基于西蘭花色澤變化的蒸汽量量化評價(jià)方法研究

羅玲莉 李阿敏 周海昕 陳東坡

杭州老板電器股份有限公司 浙江杭州 311100

0 引言

隨著人均生活水平的提高，我國家電行業(yè)迅速發(fā)展，自2019年國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會翻譯IEC 60350-1:2016以來，其中應(yīng)用西蘭花測試評價(jià)蒸汽供給能力的方法至今仍僅限于小范圍的使用。IEC 60350-1中通過將電蒸箱與普通蒸鍋進(jìn)行蒸制西蘭花的對比測試進(jìn)行，通過感官評價(jià)花莖的成熟度，在相同成熟度下，通過人工讀NCS色卡的方法對比電蒸箱與蒸鍋蒸制西蘭花的顏色差異，從而判斷電蒸箱供氣能力的強(qiáng)弱[1-2]。但該方法只能粗略地評價(jià)蒸汽供給能力的大小，評價(jià)結(jié)果較為粗糙，且通過人工判斷成熟度和讀色卡的方法需要測試員具備一定的經(jīng)驗(yàn)，操作起來存在難度。本研究通過使用物性測試儀測量蒸制后西蘭花花徑硬度，以花莖達(dá)到相同硬度作為烹飪終點(diǎn)，且對比測試了人工讀取NCS色卡和色差儀色差測量的差異，并對獲得的數(shù)據(jù)通過不同的數(shù)據(jù)處理方式得到不同的色差指標(biāo)，對比不同色差評價(jià)指標(biāo)對三種比較接近的蒸汽量的評價(jià)區(qū)分的能力，篩選了出評價(jià)能力更強(qiáng)的評價(jià)指標(biāo)。且汪厚銀等人[3]在以菠菜品質(zhì)變化評價(jià)冰箱冷藏保鮮效果時(shí)，同時(shí)引入了總色差ΔE值和VC損失率，并發(fā)現(xiàn)二者均隨著貯藏時(shí)間的延長而增加；金蘇英等人[4]同樣將維生素C降解速率同色差ΔE變化速率聯(lián)系起來進(jìn)行分析。本研究也將營養(yǎng)、速率等指標(biāo)納入研究，探究其影響關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器

1.1.1 原料

新鮮西蘭花、香滿園優(yōu)質(zhì)特一小麥粉、白糖、安琪耐高糖活性干酵母。

1.1.2 儀器設(shè)備

1.2 方法

1.2.1 西蘭花樣品處理

使用顏色呈深綠色且色澤均勻的新鮮西蘭花進(jìn)行測試，西蘭花不得用水清洗，將西蘭花分成均等的菜花（樣本參照圖1）。菜花的直徑應(yīng)在35 mm～45 mm范圍內(nèi)。將莖稈切短，但不能使菜花散開。為充分測定蒸熟度，需要保證莖稈長度至少5 mm。

圖1 處理后西蘭花菜花標(biāo)準(zhǔn)塊樣本，從左到右依次為主視圖、左視圖、后視圖

1.2.2 烹飪方法

電磁爐蒸制（對照組）：選用蒸鍋（直徑260 mm，高155 mm），選用電磁爐的額定功率為（1700±200）W，烹飪區(qū)的直徑范圍為180 mm至220 mm，此條件下的理論計(jì)算蒸汽量為0.80 g/(min·L)。蒸鍋中加入約1000 g室溫水，蓋上鍋蓋；加熱至鍋邊有蒸汽冒出，放入（300±10）g制備好的裝有西蘭花的蒸架，蓋上鍋蓋（確保西蘭花不得直接接觸沸騰的開水）；持續(xù)加熱至西蘭花成熟終點(diǎn)時(shí)結(jié)束烹飪。

