贺兰山东麓年轻红葡萄酒的CIELab颜色空间特征

王 宏，陈晓艺，张军翔

贺兰山东麓年轻红葡萄酒的CIELab颜色空间特征

王 宏，陈晓艺，张军翔*

（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

采用CIELab系统方法得到宁夏贺兰山东麓年轻红葡萄酒的颜色空间参数，并研究花色苷与颜色参数的相关性。以贺兰山东麓产区2012年份不同品种的10 个年轻红葡萄酒为材料，采用紫外分光光度计和pH示差法计算得出CIELab颜色空间参数以及总花色苷含量，通过相关性分析对葡萄酒各个颜色参数和总花色苷进行研究。结果表明：不同葡萄酒样品的明度L*、红度a*、黄度b*、饱和度C ab和色调角Hab等空间参数不同，表现出不同的颜色特征；总花色苷含量在161.2～287.8 mg/L，与参数L*、a*、Cab均呈显著相关性，决定年轻红葡萄酒的明度、色度及饱和度。

CIELab参数；花色苷；年轻红葡萄酒

葡萄酒的感官质量包括葡萄酒颜色、香气和口感。其中，颜色是重要的感官品质，可以通过颜色获得葡萄酒的类型、原料品种、酿造方法、酒的品质和酒龄等信息[1-4]。花色苷赋予葡萄酒红色并决定着红葡萄酒的色泽，因此研究葡萄酒的颜色及其花色甘的变化规律，对于葡萄酒酿造过程中的质量控制，葡萄酒的鉴别以及风格特色的认定意义重大[5]。

传统方法测定葡萄酒颜色主要是采用分光光度计法，在420、520、620 nm波长处分别测定吸光度，通过色度=（A420nm＋A520nm＋A620nm）×10；色调=（A420nm/ A520nm）这2 个指标来表达葡萄酒的颜色特征[6]。这样的测定方法存在颜色描述上的盲区，并不能完全真实地反映出葡萄酒的各个颜色特征，故不可以作为国际的统一标准。CIE1976Lab（或L*a*b*）系统是惯常用来描述人眼可见的所有颜色的最完备的色彩模型，现已被世界各国正式采纳，并作为国际通用的测色标准，它适用于一切光源色或物体色的表示与计算。其中参数a*表示红绿色程度；b*表示黄蓝色程度；L*表示明暗程度；Cab表示饱和度；Hab表示色调角，红色为0 À（360 À）；黄色为90À ；绿色为180 À；蓝色为270 À。’E*ab表示总色差，反映了L*、a*、b*的综合色差值。在葡萄酒颜色客观评价中，CIELab均匀颜色空间是公认的最佳葡萄酒颜色评价方法，每一颜色由L*（明亮度），a*（红色/绿色）和b*（黄色/蓝色）三坐标空间定义[7-9]。

葡萄酒的颜色主要取决于葡萄酒中的花色素苷、酚类物质、单宁等。目前在葡萄酒中已鉴定出锦葵色素，矢车菊素，芍药素，花翠素和矮牵牛色素至少5 种典型性花色素苷单体[10]。花色素苷、单宁含量高，葡萄酒的颜色就深，色度值也就越高；反之就低[11]。因此花色苷的含量与葡萄酒的颜色密切相关，影响着葡萄酒的颜色参数。花色苷的含量与CIELab颜色空间参数的相关性需要进一步明确。

贺兰山东麓产区是中国葡萄酒新兴产区，对产区红葡萄酒的颜色特性研究较少。本实验基于CIELab系统，分析宁夏贺兰山东麓产区的10 个年轻红葡萄酒样品的CIELab颜色空间参数，以获得贺兰山东麓不同葡萄酒样品的颜色特征。同时分析总花色苷含量与颜色空间参数的相关性，明确花色苷对颜色的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

