面粉色澤（白度）測定方法

　　1.4面粉色澤（白度）測定方法

　　長期以來，人們常以粉色和麩星含量來衡量面粉的加工精度和質量等級。搭粉板法（Pekar slick test）是測定面粉色澤的最基本的方法，但是其沒有數值概念，只能用肉眼目測對比樣品與標準樣的粉色和麩星。為了對面粉色澤進行量化，人們開始使用儀器測定面粉色澤，國外應用較多的有Kent-Jones與Martin色澤等級儀、Agtron反射分光儀和Kett白度計，國內應用較多的是R457白度儀，其基本工作原理是通過測定面粉或面糊在一定波長處的光反射表示面粉色澤，不能區分不同面粉彩度之間的差別。色彩色差計（Tristimulus colormeter）則克服了以上缺點，它采用光電測定的原理，能迅速、準確地測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，還可方便地得到兩點間的色差（△E*ab﹡）。近年來，隨著計算機技術的發展，一些新的測試儀器如近紅外分析儀、自動圖象分析儀也被應用于面粉色澤的測定。

　　1.4.1搭粉板法

　　搭粉板法（Pekar slick test）又稱平板刮比試驗法，是測定面粉色澤的最基本、最經典的方法，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。干法測量時采用肉眼目測對比干樣品與標準樣的粉色與麩星，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樣打成上厚下薄的坡度（上厚約6mm,下與粉板拉平），直接對比粉色和麩星。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，對比粉色和麩星。燙粉法是將濕法檢驗過的粉樣，連同搭粉板傾斜插入沸水中，約經1min取出，用粉刀輕輕刮去粉樣表面受起部分，對比粉色和麩星。Bhattacharya等（1999）將這一方法進行了改進，將粉板浸入1％鹽水或2％堿水（Kansui）中，再對比粉色和麩星。搭粉板法只能對比不同粉樣的粉色，而沒法對面粉色澤進行數值化表示，這使其應用具有很大局限性。

　　1.4.2單波長比色計

　　為對面粉色澤進行量化，人們開始使用儀器測定面粉色澤，早期應用比較廣泛的是單波長比色計（Monochromatic colorimeter），其基本工作原理是通過測定樣品（面粉或面糊）在某一單波長處的光反射來表示面粉色澤。

　　1.4.2.1 Kent-Jones與Martin色澤等級儀

　　Kent-Jones與Martin色澤等級儀（Kent-Jones and Martin color grader）是通過測定面糊在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，測定結果以色澤等級（Grade Flour Color Figure,GCF）表示，共分24個等級，最高為－5，最低為＋18，等級值越小，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。由于測定的是面糊的光反射從而消除了面粉顆粒度對測定結果的影響。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，測定值越大面粉白度越高。根據測定用途的不同，它裝配有綠色濾光片和藍色濾光片，前者的測定波長為546nm，主要反映的是由面粉中類胡蘿卜素以外的色素產生的色澤，由于其不能反映類胡蘿卜素對粉色的影響，因此對經過漂白處理的面粉測定效果不佳，但它卻能較好地反映面粉中的灰分含量；后者的測定波長為436nm，能準確地反映面粉中類胡蘿卜素含量對粉色的影響，但對灰分含量測定效果較差。1983年，該方法被美國谷物化學家協會（AACC）確定為面粉色澤的標準測定方法。最近，近紅外分析儀（Near-infrared Reflectance Instrument，NIR）被開發用于面粉色澤的測定，它安裝有Agtron綠色濾光片，測定準確快速，而且不消耗樣品，但是必須要建立高準確性的標準曲線。

　　1.4.2.3 R457白度儀與Kett白度儀

　　R457白度又稱藍反白度，是國內面粉行業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在457nm處。由于面粉樣品反射率的曲線比較簡單，其白度反映在短波藍區部分最為靈敏，測定方法簡便易行，結果準確可靠。但是該方法不能精確區分不同樣品間彩度的差別，實際上，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確、客觀地反映不同面粉的色澤。日本多采用Kett白度儀測定面粉白度，其基本工作原理同R457白度儀。

　　1.4.3 色彩色差計色彩色差計（Tristimulus colormeter），又稱光電反射光度計，它采用光電測定的原理，克服了以上儀器的缺點，能精確地測出試樣被測位的顏色，并通過計算機換算成不同的色空間，對顏色進行數字化表示，還能自動記憶和處理測定值，得到兩點間顏色的差別（色差）。

