食品“色香味”中“色”的 数字化评估

一、食品的“色”

俗话说“相由心生”,而“色”就是食品的“相”,经过十数年的食品行业颜色的测量经验和对客户的服务经验,我们认识到,这个“色”不仅是色泽,不仅是L*a*b*。

人们通常赞扬食品的好会用到“色香味俱全”这句话,说的是,色泽鲜亮、造型奇美、香气扑鼻、入口惊叹。而我们研究的“色”指的就是色泽+外观

说说色泽

色泽的要求说起来很简单,就是能够体现消费者对食品的期望色,比如水果味的就要有水果本色,比如红烧鱼就要有其本身的色泽,比如雪花肉、西兰花、猕猴桃、苹果、石榴等等。

但实际在测试的时候并不是一件容易的事,绝大多数研究者在色泽测量时,把食品加工成粉、汤、切片等状态,用色差仪去测量。这样的方法对于米、面、盐、油、酱、醋、茶汤、乳制品等等颜色均一的食品来说,非常合适,非常成熟,但是,如果我们遇到如下的问题呢?

l  石榴的保鲜贮藏过程中果皮褐变色泽的测量;

l  禽类蛋去壳后蛋黄的色泽测量;

l  薯条工艺过程色泽的测量;

l  其它蔬菜水果类涂膜保鲜期的色泽测量;

l  快餐、休闲食品货架期颜色变化和时间的关系;

l  高温烤制过程中烧鸡颜色的控制;

l  冬虫夏草色泽和品质的内在联系研究;

l  各种其它您想象到的不规则的食品……

在我们的调查中,我们发现,其实大家不能把这些色泽量化,只是用色差仪取特征简单测量而已,不能有一个完美的重复性方法,这些,总是让我们的研究有点失“色”。

说说外观

有一个视频,说如何挑到一个甜的桔子。方法是桔子的脐有两种,结点型的和圈形的,圈形的甜。圈形的凸出的没凹进去的甜,再看皮,硬的没软的甜。

这些生活的经验告诉我们,人类智能有能力把外观和品质对应起来。可以想象外观对品质的重要性。

对于我们从事食品“色”研究工作的人来说,什么样的特征和什么样的品质对应是有意思的,本身也是有意义的。

我们所说的外观包括:光泽、年轮、掉渣、饱满、特征特点等。

 

在我们对食品“色香味”量化评估的时候,在“色”的评估中如果考虑到如上特点,对整体评估的意义是巨大的。通常在案例中,色泽随时间的变化而变化,我们记录数据和趋势,外观岁时间的变化而变化,我们记录图形和趋势。

   

 

二、电子眼和色差仪的差别

DigiEye是一种最新式的颜色测量系统,在标准环境下,用经过256标准色板校准的标准相机对样品拍照,并将图像转换成颜色数据L*a*b*的最新型仪器,可以检测各种状态的不规则、规则、杂色等样品的颜色效果。DigiEye已经写入ISO颜色测试标准。

DigiEye被联合利华称为“拍照神器”,食品不能永久保存,但图像可以记录下来。DigiEye拍摄的相片是标准相片,只要是DigiEye系统拍出的相片,在任何其它DigiEye标准显示器上看到的都是一模一样的颜色。这是颜色标准化必须的利器。

DigiEye特点是①符合CIE、ISO标准,重复性没问题,拍照颜色标准一致,仪器间一致性无问题;②可以按像素点测量极微小面积的颜色变化。

  

色差仪是用光照射样品,对其反射光或透射光进行分光并转换成颜色数据的仪器。对样品的要求比较严格,需要平整、规则、无杂色等。测量规则样品尤其是透明样品,测量结果比较稳定。

色差仪,适合规则平整样品、色泽均一的产品,得到的是取样区样品色泽的平均值,利用分光光度计原原理,对可见光分光、吸光度有很多应用,成功案例:茶叶指纹区分,番茄红素快测、牛奶在不同贮藏条件下的颜色变化等;

 

三、案例分析

以下为案例分析,用于您对实际功能的大概了解:

案例一:青椒

使用DigiEye电子眼测量,我们可以得到青椒的色泽随温度和时间(min)的变化趋势图,如下图所示。

如果我们采用色差仪测量,则必须从青椒上裁取合适的大小,并将其表面弄平,才能测量,获得测量区域的平均色,对于有弧度的样品很难具有高重复性,若测量区域具有方向性,必须按照科学的方法进行多次测量取平均,色差仪也无法解决水煮后高温的颜色测量,不能测量弧度很大的样品,不能测量出光泽效果。

