食品原料学果蔬实验.docx
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食品原料学果蔬实验.docx
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食品原料学果蔬实验
实验果蔬表面颜色的测定——色差仪
【实验目的】
1.了解表征果蔬表面颜色的常用表色系统,掌握各参数的具体含义;
2.了解色差仪的基本构造、工作原理和使用方法;
3.熟练运用色差仪开展果蔬表面颜色测定分析。
【实验原理】
表面颜色是果蔬的重要品质指标之一。
表面颜色不仅影响到消费者的感官判断,颜色变化还能直接反映果实的成熟度、新鲜度以及内部品质的变化。
研究表明,果蔬表面颜色与果实硬度、糖和酸含量等内部品质具有较好的相关性,通过对表面颜色的测定可预测果实内部品质。
在果蔬采后的分级中,颜色是一个重要的指标;基于计算机视觉所获取的果蔬表面颜色特征,是实现产品的快速、无损检测分析的重要依据。
常用的颜色表色系统包括孟塞尔表色系统、La*b*表色系统、LCH表色系统等,各个表色系统具有不同的特点。
孟塞尔(Munsell)表色系统由美国艺术家Munsell于1898年发明,1905年正式确立。
该系统用3000多张色卡组成色彩空间,直接表达色彩三要素(图2-1)。
孟塞尔表色系统的色彩空间的垂直轴表示明度,最上为白色,最下为黑色,中间为一系列的中性灰色,同明度平面的颜色明度相同;每明度平面上,按照角度逐渐变化的是色相,其极坐标角度可以表示该位置的色相;色彩到垂直轴之间的距离代表的是饱和度,越靠近垂直轴饱和度越低,越靠近周边饱和度越高。
CIELAB(CIEL*a*b*)色度空间是1976年国际照明委员会推荐的均匀颜色空间,用假想的球形三维立体结构表示色彩(图2-2),是用于仪器测色的表色系统,可以测定连续的、精确的色度值。
在CIELAB表色系统,中轴是明度轴,上白下黑,中间为亮度不同的灰色过度。
此轴称为L*轴。
L*称为明度指数,L*=0表示黑色,L*=100表示白色。
中间有100个等级。
色圆上有一个直角坐标,即a*、b*坐标方向。
+a*方向越向外,颜色越接近纯红色;-a*方向越向外,颜色越接近纯绿色。
+b*方向是黄色增加,-b*方向蓝色增加(图2-3)。
图2-1孟塞尔表色系统的色彩空间
图2-2L*a*b*表色系统的色彩空间 图2-3L*a*b*表色系统的结构
L*a*b*表色系统中可以计算出两种色彩的色差△Eab*,△Eab*=(△L*2+△a*2+△b*2)1/2,其中△L*=L1-L2、△a*=a*1-a*2、△b*=b*1-b*2,即两点间三坐标值的差。
△E*ab与观察感觉的关系如表1所示。
表2-1△Eab*值与观察感觉(引自李里特,)
△Eab*值
感觉到的色差程度
0~0.5
极小的差异(trace)
0.5~1.5
稍小的差异(slight)
1.5~3.0
感觉到有差异(noticeable)
3.0~6.0
较显著差异(appreciable)
6.0~12.0
很明显差异(much)
12.0以上
不同颜色(verymuch)
L*C*H○表色系统:
由于L*a*b*表色系统中的a*和b*不能单独、明确表达彩度及色相,为此CIE又制定了L*C*H○表色系统(图2-4)。
L*C*H○表色系统也是针对仪器测色的表色系统,采用与L*a*b*表色系统相同的色彩空间,可以定位连续的比色的色度值。
L*、C*、H○三个参数与孟塞尔表色系统结构相似,可反映色彩给人的心理感受。
L*同样代表明度;C*称为饱和度(metricchroma),表现为对象的坐标点与纵轴之间的垂直距离,用以表示比色的饱和度;C值越大,色彩越纯。
