色差儀在烤煙煙葉顏色檢測中的應用

摘要：為探討色差儀在烤煙煙葉顏色檢測中的應用，依據烤煙國家標準制定樣品，選取上部葉11個等級，對比不同顏色主組和不同等級之間的顏色參數（L*、a*、b*、C*、h*）和色差參數（ΔE）變化特征。結果表明，色差儀測量的顏色參數和煙葉顯色物質相關性顯著，且能定量表征不同顏色主組及不同等級之間色度的差異。通過色差儀定量表征煙葉顏色和人工感官評價煙葉顏色結果基本一致，可通過色差儀對煙葉顏色進行量化，使煙葉分級更加準確、便捷。

關鍵詞：色差儀；烤煙；顏色；煙葉；檢測；顏色參數；色差參數

中圖分類號： TS41+3 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）07-0335-03

收稿日期：2013-10-14

作者簡介：任夏（1989—），女，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向為作物生理。E-mail：1989renxia@163.com。

通信作者：張忠鋒，研究員。E-mail：zhangzhongfeng@caas.cn?？緹煙熑~分級是工商交接的重要環節，合理分級有利于提高煙葉質量，促進煙葉生產。我國現行烤煙國標規定，烤煙分級是先分組、再分級[1]。烤煙煙葉顏色是指同一型煙葉經調制后煙葉的相關色彩、色澤飽和度和色值的狀態[1]，既是重要的分組因素，又是分級因素“色度”的重要組成部分，對顏色的鑒定直接關系到分級的合理性。長期以來，國內外對煙葉顏色的鑒定多依靠感官進行定性評價，由于每個人對顏色的辨識度不盡相同，加之受到環境、光線的影響，這些評價方式在客觀性和科學性上存在一定缺陷。在我國實行42 級國家烤煙分級標準中，對煙葉的顏色和特征描述都沒有定量標準，這也大大影響了煙葉品質分級的效率。為減少各種因素對煙葉顏色檢測帶來的影響，近年來，國內外進行了一些相關研究，計算機圖像處理技術、人工神經網絡技術和模糊信息處理技術等已被逐漸應用于煙葉顏色的提取[2-5]，并取得了一定成果。先進的分析技術和圖像處理技術為煙葉顏色的鑒定提供了新的分析方法，從而促使煙葉分級由傳統的依靠人工向借助計算機、由定性向定量、由經驗化向理論化發展[6]。目前，煙葉顏色的儀器測定有新的突破，運用色差儀對煙葉顏色進行測量已有文獻報道[7-11]，大多數都是針對色度學指標和煙葉化學成分、物理指標等進行研究，沒有針對色差儀在煙葉顏色檢測中應用的相關研究。為此，通過對標準分級煙葉的測量，運用國際通用的CIELAB顏色空間，探討色差儀在煙葉分級中顏色檢測的應用，以期為烤煙顏色科學判斷和快速鑒定提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

依據GB 2635—1992《烤煙》分級制定的標準樣品，選取上部檸檬黃（BL）、上部橘黃（BF）、上部紅棕（BR）的煙葉作為研究對象，即上部檸檬黃4個等級B1L、B2L、B3L、B4L，上部橘黃4個等級B1F、B2F、B3F、B4F，上部紅棕3個等級B1R、B2R、B3R，共11個等級（表1）。煙葉樣品一部分用于顏色測定，一部分抽去煙梗，烘箱烘干，過40目篩，進行顏色色素的檢測。表1上部煙葉不同等級檔次劃分

部位組別顏色級別代號色度具體規定上部（B）檸檬黃（L）煙葉表面呈現純正的黃色，包括1B1L濃煙葉表面顏色均勻、飽滿、視覺色彩反映強正黃和淡黃2B2L強煙葉表面顏色均勻、尚飽滿、視覺色彩反映較強3B3L中煙葉表面顏色稍有不均、不夠飽滿、視覺色彩反映一般4B4L弱煙葉表面顏色不均、飽滿度差、視覺色彩反映較弱橘黃（F）煙葉表面以黃色為主，并呈現較1B1F濃煙葉表面顏色均勻、飽滿、視覺色彩反映強明顯的紅色，包括金黃和深黃2B2F強煙葉表面顏色均勻、尚飽滿、視覺色彩反映較強3B3F中煙葉表面顏色稍有不均、不夠飽滿、視覺色彩反映一般4B4F弱煙葉表面顏色不均、飽滿度差、視覺色彩反映較弱紅棕（R）煙葉表面呈現紅色或淺棕色，包1B1R濃煙葉表面顏色均勻、飽滿、視覺色彩反映強括橘紅、淺紅棕和紅棕2B2R強煙葉表面顏色均勻、尚飽滿、視覺色彩反映較強3B3R中煙葉表面顏色稍有不均、不夠飽滿、視覺色彩反映一般

