色差儀在烤煙煙葉顏色檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要：為探討色差儀在烤煙煙葉顏色檢測(cè)中的應(yīng)用，依據(jù)烤煙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定樣品，選取上部葉11個(gè)等級(jí)，對(duì)比不同顏色主組和不同等級(jí)之間的顏色參數(shù)（L*、a*、b*、C*、h*）和色差參數(shù)（ΔE）變化特征。結(jié)果表明，色差儀測(cè)量的顏色參數(shù)和煙葉顯色物質(zhì)相關(guān)性顯著，且能定量表征不同顏色主組及不同等級(jí)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(píng)價(jià)煙葉顏色結(jié)果基本一致，可通過色差儀對(duì)煙葉顏色進(jìn)行量化，使煙葉分級(jí)更加準(zhǔn)確、便捷。

關(guān)鍵詞：色差儀；烤煙；顏色；煙葉；檢測(cè)；顏色參數(shù)；色差參數(shù)

中圖分類號(hào)： TS41+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2014）07-0335-03

收稿日期：2013-10-14

作者簡(jiǎn)介：任夏（1989—），女，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向?yàn)樽魑锷怼-mail：1989renxia@163.com。

通信作者：張忠鋒，研究員。E-mail：zhangzhongfeng@caas.cn?？緹煙熑~分級(jí)是工商交接的重要環(huán)節(jié)，合理分級(jí)有利于提高煙葉質(zhì)量，促進(jìn)煙葉生產(chǎn)。我國(guó)現(xiàn)行烤煙國(guó)標(biāo)規(guī)定，烤煙分級(jí)是先分組、再分級(jí)[1]?？緹煙熑~顏色是指同一型煙葉經(jīng)調(diào)制后煙葉的相關(guān)色彩、色澤飽和度和色值的狀態(tài)[1]，既是重要的分組因素，又是分級(jí)因素“色度”的重要組成部分，對(duì)顏色的鑒定直接關(guān)系到分級(jí)的合理性。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外對(duì)煙葉顏色的鑒定多依靠感官進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，由于每個(gè)人對(duì)顏色的辨識(shí)度不盡相同，加之受到環(huán)境、光線的影響，這些評(píng)價(jià)方式在客觀性和科學(xué)性上存在一定缺陷。在我國(guó)實(shí)行42 級(jí)國(guó)家烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)煙葉的顏色和特征描述都沒有定量標(biāo)準(zhǔn)，這也大大影響了煙葉品質(zhì)分級(jí)的效率。為減少各種因素對(duì)煙葉顏色檢測(cè)帶來的影響，近年來，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了一些相關(guān)研究，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊信息處理技術(shù)等已被逐漸應(yīng)用于煙葉顏色的提取[2-5]，并取得了一定成果。先進(jìn)的分析技術(shù)和圖像處理技術(shù)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(jí)由傳統(tǒng)的依靠人工向借助計(jì)算機(jī)、由定性向定量、由經(jīng)驗(yàn)化向理論化發(fā)展[6]。目前，煙葉顏色的儀器測(cè)定有新的突破，運(yùn)用色差儀對(duì)煙葉顏色進(jìn)行測(cè)量已有文獻(xiàn)報(bào)道[7-11]，大多數(shù)都是針對(duì)色度學(xué)指標(biāo)和煙葉化學(xué)成分、物理指標(biāo)等進(jìn)行研究，沒有針對(duì)色差儀在煙葉顏色檢測(cè)中應(yīng)用的相關(guān)研究。為此，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)煙葉的測(cè)量，運(yùn)用國(guó)際通用的CIELAB顏色空間，探討色差儀在煙葉分級(jí)中顏色檢測(cè)的應(yīng)用，以期為烤煙顏色科學(xué)判斷和快速鑒定提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

依據(jù)GB 2635—1992《烤煙》分級(jí)制定的標(biāo)準(zhǔn)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(duì)象，即上部檸檬黃4個(gè)等級(jí)B1L、B2L、B3L、B4L，上部橘黃4個(gè)等級(jí)B1F、B2F、B3F、B4F，上部紅棕3個(gè)等級(jí)B1R、B2R、B3R，共11個(gè)等級(jí)（表1）。煙葉樣品一部分用于顏色測(cè)定，一部分抽去煙梗，烘箱烘干，過40目篩，進(jìn)行顏色色素的檢測(cè)。表1上部煙葉不同等級(jí)檔次劃分

部位組別顏色級(jí)別代號(hào)色度具體規(guī)定上部（B）檸檬黃（L）煙葉表面呈現(xiàn)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(qiáng)正黃和淡黃2B2L強(qiáng)煙葉表面顏色均勻、尚飽滿、視覺色彩反映較強(qiáng)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(xiàn)較1B1F濃煙葉表面顏色均勻、飽滿、視覺色彩反映強(qiáng)明顯的紅色，包括金黃和深黃2B2F強(qiáng)煙葉表面顏色均勻、尚飽滿、視覺色彩反映較強(qiáng)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(xiàn)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(qiáng)括橘紅、淺紅棕和紅棕2B2R強(qiáng)煙葉表面顏色均勻、尚飽滿、視覺色彩反映較強(qiáng)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(jì)，由深圳三恩馳有限公司生產(chǎn)；Waters Acquity 超高效液相色譜儀，由美國(guó)Waters公司生產(chǎn)。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1顏色測(cè)量在每個(gè)等級(jí)樣品中，選取具有代表性的煙葉20張，放于恒溫恒濕箱中，設(shè)定環(huán)境相對(duì)濕度 65%、溫度（22±2）℃，平衡時(shí)間不少于 24 h；利用NH-310色差儀，選擇測(cè)色大口徑8 mm，在D65/10°（指光源和測(cè)定角）和 SCE（排除鏡面反射光）條件下，先對(duì)儀器進(jìn)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(diǎn)進(jìn)行測(cè)定；測(cè)量時(shí)，將煙葉平放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，正面朝上使其自然展平，取點(diǎn)時(shí)，在平分主脈3等分處兩側(cè)對(duì)應(yīng)的位置（主脈與葉緣的中間點(diǎn)，盡量避開病斑）均勻各選擇3個(gè)點(diǎn)，每張煙葉6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定的色度學(xué)指標(biāo)主要包括L*值（明度值）、a*值（紅綠色度值，正值代表紅色度，負(fù)值代表綠色度）、b*值（黃藍(lán)色度值，正值代表黃色度，負(fù)值代表藍(lán)色度）、c*值（飽和度）、h*值（色調(diào)角）和ΔE值（總色差值）。