H○称为色相角(MetricHueAngle),表现为对象的坐标点与原点连结成的直线与a*轴(红色方向)之间的夹角,即tan(b*/a*),用以表示不同的比色所得的色相。
图2-4L*C*H○表色系统的色彩空间及结构
色差计是一种常见的光电积分式测色仪器,它仿照人眼感色的原理,采用能感受红、绿、蓝三种颜色的受光器,将各自所感受的光电流加以放大处理,得出各色的刺激量,从而获得这一颜色的信号。
测色色差计主要包括测头、数据处理器(含显示器及打印机)、直流电源及附件四部分。
测色仪测头由照明光源,滤色器,硅光电池,隔热玻璃,凸透镜导光筒,挡板,积分球等组成。
当仪器内部的标准光源照射被测物体,在整个可见光波长范围内进行一次积分测量,得到透射或反射物体色的三刺激值和色品坐标,并通过专用微机系统给出被测样品的相关色差参数值。
这是一种操作简便的光学分析仪器。
【实验材料】
苹果、梨、桃、柑橘、香蕉、番茄、茄子、辣椒等。
【仪器设备】
色差仪。
【实验步骤】
1.打开电源
将电源开关打开,仪器显示操作界面或指示灯亮,表明仪器已有电源输入;
2.预热
仪器通电后,仪器自动进入10min倒计时预热时间,使光源和光电探测器稳定;
3.调零
经预热结束后,仪器自动进入调零状态。
仪器显示“调零”,此时将光学测试头垂直放在黑色调零用的黑筒上,按下“执行”键,几秒后仪器提示调零结束,并自动转入调白操作;
4.调白
当仪器显示“调白”时,将光学测试头放在标准白板上,按“执行”键,几秒后仪器提示白结束,并自动转入允许测试状态;
5.样品测定
当仪器显示“测试样品”时,先将测试的果蔬样品放置于光学测试头下,将测头与果蔬表面紧密接触,按“执行”开关,完成一次测试;
6.选择表色参数
读取L*、a*、b*、C*、H○值;
7.重复测定
单个样品,重复测定取其平均值;
8.关机
当一批样品测色结束后,关上POWER开关,指示灯灭,切断电源,收好标准白板、黑筒等。
【实验结果与计算】
测定编号
L*
a*
b*
C
H○
1
2
3
4
平均值
【注意事项】
1.色差仪是精密的光学仪器,须放置于温度恒定、干燥、无振动的地方;避免高温、高湿和大量灰尘,避免直射阳光或强光下操作;
2.散热的通风孔请勿堵塞;
3.不要用挥发性液体或者化学抹布擦拭仪器表面,特别是避免液体进入仪器内部;
4.光学测试探头属于贵重易坏物品,样品与光学测试头的接触一定要缓慢、避免受力损坏;也不要用手去触摸光学测试头的内部;
5.不同生产厂家的仪器操作界面不同,但大都经过“通电”、“预热”、“调零”、“调白”和“测试”这些步骤。
【思考题】
比较同一果实不同部位、同种果实不同成熟度的颜色差异,计算△Eab*值,通过表2-1比较其颜色是否存在差异及差异大小?
实验果蔬可溶性固形物含量的测定—折射仪法
【实验目的】
1.掌握可溶性固形物(TotalSolubleSolid,TSS)的概念;
2.掌握手持式糖量仪的工作原理和操作方法;
3.运用糖量仪测定果蔬的可溶性固形物含量。
【实验原理】
可溶性固形物(TSS)是指所有溶解于水的化合物的总称,包括糖、酸、维生素、矿物质等。
在果蔬中,可溶性固形物与其含糖量成正比,是衡量果品品质的重要指标。
利用手持式糖量仪测定果蔬中的总可溶性固形物含量,可大致表示果蔬的含糖量,了解果蔬的品质,估计果实的成熟度,了解果蔬贮藏过程中的变化。
光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现象,且入射角正弦之比恒为定值,此比值称为折光率。
果蔬汁液中可溶性固形物含量与折光率在一定条件下(同一温度、压力)成正比例,故测定果蔬汁液的折光率,可求出果蔬汁液的浓度(含糖量的多少)。
常用仪器是手持式折光仪,也称糖镜、手持式糖度计,该仪器的构造如下图(6-1)所示。
