面粉色澤（白度）測(cè)定方法
1.4面粉色澤（白度）測(cè)定方法
長(zhǎng)期以來，人們常以粉色和麩星含量來衡量面粉的加工精度和質(zhì)量等級(jí)。搭粉板法（Pekar slick test）是測(cè)定面粉色澤的最基本的方法，但是其沒有數(shù)值概念，只能用肉眼目測(cè)對(duì)比樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣的粉色和麩星。為了對(duì)面粉色澤進(jìn)行量化，人們開始使用儀器測(cè)定面粉色澤，國(guó)外應(yīng)用較多的有Kent-Jones與Martin色澤等級(jí)儀、Agtron反射分光儀和Kett白度計(jì)，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是R457白度儀，其基本工作原理是通過測(cè)定面粉或面糊在一定波長(zhǎng)處的光反射表示面粉色澤，不能區(qū)分不同面粉彩度之間的差別。色彩色差計(jì)（Tristimulus colormeter）則克服了以上缺點(diǎn)，它采用光電測(cè)定的原理，能迅速、準(zhǔn)確地測(cè)定出面粉試樣的色澤，通過積分演算換算成不同的色空間，不但可以精確地表示面粉的各種色調(diào)，還可方便地得到兩點(diǎn)間的色差（△E*ab﹡）。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一些新的測(cè)試儀器如近紅外分析儀、自動(dòng)圖象分析儀也被應(yīng)用于面粉色澤的測(cè)定。
1.4.1搭粉板法
搭粉板法（Pekar slick test）又稱平板刮比試驗(yàn)法，是測(cè)定面粉色澤的最基本、最經(jīng)典的方法，常被用來衡量面粉的加工精度。搭粉板法有干法、濕法和燙粉法。干法測(cè)量時(shí)采用肉眼目測(cè)對(duì)比干樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣的粉色與麩星，通常需要10－15克面粉，將樣品置于搭粉板（玻璃板）上，用潔凈粉刀壓成約0.5cm厚的薄層，將右邊切齊，然后用粉刀將試樣與標(biāo)樣打成上厚下薄的坡度（上厚約6mm,下與粉板拉平），直接對(duì)比粉色和麩星。濕法是將干法制備的粉樣，連同搭粉板傾斜插入水中，觀察直至不起氣泡為止，取出粉板待表面微干時(shí)，對(duì)比粉色和麩星。燙粉法是將濕法檢驗(yàn)過的粉樣，連同搭粉板傾斜插入沸水中，約經(jīng)1min取出，用粉刀輕輕刮去粉樣表面受起部分，對(duì)比粉色和麩星。Bhattacharya等（1999）將這一方法進(jìn)行了改進(jìn)，將粉板浸入1％鹽水或2％堿水（Kansui）中，再對(duì)比粉色和麩星。搭粉板法只能對(duì)比不同粉樣的粉色，而沒法對(duì)面粉色澤進(jìn)行數(shù)值化表示，這使其應(yīng)用具有很大局限性。
1.4.2單波長(zhǎng)比色計(jì)
為對(duì)面粉色澤進(jìn)行量化，人們開始使用儀器測(cè)定面粉色澤，早期應(yīng)用比較廣泛的是單波長(zhǎng)比色計(jì)（Monochromatic colorimeter），其基本工作原理是通過測(cè)定樣品（面粉或面糊）在某一單波長(zhǎng)處的光反射來表示面粉色澤。
1.4.2.1 Kent-Jones與Martin色澤等級(jí)儀
Kent-Jones與Martin色澤等級(jí)儀（Kent-Jones and Martin color grader）是通過測(cè)定面糊在530nm處的光反射來表示面粉色澤。通常需用30克面粉溶于50ml水制成面糊，測(cè)定結(jié)果以色澤等級(jí)（Grade Flour Color Figure,GCF）表示，共分24個(gè)等級(jí)，最高為－5，最低為＋18，等級(jí)值越小，面粉白度越高。一般精制心粉的GCF值為0－4.0，出粉率72％的面粉為4.5－6.5，出粉率85％的面粉為9－13.5，全麥粉為13.0－15.0。由于測(cè)定的是面糊的光反射從而消除了面粉顆粒度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。但是該方法不能很好地反映面粉的麩星含量。
1.4.2.2 Agtron反射分光儀
Agrton反射分光儀（Agtron reflectometer）是通過測(cè)定面糊的光反射來表示面粉色澤，它通常需用20克面粉溶于25ml水中，測(cè)定值越大面粉白度越高。根據(jù)測(cè)定用途的不同，它裝配有綠色濾光片和藍(lán)色濾光片，前者的測(cè)定波長(zhǎng)為546nm，主要反映的是由面粉中類胡蘿卜素以外的色素產(chǎn)生的色澤，由于其不能反映類胡蘿卜素對(duì)粉色的影響，因此對(duì)經(jīng)過漂白處理的面粉測(cè)定效果不佳，但它卻能較好地反映面粉中的灰分含量；后者的測(cè)定波長(zhǎng)為436nm，能準(zhǔn)確地反映面粉中類胡蘿卜素含量對(duì)粉色的影響，但對(duì)灰分含量測(cè)定效果較差。1983年，該方法被美國(guó)谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)（AACC）確定為面粉色澤的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法。最近，近紅外分析儀（Near-infrared Reflectance Instrument，NIR）被開發(fā)用于面粉色澤的測(cè)定，它安裝有Agtron綠色濾光片，測(cè)定準(zhǔn)確快速，而且不消耗樣品，但是必須要建立高準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
