第四章 食品的光学性质.ppt

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1、第四章第四章 食品的光学性质食品的光学性质1 光学性质的应用光学性质的应用 食品的感官色泽食品的感官色泽呈现色彩视觉信息；呈现色彩视觉信息；美食四大要素美食四大要素(色色、香、味、形、香、味、形)之一；之一；食品的品质分析食品的品质分析第一节第一节 光学性质的基本概念光学性质的基本概念原子吸收与原子吸收与荧光光谱荧光光谱等离子等离子光谱光谱可见光可见光(太阳太阳)光谱光谱光谱光谱分析分析仪仪可见光、红外、可见光、红外、近红外、拉曼、近红外、拉曼、紫外、荧光、紫外、荧光、可见光无损可见光无损检测检测喂料器喂料器溜管溜管CCD照相照相机机(传感器传感器)光源光源比色板比色板气枪气枪可见光无损检测：

2、杂色米的选择可见光无损检测：杂色米的选择白色白色营养营养清爽清爽卫生卫生柔和柔和灰色灰色难吃难吃肮脏肮脏粉红粉红甜甜柔和柔和红色红色甜甜滋养滋养新鲜新鲜味浓味浓紫色紫色浓烈浓烈甜甜暖暖深褐深褐难吃难吃硬硬暖暖橙色橙色甜甜滋养滋养味浓味浓美味美味暗橙暗橙奶油奶油黄色黄色暗黄暗黄黄绿黄绿绿色绿色2 颜色与心里感觉颜色与心里感觉颜色与食欲颜色与食欲 视视觉觉味味感感绿色：酸味感，新鲜绿色：酸味感，新鲜白色、浅蓝色：清凉、冰爽感白色、浅蓝色：清凉、冰爽感黑色：苦味感黑色：苦味感粉红色：甜味感粉红色：甜味感黄色：丰硕、甜美感黄色：丰硕、甜美感色彩心理学的应用：色彩心理学的应用：食品色彩、餐馆色彩设计、食

3、品包装、食品色彩、餐馆色彩设计、食品包装、形状与颜色形状与颜色例：杯子颜色的选择例：杯子颜色的选择杯子颜色杯子颜色红色杯子红色杯子黄色杯子黄色杯子蓝色杯子蓝色杯子品尝后评价品尝后评价 咖啡味太浓咖啡味太浓 浓淡刚好浓淡刚好味道太淡味道太淡结果：采用红色杯子结果：采用红色杯子节约开支节约开支用不同的杯子装相同的咖啡；用不同的杯子装相同的咖啡；30位品尝者进行评价：位品尝者进行评价：绿叶餐厅绿叶餐厅3.颜色信息识别原理颜色信息识别原理光：电磁波光：电磁波波长波长(nm)射线射线 X射线射线 紫外线紫外线 可见光可见光 红外线红外线 微波微波 无线电无线电 交流电交流电400 500 600 700

4、 紫紫蓝蓝绿绿黄黄橙橙红红蓝绿蓝绿黄绿黄绿电磁波及可见光电磁波及可见光(390770nm)的范围的范围感知物体颜色的影响因素：感知物体颜色的影响因素：物体的化学组成、分子结构物体的化学组成、分子结构光源光谱光源光谱接收者眼睛的光谱敏感性接收者眼睛的光谱敏感性光的识别原理光的识别原理 大多数可见光是由多个不同波长的光组合而成；大多数可见光是由多个不同波长的光组合而成；颜色是视觉系统对可见光的感知结果。颜色是视觉系统对可见光的感知结果。太阳光太阳光玻璃棱镜玻璃棱镜太阳光太阳光(可见可见)的组成的组成 光的反射光的反射 反射类型反射类型 l 镜反射：镜反射：入射光线和反射光线都平行。如镜子。入射光线

5、和反射光线都平行。如镜子。l 漫反射：漫反射：入射光线平行，反射光线不。如大部分食品。入射光线平行，反射光线不。如大部分食品。反射特性反射特性(强度、波长、方向强度、波长、方向)与物料特性有关。与物料特性有关。光的透过：光的透过：光的吸收：光的吸收：化学结构对光波的选择性吸收，用于结构分析化学结构对光波的选择性吸收，用于结构分析 介质介质光源光源反射反射透过透过吸收吸收4 光学性质的基本物理量光学性质的基本物理量4.1 光的反射、吸收与透过光的反射、吸收与透过4.2 物体的色彩物体的色彩 与与反射反射有关：强度有关：强度(明暗明暗)、光波长、光波长(色彩色彩)、方向、方向(可见可见)。物体的颜