以2012年宁夏黄羊滩产区采收的葡萄（赤霞珠4 个、梅鹿辄2 个、蛇龙珠2 个、黑比诺和西拉各1 个）为原料的10 个年轻红葡萄酒样品，采用传统工艺酿制后瓶储陈酿，来自宁夏西夏王有限公司。

氯化钾、盐酸、三水醋酸钠、醋酸（均为国产分析纯） 北京为民生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

UV2450分光光度计 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 光谱分析

分析检测10 个年轻干红葡萄酒样品的吸光度。检测条件：0.45 øm滤膜过滤，0.2 cm石英比色皿装稀释10 倍后的葡萄酒样品，连续扫描（400～700 nm）UV-VIS谱段，扫描间隔1 nm，蒸馏水为空白对照组。

计算选用CIE1964 10Àstandard observer，iluuminant D65做标准，根据光谱值找出450、520、570、630 nm波长处的4 个吸光度（A），根据以下公式计算出三色值X、Y、Z值，继而得CIE1976Lab参数L*、a*、b*[12]，其计算见公式（1）～（7）。’L*值为正数表明偏亮，值为负数表明偏暗；’a*值为正数表明偏红，值为负数表明偏绿；’b*值为正数表明偏黄，值为负数表明偏蓝。

式中：A为吸光度；τ为透光率；X、Y和Z是根据国际光学委员会（Commission Internationale de L'Eclairage，CIE）推荐的公式计算200～700 nm波长范围内的红、绿、黄三原色刺激值；X0、Y0、Z0是CIE推荐的标准白光的颜色三刺激值，X0=94.825，Y0= 100，Z0=107.381。

1.3.2 总花色苷（total anthocyanins，ACY）测定[13]

花色苷随pH值的改变发生结构变化。pH 1时，花色苷均呈有色状态，在520 nm波长处有最大吸收峰；pH 4.59时，花色苷转变为无色查尔酮形式，在520 nm波长处无吸收峰，因此可用pH示差法计算溶液中总花色苷含量。

分别用pH 1.0的缓冲液（0.2 mol/L KCl-HCl（25∶67，V/V）和pH 4.5的缓冲液（0.2 mol/L NaAc·3H2O-0.2 mol/L HAc（1∶1，V/V）将2 mL样品液稀释至20 mL，混匀，在520 nm波长处测定吸光度。以2 mL蒸馏水加18 mL相应缓冲液作为空白对照组。

按式（8）、（9）计算总花色苷含量（以矢车菊色素-3-葡萄糖苷计）。

式中：A为吸光度；26 900为矢车菊色素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数；449.12为矢车菊色素-3-葡萄糖苷的摩尔质量/（g/mol）。

1.4 数据处理

使用SPSS 19.0软件对各参数进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 CIELab颜色参数分析

2.1.1 样品可见波段吸光度变化规律

图1 葡萄酒样品在400～700 nm波长范围内吸光度的变化曲线Fig.1 Absorbance curve of wine samples in the wavelength range of 400－700 nm

由图1可知，10 个葡萄酒样品吸光度在400～520 nm波段不断增大，520 nm左右达到最大，在520～700 nm波段吸光度显著下降，当波长接近700 nm时，吸光度逐渐趋于零。

2.1.2 样品CIELab参数

表1 葡萄酒样品CIELab参数值与总花色苷含量Table 1 CIELab parameters and total anthocyanin contents of wine samples

