色差儀在茄子果色評價中的應(yīng)用

郭守鵬，黃昌見，盧緒鵬，杜 巖，張 文，齊增敏

（濟南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東濟南 250316）

茄子（Solanum melongenaL.）亦稱落蘇、昆侖瓜、茄瓜、紫瓜等，是茄科茄屬一年生或多年生植物。我國是世界第一茄子生產(chǎn)及消費大國[1]，茄子在我國蔬菜生產(chǎn)中占有重要地位[2]。茄子果皮顏色是茄子重要的品質(zhì)性狀和商品性狀。按照果皮顏色劃分，茄子有紫黑茄、紫紅茄、紅茄、綠茄、白茄等不同類型。不同地區(qū)的消費者對果色的喜好不同[3]。目前，市場上以紫黑色茄子品種為主。紫黑色茄子有兩個不同的類型，一是光敏型品種，該類型在弱光條件下果皮顏色變淡，在避光條件下甚至變?yōu)榫G色或白色；二是光鈍型品種，該類型在弱光條件下果皮顏色變化不大，即使是避光，果皮顏色仍為較深的紫紅色[4]。在光敏和光鈍兩種類型茄子果色機理方面的研究已取得一定進展，光照對茄子果皮著色的影響主要通過調(diào)控花青素和葉綠素的生物合成實現(xiàn)的[5]，光敏型茄子果皮花青素合成是一種依賴光的合成途徑，而光鈍型茄子果皮花青素合成可能存在著依光型和非依光型2 條途徑[6-9]。然而，現(xiàn)有茄子果色研究工作對茄子果皮顏色的鑒定檢測主要靠肉眼觀察，采用儀器設(shè)備進行精確檢測的相關(guān)研究較少[10]。

色差儀是利用具有特定光譜靈敏度的光電積分元件，運用國際通用的CIELAB 色度空間，直接測量物體表面色度學(xué)指標(biāo)的儀器，對只需要控制物體顏色而不需配色的行業(yè)來說，具有測量速度快、精度高的優(yōu)點。目前，色差儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于肉類、面粉、水果及茶葉等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域顏色的檢測中[11-12]，在蔬菜生產(chǎn)和產(chǎn)品檢測上尚未廣泛應(yīng)用，僅用于相關(guān)研究[13-14]。蔬菜產(chǎn)品特別是茄子產(chǎn)品的顏色外觀，主要還是靠感官直接判斷。為了找出光敏和光鈍兩種類型茄子果皮顏色的細(xì)微差異，本文利用色差儀對5 個茄子材料的果色進行了測定，以期為茄子果色機理研究提供依據(jù)，也為蔬菜顏色外觀檢測和茄子新品種選育提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

5 種不同類型的茄子，具體情況見表1。

表1 五種不同類型茄子果色、萼色及萼下色對比表Table 1 Comparison about fruit color,calyx color and under calyx color of five different types of eggplant

CS-600 便攜式分光測色儀，杭州彩譜科技有限公司生產(chǎn)。該色差儀通過檢測物體表面對400～700 nm 每10 nm 一個間隔的共31 個波長的光的反射率，獲得色度值數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括反射率、整體色差E、明暗度（黑白）L、紅綠色a和黃藍(lán)色b。

1.2 試驗方法

使用色差儀分別測定不同茄子品種的色差數(shù)據(jù)，每個品種選取5 個茄子，即5 次重復(fù)，首先將色差儀進行黑白校正，然后選取1 個‘綠把嬌子’在茄子中部顏色均一處打皮，皮長5 cm、寬4 cm，將皮外面緊貼于測試孔處，完全覆蓋測試孔，按測試按鈕，測試結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)值，記為S1；之后，相同的方法測定其余茄子的色差值，分別記為S2～S25。萼下色的色差值測定方法同果皮色，在萼片覆蓋下的位置打皮，皮長3 cm、寬3 cm，測定結(jié)果依次記為P1～P25。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

使用DPS 軟件Duncan 方法對測試數(shù)據(jù)進行方差分析，用Microsoft Office Excel 2007 軟件進行圖表分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果皮顏色差異分析

如表2 所示，5 個材料總色差沒有表現(xiàn)出顯著差異，ΔE在1.15～1.63 之間。其中，‘98’最小，為1.15；‘TK99’最大，為1.63；兩者之間差值僅為0.48；‘綠把嬌子’與‘TK99’最接近。明暗度L在25.94～28.02 之間，‘綠把嬌子’與‘10012’表現(xiàn)出顯著差異，表明‘綠把嬌子’表皮最亮，‘10012’表皮最暗。紅綠值a，‘9798’與‘TK99’表現(xiàn)出顯著差異。黃藍(lán)值b，‘10012’最低，與其他品種表現(xiàn)出較顯著差異。如圖1 所示，在不同材料光譜反射率曲線上，‘綠把嬌子’和‘TK99’為一組，其余三個材料為一組；不同光譜反射率上，400～650 nm 為一組，660～670 nm 為一組，680～700 nm 為一組；總體來看，650 nm 之前，5 個品種光譜反射率沒有顯著差異，650 nm 之后，差異逐漸明顯，顯著地分為兩組。

圖1 果皮色光譜反射率折線圖Fig.1 Line chart of peel color spectral reflectance

表2 果皮色色差儀測定結(jié)果對比Table 2 Comparison of results measured of peel color by color difference meter