1.2儀器

NH310型色差計，由深圳三恩馳有限公司生產；Waters Acquity 超高效液相色譜儀，由美國Waters公司生產。

1.3試驗方法

1.3.1顏色測量在每個等級樣品中，選取具有代表性的煙葉20張，放于恒溫恒濕箱中，設定環境相對濕度 65%、溫度（22±2）℃，平衡時間不少于 24 h；利用NH-310色差儀，選擇測色大口徑8 mm，在D65/10°（指光源和測定角）和 SCE（排除鏡面反射光）條件下，先對儀器進行黑白版校正，然后在每張煙葉的葉尖、葉中和葉基處分別取點進行測定；測量時，將煙葉平放在實驗臺上，正面朝上使其自然展平，取點時，在平分主脈3等分處兩側對應的位置（主脈與葉緣的中間點，盡量避開病斑）均勻各選擇3個點，每張煙葉6個點進行測定。測定的色度學指標主要包括L*值（明度值）、a*值（紅綠色度值，正值代表紅色度，負值代表綠色度）、b*值（黃藍色度值，正值代表黃色度，負值代表藍色度）、c*值（飽和度）、h*值（色調角）和ΔE值（總色差值）。

1.3.2類胡蘿卜素含量檢測超高效液相色譜儀法，依據行業標準[12]進行樣品前處理，對色譜條件略做修改。色譜條件：色譜柱為Waters Acquity UPLC BEH C18（1.7 μm，2.1 mm×50 mm）；流動相為A：異丙醇，B：80%乙腈/水；流速：0.3 mL/min；梯度洗脫：0～6 min（40%A+60%B），6～14 min（70%A+30%B），15 min（100%A），15 min（100%B），平衡 3 min 后自動進下一樣品；進樣量為5 μL，柱溫為25 ℃。甲醇、異丙醇為Fisher公司（美國）生產的色譜純試劑；葉黃素、β-胡蘿卜素標準物由WAKO公司（日本）生產，純度>97%。

1.3.3數據統計顏色統計軟件為 CQCS3 標準版；數據分析采用SPSS 19.0軟件。

2結果與分析

2.11976LAB顏色參數和煙葉色素的相關性分析

煙葉顏色由葉片中多種顯色物質決定，其中，色素類物質如葉綠素、葉黃素和β-胡蘿卜素等在煙葉顏色形成過程中起重要作用。煙葉成熟過程中，各種色素比例不斷變化，使煙葉呈現不同的顏色[13]，各種色素隨煙葉的生長發育以不同速度分解，隨著成熟度提高，黃色更為明顯。類胡蘿卜素是調制后煙葉黃色品質得以體現的基本物質[14]。

3小結與討論

色差計是利用具有特定光譜靈敏度的光電積分元件，運用國際通用的CIELAB色度空間，直接測量物體表面色度學指標的儀器，對于只需要控制物體顏色而不需配色的行業來說，具有測量速度快、精度高的優點，目前，已經廣泛應用于肉類、面粉、水果及茶葉等領域顏色的檢測[15-18]。將色差儀應用于煙葉顏色檢測是一種新的嘗試，本試驗依據烤煙國家標準制作的樣品，選取上部葉作為研究對象，對色差儀在區別分組因素顏色和分級品質因素色度上的作用進行探討，結果表明，煙葉顏色色度學指標和煙葉中的顯色物質具有一定的相關性，可以用來定量表征煙葉的顏色。在本研究中，運用L*、a*、b*指標來區分不同的顏色主組，以h*來作為驗證指標，對上部檸檬黃、橘黃、紅棕3個顏色主組進行分析，結果表明，L*可以很好表征不同顏色主組之間的色澤變化，a*、b*能夠表征不同顏色主組之間色值的變化，同時h*值的變化也可以驗證色值的變化。利用色差儀測定烤煙煙葉的顏色指標時，變異系數小，測定結果比較穩定，重現性相對較高。運用飽和度C*和色值指標的變異系數來表示煙葉顏色的均勻程度和飽和度，結果表明，高等級煙葉的c*和色值指標的變異系數均小于低等級煙葉。綜合以上研究表明，運用色差儀表征煙葉的顏色和色度是可行的。