6、色物体的颜色在在3个方面变化个方面变化色调色调饱和度饱和度明亮度明亮度第二节第二节 食品颜色的表征食品颜色的表征(1)色相色相(色别、色调色别、色调)(2)色与色的区别，可用单色光的波长表色与色的区别，可用单色光的波长表示。示。1 色彩三要素色彩三要素 色相、明度、饱和度色相、明度、饱和度(3)饱和度饱和度(鲜艳程度、彩度鲜艳程度、彩度)(4)色的纯度，颜色的深浅色的纯度，颜色的深浅(2)明度明度(明亮度明亮度)颜色的明暗、深浅，可用反光率表示。颜色的明暗、深浅，可用反光率表示。2 食品的光学性质及其测试分析食品的光学性质及其测试分析1.L*a*b*表色系表色系RGB表色系、表色系、XYZ表色

7、系、表色系、CIELAB(L*a*b*)表色系、表色系、有些不同表色系之间有定量关系；有些不同表色系之间有定量关系；均匀色立体表示系统，均匀色立体表示系统，色圆色圆+垂直坐标轴垂直坐标轴；表明了颜色在色空间的位置；表明了颜色在色空间的位置；色彩化可以以数值表示；色彩化可以以数值表示；能反映出肉眼看不出的细微变化。能反映出肉眼看不出的细微变化。+a(纯红纯红,700nm)-a(纯绿纯绿,546.1nm)-b(纯蓝纯蓝,435.8nm)+b(纯黄纯黄,nm)色圆色圆L*a*b*表色系表色系b*:黄蓝度黄蓝度+b*表示黄色表示黄色 -b*表示蓝色表示蓝色L*:明度明度L*=0(黑色黑色)L*=100

8、(白色白色)，100个等级；个等级；反光率为反光率为100%(如氧化镁如氧化镁)的明度为的明度为100；反光率为反光率为0(如黑体如黑体)的明度为的明度为0。a*:红绿度红绿度+a*表示红色表示红色 -a*表示绿色表示绿色 白色白色黑色黑色灰色灰色圆周为单色光圆周为单色光L*a*b*表色系表色系c*沿半径方向变化；沿半径方向变化；c*越大表明颜色越浓；越大表明颜色越浓；中心中心c*=0(灰色灰色)，纯色，纯色c*=60h*:色调角色调角,表示彩色彼此相分的特表示彩色彼此相分的特性性白度白度:c*:彩度彩度(饱和度饱和度),表示颜色的浓淡，纯色的程度表示颜色的浓淡，纯色的程度偏离偏离1越远，分离

9、越开越远，分离越开c=60c=0L*a*b*表色系表色系色差色差(E*)：表示两种：表示两种色彩之间的色差；色彩之间的色差；应用：应用：近似颜色的差别程度、近似颜色的差别程度、食品的变色程度的研究。食品的变色程度的研究。E*值值感觉到的色差程度感觉到的色差程度0-0.5极小的差异极小的差异(trace)0.5-1.5稍有差异稍有差异(slight)1.5-3.0感觉到有差异感觉到有差异(noticeable)3.0-6.0较显著差异较显著差异(appreciable)6.0-12.0很明显差异很明显差异(much)12.0不同颜色不同颜色(very much)E*值与观察感觉值与观察感觉计算公

10、式计算公式：2.颜色信息识别及应用颜色信息识别及应用2.1 食品品质分析食品品质分析例例1：色彩来源：食品中固有的：色彩来源：食品中固有的天然色素天然色素和和人工着色人工着色例例2：香肠的初步分级：香肠的初步分级 一级一级:切面有光泽，脂肪白色切面有光泽，脂肪白色 二级二级:部分肉馅有光泽，肌肉部分肉馅有光泽，肌肉深灰深灰或或咖啡色咖啡色，脂肪微，脂肪微黄黄例例3：成分分析：成分分析(略略)：近红外、近红外、例例4：结构分析：结构分析(略略)：紫外、红外、拉曼、原子光谱紫外、红外、拉曼、原子光谱例例5：无损检测：无损检测(理化特性分析，略理化特性分析，略)：成熟度、甜度成熟度、甜度2.2 食品