蒸烤一體機(jī)蒸制（試驗(yàn)組）：將（300±10）g新鮮西蘭花均勻分布在蒸架上。在100℃蒸功能模式不同蒸汽量條件下進(jìn)行預(yù)熱，設(shè)備提示預(yù)熱結(jié)束后將帶有西蘭花的蒸架放入中間層，關(guān)閉腔門（從開腔門、放入蒸架到關(guān)閉腔門整個(gè)過程保持在10 s內(nèi)完成），開始測試。持續(xù)加熱至西蘭花成熟終點(diǎn)結(jié)束烹飪。指標(biāo)的篩選階段測試僅在蒸烤一體機(jī)KZQC-65-CQ926上進(jìn)行，蒸汽量為0.20、0.45 g/(min·L)；后蒸汽量為0.10、0.20、0.35、0.45 g/(min·L)（此蒸汽量區(qū)間為目前該蒸烤一體機(jī)蒸功能在滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的條件下能達(dá)到區(qū)間）。

1.2.3 西蘭花成熟重點(diǎn)判定方法

將蒸制完成的西蘭花花莖使用直徑1 cm的柱型取樣器修整成直徑1 cm、高＞8 mm的標(biāo)準(zhǔn)樣品，物性儀測試參數(shù)為：P2探頭，穿刺，測前速度2.0 mm/s，測中速度1.0 mm/s，測后速度2.0 mm/s，觸發(fā)力5 g，穿刺方向從直接接觸蒸汽的一端進(jìn)行穿刺。當(dāng)花莖內(nèi)部平均硬度達(dá)到200±20 g視為成熟，成熟終點(diǎn)的判定參考李阿敏（2019）等[5]的結(jié)論。

1.2.4 NCS色卡

參考IEC 60350-1:2016蒸汽供給能力評價(jià)方法，使用NCS色卡進(jìn)行讀數(shù)。色卡讀數(shù)應(yīng)在蒸熟后立即（1 min內(nèi)）進(jìn)行，并且同時(shí)讀數(shù)的評價(jià)員人數(shù)應(yīng)不少于三人[6-7]，并在讀數(shù)結(jié)束后收集評價(jià)員的讀數(shù)結(jié)果（G值，表示黃度占比）并計(jì)算ΔG值（黃度差），計(jì)算方法見公式（1）。

公式（1）中下標(biāo)S、D分別表示試驗(yàn)組和對照組（每組重復(fù)測試三次）。

ΔG越小表示二者黃度差異越小，反之則差異越大。

1.2.5 色差儀

色差儀食材中被廣泛使用評價(jià)色彩、成熟度等指標(biāo)，如許玲（2017）等[7]利用色差儀估測“脆蜜”毛葉棗成熟度，吳瑞梅（2014）[8]等使用色差儀進(jìn)行綠茶湯色品質(zhì)感官評價(jià)表征。使用色差儀對單獨(dú)的菜花的上表面進(jìn)行測量，獲得L值（表示明暗度值，越正表示越亮，越負(fù)表示越暗）、a值（表示紅綠度值，越正表示越紅，越負(fù)表示越綠）、b值（表示黃藍(lán)度值，越正表示越黃，越負(fù)表示越藍(lán)），測試時(shí)用手的虎口將花束聚集，每組測試至少10朵菜花。測量應(yīng)在蒸熟色卡讀數(shù)后立即進(jìn)行，并在5 min內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集（每組重復(fù)測試三次），并通過以下兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：

（1）計(jì)算Δb值（黃度差，計(jì)算方法見公式（2）

（2）計(jì)算Δb值ΔE值（總色差，計(jì)算方法見公式（3）

公式（2）和（3）中下標(biāo)S、DZ分別表示試驗(yàn)組和對照組的蒸鍋組。

Δb越小，表示二者黃度差異越??；反之則差異越大。ΔE越小，表示二者總色度差異越小；反之則差異越大。

1.2.6 維生素C含量

將達(dá)到合格成熟終點(diǎn)的所有西蘭花裝進(jìn)樣品袋使用4℃冰水浸泡快速冷卻，同時(shí)將300 g左右的生西蘭花裝進(jìn)另一樣品袋，置于4℃的儲藏室內(nèi)保存、備用。維生素C測試方法參考GB 5009.86—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測定》中的“第一法 高效液相色譜法進(jìn)行測定”。