由表1可知，10 个葡萄酒样品的明亮度L*值都很高，说明葡萄酒都具有很好的 光泽。L*最大的是黑比诺为89.54，颜色最亮，其次是西拉和蛇龙珠2，最小的是赤霞珠3为71.93，颜色最暗；色度a*值表示葡萄酒的红色色调，最大是赤霞珠3为27.31，其次是梅鹿辄的两个样品，最小是黑比诺为13.27；色度b*值表示葡萄酒的黄色色调，样品的数值在1.52～3.64之间，最大值是梅鹿辄2，其中梅辘辄和赤霞珠b*值相近，最小是西拉。饱和度Cab值是色度a*和色度b*的综合指标，表示葡萄酒颜色的色彩饱和程度，饱和度最大的是赤霞珠3为27.54，其次是梅鹿辄的两个样品，最小是黑比诺为13.60。葡萄酒样品的饱和度Cab值和色度a*值接近且大小排位顺序相同，这也是年轻红葡萄酒的特征。10 个样品色调角Hab在4.64 À～12.06 À之间，更靠近0 À即接近紫红色色调。Hab最大的是黑比诺为12.06 À，说明黑比诺相对于其他9 个样品颜色没有那么红，最小是西拉为4.64 À，说明西拉最靠近紫红色。

以L*和Hab值最大的黑比诺为例作为基值对供试10 个酒样进行色差计算分析，根据CIE1976Lab颜色空间系统给出的色差值单位（National Bureau of Standards Unit，NBS）范围，当NBS的绝对值在0.0～0.5之间，（微小色差）感觉极微；0.5～1.5，（小色差）感觉轻微；1.5～3.0，（较小色差）感觉明显；3～6，（较大色差）感觉很明显；6以上，（大色差）感觉强烈，以此描述葡萄酒样品之间的色差程度。由结果可知明度差’L*和色度差’a*较大，’L*均为负值，说明其他9 个供试葡萄酒样品的颜色均暗于黑比诺，只是颜色深浅程度不同而已，其中赤霞珠3的’L*=－17.61，相对于黑比诺颜色最暗最深；’a*均为正值，说明与黑比诺相比较，其他酒样的颜色皆红于黑比诺，且赤霞珠3的’a*=14.04，颜色最红；’b*值变化很小，色差不明显；总色差’E*ab较大，可以看出赤霞珠3和梅鹿辄的两个样品与黑比诺的总色差最大，颜色也最容易区分。除了’b*在0.05～1.32之间，色差感觉轻微外，其他色差参数’L*和’a*感觉均比较明显，总色差’E*ab感觉强烈。

图2为色度参数a*和b*组成的颜色平面图以及L*明度图。其中a*和b*取值最大为60，L*取值范围为0～100。

图2 CIE色度图和L*明度值图Fig.2 CIE chromaticity and L*value diagrams

结合表1的数值，将10 个葡萄酒样品的色度值和明度值表示在色度图和明度图上，分布区域范围如图3所示，供试的10 个贺兰山东麓葡萄酒样品的a*、b*值均落在图内方框区域，分布比较集中，样品呈紫红色色调；L*值落在明度图的上端区域（图内箭头区域），颜色都比较亮。结合a*、b*和L*值可知，赤霞珠3颜色最深最红最暗，黑比诺颜色最浅最亮。

图3 葡萄酒样品色度及明度分布Fig.3 Chromaticity and brightness distribution of wine samples

2.2 总花色苷含量与CIELab各个参数值的相关性分析

2.2.1 样品总花色苷含量

表2 总花色苷与CIELab各参数之间Pearson显著性相关分析Table 2 Pearson correlation analysis between total anthocyanins and CIELab parameters

由表2可知，贺兰山东麓年轻红葡萄酒的总花色素苷的含量在161.2～287.8 mg/L，其中黑比诺样品含量最低，赤霞珠3、蛇龙珠1样品含量最高。

2.2.2 总花色苷含量与CIELab各个参数值的相关性

由表2可知，CIE参数之间有一定的相关性，明度L*与色度a*、饱和度Cab之间呈极显著负相关，葡萄酒颜色越红，越深，亮度越低；色调角Hab越小，葡萄酒颜色越靠近紫红色色调。色度a*与色调角Hab呈显著负相关，颜色越深，色调角Hab越小，说明在年轻红葡萄酒中紫红色是主要的色调。花色苷很大程度上影响着葡萄酒颜色，总花色苷与明度L*呈显著负相关，与色度a*、饱和度Cab呈显著正相关，说明在年轻红葡萄酒中ACY含量越高（紫）红色色调越大，葡萄酒亮度越低，颜色越暗。

