食品原料学果蔬实验.docx

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食品原料学果蔬实验

实验果蔬表面颜色的测定——色差仪

【实验目的】

1.了解表征果蔬表面颜色的常用表色系统，掌握各参数的具体含义；

2.了解色差仪的基本构造、工作原理和使用方法；

3.熟练运用色差仪开展果蔬表面颜色测定分析。

【实验原理】

表面颜色是果蔬的重要品质指标之一。

表面颜色不仅影响到消费者的感官判断，颜色变化还能直接反映果实的成熟度、新鲜度以及内部品质的变化。

研究表明，果蔬表面颜色与果实硬度、糖和酸含量等内部品质具有较好的相关性，通过对表面颜色的测定可预测果实内部品质。

在果蔬采后的分级中，颜色是一个重要的指标；基于计算机视觉所获取的果蔬表面颜色特征，是实现产品的快速、无损检测分析的重要依据。

常用的颜色表色系统包括孟塞尔表色系统、La*b*表色系统、LCH表色系统等，各个表色系统具有不同的特点。

 孟塞尔（Munsell）表色系统由美国艺术家Munsell于1898年发明，1905年正式确立。

该系统用3000多张色卡组成色彩空间，直接表达色彩三要素（图2-1）。

孟塞尔表色系统的色彩空间的垂直轴表示明度，最上为白色，最下为黑色，中间为一系列的中性灰色，同明度平面的颜色明度相同；每明度平面上，按照角度逐渐变化的是色相，其极坐标角度可以表示该位置的色相；色彩到垂直轴之间的距离代表的是饱和度，越靠近垂直轴饱和度越低，越靠近周边饱和度越高。

CIELAB（CIEL*a*b*）色度空间是1976年国际照明委员会推荐的均匀颜色空间，用假想的球形三维立体结构表示色彩（图2-2），是用于仪器测色的表色系统，可以测定连续的、精确的色度值。

在CIELAB表色系统，中轴是明度轴，上白下黑，中间为亮度不同的灰色过度。

此轴称为L*轴。

L*称为明度指数，L*=0表示黑色，L*=100表示白色。

中间有100个等级。

色圆上有一个直角坐标，即a*、b*坐标方向。

+a*方向越向外，颜色越接近纯红色；-a*方向越向外，颜色越接近纯绿色。

+b*方向是黄色增加，-b*方向蓝色增加（图2-3）。

图2-1孟塞尔表色系统的色彩空间

图2-2L*a*b*表色系统的色彩空间 图2-3L*a*b*表色系统的结构

L*a*b*表色系统中可以计算出两种色彩的色差△Eab*，△Eab*=（△L*2+△a*2+△b*2）1/2，其中△L*=L1-L2、△a*=a*1-a*2、△b*=b*1-b*2，即两点间三坐标值的差。

△E*ab与观察感觉的关系如表1所示。

表2-1△Eab*值与观察感觉（引自李里特,）

△Eab*值

感觉到的色差程度

0~0.5

极小的差异（trace）

0.5~1.5

稍小的差异（slight）

1.5~3.0

感觉到有差异（noticeable）

3.0~6.0

较显著差异（appreciable）

6.0~12.0

很明显差异（much）

12.0以上

不同颜色（verymuch）

 L*C*H○表色系统：

由于L*a*b*表色系统中的a*和b*不能单独、明确表达彩度及色相，为此CIE又制定了L*C*H○表色系统（图2-4）。

L*C*H○表色系统也是针对仪器测色的表色系统，采用与L*a*b*表色系统相同的色彩空间，可以定位连续的比色的色度值。

L*、C*、H○三个参数与孟塞尔表色系统结构相似，可反映色彩给人的心理感受。

L*同样代表明度；C*称为饱和度（metricchroma），表现为对象的坐标点与纵轴之间的垂直距离，用以表示比色的饱和度；C值越大，色彩越纯。

H○称为色相角（MetricHueAngle），表现为对象的坐标点与原点连结成的直线与a*轴（红色方向）之间的夹角，即tan（b*/a*），用以表示不同的比色所得的色相。

图2-4L*C*H○表色系统的色彩空间及结构

色差计是一种常见的光电积分式测色仪器，它仿照人眼感色的原理，采用能感受红、绿、蓝三种颜色的受光器，将各自所感受的光电流加以放大处理，得出各色的刺激量，从而获得这一颜色的信号。