11、的颜色检测食品的颜色检测(1)感官感官(目测目测)法法谷物、果蔬等规格等级的检定谷物、果蔬等规格等级的检定(标准样本标准样本)标准色卡对照法标准色卡对照法 标准液比较法标准液比较法:待测液待测液(桔子汁桔子汁)光电比色计光电比色计 液体试样液的浓度液体试样液的浓度分光光度计分光光度计 测定各种波长光线的透过率，得出液体中吸收特定波长的化合物测定各种波长光线的透过率，得出液体中吸收特定波长的化合物成分、液体浓度以及食品中某些呈色物质含量成分、液体浓度以及食品中某些呈色物质含量光电反射光度仪光电反射光度仪(色度仪色度仪)测量食品表面光泽和透明液体的颜色测量食品表面光泽和透明液体的颜色 其它，其它，

12、CCD数码相机无损检测数码相机无损检测 (2)仪器测定法仪器测定法(3)影响食品颜色检测的因影响食品颜色检测的因素素 透明度透明度 透明物体有反射、透光，导致仪器检测与目测结果透明物体有反射、透光，导致仪器检测与目测结果有差异；有差异；均与性均与性 固体的颜色往往不均匀，目测通常是总体效果，仪器固体的颜色往往不均匀，目测通常是总体效果，仪器则是被测点的部分面积；则是被测点的部分面积；表面平整度表面平整度:凸凹不平会导致反射方向不一致；凸凹不平会导致反射方向不一致；检测方法：检测方法：不同方法的检测值有所不同；不同方法的检测值有所不同；例例1:用色度仪研究高蛋白挂面的色泽用色度仪研究高蛋白挂面的

13、色泽试样：添加不同比例的脱脂大豆粉的挂面试样：添加不同比例的脱脂大豆粉的挂面感官评价感官评价：主食品质评价的重要手段：主食品质评价的重要手段,但无但无法标准化法标准化,受检测者个体影响受检测者个体影响改进改进：借助色度仪研究色彩信息：借助色度仪研究色彩信息相关性相关性：通过相关性分析，确定仪器分析：通过相关性分析，确定仪器分析的色彩参数与感官评定的关系。的色彩参数与感官评定的关系。方法、目的：方法、目的：L*:亮度亮度,L*值越大值越大,面粉越白面粉越白(亮亮)a*:红绿度红绿度,+a*越大越大,面粉越红面粉越红 b*:黄蓝度黄蓝度,+b*越大越大,面粉越黄面粉越黄 c*:彩度彩度,c*越大越

14、大,色彩越浓色彩越浓色度仪测定色度仪测定(数据略数据略)脱脂豆粉使面条的亮度脱脂豆粉使面条的亮度(L*)增大；增大；浅黄色的脱脂豆粉使面条中的黄色素含量增加；浅黄色的脱脂豆粉使面条中的黄色素含量增加；L*a*b*c*色泽得分色泽得分0.928(*)0.559-0.880(*)-0.908(*)感官评价色泽得分与色度参值的相关关系感官评价色泽得分与色度参值的相关关系(相关系数相关系数)显著水平为显著水平为0.05例例2.米茶颜色的测定米茶颜色的测定方法方法:选取一组相同的炒米选取一组相同的炒米,1g样加样加50mL沸水，浸泡沸水，浸泡时间分别为时间分别为4、5、6、7、8、9、10、11、12、

15、13min，取样后测色度，每组，取样后测色度，每组3个重复个重复米茶茶汤呈色动力学米茶茶汤呈色动力学添加添加5%水润米水润米 5min 10min 15min米茶的色彩特性：米茶的色彩特性：红黄色；明亮。红黄色；明亮。随浸泡时间，色彩变随浸泡时间，色彩变化，红色减弱，黄色化，红色减弱，黄色增强，纯度增强，明增强，纯度增强，明亮度下降亮度下降存在的问题和展望存在的问题和展望实际应用中，缺乏对色彩视觉信息简便而实际应用中，缺乏对色彩视觉信息简便而有效的检测手段有效的检测手段与生物芯片和生物信息技术以及仿生传感与生物芯片和生物信息技术以及仿生传感技术等的联合使用技术等的联合使用开发小型、简便、实用、可靠的视觉识别开发小型、简便、实用、可靠的视觉识别系统系统思考思考 食品的光学性质食品的光学性质 食品光学性质的研究方法食品光学性质的研究方法 影响食品色彩的因素影响食品色彩的因素 食品光学性质的表征食品光学性质的表征 典型食品的光学特性典型食品的光学特性 如何学好食品的光学性质如何学好食品的光学性质