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三维量化分级体系在葡萄酒颜色分类中的研究

hhciq

2017/07/01

私聊

食品常规理化分析

前言
颜色是葡萄酒分级中重要的质量指标，与花色苷和酚类含量、酒龄、葡萄品种、品质及风味等信息相关，特定的颜色也会引起人们的喜爱或厌恶。
国家标准中明确分类为白葡萄酒、桃红葡萄酒和红葡萄酒，没有测定方法。白葡萄酒的“白色”是指CIE 1976（L*a*b*）色空间（也称CIELAB色空间）的色度值参数L*值在80以上、a*值和b*值为正的区域内的颜色，偏浅黄和浅红色，并非“白色”；桃红葡萄酒是浅色的红葡萄酒，在色度学上没有明显界限，与红葡萄酒的颜色按照目前的方法无法量化，容易产生困惑；行业标准依据色度学原理建立了三维空间的数字化测定方法，完整地表达出葡萄酒颜色的属性，没有分类方法。采集中国7个主产区的452个葡萄酒原瓶酒样，依据标准方法进行测定，建立了中国主产区葡萄酒颜色数据库，用CIE 1976（L*a*b*）色空间方法建立了量化分级L*a*b*法模型，并进行了验证，为葡萄酒颜色的化量化分级提供了大数据支持。
1 材料与方法
1.1试剂
水。
1.2仪器与设备
W100红酒测定仪:济南海能仪器股份有限公司；比色皿。
1.3测量条件
光谱范围380 nm～780 nm；△λ5 nm；D65。
1.4 实验内容
1.4.1 主产区与样本来源
本次取样新疆、河西走廊、贺兰山东麓、黄土高原、延怀河谷、云川藏和环渤海湾等7个产区；酿酒品种包括赤霞珠、公酿1号、黑皮诺、佳美、马瑟兰、玫瑰蜜、美乐、品丽珠、沙巴拉维、蛇龙珠、双优、威戴尔、渭北1号、水晶、西拉、霞多丽、烟-73、云中舞、增芳德、法国野、法国兰和混合酿造,涵盖了常见酿酒用原料品种；酿造时间从1997年～2014年。产区分布分布见图1。

1.4.2 测定与计算方法
葡萄酒样本按照SN/T 4675.25标准处理后，用W100红酒测定仪进行颜色测定。
2 结果与讨论
2.1 样本的色度值参数
CIE 1976（L*a*b*）色空间方法里，任何颜色，都可以处理为L*、a*和b*三个分量，这3个分量用于表示色空间的三维空间中的一个点（颜色）。
2.1.1 心理明度（Psychrometric Lightness）值L*的量化分析
L*为颜色的亮度值，葡萄酒样本的明度主要在40以下。其中L*值＜20的占总样本数的36.0%，20～40之间的占总样本数的48.2%，40～60之间的占11.3%，60～80之间的0.1%；80～100之间的3.6%。

从图2中的色度值L*的分布看，L*值40以下占84.2%，说明明度值为40以下的红葡萄酒占酒样的大多数。考虑到明度对感觉的重要性，以均匀划分比较合适，又不能过于繁琐，L*值划分为5个级别比较合适，见表1。

表1. 样本明度值L*的分级

Table 1. Classification of L*

序号 L*分级 L*范围样本分布% 语言描述

1 L*1 0.00～20.0 36.0 暗
2 L*2 20.1～40.0 48.2 清晰
3 L*3 40.1～60.01 1.3 较亮
4 L*4 60.1～80.0 0.1 亮
5 L*5 80.1～100.0 3.6 明亮

2.1.2 红-绿色品指数(red-green color index value）值a*的量化分析
葡萄酒样本的a*值在-1.94～175.86之间。其中≤0以下的2.4%，0.01～20的1.1%，20.1～40的3.7%，40.1～50的40.0%，50.1～60的50.9%。见图3。