1.2.7 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS Statistics 19軟件進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析，利用Origin 8.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪圖，使用T檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析，p＜0.05（p為檢驗(yàn)“無效假設(shè)”成立的機(jī)率）時(shí)表明結(jié)果存在顯著差異所有測試每組均進(jìn)行3次重復(fù)測試。

2 結(jié)果與分析

2.1 西蘭花色澤評價(jià)指標(biāo)的篩選

2.1.1 NCS色卡測試結(jié)果

為明確NCS色卡讀數(shù)G值的評價(jià)區(qū)分能力，對測試得到不同處理組的ΔG值（黃度值），分別以0.80 g/(min·L)（蒸鍋）和0.20 g/(min·L)為對照組計(jì)算ΔG0.45-0.80和ΔG0.2-0.45值，ΔG值需表現(xiàn)0.2、0.45、0.80 g/(min·L)這三種蒸汽量造成的西蘭花色澤的差異，即ΔG0.45-0.80＞0且ΔG0.20-0.45＞0?；?組有效測試結(jié)果，從NCS色卡讀數(shù)的結(jié)果（表2）看出，人工讀色具備一定的區(qū)分三者西蘭花顏色差異的能力，但符合限定條件ΔG0.45-0.80＞0且ΔG0.20-0.45＞0的概率為62.5%，即ΔG值作為評價(jià)指標(biāo)能夠正確區(qū)分這三種蒸汽量的準(zhǔn)確率為62.5%。

表2 NCS色卡ΔG值結(jié)果

2.1.2 色差儀測試結(jié)果

經(jīng)色差儀測量得到西蘭花的色差值數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)匯總分析后，分別對b、Δb和ΔE值在西蘭花色差的區(qū)分能力進(jìn)行評估。

（1）b值分析

首先對比各組的b值可以發(fā)現(xiàn)（表3），蒸汽量越小，處理后西蘭花越黃b值越大，這符合色差儀b值的規(guī)律。根據(jù)8組有效測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)蒸汽量分別為0.20、0.45、0.80 g/(min·L)時(shí)，多組測試的b值的平均值分別20.55、18.92、16.92。若以b值為評價(jià)指標(biāo)則b值的大小需體現(xiàn)出蒸汽量大小造成的西蘭花色澤的差異。雖然同一批次的b值能夠區(qū)分三種不同的蒸汽量，但受每批西蘭花樣品自身顏色的影響，組內(nèi)b值分布較散（若西蘭花自身顏色偏綠則b值會普遍偏低，反之則會偏高），無法將某一蒸汽量的b值完全固定為某一值。但若將某一蒸汽量的b值設(shè)定為某一范圍，取b0.80和b0.45平均值的中間值17.91以及b0.45和b0.20平均值的中間值19.73作為三者分界線（圖2），滿足條件b0.80＜17.91＜b0.45＜19.73＜b0.20的測試批次占總測試批次的62.5%，即b值作為評價(jià)指標(biāo)能夠正確區(qū)分這三種蒸汽量的準(zhǔn)確率為62.5%。

圖2 色差儀b值結(jié)果

表3 色差儀b值結(jié)果

（2）Δb值分析

以蒸鍋為對照組使用公式（2）計(jì)算Δb值（表示測試組與蒸鍋對照組的黃度值差異，Δb值越大表示相對于蒸鍋組越黃，結(jié)果見表4）。蒸汽量為0.20和0.45 g/(min·L)的Δb值平均值分別為3.64、2.00。若以Δb值為評價(jià)指標(biāo)，則同樣Δb值的大小需體現(xiàn)出蒸汽量大小造成的西蘭花色澤的差異，從圖3可以看出蒸汽量0.20和0.45 g/(min·L)對應(yīng)的Δb值分布較為集中，但仍存在兩組值偏離較大，同樣本研究取Δb0.45和Δb0.20平均值的中間值2.64作為三者的分界線，設(shè)定Δb值的區(qū)分條件為Δb0.45≤2.64＜Δb0.20，而滿足此條件的測試批次占總測試批次的75.0%，即Δb值作為評價(jià)指標(biāo)能夠正確區(qū)分這三種蒸汽量的準(zhǔn)確率為75.0%。

