Застосування колориметра для оцінки кольору плодів баклажанів
У цій статті використовується портативний спектрофотометр для виявлення відмінностей у кольорі шкірки та чашечки п'яти різних матеріалів баклажанів, включаючи світлочутливі та світлонепроникні. Результати показали, що результати виявлення колориметром можуть дійсно відображати відмінності у видимих колірних характеристиках баклажанів, які є більш точними, ніж результати спостереження неозброєним оком. Це може відображати тонкі відмінності в кольорі різних матеріалів. Різниця в кольорі плодів між зеленими і фіолетовими баклажанами в основному розподіляється в діапазоні довжин хвиль 650-700 нм. Результати дослідження забезпечують новий підхід до виявлення кольорового вигляду баклажанів та інформаційну підтримку для селекції сортів баклажанів і дослідження механізму формування кольору плодів.
Solanume longena L., також відома як диня Луосу, диня Куньлунь, баклажанна диня, фіолетова диня тощо, є однорічною або багаторічною рослиною роду пасльонових (Solanaceae). Китай є найбільшим у світі виробником і споживачем баклажанів, які відіграють важливу роль в овочівництві Китаю. Колір шкірки баклажанів є важливою якісною та комерційною ознакою баклажанів. За кольором шкірки плодів баклажани можна класифікувати на різні типи, такі як фіолетово-чорні баклажани, фіолетово-червоні баклажани, червоні баклажани, зелені баклажани та білі баклажани. Споживачі в різних регіонах мають різні уподобання щодо кольору плодів. В даний час на ринку в основному домінують фіолетово-чорні сорти баклажанів. Існує два різних типи фіолетово-чорних баклажанів. Один з них - світлочутливий сорт, який освітлює колір шкірки в умовах низької освітленості і навіть стає зеленим або білим в темних умовах; другий тип - світлий тьмяний сорт, який мало змінює колір шкірки в умовах низької освітленості. Навіть у темряві колір шкіри залишається глибоким пурпурно-червоним. Досягнуто певного прогресу в дослідженні механізму забарвлення плодів у світлочутливих і світлочутливих баклажанів. Вплив світла на колір шкірки баклажанів в основному досягається шляхом регулювання біосинтезу антоціанів і хлорофілу. Синтез антоціанів у світлочутливих баклажанів відбувається світлозалежним шляхом, тоді як синтез антоціанів у світлочутливих баклажанів може відбуватися двома шляхами: світлозалежним і не залежним від світла. Однак існуючі дослідження кольору плодів баклажанів в основному спираються на візуальне спостереження для ідентифікації та виявлення кольору шкірки баклажанів. Необхідно провести більше досліджень щодо точного виявлення за допомогою приладів та обладнання.
Вимірювач хроматичної аберації - це прилад, який безпосередньо вимірює колориметричний індекс поверхні об'єкта за допомогою фотоелектричного інтегруючого елемента зі специфічною спектральною чутливістю і простору кольоровості CIELAB, який широко використовується на міжнародному рівні. Для галузей промисловості, де потрібно лише контролювати колір об'єкта, але не потрібно підбирати колір, він має переваги швидкої швидкості вимірювання і високої точності. Колориметри широко використовуються для визначення кольору в сільськогосподарських полях таких як м'ясо, борошно, фрукти та чай. Вони ще не набули широкого застосування у виробництві овочів та виявленні продуктів і використовуються лише для суміжних досліджень. Колір і зовнішній вигляд овочевих продуктів, особливо баклажанів, залежать від безпосереднього сенсорного сприйняття. Щоб виявити тонкі відмінності в кольорі шкірки баклажанів між світлочутливими і світлонепроникними типами, в цій роботі використовувався прилад для вимірювання різниці кольорів для вимірювання кольору плодів п'яти матеріалів баклажанів, щоб забезпечити основу для вивчення механізму забарвлення плодів баклажанів і запропонувати нові ідеї для виявлення зовнішнього вигляду овочів і розведення нових сортів баклажанів.
1. Матеріали та методи
1.1 Матеріали та обладнання
Існує 5 різних видів баклажанів, як показано в таблиці 1.
Портативний спектрофотометр CS-600виробництва Hangzhou CHNSpec Technology Co., Ltd. Це колориметр отримує дані про кольоровість, визначаючи відбиття 31 довжини хвиль світла з інтервалами 400-700 нм і 10 нм на поверхні об'єкта, включаючи коефіцієнт відбиття, загальну різницю кольорів E, яскравість (чорного і білого) L, червоно-зелений a і жовтий, синій b.
