均勻色空間下紅葡萄酒顏色量化分級研究

陳曉藝 張軍翔 王 宏（寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021）

顏色是葡萄酒最直接的感官指標，通過葡萄酒的顏色可以初步獲得葡萄酒的類型，如原料品種、釀造方法、酒的品質(zhì)及酒齡等重要信息［1－4］。一瓶酒顏色的好壞將直接影響到對其質(zhì)量的整體評價［5］。葡萄酒按顏色可分為白葡萄酒、桃紅葡萄酒和紅葡萄酒。紅葡萄酒顏色幾乎包含了所有紅色：寶石紅、胭脂紅、紫紅、棕紅、磚紅等［2］。

傳統(tǒng)的測定方法主要是通過測定葡萄酒在420，520，620nm處的吸光度，通過計算色度和色調(diào)兩個指標來描述葡萄酒的顏色特征，段長青等［6］對葡萄酒顏色的定量測定研究就是選用這種方法。這種測定不是均勻色空間，不能夠忠實重現(xiàn)人類肉眼看到的顏色，也無法達到葡萄酒顏色分類分級的要求。顏色空間的“均勻化”，意味著重現(xiàn)的顏色在用目視進行比較時與原顏色沒有區(qū)別，即使在不同光源觀測條件下也應(yīng)該是完全一致的。如果存在著差別的話，應(yīng)該采用一個量來表示人的色彩感覺差別，這個量可以用空間距離，也可以用數(shù)字表示，但是該量度值必須符合人的感覺［7］。表面顏色分級是指根據(jù)人類視覺特性將顏色相同或相近的物體分為同一等級的過程，具有很強的主觀特征，需要緊密結(jié)合人類視覺特征［8］。為了方便研究和使用顏色，國際照明委員會（CIE）已建立了十幾種顏色空間，如RGB、XYZ、HIS、LUV、LAB等［9］。其中CIE1976LAB（或L＊a＊b＊）系統(tǒng)是常用來描述人眼可見的所有顏色的最完備的均勻色彩模型，適用于一切光源色或物體色的表示與計算，現(xiàn)已被世界各國正式采納、并作為國際通用的測色標準［10］。

根據(jù)色度學（colorimetry）原理，色相、亮度和彩度是顏色的3個屬性。色相是由光的波長決定的；明度取決于光的振幅；彩度是色光分量與白光分量的比值，要完整地表達葡萄酒顏色的屬性，需要借助三維空間［11］。CIE1976LAB（或L＊a＊b＊）系統(tǒng)建立了一個均勻色度空間定量表示顏色的特征，參數(shù)a＊表示紅綠色程度，b＊表示黃藍色程度，L＊表示明暗程度，C＊表示彩度（純度或飽和度），H＊表示色相；顏色的彩度C＊和色相H＊由a＊、b＊值計算得出［12－15］。

國內(nèi)外對葡萄酒顏色研究甚少，對紅葡萄酒顏色的定量分級更是缺乏。釀造師或品酒師一般通過個人的視覺和經(jīng)驗來評估葡萄酒的顏色，帶有很大的主觀性，給葡萄酒的顏色評定帶來誤差。因此，本試驗擬通過對紅葡萄酒顏色參數(shù)進行直接測定計算，旨在研究一種細分紅葡萄酒顏色的方法，客觀地表征紅葡萄酒的顏色特征。將顏色的視覺特征具體量化，在CIEL＊a＊b＊均勻色空間下探究紅葡萄酒顏色定量分級的方法，并建立模型。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 葡萄酒樣品

葡萄酒樣品（共13個）：2012年份和2013年份，來自寧夏賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)。所有樣品全部經(jīng)過傳統(tǒng)工藝釀造后瓶儲待測。

1.1.2 儀器與試劑

紫外—可見分光光度計：UV2450型，日本島津公司；

氯化鉀、鹽酸、三水醋酸鈉、醋酸：分析純，民生物化學試劑公司。

1.2 光譜分析法

根據(jù)文獻［10］獲得光譜分析檢測方法和CIEL＊a＊b＊均勻色空間相關(guān)參數(shù)的計算方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 CIE L＊a＊b＊顏色參數(shù)

