آزمایشگاه پژوهشکده علوم و فناوری مواد غذایی با استفاده از روشهای کالریمتری (هانترلب)، اتاقک تصویر و اسپکتروفوتومتر و عضویت شبکه آزمایشگاهی کشور لبزنت (LabsNet) آماده ارائه خدمات در زمینه اندازهگیری خصوصیات آنالیز رنگی و پردازش تصویر است.
مشهد، میدان آزادی، پردیس دانشگاه، جهاددانشگاهی خراسان رضوی، تلفن ۰۵۱-۳۱۹۹۷۴۲۶
راهنمای رنگسنجی مواد غذایی
رنگسنجی (Colorimetry) چیست؟
رنگ یکی از مهمترین ویژگیهای حسی مواد غذایی است که به طور مستقیم بر انتخاب و ترجیح مصرفکننده تاثیر میگذارد. در صنعت غذا، رنگسنجی به اندازهگیری عینی و کمی ویژگیهای رنگی با استفاده از دستگاهها و فضاهای رنگی استاندارد میپردازد تا خطای قضاوت انسانی را حذف کند.
چرا اندازهگیری دستگاهی؟ قضاوت بصری رنگ ذهنی است و تحت تاثیر نور محیط و تفاوتهای فردی قرار میگیرد. روشهای دستگاهی مانند کالریمترها و اسپکتروفتومترها، با شبیهسازی ناظر استاندارد و استفاده از منابع نوری مشخص (مانند D65)، دادههای دقیق و قابل تکراری به صورت مختصات عددی ارائه میدهند که امکان مقایسه علمی و کنترل کیفی را فراهم میکند.
اهمیت آنالیز رنگ در صنایع غذایی
ظاهر غذا، که عمدتا توسط رنگ سطح آن تعیین میشود، اولین حسی است که مصرفکننده درک میکند. تغییرات رنگ میتواند نشاندهنده رسیدگی، فساد، یا شدت فرآیندهای حرارتی باشد.
پذیرش مصرفکننده
تاثیر مستقیم بر ادراک طعم و مزه (مانند ارتباط رنگ قرمز با طعم شیرین) و تصمیم خرید آنی در فروشگاه.
شاخص کیفیت
تشخیص رسیدگی میوهها (تخریب کلروفیل و سنتز کاروتنوئیدها) و یا فساد میکروبی و شیمیایی در فرآوردهها.
کنترل فرآیند
پایش واکنش مایلارد و کاراملیزاسیون در پخت نان، و ارزیابی اثر خشک کردن بر کیفیت محصول نهایی.
سیستمها و فضاهای رنگی رایج
رایجترین سیستم در صنعت غذا که رنگها را به گونهای نمایش میدهد که با ادراک انسان یکنواخت باشد. شامل روشنایی (L*) و مختصات رنگی (a*, b*) است.
سیستمی قدیمیتر اما همچنان پرکاربرد که مشابه CIELAB است اما فرمولهای محاسبه متفاوتی دارد. این فضا در سال 1948 توسعه یافت.
شامل قرمز، سبز و آبی. بیشتر در بینایی ماشین (Computer Vision) و نمایشگرها کاربرد دارد. برای آنالیز دقیق رنگ معمولا به فضاهای CIELAB تبدیل میشود.
یک فضای رنگی پایه که بر اساس حساسیت چشم انسان (ناظر استاندارد) تعریف شده است.
پارامترهای کلیدی در آنالیز رنگ (CIELAB):
در سیستم استاندارد L*a*b* پارامترهای زیر اندازهگیری و محاسبه میشوند:
روشنایی (L*)
نشاندهنده میزان روشنایی نمونه است. مقدار آن از ۰ (سیاه مطلق) تا ۱۰۰ (سفید مطلق) متغیر است. کاهش آن معمولا نشاندهنده تیرگی یا قهوهای شدن است.
مختصات قرمز-سبز (a*)
مقادیر مثبت نشاندهنده رنگ قرمز و مقادیر منفی نشاندهنده رنگ سبز هستند. در بررسی رسیدگی گوجهفرنگی بسیار حیاتی است.
مختصات زرد-آبی (b*)
مقادیر مثبت نشاندهنده رنگ زرد و مقادیر منفی نشاندهنده رنگ آبی هستند. افزایش آن میتواند نشاندهنده زرد شدن ناشی از حرارت باشد.
کروم یا اشباعیت (C*)
نشاندهنده شدت یا خلوص رنگ است. هرچه عدد بالاتر باشد، رنگ زندهتر است.