图6-1手持式糖量仪
【实验材料】
苹果、梨、桃、柑橘、香蕉、番茄等。
【仪器设备及用品】
手持式糖量仪,蒸馏水,烧杯,滴管,卷纸,纱布等。
【实验步骤】
1.样品制备
果蔬样品取可食部位,切碎、混匀。
称取一定量的样品经高速匀浆机匀浆,用两层纱布挤出均浆汁,备用。
也可取可食部位进行榨汁,经两层纱布过滤后,获得果汁备用。
在野外操作时,也可以直接取果蔬可食部位,挤出少许果汁用于测定。
2.折光仪调零
打开手持式糖量仪保护盖,用干净的纱布或卷纸小心擦干棱镜玻璃面,注意勿损镜面。
待镜面干燥后,在棱镜玻璃面上滴2-3滴蒸馏水,盖上盖板,使蒸馏水遍布棱镜的表面。
将仪器处于水平状态,进光孔对向光源,调整目镜,使镜内的刻度数字清晰,检查视野中明暗交界线是否处在刻度的零线上。
若与零线不重合,则旋动刻度调节螺旋,使分界线面刚好落在零线上。
3.样品测定
打开盖板,用纱布或卷纸将水擦干,然后如上法在棱镜玻璃面上滴2-3滴果蔬汁样品,进行观测,读取视野中明暗交界线上的刻度(图6-2)。
重复三次。
同时记录测定时的温度。
图6-2折光仪刻度表
【实验结果与计算】
测定温度不在20℃时,查附录1将检测读数校正为20℃标准温度下的可溶性固形物含量。
未经稀释的样品,温度校正后的读数即为试样的可溶性固形物含量;稀释后的试样,需要将此数值乘以稀释倍数。
果蔬品种
总可溶性固形物含量(%)
平均(%)
读数1
读数2
读数3
【注意事项】
1.折光仪使用前需要校准调零;
2.测定结果受温度影响,参考表1进行调整。
3.需要多次测定,取其平均值
【思考题】
果蔬可溶性固形物与糖含量之间的关系?
实验果蔬pH值、可滴定酸含量和糖酸比的测定
【实验目的】
1.了解果蔬pH值与可滴定酸的区别;
2.掌握果蔬pH值与可滴定酸的测定方法;
3.了解固酸比的计算方法。
【实验原理】
酸味是果实的主要风味之一,是由果实内所含的各种有机酸引起的,主要是苹果酸、柠檬酸、酒石酸,才外还有少量的草酸、水杨酸和醋酸等。
果品品种种类不同,含有有机酸的种类和数量也不同。
如仁果类、核果类主要是苹果酸;葡萄只要是酒石酸,柑橘类以柠檬酸为主。
果蔬的酸味并不取决于酸的总含量,而是由它的pH值决定。
新鲜果实的pH值一般在3~4之间,蔬菜在5.0~6.4之间。
果蔬中的蛋白质、氨基酸等成分,能阻止酸过多的解离,因此限制氢离子的形成。
果蔬经加热处理后,蛋白质凝固,失去缓冲能力,使氢离子更多的增加,pH值下降,酸味增加。
果蔬的pH值可以通过榨汁,汁液经酸度计测定读数;果蔬含酸量测定是根据酸碱中和原理,即用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定,故测出来的酸量又称为总酸或可滴定酸。
糖酸比通常用可溶性固形物含量与含酸量之比来表示,即所谓固酸比。
它是果品特征风味指标,是果品化学成熟和感官成熟的指针。
果品刚开始成熟时,由于糖含量低、果酸含量高,固酸比低,果实味酸。
在成熟过程中,果酸降解、糖含量增加,糖酸比升高。
过熟果品由于果酸含量非常低而失去特征风味。
【实验材料】
苹果、桃、梨、番茄、柑橘等。
【仪器设备及用品】
酸度计(pH计)、榨汁机、高速组织捣碎机、50ml或10ml碱性滴定管、200ml容量瓶、20ml移液管、100ml烧杯、研钵、分析天平、漏斗、棉花或滤纸。
【试剂及配制】
1.0.1mol/L氢氧化钠标准溶液:
(1)配制:
称取化学纯NaOH4g,溶于1000ml蒸馏水中。
(2)标定:
称取在105℃干燥至恒重的基准邻苯二甲酸氢(KHP)钾约0.6g,精密称定,加新沸过的冷水50ml,振摇,使其尽量溶解;加酚酞指示液2滴,用NaOH滴定;在接近终点时,应使KHP完全溶解,滴定至溶液显粉红色。