Таблиця.1 Порівняння кольору плодів, чашечки та підчашечки п'яти різних видів баклажанів
Пункт | різновиди | Джерело | Тип | Колір шкірки фруктів | Колір чашолистка | Колір чашечки |
1 | Green Delicious | Купити | Тупий тип | Фіолетовий чорний | Фіолетовий Чорний | Зелений |
2 | ТЗ99 | Самоосвіта | Тупий тип | Фіолетовий чорний | Фіолетовий Чорний | Зелений |
3 | 98 | Я Освіта | Змішаний тип | Фіолетовий чорний | Лаванда. | Фіолетовий. |
4 | 9798 | Самоосвіта | Змішаний тип | Фіолетовий чорний | Лаванда. | Фіолетовий. |
5 | 10012 | Самоосвіта | Світлочутливий тип | Фіолетовий чорний | Зелений | Фіолетовий. |
1.2 Методи тестування
Використовуйте колориметр, щоб виміряти різницю кольорів дані різних сортів баклажанів. Відберіть по 5 баклажанів для кожного сорту, що повторюється 5 разів. Спочатку налаштуйте колориметр на чорно-білий колір. Потім виберіть 1 "зелену ручку" і очистіть її від шкірки в рівномірно забарвленій точці посередині баклажана, довжиною 5 см і шириною 4 см. Помістіть зовнішню шкірку щільно до тестового отвору, повністю закриваючи тестовий отвір. Натисніть кнопку тесту, і результат тесту буде використаний як стандартне значення, позначене як S1Після цього тим же методом визначали значення різниці кольорів баклажанів, що залишилися, S2-S25. Метод вимірювання різниці кольору нижнього чашолистка такий самий, як і для кольору шкірки плоду. Зніміть шкірку в місці, вкритому чашолистками, довжиною 3 см і шириною 3 см. Результати вимірювань послідовно записують у вигляді P1-P25.
1.3 Статистичний аналіз даних
Проведіть дисперсійний аналіз тестових даних за методом Дункана за допомогою програми DPS, а також виконайте аналіз графіків за допомогою програми Microsoft Office Excel 2007.
2. Результати та аналіз
2.1 Аналіз різниці в кольорі шкірки
Як показано в Таблиці 2, загальна різниця в кольорі п'яти матеріалів не показала значних відмінностей; Δ E знаходиться в межах від 1,15 до 1,63. Серед них "98" має найменший показник - 1,15, "TK99" - максимальний, 1,63; різниця між ними становить лише 0,48; "Green Jiao Zi" є найближчим до "TK99". Яскравість L коливається від 25,94 до 28,02. Значна різниця між 'Green Bajiao Zi' і '10012' вказує на те, що 'Green Bajiao Zi' має найяскравіший епідерміс, а '10012' - найтемніший епідерміс. Червоно-зелене значення a показує значні відмінності між '9798' і 'TK99'. Жовто-блакитні значення для сорту '10012' є найнижчими, що свідчить про значні відмінності від інших сортів. Як показано на рисунку 1, на кривих спектрального відбиття різних матеріалів "Green Bajiao" і "TK99" утворюють групу, тоді як інші три матеріали утворюють групу; з точки зору різного спектрального відбиття, 400-650 нм є групою, 660-670 нм є групою і 680-700 нм є групою; в цілому, до 650 нм не було значної різниці в спектральному відбитті серед п'яти сортів. Після 650 нм різниця поступово стала очевидною і суттєво розділилася на дві групи.
Таблиця.2 Порівняння результатів вимірювання колориметрії шкірки фруктів
Пункт | Зразок | L | a | b | AE | 400 nm | 410 nm | 420 nm | 640 nm | 650 nm | 660 nm | 670 nm | 680 nm | 690 nm | 700 nm |
1 | Green Delicious | 28.02a | -0.44ab | 2.71a | 1.55a | 5.02a | 4.72a | 4.65a | 5.85a | 6.16a | 6.90a | 8.05a | 10.61a | 17.19a | 25.64a |
2 | ТЗ99 | 26.76ab | -0.21b | 2.63a | 1.63a | 4.79a | 4.43a | 4.31a | 5.29a | 5.59ab | 6.55ab | 8.24a | 11.59a | 18.54a | 25.77a |
3 | 98 | 27.21ab | -0.41ab | 2.62a | 1.15a | 4.89a | 4.58a | 4.51a | 5.50a | 5.52ab | 5.73bc | 6.13b | 7.38b | 10.62b | 15.24b |
4 | 9798 | 27.07ab | -0.51a | 2.32ab | 1.16a | 4.86a | 4.58a | 4.53a | 5.37a | 5.33ab | 5.51c | 5.84b | 6.84b | 9.50b | 13.44b |
5 | 10012 | 25.94b | -0.34ab | 1.98b | 1.31a | 4.68a | 4.45a | 4.30a | 5.14a | 5.13b | 5.29c | 5.56b | 6.57b | 9.66b | 14.61b |
Примітка: Δ E - загальна різниця кольорів, L - яскравість (чорного і білого), a - червоного і зеленого, b - жовтого і синього.
