基于西兰花色泽变化的蒸汽量量化评价方法研究

罗玲莉 李阿敏 周海昕 陈东坡

杭州老板电器股份有限公司 浙江杭州 311100

0 引言

随着人均生活水平的提高，我国家电行业迅速发展，自2019年国家标准化委员会翻译IEC 60350-1:2016以来，其中应用西兰花测试评价蒸汽供给能力的方法至今仍仅限于小范围的使用。IEC 60350-1中通过将电蒸箱与普通蒸锅进行蒸制西兰花的对比测试进行，通过感官评价花茎的成熟度，在相同成熟度下，通过人工读NCS色卡的方法对比电蒸箱与蒸锅蒸制西兰花的颜色差异，从而判断电蒸箱供气能力的强弱[1-2]。但该方法只能粗略地评价蒸汽供给能力的大小，评价结果较为粗糙，且通过人工判断成熟度和读色卡的方法需要测试员具备一定的经验，操作起来存在难度。本研究通过使用物性测试仪测量蒸制后西兰花花径硬度，以花茎达到相同硬度作为烹饪终点，且对比测试了人工读取NCS色卡和色差仪色差测量的差异，并对获得的数据通过不同的数据处理方式得到不同的色差指标，对比不同色差评价指标对三种比较接近的蒸汽量的评价区分的能力，筛选了出评价能力更强的评价指标。且汪厚银等人[3]在以菠菜品质变化评价冰箱冷藏保鲜效果时，同时引入了总色差ΔE值和VC损失率，并发现二者均随着贮藏时间的延长而增加；金苏英等人[4]同样将维生素C降解速率同色差ΔE变化速率联系起来进行分析。本研究也将营养、速率等指标纳入研究，探究其影响关系。

1 材料与方法

1.1 原料与仪器

1.1.1 原料

新鲜西兰花、香满园优质特一小麦粉、白糖、安琪耐高糖活性干酵母。

1.1.2 仪器设备

1.2 方法

1.2.1 西兰花样品处理

使用颜色呈深绿色且色泽均匀的新鲜西兰花进行测试，西兰花不得用水清洗，将西兰花分成均等的菜花（样本参照图1）。菜花的直径应在35 mm～45 mm范围内。将茎秆切短，但不能使菜花散开。为充分测定蒸熟度，需要保证茎秆长度至少5 mm。

图1 处理后西兰花菜花标准块样本，从左到右依次为主视图、左视图、后视图

1.2.2 烹饪方法

电磁炉蒸制（对照组）：选用蒸锅（直径260 mm，高155 mm），选用电磁炉的额定功率为（1700±200）W，烹饪区的直径范围为180 mm至220 mm，此条件下的理论计算蒸汽量为0.80 g/(min·L)。蒸锅中加入约1000 g室温水，盖上锅盖；加热至锅边有蒸汽冒出，放入（300±10）g制备好的装有西兰花的蒸架，盖上锅盖（确保西兰花不得直接接触沸腾的开水）；持续加热至西兰花成熟终点时结束烹饪。

蒸烤一体机蒸制（试验组）：将（300±10）g新鲜西兰花均匀分布在蒸架上。在100℃蒸功能模式不同蒸汽量条件下进行预热，设备提示预热结束后将带有西兰花的蒸架放入中间层，关闭腔门（从开腔门、放入蒸架到关闭腔门整个过程保持在10 s内完成），开始测试。持续加热至西兰花成熟终点结束烹饪。指标的筛选阶段测试仅在蒸烤一体机KZQC-65-CQ926上进行，蒸汽量为0.20、0.45 g/(min·L)；后蒸汽量为0.10、0.20、0.35、0.45 g/(min·L)（此蒸汽量区间为目前该蒸烤一体机蒸功能在满足各项性能指标的条件下能达到区间）。

1.2.3 西兰花成熟重点判定方法

将蒸制完成的西兰花花茎使用直径1 cm的柱型取样器修整成直径1 cm、高＞8 mm的标准样品，物性仪测试参数为：P2探头，穿刺，测前速度2.0 mm/s，测中速度1.0 mm/s，测后速度2.0 mm/s，触发力5 g，穿刺方向从直接接触蒸汽的一端进行穿刺。当花茎内部平均硬度达到200±20 g视为成熟，成熟终点的判定参考李阿敏（2019）等[5]的结论。