運用L*、a*、b* 指標，以h*來作為驗證指標，可以定量表征不同的顏色主組之間的差異，飽和度c*和色值指標的變異系數可以來區分不同等級之間的色度差異。通過色差儀定量表征煙葉的顏色和人工感官評價煙葉顏色的結果基本是一致的，而且克服了環境、主觀因素的影響，更具客觀性。在煙葉分級和收購中，按照部位進行分組后，將煙葉顏色分組指標和色度分級指標進行量化，可以綜合運用感官評價和色差儀相結合的方法，彌補人工感官方法的缺陷，使煙葉分級更加準確及便捷。但是，利用色差儀測定煙葉顏色也有一定的缺點，測定時往往受到煙葉表面狀態和所取位置等因素的影響。因此，在檢測前先要對煙葉樣品進行篩選，要求每片煙葉完整，同時，選取的測量點要有代表性。

煙葉分級是對煙葉質量的綜合評價，對煙葉其他的分組分級因素，如成熟度、油分、身份、殘傷等測試方法也有必要進行研究，開發相應的測試技術，以替代或補充人工感官方法，使煙葉外觀質量的評定逐步實現量化和規范化。

參考文獻：

[1]中國煙草總公司，鄭州煙草研究所. GB 2635—1992烤煙[S]. 北京：中國標準出版社，1992.

[2]張杰，巫迎紅，周慧玲. 煙葉的計算機辨色系統[J]. 中國煙草學報，2002，8（2）：38-40.

[3]閻瑞瓊，韓力群，陳晉東. 計算機技術在煙葉檢測與分級領域的應用[J]. 煙草科技，2001（3）：13-15.

[4]李強，楊曉京，魏嵐，等. 基于計算機視覺的煙葉分離系統[J]. 現代制造工程，2006（5）：101-103.

[5]馬建元，伍鐵軍. 基于圖像處理和模糊識別的煙葉分級技術研究[J]. 機械制造與自動化，2011，40（1）：90-93.

[6]張建平，吳守一，方如明，等. 農產品質量的計算機輔助檢驗與分級（Ⅱ）——煙葉自動分級模型的建立與訓練[J]. 農業工程學報，1997，13（4）：179-183.

[7]丁根勝，張慶明，巴金莎，等. 煙葉顏色色度學指標與烤煙品質的關系分析[J]. 中國煙草科學，201l，32（4）：14-16.

[8]張長云，周淑平，田曉霞，等. 初烤煙葉顏色與化學成分關系分析[J]. 廣西農業科學，2007，38（6）：621-624.

[9]霍開玲，宋朝鵬，武圣江，等. 不同成熟度煙葉烘烤中顏色值和色素含量的變化[J]. 中國農業科學，2011，44（10）：2013-2021.

[10]王濤，賀帆，詹軍，等. 烘烤過程中不同部位煙葉顏色值和主要化學成分的變化[J]. 湖南農業大學學報：自然科學版，2012，38（2）：125-130.

[11]彭新輝，易建華，周清明，等. 同部位不同等級烤煙的色澤和化學成分及其關系[J]. 湖南農業大學學報：自然科學版，2008，34（1）：39-43.

[12]國家煙草專賣局. YC/T 382—2010煙草及煙草制品質體色素的測定高效液相色譜法[S]. 北京：中國標準出版社，2010.

[13]宋朝鵬，高遠，武圣江，等. 密集烘烤定色期煙葉類胡蘿卜素降解及相關酶活性變化[J]. 中國農業科學，2009，42（8）：2875-2881.

[14]楊立均，宮長榮，馬京民.烘烤過程中煙葉色素的降解及與化學成分的相關分析[J]. 中國煙草科學，2002，23（2）：5-7.

[15]Sarriés M V，Beriain M J. Colour and texture characteristics in meat of male and female foals[J]. Meat Science，2006，74（4）：738-745.

[16]孫向東，王樂凱，任紅波，等. 色彩色差計在面粉色澤測定上的應用[J]. 糧油食品科技，2002，10（2）：31-33.

[17]Salvador A，Sanz T，Fiszman S M. Changes in colour and texture and their relationship with eating quality during storage of two different dessert bananas[J]. Postharvest Biology and Technology，2007，43（3）：319-325.

[18]嚴俊，林剛. 測色技術在茶葉色澤及品質評價中的應用研究[J]. 茶業通報，1995（1）：7-9.