图3显示，a*在40～60的占90.9%，葡萄酒样本的红-绿轴上，主要对应的颜色是红色，仅有2.4%的为绿色。所以，考虑划分为6个级别比较合适，见表2。

表2. 样本色度值a*的分级

Table 2. Classfication of a*

序号 a*分级 a*范围样本分布% 语言描述

1 a*1 ＜0.00 2.4% 绿色

2 a*2 0.01～20.00 1.1% 淡红色

3 a*3 20.01～40.00 3.7% 宝石红

4 a*4 40.01～50.00 40.0% 丹红色

5 a*5 50.01～60.00 50.9% 樱桃红

6 a*6 ＞60.01 1.6% 覆盆子红

该种分级方式能覆盖全部样本的红-绿指标a*，还考虑到尚未覆盖颜色的可能分布。

2.1.3 黄-蓝色品指数(yellow-green color index value）值b*的量化分析
样本b*值在0.82～68.00之间。其中，0.01～10的占2.2%，10.01～20.00的占9.6%，20.01～30.00的占20.2%，30.01～40.00的占34.7，40.01～50.00的25.8，50.1～60为4.9%，60.01～70.00的占2.7%。见图4。

从图4中b*的分布看，40以下的占总数的84.2%，大于60的占4.0%。考虑到b*值是黄-蓝指数，在黄-蓝轴上，葡萄酒颜色主要是黄色，极少有蓝色，所以分级上对负值的要少一些，主要对20.1至50之间的进行均匀划分为7个级别。见表3。

表3. 样本色度值b*的分级

Table 3. Classification of b*

序号 b *分级 b *范围样本分布% 语言描述

1 b*1 ≤0.00 0 蓝色
2 b*2 0.01～20.00 11.8 浅黄色
3 b*3 20.01～30.00 20.2 象牙黄
4 b*4 30.01～40.00 34.7 奶黄
5 b*5 40.01～50.00 25.8 麦黄
6 b*6 50.01～70.00 7.6 鲜黄
7 b*7 ≥70.01 0 深黄

其中b*3～b*5（20.01～50.00范围）占总数的80.7%，该种分级方式能覆盖全部样本的黄-蓝指标b*，还考虑了尚未覆盖颜色的可能分布。
2.2 葡萄酒颜色L*a*b*法量化分级
综合表1、表2和表3，将葡萄酒颜色依据CIE 1976（L*a*b*）色空间分级。见表4。

表4. 样本的L*a*b*分级方法

Table 4. Classification of L*a*b*

序号 L*分级 a*分级 b*

级别值域级别值域级别值域

1 L*1 0.00～20.0 a*1 ＜0.00 b*1 ≤0.00

2 L*2 20.1～40.0 a*2 0.01～20.00 b*2 0.01～20.00

3 L*3 40.1～60.0 a*3 20.01～40.00 b*3 20.01～30.00

4 L*4 60.1～80.0 a*4 40.01～50.00 b*4 30.01～40.00

5 L*5 80.1～100.0 a*5 50.01～60.00 b*5 40.01～50.00

6 a*6 ＞60.01 b*6 50.01～70.00

7 b*7 ≥70.01

L*a*b*分级方法共有5×6×7=210个级别，表5的验证数据也证明该模型能满足葡萄酒颜色分级要求。样本颜色分布色度图见图5。

图5显示，大部分的颜色为红色与黄色的混合颜色，主体偏黄色；少部分a*在170左右，呈现强烈的红色；还有少部分在a*的负轴、b*的正轴上，颜色表现是浅绿色与黄色的混合色。样本的酒体颜色主要是红黄色、红偏淡黄色和黄偏绿色。
2.3基于CIE 1976（L*a*b*）色空间的L*a*b*法量化分级模型的验证
用L*a*b*法分级模型对样本进行验证。分级表见表5，分级图见图6。