Таблиця 3 Порівняння результатів вимірювань колориметра під чашечкою
Пункт | Зразок | L | a | b | AE | 400 nm | 410 nm | 420 nm | 480 nm | 4 90 nm | 650 nm | 660 nm | 680 nm | 690 nm | 700 nm |
1 | Green Delicious | 26.93a | 7.60c | 3.73b | 2.89a | 5.16a | 4.65a | 4.32a | 4.50a | 4.48a | 10.91ab | 12.97ab | 19.15ab | 27.49a | 34.00a |
2 | ТЗ99 | 26.30a | 5.60c | 2.17ab | 3.46a | 5.24a | 4.77a | 4.41a | 4.57a | 4.54a | 9.38a | 11.83a | 19.44ab | 27.82a | 34.54a |
3 | 98 | 36.11b | 14.26b | 2.22ab | 12.71b | 9.37b | 8.92bc | 8.53bc | 8.04b | 7.31a | 15.79bc | 15.42ab | 17.88ab | 25.73a | 32.76a |
4 | 9798 | 36.40b | 16.99a | -1.16a | 15.34b | 10.75b | 10.37c | 9.95c | 8.39b | 7.43a | 17.08c | 17.19b | 21.38b | 30.44a | 38.53a |
5 | 10012 | 57.62c | -9.06d | 38.81c | 50.63c | 8.72b | 7.77b | 7.02b | 10.27b | 11.32b | 18.84c | 15.89ab | 15.89a | 25.56a | 36.39a |
Рис.1 Лінійна діаграма Діаграма спектрального відбиття кольору шкіри
2.2 Аналіз різниці кольорів під чашечкою
Як показано в таблиці 3, загальна різниця кольору під чашечкою п'яти матеріалів показала значні відмінності; Δ E становить від 2,89 до 50,63. Серед них "Green Hand Jiaozi" має найменшу різницю - 2,89'10012' максимальна - 50,63; різниця між ними становить 47,74; загалом вона поділяється на три групи, причому "Green Baby" і "TK99" складають одну групу, обидві з яких мають менші значення'98', а "9798" утворюють групу з помірними значеннями'10012' є окремою групою з найбільшим значенням. Яскравість L знаходиться в межах від 26.93 до 57.62. Числова картина узгоджується з Δ E і також поділяється на 3 групи, з найвищим значенням '10012', що вказує на його найсвітліший колір, кольори 'Lvbajiao Zi' і 'TK99' є найтемнішими, тоді як '98' і '9798' знаходяться посередині, що узгоджується з їхніми видимими ознаками. Червоно-зелене значення a також поділяється на ті ж три групи, з тією різницею, що "10012" має зелений колір, тоді як інші чотири матеріали - червоний. Жовто-блакитне значення b, відмінне від видимих ознак, "9798" має найменше значення -1,16, що вказує на синюватий колір, "10012" - максимальне, 38,81, що вказує на дуже жовтий колір; між іншими трьома матеріалами немає суттєвої різниці. Як показано на рисунку 2, на кривих спектрального відбиття різних матеріалів загальні та видимі властивості узгоджуються і поділяються на три групи: "Green Jiaozi" і "TK99" згруповані, "98" і "9798" згруповані, а "10012" згрупований окремо. Що стосується різної спектральної відбивної здатності, то при 400-470 нм різниця між значеннями "Green Bajiao Zi" і "TK99" дуже мала і низька, в той час як значення інших трьох матеріалів відносно близькі, близько 9; при 480-650 нм п'ять матеріалів показали значні відмінності, причому "10012" має найвищу відбивну здатність, в той час як інші чотири матеріали мають значення менше 10; при 660-700 нм різниця не є значною, але загальне значення відносно високе і зростає з довжиною хвилі. Загалом, спектральна відбивна здатність п'яти матеріалів демонструвала абсолютно різні характеристики між трьома діапазонами 400-470, 480-650 і 660-700 нм, узгоджуючись лише з їхніми видимими властивостями в діапазоні 480-650 нм.