圖3 色差儀Δb值結(jié)果

表4 色差儀Δb值結(jié)果

（3）ΔE值分析

同樣以蒸鍋為對照組使用公式（3）計(jì)算ΔE值。蒸汽量為0.20和0.45 g/(min·L)的ΔE值如表5所示，其平均值分別為4.57、2.45，若以ΔE值為評價(jià)指標(biāo)，則同樣ΔE值的大小需體現(xiàn)出蒸汽量大小造成的西蘭花色澤的差異，從圖4可以看出蒸汽量0.20和0.45 g/(min·L)對應(yīng)的ΔE值分布集中，且只存在一組值偏離較大，同樣本研究取ΔE0.45和ΔE0.20平均值的中間值2.72作為三者的分界線，設(shè)定ΔE值的區(qū)分條件為ΔE0.45＜2.72＜ΔE0.20，而滿足此條件的測試批次占總測試批次的87.5%，即ΔE值作為評價(jià)指標(biāo)能夠正確區(qū)分這三種蒸汽量的準(zhǔn)確率為87.5%。

圖4 色差儀ΔE值結(jié)果

表5 色差儀ΔE值結(jié)果

2.1.3 色澤評價(jià)指標(biāo)分辨率對比篩選

本研究對上述兩種色差評價(jià)方法及其指標(biāo)的評價(jià)能力進(jìn)行匯總（表6），結(jié)果顯示在以西蘭花為食材的評價(jià)體系中，NCS色卡獲得的ΔG值變異系數(shù)達(dá)到了1.07，偏差較大。造成這一結(jié)果的主要原因是不同批次的西蘭花自身存在色澤差異導(dǎo)致人工讀數(shù)主觀影響較大從而存在較大的誤差，因此NCS色卡作為色澤評價(jià)方法偏差較大暫不考慮。通過色差儀獲得的b值是直接反映西蘭花黃度值的指標(biāo)，也同樣受西蘭花原料色澤影響因此區(qū)分準(zhǔn)確率同樣較低（62.5%）；但分別反應(yīng)西蘭花黃度值差和總色差的Δb值、ΔE值由于其為相對于蒸鍋的相對值，受西蘭花原料色澤影響較小且不存在人工讀數(shù)的主觀影響為客觀指標(biāo)，因此兩者均具備區(qū)分蒸汽大小的能力，但Δb值判定的準(zhǔn)確率只有75.0%，而ΔE值為87.5%，且二者變異系數(shù)ΔE值≤Δb值（表6）。因此，以色差儀采集西蘭花色差并以ΔE值為指標(biāo)的方法更為客觀，準(zhǔn)確率更高，變異系數(shù)更小，更適合作為西蘭花色澤的評價(jià)方法。

表6 不同評價(jià)指標(biāo)評價(jià)能力匯總

2.2 ΔE值與蒸烤一體機(jī)蒸汽量的關(guān)系

為明確評價(jià)指標(biāo)總色差ΔE值與蒸汽量的關(guān)系，本研究測試了不同蒸汽量（0.10、0.20、0.35、0.45、0.50 g/(min·L)）條件下對應(yīng)的總色差ΔE值，獲得蒸汽量與ΔE值（圖5 a)）之間的關(guān)系圖，可以看出西蘭花的總色差ΔE值隨著蒸汽量的增大而逐漸減小，相關(guān)系數(shù)為0.9836，這表明評價(jià)指標(biāo)總色差ΔE值與蒸烤一體機(jī)的蒸汽量存在很強(qiáng)的線性相關(guān)性（y=-10.626x+6.7722）。為驗(yàn)證二者的線性關(guān)系，本研究測試了三種不同蒸汽量條件下的ΔE值，并對比預(yù)測ΔE值與實(shí)測ΔE值的差異（表7），結(jié)果顯示預(yù)測值與實(shí)測值之間的差異較小，蒸汽量與ΔE值之間的線性關(guān)系具備實(shí)際意義，這表明通過以西蘭花的色澤變化值ΔE的大小來評價(jià)蒸汽量是可行的。