表5. 样本CIE 1976（L*a*b*）的L*a*b*分级表

Table 5. Statistics CIE 1976（L*a*b*）of L*a*b*

序 L*值 a*值 b*值验证样品样本
号分级分级范围数量分级范围数量 L*a*b*级别比例%

1 L*1 a*2 0.01～20.00 2 b*2 0.01～20.00 2 L*1a*2b*2 0.44
2 a*320.01～40.0012 b*3 20.01～30.0012 L*1a*3b*3 2.65
3 b*2 0.01～日20.0017 L*1a*4b*2 3.76
4 a*4 40.01～50.00 133 b*3 20.01～30.00 85 L*1a*4b*3 18.81
5 b*4 30.01～40.0031 L*1a*4b*4 6.86
6 a*5 50.01～60 9 b*4 30.01～40.00 9 L*1a*5 b*4 1.99
7 a*6 ＞60.01 7 b*2 0.01～20.00 7 L*1a*6b*2 1.55
L*1级合计 a*级5个 163 b*级3个 163 7个级别 36.06
8 L*2 a*440.01～50.0014 b*4 30.01～40.0011 L*2a*4b*4 2.43
9 b*5 40.01～50.00 3 L*2a*4b*5 0.66
10 a*5 50.01～60 204 b*3 20.01～30.00 2 L*2a*5b*3 0.44
11 b*4 30.01～40.0093 L*2a*5b*4 20.58
12 b*5 40.01～50.0096 L*2a*5b*5 21.24
13 b*6 50.01～70.0013 L*2a*5b*6 2.88
L*2级合计 a*级2个 218 b*级4个 219 6个级别 48.45
14 L*3 a*4 40.01～50.00 33 b*3 20.01～30.00 2 L*3a*4b*30.44
15 b*4 30.01～40.00 5 L*3a*4b*4 1.11
16 b*5 40.01～50.0010 L*3a*4b*5 2.21
17 b*6 50.01～70.0016 L*3a*4b*63.54
18 a*550.01～60.00 17 b*3 20.01～30.00 1 L*3a*5b*30.22
19 b*4 30.01～40.00 3 L*3a*5b*4 0.66
20 b*5 40.01～50.00 8 L*3a*5b*5 1.77
21 b*6 50.01～70.00 5 L*3a*5b*6 1.11
L*3级合计 a*2级 50 b*4级 50 8个级别 11.06
22 L*4 a*3 20.001～40.00 3 b*4 30.0140.00 2 L*4a*3b*4 0.44
23 b*5 40.01～50.00 1 L*4a*3b*5 0.22
24 a*440.01～50.00 1 b*4 30.01～40.00 1 L*4a*4b*4 0.22
L*4级合计 a*2级 4 b*2级 4 3个级别 0.88
25 L*5 a*1 ＜0.00 12 b*2 0.01～20.00 12 L*5a*1b*2 2.65
26 a*2 0.01～20.00 3 b*2 0.01～20.00 2 L*5a*2b*2 0.44
27b*3 20.01～30.00 1 L*5a*2b*3 0.22
28 a*3 20.001～40.00 1 b*3 20.01～30.00 1 L*5a*3b*3 0.22
L*5级合计 a*3级 16 4个级别 3.45

表5和图6中表明，在全国7个产区452个样品中，按照L*a*b*分级方法可以分为28个级别，占L*a*b*分级方法210个级别的13.33%。分级模型L*a*b*方法的容量能满足葡萄酒颜色分级要求。
3 结论
国内外对葡萄酒颜色研究甚少，定量分级更是缺乏研究。葡萄酒样品由于产区、类别、酿造时间、酿造品种等因素致使颜色差异明显视觉特征参数数字化，研究了一种拟合人眼感官的测量体系以客观地表征葡萄酒的颜色特征的基础上，提出了基于CIE 1976（L*a*b*）的L*a*b*分级法的葡萄酒颜色定量分级的方法，对建立的模型进行了验证。
根据实验结果和色度学及酿造工艺的葡萄酒颜色变化的理论，证实了L*a*b*法分级结果的正确性，并可将测定结果进行溯源、传递、保存、复原。但由于葡萄酒颜色呈色机理复杂，造成了葡萄酒颜色的多样性和变化性。为了完整的表达中国产区葡萄酒颜色，还需收集更多不同样品进行研究，以期建立更完善的葡萄酒颜色模型，为葡萄酒颜色的基于CIE 1976（L*a*b*）的L*a*b*分级法提供更多支持。

附件：

三维量化分级体系在葡萄酒颜色分类中的研究.doc

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