فرمول: C* = √(a*2 + b*2)
زاویه هیو (h°)
نوع رنگ را مشخص میکند. 0 درجه قرمز، 90 درجه زرد، 180 درجه سبز و 270 درجه آبی است.
فرمول: h° = tan-1(b*/a*)
تفاوت کلی رنگ (ΔE)
میزان کل تغییر رنگ نسبت به نمونه شاهد. اگر ΔE > 3 باشد، تفاوت با چشم کاملا قابل تشخیص است.
فرمول: ΔE = √(ΔL*2 + Δa*2 + Δb*2)
شاخص قهوهای شدن (Browning Index)
خلوص رنگ قهوهای را نشان میدهد و در فرآیندهای خشک کردن و سرخ کردن که واکنشهای مایلارد رخ میدهد، اهمیت دارد.
شاخص سفیدی (Whiteness Index)
نشاندهنده میزان نزدیکی رنگ نمونه به سفید ایدهآل است. در آرد و لبنیات کاربرد دارد.
فرمول: WI = √((100-L*)2 + a*2 + b*2)
شاخص زردی (Yellowness Index)
برای سنجش میزان زرد شدن ناشی از حرارت یا نور استفاده میشود.
فرمول: YI = 142.86 b* / L*
کاربردهای رنگسنجی در گروههای مختلف مواد غذایی
برای مشاهده جزئیات شاخصهای هر محصول، روی عنوان کلیک کنید:
گوجهفرنگی و محصولات آن
شاخصهای مهم: نسبت a*/b* و شاخص رنگ گوجهفرنگی (COL)
توضیحات: رسیدگی با کاهش کلروفیل و افزایش لیکوپن همراه است. تغییر رنگ از سبز (a منفی) به قرمز (a مثبت) پایش میشود.
نان و محصولات نانوایی
شاخصهای مهم: شاخص قهوهای شدن (BI)، روشنایی (L*)، ΔE
توضیحات: رنگ پوسته نان ناشی از واکنش مایلارد است. پارامتر L* و b* برای بررسی یکنواختی پخت استفاده میشود.
گوشت و فرآوردههای گوشتی
شاخصهای مهم: پارامتر a* (قرمزی)، نسبت a*/b*
توضیحات: رنگ قرمز روشن در گوشت تازه مطلوب است. کاهش a* نشانه اکسیداسیون میوگلوبین و فساد است.
مرکبات و آبمیوه
شاخصهای مهم: شاخص رنگ مرکبات (CCI)، شاخص زردی (YI)
توضیحات: برای تعیین زمان برداشت (تغییر از سبز به نارنجی) و درجهبندی استفاده میشود.
چیپس و سیبزمینی سرخکرده
شاخصهای مهم: L* و شاخص قهوهای شدن
توضیحات: تیرگی رنگ ناشی از واکنش قندهای احیاکننده در دمای بالاست. کنترل رنگ برای جلوگیری از تشکیل آکریلآمید ضروری است.
شیر و فرآوردههای لبنی
شاخصهای کلیدی: شاخص سفیدی (Whiteness Index) و پارامتر b*.
کاربرد: بررسی سفیدی آرد شیر و پنیر، و پایش زرد شدن کره و خامه در اثر اکسیداسیون نوری.
نوشیدنیها و آبمیوهها
شاخصهای کلیدی: میزان عبور نور (Transmission) و کدورت.
کاربرد: کنترل شفافیت در آبمیوههای روشن (مثل سیب) و شدت رنگ در نوشیدنیهای کدر (مثل پرتقال).
روغنها و چربیهای خوراکی
شاخصهای کلیدی: شاخص زردی (YI) و رنگسنجی لوویباند.
کاربرد: ارزیابی کارایی فرآیند تصفیه و رنگبری روغنهای گیاهی و حیوانی.
فرآوردههای دریایی (ماهی و میگو)
شاخصهای کلیدی: تغییرات کل رنگ (ΔE).
کاربرد: پایش تغییر رنگ فیله ماهی در اثر انجماد طولانی مدت یا اکسیداسیون چربیهای غیراشباع.
عسل و محصولات قندی
شاخصهای کلیدی: مقیاس Pfund و روشنایی.
کاربرد: درجهبندی عسل بر اساس طیف رنگی (از روشن تا تیره) که نشاندهنده منشأ گیاهی و خلوص آن است.
انواع تجهیزات و روشهای اندازهگیری رنگ