测色色差计主要包括测头、数据处理器（含显示器及打印机）、直流电源及附件四部分。

测色仪测头由照明光源，滤色器，硅光电池，隔热玻璃，凸透镜导光筒，挡板，积分球等组成。

当仪器内部的标准光源照射被测物体，在整个可见光波长范围内进行一次积分测量，得到透射或反射物体色的三刺激值和色品坐标，并通过专用微机系统给出被测样品的相关色差参数值。

这是一种操作简便的光学分析仪器。

【实验材料】

苹果、梨、桃、柑橘、香蕉、番茄、茄子、辣椒等。

【仪器设备】

色差仪。

【实验步骤】

1.打开电源

将电源开关打开，仪器显示操作界面或指示灯亮，表明仪器已有电源输入；

2.预热

仪器通电后，仪器自动进入10min倒计时预热时间，使光源和光电探测器稳定；

3.调零

经预热结束后，仪器自动进入调零状态。

仪器显示“调零”，此时将光学测试头垂直放在黑色调零用的黑筒上，按下“执行”键，几秒后仪器提示调零结束，并自动转入调白操作；

4.调白

当仪器显示“调白”时，将光学测试头放在标准白板上，按“执行”键，几秒后仪器提示白结束，并自动转入允许测试状态；

5.样品测定

当仪器显示“测试样品”时，先将测试的果蔬样品放置于光学测试头下，将测头与果蔬表面紧密接触，按“执行”开关，完成一次测试；

6.选择表色参数

读取L*、a*、b*、C*、H○值；

7.重复测定

单个样品，重复测定取其平均值；

8.关机

当一批样品测色结束后，关上POWER开关，指示灯灭，切断电源，收好标准白板、黑筒等。

【实验结果与计算】

测定编号

L*

a*

b*

C

H○

1

2

3

4

平均值

【注意事项】

1.色差仪是精密的光学仪器，须放置于温度恒定、干燥、无振动的地方；避免高温、高湿和大量灰尘，避免直射阳光或强光下操作；

2.散热的通风孔请勿堵塞；

3.不要用挥发性液体或者化学抹布擦拭仪器表面，特别是避免液体进入仪器内部；

4.光学测试探头属于贵重易坏物品，样品与光学测试头的接触一定要缓慢、避免受力损坏；也不要用手去触摸光学测试头的内部；

5.不同生产厂家的仪器操作界面不同，但大都经过“通电”、“预热”、“调零”、“调白”和“测试”这些步骤。

【思考题】

比较同一果实不同部位、同种果实不同成熟度的颜色差异，计算△Eab*值，通过表2-1比较其颜色是否存在差异及差异大小？

实验果蔬可溶性固形物含量的测定—折射仪法

【实验目的】

1.掌握可溶性固形物（TotalSolubleSolid，TSS）的概念；

2.掌握手持式糖量仪的工作原理和操作方法；

3.运用糖量仪测定果蔬的可溶性固形物含量。

【实验原理】

可溶性固形物（TSS）是指所有溶解于水的化合物的总称，包括糖、酸、维生素、矿物质等。

在果蔬中，可溶性固形物与其含糖量成正比，是衡量果品品质的重要指标。

利用手持式糖量仪测定果蔬中的总可溶性固形物含量，可大致表示果蔬的含糖量，了解果蔬的品质，估计果实的成熟度，了解果蔬贮藏过程中的变化。

光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现象，且入射角正弦之比恒为定值，此比值称为折光率。

果蔬汁液中可溶性固形物含量与折光率在一定条件下（同一温度、压力）成正比例，故测定果蔬汁液的折光率，可求出果蔬汁液的浓度（含糖量的多少）。

常用仪器是手持式折光仪，也称糖镜、手持式糖度计，该仪器的构造如下图（6-1）所示。

图6-1手持式糖量仪

【实验材料】

苹果、梨、桃、柑橘、香蕉、番茄等。

【仪器设备及用品】

手持式糖量仪，蒸馏水，烧杯，滴管，卷纸，纱布等。

【实验步骤】

1.样品制备

果蔬样品取可食部位，切碎、混匀。

称取一定量的样品经高速匀浆机匀浆，用两层纱布挤出均浆汁，备用。