3 结论与讨论

CIE1976Lab（或L*a*b*）系统是惯常用来描述人眼可见的所有颜色的最完备的色彩模型，逐渐在评价葡萄酒颜色中应用[6,9]。本实验采用CIELab系统对贺兰山东麓年轻干红葡萄酒颜色进行了测定，供试的10 个年轻红葡萄酒具有较高的明亮度L*，范围在71.93～89.54之间，样品呈现很好的光泽；色度a*较高（13.27～27.31），色度b*较低（1.52～3.64），通过CIELab表示的色度图分析供试样品的颜色分布，样品都呈紫红色调，这与侯小歌等[14]研究结果相近。不同品种在颜色上表现出差异，黑比诺颜色表现出较小的色度a*、饱和度Cab，较大的色调角H ab，西拉具有较小的色调角Hab，赤霞珠具有较大的色度a*、饱和度Cab，数据也客观地反映了葡萄酒品种颜色外观特征。同品种不同样品如赤霞珠CIELab参数存在一定的差异，这可能受葡萄园种植水平、酿造技术的影响[15-18]，这也表明CIELab参数对葡萄酒产区进行区分，还需要进一步研究。

花色苷赋予了红葡萄酒的紫红色，花色苷的含量在某种程度上影响着葡萄酒的颜色特性。贺兰山东麓年轻红葡萄酒ACY与参数L*、a*、Cab均显著相关，在年轻红葡萄酒中总花色苷含量决定着葡萄酒颜色的深浅和红色特征。但总花色苷与色度b*几乎不相关，实验的10个样品的b*值在1.52～3.64之间，这是因为样品采用了新红葡萄酒的原因。韩富亮等[19]对赤霞珠在陈酿期颜色变化的研究中得出随着葡萄酒的陈酿期增长，花色苷对b*、Hab值的影响要大于对L*、a*和Cab值，色度b*应该是在酒龄的鉴别中起到重要的作用。要想进一步说明宁夏贺兰山东麓干红葡萄酒颜色CIELab各个参数值与具体哪种花色苷之间有联系，且花色苷对L*、a*、b*、Cab值的贡献到底有多大，还需要后期大量采集样品，并对新红葡萄酒进行跟踪性实验。

[1] BROUILLARD R, CHASSAING S, FOUGEROUSSE A. Why are grape/fresh wine anthocyanins so simple and why is it that red wine color lasts so long?[J]. Phytochemistry, 2003, 64(7): 1179-1186.

[2] 李华. 葡萄酒品尝学[M]. 北京: 科学出版社, 2006: 25-28.

[3] BOULTON R. The copigmentation of anthocyanins and its role in the color of red wine: a critical review[J]. American Journal of Enology and Viticulture, 2001, 52(2): 67-84.

[4] GONNET J F. Color effects of co-pigmentation of anthocyanins revisited: a calorimetric definition using the CIELAB scale[J]. Food Chemistry, 1998, 63(3): 409-415.

[5] BAKKER J, PRESTON N W, TIMBERLAKE C F. The determination of anthocyanins in aging red wines: comparison of HPLC and spectral methods[J]. American Journal of Enology and Viticulture, 1986, 37(2): 121-126.

[6] 于庆泉, 段长青. 蛇龙珠葡萄酒酿造过程中颜色变化规律研究[J].中国酿造, 2006, 15(11): 28-30.

[7] 郑元林, 杨淑蕙, 周世生, 等. CIE1976LAB色差公式的均匀性研究[J]. 包装工程, 2005, 26(2): 48-49.

[8] PÉREZ-MAGARIÑO S, GONZ˘LEZ-SANJOSÉ M L. Application of absorbance values used in wineries for estimating CIELAB parameters in red wines[J]. Food Chemistry, 2003, 81(2): 301-306.