　　色彩色差計從結構原理上主要分為兩種類型，一種是直接刺激值測定法，一種是光譜光度分析法。直接刺激值測定法是利用人眼睛對顏色判斷的三變數原理，即眼睛中三種感管細胞對色光的三刺激值決定了人對顏色的印象。1931年國際照明協會（CIE）制定了一種假想的標準觀察者，利用三個經過過濾的敏感器使之具有與人眼相同的x（λ），y（λ）和z（λ）靈敏度來測量樣品表面的反射光，從而直接測量三刺激值X，Y，Z；光譜光度分析法利用復合敏感器來測量面粉在每個波長或每一個窄波長范圍內的光譜反射比，一般裝配有40個以上的傳感器，這樣可以對試樣反射的光進行更精細地分光處理，對這些精細的光信號通過積分演算處理，得到三刺激值。由于三刺激色彩色差計通常使用標準光源C和D65，這兩種光源均相當于日光并有十分相近的光譜能量分布，因此不能測量條件等色現象，而光譜光度分析儀則具有多種光譜能量分布特性，有測量絕對色的能力，可測量條件等色現象。

　　色彩色差計的測定結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色空間是國際照明協會（CIE）于1931年規定的配色函數x（λ），y（λ）和z（λ）所確定的，其理論依據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于肉眼所覺察到的相等色差的問題。L*a*b*色空間是當前國際上最通用的面粉色澤表示方法，其色品圖是一個三維的均勻色立體系統，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。a*，b*坐標組成的色度平面是一個圓，a*,b*坐標表示不同的色彩方向。a*表示紅－綠方向，b*表示黃－藍方向，＋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*方向是藍色增加。沿半徑方向，顏色彩度發生變化，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，也能方便地得到兩點間的色差?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而不是直角坐標，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。

　　與單波長比色計相比，色彩色差計具有無可比擬的優點：（1）采用內藏式光源和恒定的照明角，可確保均勻的照明，并可按照CIE標準光源C或D65計算測量數據；（2）恒定的“觀察者”不變的觀察角，其“觀察者”是三個為一組的光電池，它們經過過濾和CIE標準觀察者函數密切一致；（3）消除了面積效應和對比效應。此外，色彩色差計還具備統計計算、自動定時控制和?E*ab警報功能。

　　1.4.4圖象分析技術近年來，隨著計算機技術的發展，圖象分析技術被應用于面粉色澤的測定。它采用數字照相機或者掃描儀獲取樣品的圖象，然后使用LAB色彩體系或RGB、XYZ色彩體系進行定量分析[5]。最初應用于圖像分析的分析系統為單色視覺系統，隨著計算機技術和圖象處理技術的發展，單色視覺系統已發展為彩色視覺系統。現在的彩色視覺系統主要分為兩類：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的提高，真彩色圖象處理技術得到越來越廣泛的應用。

　　Harrigan等（1998）運用圖象分析技術測量面粉中的麩星數量，通過數碼攝像頭掃描面粉表面，并將反射圖象分割成若干小區域，賦予每個小的區域一個灰度值，通過計算給出直方圖，該圖橫坐標表示灰度，縱坐標表示出現該灰度的象素數目或頻率，與人工計數相比，其分辨正確率高達80％。

　　應用圖象處理技術與傳統的面粉色澤測定方法相比，具有以下優點：

　　可實現樣品色澤的在線監控，克服了傳統的測定方法測量時的抽樣誤差和不連續的缺點。在工廠化生產時，采用圖像分析技術，將數碼攝像頭固定在生產線的某個環節，即可實現生產過程色澤的自動化在線檢測；

　　（2）數字化圖象能夠隨時存儲和取出顯示，分析方便快捷，精確度高。但是也存在技術難度較大、成本較高等缺點。國內外用于面粉色澤測定的儀器種類很多，由于其測定方法和樣品制備不同，使得不同研究者的測定結果無法進行比較和交流，這嚴重限制了面粉色澤研究的進展，因此迫切需要制定一種標準測定方法。目前，國內普遍采用R457白度表示面粉的色澤，它不能精確區分不同樣品間色澤的差別，不能對面粉色澤進行客觀、準確的評價。國際上通用的面粉色澤的表示方法為CIEL*a*b*法，隨著與國際標準的接軌，應用色彩色差計測定面粉色澤已是大勢所趨。

　　國外應用圖象處理技術測定面粉及食品的色澤的研究已取得很大進展，國內這方面的研究工作較少，隨著計算機技術和圖象處理技術的發展，圖象分析技術將得到越來越廣泛的應用。