 

结论一:

  1. 在测量有弧度样品时,电子眼完胜色差仪;
  2. 在测量同一样品在不同状态下色泽变化趋势时,电子眼完胜色差仪;
  3. 电子眼DigiEye的颜色数据和色差仪的颜色数据很接近,有很强线性关系。

 

案例二:西兰花

使用DigiEye,我们可以评估加工处理工艺对西兰花颜色、外观的影响,如下图所示。而如果用色差仪测量这种不规则的样品,必须将其压平或捣碎才能测量。

 

案例三:颜色仿真和杂色测量

下图为汤色在实际拍照下的颜色效果和色差仪测量下的比对,电子眼会考虑质地、纹理和光泽对样品的影响,色差仪是混合效果。

电子眼和色差仪数据的匹配性:

DigiEye不是凭空出现的新玩意儿,而是经过市场验证的利器。和国际主流品牌HunterLab的数据比对,证明了颜色数据的有效性和稳定性。请看下图:

由上图我们可以看出,用DigiEye测量数据是可靠的,论文数据是有效的。

 

四、电子眼DigiEye的特点总结

 

  1. 能看到样品的包括/去除光泽双重效果图。
  2. 看到的和实际的保证一样:相机、显示器、灯箱照射光源都是国际标准的,经过标准校准的。
  3. 唯一能将看到的光学数据转换成L*a*b*等等颜色标尺数据。
  4. 测量的是综合效果:颜色+光泽+质地=人眼评估效果
  5. 全面的产品质量管理

DigiEye采用网络传递测量结果,便于及时调用和管理。可快速比较不同地点加工的产品的异同,也可用于监控整个加工生产环节的稳定性,使产品的色泽和外观成为产品规格的一部分。

DigiEye具有颜色替换功能,能快速地建立不同颜色或纹理的虚拟样品。这些有生产数据支持的虚拟样品,保证在线生产控制的可能性。

DigiEye具有合格/不合格判定和定时自动测量功能,可用于研究食品的保质期和颜色稳定性。

在主粮产业化和中式餐饮标准化经营趋势下,使用DigiEye有助于生产者建立严格的标准化的流程,保证制作出同样口味稳定统一的食品,提供了色差仪完全无法提供的颜色变化趋势。

 

五、色差仪的特点总结

HunterLab公司是HunterLab颜色空间的缔造者,拥有60多年为全球70 多个国家的客户解决颜色管理问题的经验,可为全球客户提供最完备的颜色解决方案。

UltraScan PRO的测量波长范围为350-1050nm,涵盖紫外波段、可见光波段和近红外波段;数据每隔2nm采集,每隔5nm报告,可提供更多有价值的信息。它具有独到的仪器间一致性、精确的光谱测量和卓越的长期稳定性,能精确测量所有规则样品的颜色,包括黑色及高彩度颜色,如黑米等。

HunterLab其它型号色差仪还有UltraScan VIS,ColorQuest XE等,用于测量均匀样品的颜色,包括不透明的和透明的,优势是用户群广,名声大。

我们使用HunterLab的分光色差仪积累了大量的应用经验,这些技术并非DigiEye可以,列表如下:

  1. 番茄酱快测,得到红素含量;
  2. 牛奶保质期贮藏条件不同和色泽的关系;
  3. 茶叶指纹和色泽关系研究;
  4. 新鲜咖啡豆弯曲度和色泽关系研究;

我们还可以做如下方面的研究,希望和相关高校或研究院合作,此项工作正在展开:

  1. 花生酱色泽和黄曲霉素含量的关系研究
  2. 酶化物的添加导致显色在仪器上直接读数和显示级别研究-无需试纸
  3. 其它

 

六、小结

通过对食品色泽丝毫变化的把握,食品研究者和制造者已经获得的价值体现如下:

 一、对食品科学研究的价值

1、判断贮藏条件中变量的影响;

2、判断保质期(或货架期)内某种或几种物质的变化;

3、判断是否新鲜及质量的变化;

4、通过添加酶等产生的色变可以在1-2秒内快检农药残留或含量超标;

5、通过特征物质色变追踪产地或溯源。

 二、对企业的价值

由微小色泽变化判断

1、工艺稳定性;

2、控制来料的色泽一致性;

3、筛选批次色泽等级;

4、监控加工过程色泽变化,超标报警或提供信号,实现闭环控制。