1.4.2.3 R457白度儀與Kett白度儀
R457白度又稱藍(lán)反白度，是國(guó)內(nèi)面粉行業(yè)普遍使用的白度表示方法。該儀器采用近似的A光源照明，其總體有效光譜靈敏度曲線的峰值波長(zhǎng)在457nm處。由于面粉樣品反射率的曲線比較簡(jiǎn)單，其白度反映在短波藍(lán)區(qū)部分最為靈敏，測(cè)定方法簡(jiǎn)便易行，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。但是該方法不能精確區(qū)分不同樣品間彩度的差別，實(shí)際上，一些樣品雖然反射光亮度相同，彩度卻有較大差別。因此使用該儀器就不能準(zhǔn)確、客觀地反映不同面粉的色澤。日本多采用Kett白度儀測(cè)定面粉白度，其基本工作原理同R457白度儀。
1.4.3 色彩色差計(jì)色彩色差計(jì)（Tristimulus colormeter），又稱光電反射光度計(jì)，它采用光電測(cè)定的原理，克服了以上儀器的缺點(diǎn)，能精確地測(cè)出試樣被測(cè)位的顏色，并通過計(jì)算機(jī)換算成不同的色空間，對(duì)顏色進(jìn)行數(shù)字化表示，還能自動(dòng)記憶和處理測(cè)定值，得到兩點(diǎn)間顏色的差別（色差）。
色彩色差計(jì)從結(jié)構(gòu)原理上主要分為兩種類型，一種是直接刺激值測(cè)定法，一種是光譜光度分析法。直接刺激值測(cè)定法是利用人眼睛對(duì)顏色判斷的三變數(shù)原理，即眼睛中三種感管細(xì)胞對(duì)色光的三刺激值決定了人對(duì)顏色的印象。1931年國(guó)際照明協(xié)會(huì)（CIE）制定了一種假想的標(biāo)準(zhǔn)觀察者，利用三個(gè)經(jīng)過過濾的敏感器使之具有與人眼相同的x（λ），y（λ）和z（λ）靈敏度來測(cè)量樣品表面的反射光，從而直接測(cè)量三刺激值X，Y，Z；光譜光度分析法利用復(fù)合敏感器來測(cè)量面粉在每個(gè)波長(zhǎng)或每一個(gè)窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜反射比，一般裝配有40個(gè)以上的傳感器，這樣可以對(duì)試樣反射的光進(jìn)行更精細(xì)地分光處理，對(duì)這些精細(xì)的光信號(hào)通過積分演算處理，得到三刺激值。由于三刺激色彩色差計(jì)通常使用標(biāo)準(zhǔn)光源C和D65，這兩種光源均相當(dāng)于日光并有十分相近的光譜能量分布，因此不能測(cè)量條件等色現(xiàn)象，而光譜光度分析儀則具有多種光譜能量分布特性，有測(cè)量絕對(duì)色的能力，可測(cè)量條件等色現(xiàn)象。
色彩色差計(jì)的測(cè)定結(jié)果以不同的色空間表示。常用的色空間有XYZ，L*a*b*，L*c*h，HunterL*a*b*色空間[22]。XYZ色空間是國(guó)際照明協(xié)會(huì)（CIE）于1931年規(guī)定的配色函數(shù)x（λ），y（λ）和z（λ）所確定的，其理論依據(jù)是人眼色視覺的三元理論。L*a*b*色空間（L*A*B*）是CIE在1976年制定的，以便克服原來Yxy色空間存在的在x，y色度圖上相等的距離并不相當(dāng)于肉眼所覺察到的相等色差的問題。L*a*b*色空間是當(dāng)前國(guó)際上最通用的面粉色澤表示方法，其色品圖是一個(gè)三維的均勻色立體系統(tǒng)，中軸為明度軸，上白下黑，中間為亮度不同的灰色過渡，L*稱為明度度，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，中間共有100等級(jí)。a*，b*坐標(biāo)組成的色度平面是一個(gè)圓，a*,b*坐標(biāo)表示不同的色彩方向。a*表示紅－綠方向，b*表示黃－藍(lán)方向，＋a*方向越向圓周，顏色越接近于純紅色，－a*方向越向外，顏色越接近于純綠色。＋b*方向是黃色增加，－b*方向是藍(lán)色增加。沿半徑方向，顏色彩度發(fā)生變化，中心彩度為零，呈灰色，純色彩度為60，沿中心色飽和度從圓心向圓周變大，而色調(diào)的變化圍繞著圓周[22]。L*a*b*表色系不僅可以精確地表示面粉試樣的各種色調(diào)，也能方便地得到兩點(diǎn)間的色差?E*ab。L*c*h色空間使用與L*a*b*色空間一樣的色度圖，但是它使用柱面坐標(biāo)而不是直角坐標(biāo)，在該色空間中，L*代表亮度且與L*a*b*色空間中的L*相同，c*為色飽和度，h為色調(diào)角。HunterL*a*b*色空間是由R.S.Hunter于1948年研究出來的，也是一種均勻的色空間。