根據(jù)測定值計算13個酒樣的CIEL＊a＊b＊參數(shù)，結(jié)果見表1。序號1～10為2012年的葡萄酒樣品，序號11～13為2013年的葡萄酒樣品。由表1可知：亮度、彩度和色相數(shù)值差異顯著，有很好的類別區(qū)分度，因此可以認為，這3個變量對量化分級有貢獻。

表1 葡萄酒樣品CIE L＊a＊b＊參數(shù)值Table 1 CIE L＊a＊b＊parameter values

2.2 顏色的量化分析

2.2.1 色相的量化分析 色相H＊是指能夠比較確切地表示某種顏色色調(diào)的名稱。色彩的成分越多，其色相越不鮮明。色相從正橫坐標開始，以逆時針的方向偏轉(zhuǎn)，在（0°，360°）區(qū)域內(nèi)變化（H＊負值則為逆時針角度）。H＊越接近0°表示顏色越靠近紅色，在色相圖中顏色的紅色色調(diào)從0°向90°過渡（圖1）。根據(jù)表1計算的數(shù)據(jù)：13號H＊最小為5.12°，9號最大為26.91°，即H＊集中在（0°，30°）區(qū)間，說明所測葡萄酒樣品均呈現(xiàn)紅色色調(diào)。故葡萄酒樣品顏色色相定量劃分見表2。

圖1 色相圖Figure 1 Hue circle

表2 葡萄酒的色相定量劃分Table 2 Quantitative hue classification of red wine

2.2.2 彩度C＊量化分析 彩度值C＊（即飽和度）是描述色彩離開相同明度中性灰色程度的色彩感覺屬性，是主觀心理量。彩度C＊在坐標中被體現(xiàn)為a＊和b＊的坐標點，在（0，60）區(qū)域內(nèi)變化，越靠近原點顏色中性灰度越強烈，顏色表現(xiàn)越暗，反之顏色飽和程度越大顏色越鮮艷（圖2）。根據(jù)表1計算的數(shù)據(jù)：葡萄酒樣品的彩度集中在 （8.81，42.62）之間，所以設(shè)定區(qū)間為（0，50）。故葡萄酒樣品顏色彩度定量劃分見表3。

圖2 彩度圖Figure 2 Saturation（C＊）

表3 葡萄酒的飽和度定量劃分Table 3 Quantitative saturation classification of red wine

2.2.3 明度L＊量化分析 明度值L＊為顏色的亮度值，在（0，100）區(qū)域內(nèi)變化L＊＝0指示黑色，L＊＝100指示白色，越靠近100表示越明亮（圖3）。根據(jù)表1計算的數(shù)據(jù)：葡萄酒樣品的明度都比較集中且數(shù)值較大，在 （60.75，93.4）之間，所以取（50，100）區(qū)間，參照中等、稍亮、較亮、亮、明亮分為5個等級，見表4。

2.3 建立CIE L＊a＊b＊下的模型

圖3 亮度圖Figure 3 Brightness（L＊）

量化后的等級與試驗數(shù)據(jù)分析見表5。由表5可知：2012年的10個樣品，L＊值相對較大，集中在L3＋（5個）、L4＋（4個）、L5＋（1個）；C＊集中 在分布在 C＋（1個）、C2＋（3個）、C3＋（6個）；H＊分布在 Rz（8個）和 Rb（2個）。2013年的3個樣品，L＊值相對較小集中在L2＋（2個）、L3＋（1個）；C＊集中在分布在 C4＋（2個）、C5＋（1個）；H＊分布在 Ry（2個）和 Rz（1個）。將這13種樣品按顏色新鮮度（紫紅色色調(diào)多，鮮艷，深）依次排列，被分為8級。其中2013年的酒樣在1～3級，2012年的在4～8級。

表4 葡萄酒的亮度定量劃分Table 4 Quantitative lightness classification of red wine

表5 葡萄酒樣品數(shù)據(jù)分析表Table 5 Data analysis table

將數(shù)據(jù)表現(xiàn)在CIEL＊a＊b＊色度圖的二維坐標中（圖4），以便將13種樣品的顏色信息直觀地表現(xiàn)出來。圖4中，菱形方框內(nèi)10個點為2012年的10個樣品，三角形框圖內(nèi)為2013年的3個樣品。每一個坐標點與原點連線的長度為彩度值，連線與＋a軸的角度為色相值。由圖4可知：這兩個年份的酒在色度圖中的分布各自集中，區(qū)域比較明顯。2012年的10個樣點分布靠近原點，而且大部分離＋a軸較遠即角度偏大；2013年的3個樣點分布靠近邊界，且比較靠近＋a軸即角度較小。說明，2012年的酒樣顏色呈現(xiàn)較為暗淡的胭脂紅或?qū)毷t，2013年的酒樣呈現(xiàn)鮮艷的紫紅色。