1.3.2類胡蘿卜素含量檢測(cè)超高效液相色譜儀法，依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[12]進(jìn)行樣品前處理，對(duì)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(dòng)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(dòng)進(jìn)下一樣品；進(jìn)樣量為5 μL，柱溫為25 ℃。甲醇、異丙醇為Fisher公司（美國(guó)）生產(chǎn)的色譜純?cè)噭?；葉黃素、β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)物由WAKO公司（日本）生產(chǎn)，純度>97%。

1.3.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顏色統(tǒng)計(jì)軟件為 CQCS3 標(biāo)準(zhǔn)版；數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0軟件。

2結(jié)果與分析

2.11976LAB顏色參數(shù)和煙葉色素的相關(guān)性分析

煙葉顏色由葉片中多種顯色物質(zhì)決定，其中，色素類物質(zhì)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(xiàn)不同的顏色[13]，各種色素隨煙葉的生長(zhǎng)發(fā)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(diào)制后煙葉黃色品質(zhì)得以體現(xiàn)的基本物質(zhì)[14]。

3小結(jié)與討論

色差計(jì)是利用具有特定光譜靈敏度的光電積分元件，運(yùn)用國(guó)際通用的CIELAB色度空間，直接測(cè)量物體表面色度學(xué)指標(biāo)的儀器，對(duì)于只需要控制物體顏色而不需配色的行業(yè)來說，具有測(cè)量速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)，目前，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于肉類、面粉、水果及茶葉等領(lǐng)域顏色的檢測(cè)[15-18]。將色差儀應(yīng)用于煙葉顏色檢測(cè)是一種新的嘗試，本試驗(yàn)依據(jù)烤煙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制作的樣品，選取上部葉作為研究對(duì)象，對(duì)色差儀在區(qū)別分組因素顏色和分級(jí)品質(zhì)因素色度上的作用進(jìn)行探討，結(jié)果表明，煙葉顏色色度學(xué)指標(biāo)和煙葉中的顯色物質(zhì)具有一定的相關(guān)性，可以用來定量表征煙葉的顏色。在本研究中，運(yùn)用L*、a*、b*指標(biāo)來區(qū)分不同的顏色主組，以h*來作為驗(yàn)證指標(biāo)，對(duì)上部檸檬黃、橘黃、紅棕3個(gè)顏色主組進(jìn)行分析，結(jié)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(shí)h*值的變化也可以驗(yàn)證色值的變化。利用色差儀測(cè)定烤煙煙葉的顏色指標(biāo)時(shí)，變異系數(shù)小，測(cè)定結(jié)果比較穩(wěn)定，重現(xiàn)性相對(duì)較高。運(yùn)用飽和度C*和色值指標(biāo)的變異系數(shù)來表示煙葉顏色的均勻程度和飽和度，結(jié)果表明，高等級(jí)煙葉的c*和色值指標(biāo)的變異系數(shù)均小于低等級(jí)煙葉。綜合以上研究表明，運(yùn)用色差儀表征煙葉的顏色和色度是可行的。

運(yùn)用L*、a*、b* 指標(biāo)，以h*來作為驗(yàn)證指標(biāo)，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(biāo)的變異系數(shù)可以來區(qū)分不同等級(jí)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(píng)價(jià)煙葉顏色的結(jié)果基本是一致的，而且克服了環(huán)境、主觀因素的影響，更具客觀性。在煙葉分級(jí)和收購(gòu)中，按照部位進(jìn)行分組后，將煙葉顏色分組指標(biāo)和色度分級(jí)指標(biāo)進(jìn)行量化，可以綜合運(yùn)用感官評(píng)價(jià)和色差儀相結(jié)合的方法，彌補(bǔ)人工感官方法的缺陷，使煙葉分級(jí)更加準(zhǔn)確及便捷。但是，利用色差儀測(cè)定煙葉顏色也有一定的缺點(diǎn)，測(cè)定時(shí)往往受到煙葉表面狀態(tài)和所取位置等因素的影響。因此，在檢測(cè)前先要對(duì)煙葉樣品進(jìn)行篩選，要求每片煙葉完整，同時(shí)，選取的測(cè)量點(diǎn)要有代表性。

煙葉分級(jí)是對(duì)煙葉質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)，對(duì)煙葉其他的分組分級(jí)因素，如成熟度、油分、身份、殘傷等測(cè)試方法也有必要進(jìn)行研究，開發(fā)相應(yīng)的測(cè)試技術(shù)，以替代或補(bǔ)充人工感官方法，使煙葉外觀質(zhì)量的評(píng)定逐步實(shí)現(xiàn)量化和規(guī)范化。

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