也可取可食部位进行榨汁，经两层纱布过滤后，获得果汁备用。

在野外操作时，也可以直接取果蔬可食部位，挤出少许果汁用于测定。

2.折光仪调零

打开手持式糖量仪保护盖，用干净的纱布或卷纸小心擦干棱镜玻璃面，注意勿损镜面。

待镜面干燥后，在棱镜玻璃面上滴2-3滴蒸馏水，盖上盖板，使蒸馏水遍布棱镜的表面。

将仪器处于水平状态，进光孔对向光源，调整目镜，使镜内的刻度数字清晰，检查视野中明暗交界线是否处在刻度的零线上。

若与零线不重合，则旋动刻度调节螺旋，使分界线面刚好落在零线上。

3.样品测定

打开盖板，用纱布或卷纸将水擦干，然后如上法在棱镜玻璃面上滴2-3滴果蔬汁样品，进行观测，读取视野中明暗交界线上的刻度（图6-2）。

重复三次。

同时记录测定时的温度。

图6-2折光仪刻度表

【实验结果与计算】

测定温度不在20℃时，查附录1将检测读数校正为20℃标准温度下的可溶性固形物含量。

未经稀释的样品，温度校正后的读数即为试样的可溶性固形物含量；稀释后的试样，需要将此数值乘以稀释倍数。

果蔬品种

总可溶性固形物含量（%）

平均（%）

读数1

读数2

读数3

【注意事项】

1.折光仪使用前需要校准调零；

2.测定结果受温度影响，参考表1进行调整。

3.需要多次测定，取其平均值

【思考题】

果蔬可溶性固形物与糖含量之间的关系？

实验果蔬pH值、可滴定酸含量和糖酸比的测定

【实验目的】

1.了解果蔬pH值与可滴定酸的区别；

2.掌握果蔬pH值与可滴定酸的测定方法；

3.了解固酸比的计算方法。

【实验原理】

酸味是果实的主要风味之一，是由果实内所含的各种有机酸引起的，主要是苹果酸、柠檬酸、酒石酸，才外还有少量的草酸、水杨酸和醋酸等。

果品品种种类不同，含有有机酸的种类和数量也不同。

如仁果类、核果类主要是苹果酸；葡萄只要是酒石酸，柑橘类以柠檬酸为主。

果蔬的酸味并不取决于酸的总含量，而是由它的pH值决定。

新鲜果实的pH值一般在3~4之间，蔬菜在5.0~6.4之间。

果蔬中的蛋白质、氨基酸等成分，能阻止酸过多的解离，因此限制氢离子的形成。

果蔬经加热处理后，蛋白质凝固，失去缓冲能力，使氢离子更多的增加，pH值下降，酸味增加。

果蔬的pH值可以通过榨汁，汁液经酸度计测定读数；果蔬含酸量测定是根据酸碱中和原理，即用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定，故测出来的酸量又称为总酸或可滴定酸。

糖酸比通常用可溶性固形物含量与含酸量之比来表示，即所谓固酸比。

它是果品特征风味指标，是果品化学成熟和感官成熟的指针。

果品刚开始成熟时，由于糖含量低、果酸含量高，固酸比低，果实味酸。

在成熟过程中，果酸降解、糖含量增加，糖酸比升高。

过熟果品由于果酸含量非常低而失去特征风味。

【实验材料】

苹果、桃、梨、番茄、柑橘等。

【仪器设备及用品】

酸度计（pH计）、榨汁机、高速组织捣碎机、50ml或10ml碱性滴定管、200ml容量瓶、20ml移液管、100ml烧杯、研钵、分析天平、漏斗、棉花或滤纸。

【试剂及配制】

1．0.1mol/L氢氧化钠标准溶液：

（1）配制：

称取化学纯NaOH4g，溶于1000ml蒸馏水中。

（2）标定：

称取在105℃干燥至恒重的基准邻苯二甲酸氢（KHP）钾约0.6g，精密称定，加新沸过的冷水50ml，振摇，使其尽量溶解；加酚酞指示液2滴，用NaOH滴定；在接近终点时，应使KHP完全溶解，滴定至溶液显粉红色。

每1mlNaOH滴定液（0.1mol/l）相等于20.42mg的KHP。

N（NaOH）=m/（M*V）

式中：

m—KHP的重量；

V—所消耗的NaOH溶液体积；