108 мм) в период технической спелости, количество семян с растения (96–114 шт.) и масса 1000 семян (326,8–335,4 г) в период физиологической спелости. Самая высокая урожайность лопатки (16,5 т/га) формируется при схеме 45×25 см с плотностью 89 тыс. шт./га. Тогда как высокую урожайность семян сформировано при загущении посева по схеме 45×15 см – 2,1 т/га. Приведены результаты корреляционного анализа между ценными хозяйственными признаками фасоли овощной в среднем за три года исследований.Вывод Разрежение посева фасоли овощной обусловливает уменьшение высоты прикрепления нижнего боба (11–14 см), рост количества бобов на растении (20–21 шт.), массы одного боба (3,54–4,09 г), его длины (104–108 мм) в период технической спелости, количество семян с растения (96–114 шт.), массу 1000 семян (326,8–335,4 г) в период биологической спелости. Наивысшую урожайность лопатки (16,5 т/га) обеспечивает использование схемы размещения растений 45×25 см (густота 89 тыс.  шт./га), наивысшую урожайность семян (2,1 т/га) – схема 45×15 см (густота 149 тыс. шт./га). Наиболее тесная корреляционная связь установлена между густотой растений и высотой прикрепления нижнего боба (r = 0,99), количество бобов с растения с количеством семян с растения (r = 0,93) и количеством семян с боба (r = 0,82), урожайность лопатки с коли-чеством бобов на растении (r = 0,93) и массой одного боба (r = 0,91), количество семян с растения с массой одного боба (r = 0,97). Рассчитано линейное уравнение зависимости урожайности лопатки (у = -0,0016 x + 17,93) и урожайности семян (у = 0,004 х + 1,503) от густоты размещения растений.Мета. Встановити особливості формування господарсько-цінних ознак, урожайності лопатки і насіння квасолі овочевої (Phaseolus vulgaris L.) залежно від схеми розміщення рослин в умовах східного Лісостепу України.Методи. Польовий, лабораторний, статистичний.Результати. Встановлено, що розрідження посіву за схеми 45 × 25 см забезпечує зменшення висоти прикріплення нижнього бобу (10–12 см) та зростання кількості бобів на рослині (21 шт.). При розрідженні посіву збільшується маса одного бобу з рослини (від 3,19 до 4,09 г) і його довжина (104–108 мм) в період технічної стиглості, кількість насінин з рослини (96–114 шт.), маса 1000 насінин (326,8–335,4 г) в період біологічної стиглості. Найвища урожайність лопатки (16,5 т/га) формується за схеми 45 × 25 см з густотою 89 тис. шт./га. Тоді як найвищу урожайність насіння сформовано при загущенні посіву за схеми 45 × 15 см – 2,1 т/га. Наведено результати кореляційного аналізу між цінними господарськими ознаками квасолі овочевої в середньому за три роки досліджень.Висновок. Розрідження посіву квасолі овочевої зумовлює зменшення висоти прикріплення нижнього бобу (11–14 см), зростання кількості бобів на рослині (20–21 шт.), маси одного бобу (3,54–4,09 г), його довжини (104–108 мм) в період технічної стиглості, кількості насінин з рослини (96–114 шт.), маси 1000 насінин (326,8–335,4 г) в період біологічної стиглості. Найвищу урожайність лопатки (16,5 т/га) забезпечує використання схеми розміщення рослин 45 × 25 см (густота 89 тис. шт./га), найвищу урожайність насіння (2,1 т/га) – схема 45 × 15 см (густота 149 тис. шт./га). Найбільш тісний кореляційний зв’язок встановлено між густотою рослин і висотою прикріплення нижнього бобу (r = 0,99), кількість бобів з рослини з кількістю насіння з рослини (r = 0,93) і кількістю насіння з бобу (r = 0,82), урожайність лопатки з кількістю бобів на рослині (r = 0,93) і масою одного бобу (r = 0,91), кількість насінин з рослини з масою одного бобу (r = 0,97). Розраховано лінійне рівняння залежності урожайності лопатки (у = -0,0016 х+ 17,93) і урожайності насіння (у = 0,004 х + 1,503) від густоти розміщення рослин