Рис.2 Лінійна діаграма спектрального відбиття під чашечкою
3. Обговорення та висновки
3.1 Результати виявлення інструменту для визначення різниці кольорів можуть дійсно відображати відмінності у видимих колірних ознаках баклажанів
Результати експерименту показують, що результати виявлення колориметра узгоджуються з сенсорними результатами (ознаками зовнішнього вигляду кольору баклажанів) на макрорівні, і можливо використовувати колориметр для виявлення того, чи може колір баклажанів відповідати вимогам. Колір шкіри 5 матеріалів баклажанів у цьому експерименті - темно-фіолетовий, з невеликими відмінностями за кольором і яскравістю; при погляді неозброєним оком різниця незначна; результати тесту на колориметрі, Δ E також не досягли значного рівня. Що стосується кольору під чашечкою, то його можна розділити на три типи при розгляді неозброєним оком, а саме фіолетово-чорний, світло-фіолетовий і зелений, зі значними відмінностями; результати визначення колориметра, Δ E також показали значні відмінності, зі значеннями, ідентичними тим, що спостерігаються неозброєним оком. З цього видно, що результати детектування колориметром добре узгоджуються з сенсорними результатами, і колориметр можна використовувати для визначення кольору баклажанів.
3.2 Результати детектування колориметром точніші, ніж ті, що спостерігаються неозброєним оком
Колориметр, окрім загальної різниці кольорів Δ, крім E, має ще три дані, а саме L, a і b, що представляють значення кольоровості кольору об'єкта, яке є координатою колірного простору цього кольору. Будь-який колір має унікальне значення координат. Серед них L представляє яскравість (чорний і білий), a - червоний і зелений, а b - від жовтого до синього; Δ значення L+ вказує на більш яскравий колір, Δ значення L- вказує на темний, Δ значення A+ вказує на червонуватий колір, Δ значення a- вказує на зеленуватий колір, Δ значення b+ вказує на жовтуватий колір, Δ значення b- вказує на синюватий колір. Як показано в таблиці 2, хоча 5 матеріалів Δ Різниця в E не є значною, значення L, a і b показують певні відмінності' Існує значна різниця в яскравості між 'Lvbajiao Zi' і '10012', причому 'TK99' і '9798' показують значну різницю в червоному і зеленому кольорі, а '10012' і 'Lvbajiao Zi', 'TK99' і '98' показують значну різницю в жовтому і синьому кольорі. Ці відмінності важко розрізнити на око; Δ E також не може показати цю різницю. З цього видно, що дані виявлення приладу для визначення різниці в кольорі є більш повними і точними.
3.3 Результати виявлення колориметра можуть відображати тонкі відмінності в кольорах різних матеріалів
Порівнюючи відбивну здатність різних матеріалів для різних довжин хвиль світла, можна отримати більш точні результати і виявити більш тонкі відмінності. Як показано на рисунку 2, значення повного спектру не показують значної різниці у відбивній здатності п'яти матеріалів до 650 нм. Після 650 нм різниця стає все більш і більш значною і, зрештою, поділяється на дві групи. "Green Bajiao" і "TK99" утворюють одну групу (світлочутливий тип), тоді як "98", "9798" і "10012" утворюють іншу групу (світлочутливий тип, світлочутливий комбінований тип). Таким чином, різниця в кольорі шкірки між зеленими і фіолетовими баклажанами полягає в основному в довгохвильовому діапазоні 650-700 нм. Як показано на рисунку 3, існує значна різниця у відбивній здатності різних довжин хвиль світла під різними матеріалами чашечок, в основному зосереджена в середньому діапазоні довжин хвиль 500-650 нм. Його можна розділити на три групи: фіолетово-фіолетові баклажани (світлочутливий пасивно комбінований тип), фіолетово-фіолетові баклажани (світлочутливий тип) і зелено-фіолетові баклажани (світлочутливий тип). Таким чином, довжина хвилі 650 нм є важливим вузлом. Механізм утворення кольору світлочутливих і світлонечутливих баклажанів може генеруватися під дією світла з довжиною хвилі вище 650 нм і нижче 650 нм, відповідно. Тонкі відмінності у спектральному відбиванні цих п'яти різних матеріалів забезпечують новий підхід до вивчення механізму утворення кольору баклажанів.
Автор: Го Шопенг