與單波長(zhǎng)比色計(jì)相比，色彩色差計(jì)具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1）采用內(nèi)藏式光源和恒定的照明角，可確保均勻的照明，并可按照CIE標(biāo)準(zhǔn)光源C或D65計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)；（2）恒定的“觀察者”不變的觀察角，其“觀察者”是三個(gè)為一組的光電池，它們經(jīng)過過濾和CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者函數(shù)密切一致；（3）消除了面積效應(yīng)和對(duì)比效應(yīng)。此外，色彩色差計(jì)還具備統(tǒng)計(jì)計(jì)算、自動(dòng)定時(shí)控制和?E*ab警報(bào)功能。
1.4.4圖象分析技術(shù)近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，圖象分析技術(shù)被應(yīng)用于面粉色澤的測(cè)定。它采用數(shù)字照相機(jī)或者掃描儀獲取樣品的圖象，然后使用LAB色彩體系或RGB、XYZ色彩體系進(jìn)行定量分析[5]。最初應(yīng)用于圖像分析的分析系統(tǒng)為單色視覺系統(tǒng)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖象處理技術(shù)的發(fā)展，單色視覺系統(tǒng)已發(fā)展為彩色視覺系統(tǒng)。現(xiàn)在的彩色視覺系統(tǒng)主要分為兩類：真彩色圖象處理和偽彩色圖象處理，由于色彩傳感器和色彩處理硬件技術(shù)的提高，真彩色圖象處理技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。
Harrigan等（1998）運(yùn)用圖象分析技術(shù)測(cè)量面粉中的麩星數(shù)量，通過數(shù)碼攝像頭掃描面粉表面，并將反射圖象分割成若干小區(qū)域，賦予每個(gè)小的區(qū)域一個(gè)灰度值，通過計(jì)算給出直方圖，該圖橫坐標(biāo)表示灰度，縱坐標(biāo)表示出現(xiàn)該灰度的象素?cái)?shù)目或頻率，與人工計(jì)數(shù)相比，其分辨正確率高達(dá)80％。
應(yīng)用圖象處理技術(shù)與傳統(tǒng)的面粉色澤測(cè)定方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
可實(shí)現(xiàn)樣品色澤的在線監(jiān)控，克服了傳統(tǒng)的測(cè)定方法測(cè)量時(shí)的抽樣誤差和不連續(xù)的缺點(diǎn)。在工廠化生產(chǎn)時(shí)，采用圖像分析技術(shù)，將數(shù)碼攝像頭固定在生產(chǎn)線的某個(gè)環(huán)節(jié)，即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程色澤的自動(dòng)化在線檢測(cè)；
（2）數(shù)字化圖象能夠隨時(shí)存儲(chǔ)和取出顯示，分析方便快捷，精確度高。但是也存在技術(shù)難度較大、成本較高等缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外用于面粉色澤測(cè)定的儀器種類很多，由于其測(cè)定方法和樣品制備不同，使得不同研究者的測(cè)定結(jié)果無法進(jìn)行比較和交流，這嚴(yán)重限制了面粉色澤研究的進(jìn)展，因此迫切需要制定一種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法。目前，國(guó)內(nèi)普遍采用R457白度表示面粉的色澤，它不能精確區(qū)分不同樣品間色澤的差別，不能對(duì)面粉色澤進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。國(guó)際上通用的面粉色澤的表示方法為CIEL*a*b*法，隨著與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的接軌，應(yīng)用色彩色差計(jì)測(cè)定面粉色澤已是大勢(shì)所趨。
國(guó)外應(yīng)用圖象處理技術(shù)測(cè)定面粉及食品的色澤的研究已取得很大進(jìn)展，國(guó)內(nèi)這方面的研究工作較少，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖象處理技術(shù)的發(fā)展，圖象分析技術(shù)將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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