2.2 萼下顏色差異分析

如表3 所示，5 個材料萼下總色差表現(xiàn)出顯著差異，ΔE在2.89～50.63 之間。其中，‘綠把嬌子’最小，為2.89；‘10012’最大，為50.63；兩者之間差值達47.74；總體分為三組，‘綠把嬌子’和‘TK99’為一組，數(shù)值都較??；‘98’和‘9798’為一組，數(shù)值中等；‘10012’單獨一組，數(shù)值最大。明暗度L在26.93～57.62 之間，數(shù)值規(guī)律與ΔE一致，也分為3 組，最高的是‘10012’，表明其顏色最淺；‘綠把嬌子’和‘TK99’顏色最深，‘98’和‘9798’介于中間，與表觀性狀一致。紅綠值a，也分為相同的三組，不同的是‘10012’偏綠，其余四個材料偏紅。黃藍(lán)值b，與表觀性狀不同，‘9798’最小，為-1.16，表示偏藍(lán)；‘10012’最大，為38.81，表示很黃；其他3 個材料之間，無明顯差異。如圖2所示，在不同材料光譜反射率曲線上，總體與表觀性狀一致，分為三組；‘綠把嬌子’和‘TK99’一組，‘98’和‘9798’一組，‘10012’單獨一組。在不同光譜反射率上，400～470 nm 處，‘綠把嬌子’和‘TK99’數(shù)值差異極小且較低，其余三個材料數(shù)值較為接近，在9 左右；480～650 nm 處，五個材料表現(xiàn)出較大差異，‘10012’反射率最大，而其余四個材料小于10；660～700 nm 處，差異不顯著，總體數(shù)值較高，并隨波長變長而增高?？傮w來看，400～470、480～650、660～700 nm 三個波段之間，5 個材料光譜反射率表現(xiàn)出了完全不同的特點，僅在480～650 nm之間與表觀性狀一致。

表3 萼下色色差儀測定結(jié)果對比Table 3 Comparison of measurement results of under calyx color by color difference instrument

圖2 萼下色光譜反射率折線圖Fig.2 Line chart of spectral reflectance of under calyx color

3 討論與結(jié)論

3.1 色差儀檢測結(jié)果可真實反映茄子顏色表觀性狀的差異

試驗結(jié)果顯示，色差儀檢測結(jié)果與感官結(jié)果（茄子顏色表觀性狀）在宏觀上是一致的，用色差儀檢測茄子顏色是否能夠達到要求是可行的。本試驗5 種茄子材料果皮顏色均為深紫色，顏色和亮度略有差異；肉眼觀看，差異不顯著；色差儀測試結(jié)果，ΔE同樣沒有達到顯著水平。而在萼下色上，肉眼觀看分為三個類型，即紫黑色、淺紫色和綠色，差異比較明顯；色差儀檢測結(jié)果，ΔE同樣表現(xiàn)出顯著差異，數(shù)值與肉眼觀看分組完全相同。由此可見，色差儀檢測結(jié)果與感官結(jié)果具有高度的一致性，色差儀可用于茄子顏色的檢測。

3.2 色差儀檢測結(jié)果比肉眼觀測結(jié)果更加精確

色差儀除了整體色差ΔE之外，還有三個數(shù)據(jù)，分別為L、a、b，代表物體顏色的色度值，也就是該顏色的色空間坐標(biāo)，任何顏色都有唯一的坐標(biāo)值。其中，L代表明暗度（黑白），a代表紅綠色，b代表黃藍(lán)色，ΔL+值表示偏亮，ΔL-值表示偏暗，Δa+值表示偏紅，Δa-值表示偏綠，Δb+值表示偏黃，Δb-值表示偏藍(lán)[15]。如表2 所示，雖然5個材料ΔE差異不顯著，但是L、a、b值卻表現(xiàn)出了一定的差異?！G把嬌子’與‘10012’在亮度上表現(xiàn)出顯著差異，‘TK99’與‘9798’在紅綠色上表現(xiàn)出顯著差異，‘10012’與‘綠把嬌子’‘TK99’‘98’在黃藍(lán)色上表現(xiàn)出顯著差異。這些差異通過眼睛則較難進行分辨，ΔE也無法表現(xiàn)出這種差異。由此可見，色差儀檢測數(shù)據(jù)更加全面精確。

3.3 色差儀檢測結(jié)果可反映出不同材料顏色的細(xì)微差異

通過對比不同材料對不同波長光的反射率，可以得出更加精細(xì)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)更加細(xì)微的差異。如圖2，全光譜數(shù)值顯示，650 nm 之前，5 個材料光的反射率無顯著差異，650 nm 之后，差異越來越顯著，并最終分成兩組，‘綠把嬌子’和‘TK99’為一組（光鈍型），‘98’‘9798’‘10012’為一組（光敏型、光敏光鈍結(jié)合型）。因此，綠把紫茄和紫把紫茄果皮顏色的差異主要是在650～700 nm 的長波段。如圖3，不同材料萼下對不同波長光的反射率差異較大，主要集中在500～650 nm 的中波段，可明顯的分為紫把紫茄（光敏光鈍結(jié)合型）、紫把紫茄（光敏型）、綠把紫茄（光鈍型）三組。綜上所得，650 nm 波長是一個重要節(jié)點，光敏型茄子和光鈍型茄子顏色產(chǎn)生機理可能由650 nm以上波長和650 nm 以下波長的光分別作用產(chǎn)生。這5 個不同材料在不同光譜反射率上的細(xì)微差異，為研究茄子顏色產(chǎn)生機理提示了一種新的思路。