色差儀在茄子果色評價中的應用

郭守鵬，黃昌見，盧緒鵬，杜 巖，張 文，齊增敏

（濟南市農業科學研究院，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及消費大國[1]，茄子在我國蔬菜生產中占有重要地位[2]。茄子果皮顏色是茄子重要的品質性狀和商品性狀。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為綠色或白色；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控花青素和葉綠素的生物合成實現的[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，采用儀器設備進行精確檢測的相關研究較少[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指標的儀器，對只需要控制物體顏色而不需配色的行業來說，具有測量速度快、精度高的優點。目前，色差儀已經廣泛應用于肉類、面粉、水果及茶葉等農業領域顏色的檢測中[11-12]，在蔬菜生產和產品檢測上尚未廣泛應用，僅用于相關研究[13-14]。蔬菜產品特別是茄子產品的顏色外觀，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，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。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，獲得色度值數據，數據包括反射率、整體色差E、明暗度（黑白）L、紅綠色a和黃藍色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據，每個品種選取5 個茄子，即5 次重復，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，測試結果作為標準值，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，測定結果依次記為P1～P25。

1.3 數據統計分析

使用DPS 軟件Duncan 方法對測試數據進行方差分析，用Microsoft Office Excel 2007 軟件進行圖表分析。

2 結果與分析

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’表現出顯著差異。黃藍值b，‘10012’最低，與其他品種表現出較顯著差異。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，數值都較小；‘98’和‘9798’為一組，數值中等；‘10012’單獨一組，數值最大。明暗度L在26.93～57.62 之間，數值規律與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。黃藍值b，與表觀性狀不同，‘9798’最小，為-1.16，表示偏藍；‘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’數值差異極小且較低，其余三個材料數值較為接近，在9 左右；480～650 nm 處，五個材料表現出較大差異，‘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，總體數值較高，并隨波長變長而增高。總體來看，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 討論與結論

3.1 色差儀檢測結果可真實反映茄子顏色表觀性狀的差異

試驗結果顯示，色差儀檢測結果與感官結果（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；色差儀檢測結果，ΔE同樣表現出顯著差異，數值與肉眼觀看分組完全相同。由此可見，色差儀檢測結果與感官結果具有高度的一致性，色差儀可用于茄子顏色的檢測。

3.2 色差儀檢測結果比肉眼觀測結果更加精確

色差儀除了整體色差ΔE之外，還有三個數據，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，任何顏色都有唯一的坐標值。其中，L代表明暗度（黑白），a代表紅綠色，b代表黃藍色，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[15]。如表2 所示，雖然5個材料ΔE差異不顯著，但是L、a、b值卻表現出了一定的差異。‘綠把嬌子’與‘10012’在亮度上表現出顯著差異，‘TK99’與‘9798’在紅綠色上表現出顯著差異，‘10012’與‘綠把嬌子’‘TK99’‘98’在黃藍色上表現出顯著差異。這些差異通過眼睛則較難進行分辨，ΔE也無法表現出這種差異。由此可見，色差儀檢測數據更加全面精確。

3.3 色差儀檢測結果可反映出不同材料顏色的細微差異

通過對比不同材料對不同波長光的反射率，可以得出更加精細的結果，發現更加細微的差異。如圖2，全光譜數值顯示，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 波長是一個重要節點，光敏型茄子和光鈍型茄子顏色產生機理可能由650 nm以上波長和650 nm 以下波長的光分別作用產生。這5 個不同材料在不同光譜反射率上的細微差異，為研究茄子顏色產生機理提示了一種新的思路。