圖4 CIE L＊a＊b＊色度圖Figure 4 Chromaticity diagram of wine samples

3 結(jié)論與討論

本試驗對L＊、H＊和C＊分級結(jié)果如下：明度L＊，將L＊＝50作為起始值，每10個單位為一級，劃分為5級：L＋、L2＋、L3＋、L4＋、L5＋；色相H＊，將H＊＝0°作為起始值，每10°為一級劃分為3級：Ry、Rz、Rb；彩度C＊，將C＊＝0作為起始值，每10個單位為一級，劃分為5級：C＋、C2＋、C3＋、C4＋、C5＋；CIEL＊a＊b＊下 的 模 型 分 級 為：Ry CX（1－5）LX（1－5）、Rz CX（1－5）LX（1－5）、Rb CX（1－5）LX（1－5）。根據(jù)試驗結(jié)果得13個葡萄酒樣品由于年份不同顏色差異明顯。13種酒樣分布在Ry C5＋L2＋、Ry C4＋L3＋、Rz C4＋L2＋、Rz C3＋L3＋、Rz C3＋L4＋、Rz C2＋L4＋、Rb C2＋L4＋、Rb C＋L5＋8個分級。其中2012年份的10個樣品分布在 Rz C3＋L3＋、Rz C3＋L4＋、Rz C2＋L4＋、Rb C2＋L4＋、RbC＋L5＋5個分級；2013年份的3個樣品分布 Ry C5＋L2＋、Ry C4＋L3＋、Rz C4＋L2＋3個分級。

通過量化分級發(fā)現(xiàn)，2012年樣品級數(shù)為4～8級，級數(shù)靠后，色相偏離紅色多，彩度整體較低，亮度較大，視覺感受是缺乏鮮艷的暗淡且較為透亮的紅。2013年的樣品級數(shù)為1～3級，級數(shù)靠前，紅顏色調(diào)明顯且泛紫，彩度大，亮度低，視覺感受是鮮艷的深邃的紅。

新紅葡萄酒主要的呈色物質(zhì)是單體花色苷色和少量的聚合色素［16］，單體花色苷一般呈紅色［17］?；ㄉ眨ˋCY）與CIEL＊a＊b＊參數(shù)C＊顯著正相關(guān)，和L＊、H＊負相關(guān)［10］。在葡萄酒陳釀過程中單體花色苷逐漸形成新的色素物質(zhì)，最主要的是聚合色素，而聚合色素呈磚紅色。有研究［18］認為葡萄酒的顏色在陳釀前6個月沒有顯著變化，可以看成“新酒期”。還有一些研究［19，20］認為紅葡萄酒最重要的顏色變化發(fā)生在陳釀的前兩年。隨著酒齡的增長，顏色由紅色轉(zhuǎn)變成橘紅色［21］。2013年的酒樣正處于陳釀期的前6個月正是“新酒期”，單體花色苷還沒有顯著的變化，因此，反映在顏色方面色調(diào)就更接近紅色，色彩的飽和度也越大，亮度也就會更低。而2012年的樣品新酒期已過，處于顏色變化最重要的兩年內(nèi)，單體花色苷減少，聚合色素增多，所以酒的顏色相比2013年的新酒顏色暗沉。

根據(jù)相關(guān)的紅葡萄酒顏色的變化的理論，證實了13個紅葡萄酒樣品顏色分級結(jié)果的正確性。但是由于紅葡萄酒顏色呈色機理復(fù)雜，造成了紅葡萄酒顏色的多樣性和變化性。為了弄清楚賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)紅葡萄酒顏色的概況，后期還需收集更多不同年份、不同產(chǎn)地以及不同原料的葡萄酒樣品，以期建立更完善的紅葡萄酒顏色模型，為紅葡萄酒顏色分類提供更多理論依據(jù)。

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