圖5 蒸汽量對西蘭花其他指標(biāo)的影響

表7 預(yù)測ΔE值與實(shí)際ΔE值差異

2.3 ΔE值與西蘭花烹飪時(shí)間的關(guān)系

為了挖掘ΔE值更多的內(nèi)在含義，本研究分析了不同ΔE值條件下西蘭花的烹飪時(shí)間，獲得了ΔE值與西蘭花烹飪時(shí)間之間的關(guān)系曲線（圖6），可以發(fā)現(xiàn)隨著ΔE值的升高，烹飪時(shí)間逐漸增加，這是由于ΔE值升高表示蒸汽量下降，而熱蒸汽的減少導(dǎo)致對西蘭花的熱傳導(dǎo)效應(yīng)下降，從而導(dǎo)致烹飪時(shí)間延長。同樣的隨著ΔE值的減小，烹飪時(shí)間也逐漸縮短，但當(dāng)ΔE值減小到一定程度后，烹飪時(shí)間縮短的趨勢變緩，ΔE值的減小意味著蒸汽量的增加，而當(dāng)西蘭花升溫所需的熱量及速率都達(dá)到飽和值，過量的蒸汽將無法再顯著縮短西蘭花的烹飪時(shí)間。

圖6 ΔE值與西蘭花烹飪時(shí)間的關(guān)系

2.4 ΔE值與西蘭花維生素C含量的關(guān)系

西蘭花中富含大量的維生素C，而維生素C在高溫條件下易氧化分解。國艷梅（2008）等[10]曾使用色差儀估測番茄果實(shí)番茄紅素含量，路緒強(qiáng)（2021）等[11]使用色差儀快速檢測西瓜番茄紅素含量，因此為闡明ΔE值與西蘭花中維生素含量的關(guān)系，本研究測定了不同ΔE值條件蒸制的西蘭花以及生西蘭花的維生素C含量，并計(jì)算得到維生素C保留率，得到如圖7所示結(jié)果?？梢钥闯鲭S著ΔE值的逐漸升高，維生素C含量和保留率逐漸降低，這是由于隨著ΔE值的升高，腔體內(nèi)蒸汽量減小，氧含量升高，加速了維生素C的氧化分解[6]。

圖7 蒸汽量與維生素C含量的關(guān)系

3 結(jié)論

綜上所述，通過對0.20、0.45、0.80 g/(min·L)三種蒸汽量條件下蒸制的西蘭花進(jìn)行人工NCS色卡和色差儀色差數(shù)值的采集，獲得的ΔG值、b值、Δb值及ΔE值等指標(biāo)對不同蒸汽量蒸制西蘭花色澤區(qū)分評價(jià)的結(jié)果，最終本研究認(rèn)為評價(jià)準(zhǔn)確率最高（87.5%）變異系數(shù)最小的ΔE值能夠細(xì)化西蘭花色澤區(qū)分評級，且在現(xiàn)有蒸烤一體機(jī)蒸汽量范圍內(nèi)ΔE值同蒸汽量之間呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.9836。此外，ΔE值的大小還一定程度上表征了烹飪時(shí)間和維生素C含量大小，隨著ΔE值的升高，烹飪時(shí)間逐漸增加，而維生素C含量和保留率逐漸下降。ΔE值由于通過色差儀獲得，評價(jià)結(jié)果更為客觀，對測試員的經(jīng)驗(yàn)要求更低，在實(shí)際應(yīng)用中可以通過對ΔE值進(jìn)行界定，通過界定值對蒸烤一體機(jī)的蒸汽量進(jìn)行評價(jià)分級。