每1mlNaOH滴定液(0.1mol/l)相等于20.42mg的KHP。
N(NaOH)=m/(M*V)
式中:
m—KHP的重量;
V—所消耗的NaOH溶液体积;
M—KHP的分子量(204.22)。
2.1%酚酞指示剂:
称取酚酞0.1g,溶解于10ml95%乙醇中。
【实验方法】
9.1pH值的测定
果蔬样品取可食部位,经榨汁机榨汁。
多汁水果可以直接捣碎。
汁液采用脱脂棉过滤,直接使用酸度计读取滤液的pH值。
9.2可滴定酸的测定
1.样品制备
果蔬样品洗净、沥干,用四分法分取可食部分切碎混匀,称取250g,准确至0.1g,放入高速组织捣碎机内,加入等量蒸馏水,捣碎1~2min。
每2g匀浆折算为1g试样,称取匀浆50g,准确至0.1g,用100mL蒸馏水洗入250mL容器瓶,置75~80℃水浴上加热30min,其间摇动数次,取出冷却,加水至刻度,摇匀过滤。
滤液备用。
2.电位滴定法
将盛滤液的烧杯置于磁力搅拌器上,放入搅拌棒,插入玻璃电极和甘汞电极,滴定管尖端插入样液内0.5~1cm,在不断搅拌下用氢氧化钠溶液迅速滴定至pH6,而后减慢滴定速度。
当接近pH7.5时,每次加入0.1~0.2mL,并于每次加入后记录pH读数和氢氧化钠溶液的总体积,继续滴定至少pH8.3,在pH8.1±0.2的范围内,用内插法求出滴定至pH8.1所消耗的氢氧化钠溶液体积。
3.指示剂滴定法
根据预测酸度,用移液管吸取50或100mL样液,加入酚酞指示剂5~10滴,用氢氧化钠标准溶液滴定,至出现微红色30s内不退色为终点,记下所消耗的体积。
注:
有些果蔬样液滴定至接近终点时出现黄褐色,这时可加入样液体积的1~2倍热水稀释,加入酚酞指示剂0.5~1mL,再继续滴定,使酚酞变色易于观察。
9.3糖酸比的测定
1.SSC测定
参考可溶性固形物的测定方法测定果实的含糖量。
2.糖酸比=可溶性固形物含量/可滴定酸含量。
【实验结果与计算】
1.内插法计算pH值8.1时消耗氢氧化钠毫升数
数学内插法即“直线插入法”,引入到本实验中,其原理是,若A点(pH值小于8.1时,消耗的氢氧化钠体积记为V1,滴定pH值记为滴定pH1),B(pH值大于8.1时,消耗的氢氧化钠体积记为V2,滴定pH值记为滴定pH2)为两点,则点P(pH值为8.1时,消耗的氢氧化钠体积记为VX)在上述两点确定的直线上。
(8.1-pH1)/(VX-V1)=(pH2-pH1)/(V2-V1)
求得VX即为定至pH8.1所消耗的氢氧化钠溶液体积。
2.可滴定酸含量的计算
计算公式:
V×N×折算系数×B
含酸量(%)=――――——————――×100
b×A
式中:
V—NaOH液用量(毫升)
N—NaOH液当量浓度(mol/L)
A—样品克数
B—样品液制成的总毫升数
b—滴定时用的样品液毫升数
折算系数以果蔬主要含酸种类计算,如苹果、梨、桃、杏、李、番茄、莴苣主要含苹果酸,以苹果酸计算,其毫克当量为0.067g;柑橘类以柠檬酸计算,其毫克当量为0.064g;葡萄以酒石酸计算,其毫克当量为0.075g。
3.糖酸比的计算
糖酸比=可溶性固形物含量/可滴定酸含量
【注意事项】
1.酸度计使用前先预热、校准;
2.本实验所有蒸馏水应是不含二氧化碳的或中性蒸馏水,可在使用前将蒸馏水煮沸、放冷,或加入酚酞指示剂用0.1mol/L氢氧化钠溶液中和至出现微红色。
3.在测定可滴定酸的研究中,也可以采用果蔬直接榨汁,取定量汁液(10ml)稀释后(加蒸馏水20ml),后直接用0.1mol/LNaOH液滴定,以每升果汁中的氢离子浓度代表果蔬含酸量。
【思考题】
在测定果蔬可滴定酸含量时,为何均浆后的粗提液需要在75~80℃水浴上加热30min?
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