[9] 陶永胜, 张莉. 不同种类红葡萄酒CIELab参数与花色素苷化合物的相关分析[J]. 中国农业科学, 2010, 43(20): 4271-4277.

[10] MORENO-ARRIBAS M V, POLO M C. Wine chemistry and biochemistry[M]. New York: Springer, 2009: 439-441.

[11] 梁冬梅, 李记明, 林玉华. 分光光度计法测葡萄酒的色度[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2002(3): 9-13.

[12] PÉREZ-CABALLERO V, AYALA F, ECH˘VARRI J F, et al. Proposal for a new standard OIV method for determination of chromatic characteristics of wine[J]. American Journal of Enology and Viticulture, 2003, 54(1): 59-62.

[13] 孙建霞, 张 燕, 孙志健, 等. 花色苷的资源分布以及定性定量分析方法研究进展[J]. 食品科学, 2009, 30(5): 263-268.

[14] 侯小歌, 于庆泉, 段长青, 等. 发酵容器对赤霞珠干红葡萄酒中花色苷的影响[J]. 食品科学, 2006, 27(8): 154-158.

[15] GUTIÉRREZ I H, S˘NCHEZ-PALOMO L E, ESPINOS A A V. Phenolic composition and mag nitude of copigmentation in young and shortly aged red wines made from the cultivars, Cabernet Sauv ignon, Cencibel, and Syrah[J]. Food Chemistry, 2005, 92(2): 269-283.

[16] MELÉNDEZ M E, S˘NCHEZ M S, IÑIGUEZ M, et al. Psychophysical parameters of colour and the chemometric characterisation of wines of the certified denomination of origin“Rioja”[J]. Analytica Chimica Acta, 2001, 446(1): 157-167.

[17] GÓMEZ-PLAZA E, GIL-MUÑOZ R, LÓPEZ-ROCA J M, et al. Color and phenolic compounds of a young red wine. Influence of winemaking techniques, storage temperature, and length of storage time[J]. Journ a l of Agricultural and Food Chemistry, 2000, 48(3): 736-741.

[18] RIVAS E G P, ALCALDE-EON C, SANTOS-BUELGA C, et al. Behaviour and characterisation of the colour during red wine making and maturation[J]. Analytical Chimica Acta, 2006, 563(1): 215-222.

[19] 韩富亮, 段长青. 葡萄酒酿造过程中花色苷变化与颜色变化的关系[D].北京: 中国农业大学, 2008.

Characteristic Analysis of Young Red Wine from the Eastern Foot of Helan Mountain Based on CIELab Color Space Parameters

WANG Hong, CHEN Xiao-yi, ZHANG Jun-xiang*
(College of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

Our present study used CIELab system to obtain the color space parameters of young red wine from the Eastern Foot of Helan Mountain and to explore the correlation between anthocyanins and color parameters. Ten different young red wine samples made from different grape varieties grown at the Eastern Foot of Helan Mountain in 2012 were tested. Ultraviolet spectroscopy and pH-differential method were used to determine the CIELab color space parameters and total anthocyanins. A correlation analysis was made between total anthocyanins and color space parameters. The results showed that different wine samples had different color space parameters, such as L*, a*, b*, Cab and Hab, suggesting different color characteristics. Total anthocyanin contents (TAC) were 161.2－287.8 mg/L, which showed a significant correlation with the parameters L*, a* and Cab, and determined luminosity, hue and sa turation of young red wine.

CIELab parameters; anthocyanins; young red wine

TS262.6

A

1002-6630（2014）09-0020-04

10.7506/spkx1002-6630-201409005

2013-06-30

国家自然科学基金地区科学基金项目（31260392）

王宏（1989—），女，硕士研究生，研究方向为葡萄与葡萄酒。E-mail：wanghongpjj@126.com

*通信作者：张军翔（1973—），男，教授，博士，研究方向为葡萄与葡萄酒。E-mail：zhangjunxiang@126.com