1.2.4 NCS色卡

参考IEC 60350-1:2016蒸汽供给能力评价方法，使用NCS色卡进行读数。色卡读数应在蒸熟后立即（1 min内）进行，并且同时读数的评价员人数应不少于三人[6-7]，并在读数结束后收集评价员的读数结果（G值，表示黄度占比）并计算ΔG值（黄度差），计算方法见公式（1）。

公式（1）中下标S、D分别表示试验组和对照组（每组重复测试三次）。

ΔG越小表示二者黄度差异越小，反之则差异越大。

1.2.5 色差仪

色差仪食材中被广泛使用评价色彩、成熟度等指标，如许玲（2017）等[7]利用色差仪估测“脆蜜”毛叶枣成熟度，吴瑞梅（2014）[8]等使用色差仪进行绿茶汤色品质感官评价表征。使用色差仪对单独的菜花的上表面进行测量，获得L值（表示明暗度值，越正表示越亮，越负表示越暗）、a值（表示红绿度值，越正表示越红，越负表示越绿）、b值（表示黄蓝度值，越正表示越黄，越负表示越蓝），测试时用手的虎口将花束聚集，每组测试至少10朵菜花。测量应在蒸熟色卡读数后立即进行，并在5 min内完成数据采集（每组重复测试三次），并通过以下两种方式进行数据分析：

（1）计算Δb值（黄度差，计算方法见公式（2）

（2）计算Δb值ΔE值（总色差，计算方法见公式（3）

公式（2）和（3）中下标S、DZ分别表示试验组和对照组的蒸锅组。

Δb越小，表示二者黄度差异越小；反之则差异越大。ΔE越小，表示二者总色度差异越小；反之则差异越大。

1.2.6 维生素C含量

将达到合格成熟终点的所有西兰花装进样品袋使用4℃冰水浸泡快速冷却，同时将300 g左右的生西兰花装进另一样品袋，置于4℃的储藏室内保存、备用。维生素C测试方法参考GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中的“第一法 高效液相色谱法进行测定”。

1.2.7 统计分析

使用SPSS Statistics 19软件进行多元统计分析，利用Origin 8.5软件进行数据处理及绘图，使用T检验进行显著性分析，p＜0.05（p为检验“无效假设”成立的机率）时表明结果存在显著差异所有测试每组均进行3次重复测试。

2 结果与分析

2.1 西兰花色泽评价指标的筛选

2.1.1 NCS色卡测试结果

为明确NCS色卡读数G值的评价区分能力，对测试得到不同处理组的ΔG值（黄度值），分别以0.80 g/(min·L)（蒸锅）和0.20 g/(min·L)为对照组计算ΔG0.45-0.80和ΔG0.2-0.45值，ΔG值需表现0.2、0.45、0.80 g/(min·L)这三种蒸汽量造成的西兰花色泽的差异，即ΔG0.45-0.80＞0且ΔG0.20-0.45＞0。基于8组有效测试结果，从NCS色卡读数的结果（表2）看出，人工读色具备一定的区分三者西兰花颜色差异的能力，但符合限定条件ΔG0.45-0.80＞0且ΔG0.20-0.45＞0的概率为62.5%，即ΔG值作为评价指标能够正确区分这三种蒸汽量的准确率为62.5%。

表2 NCS色卡ΔG值结果

2.1.2 色差仪测试结果

经色差仪测量得到西兰花的色差值数据，经统计汇总分析后，分别对b、Δb和ΔE值在西兰花色差的区分能力进行评估。

（1）b值分析

首先对比各组的b值可以发现（表3），蒸汽量越小，处理后西兰花越黄b值越大，这符合色差仪b值的规律。根据8组有效测试结果可以发现当蒸汽量分别为0.20、0.45、0.80 g/(min·L)时，多组测试的b值的平均值分别20.55、18.92、16.92。若以b值为评价指标则b值的大小需体现出蒸汽量大小造成的西兰花色泽的差异。虽然同一批次的b值能够区分三种不同的蒸汽量，但受每批西兰花样品自身颜色的影响，组内b值分布较散（若西兰花自身颜色偏绿则b值会普遍偏低，反之则会偏高），无法将某一蒸汽量的b值完全固定为某一值。但若将某一蒸汽量的b值设定为某一范围，取b0.80和b0.45平均值的中间值17.91以及b0.45和b0.20平均值的中间值19.73作为三者分界线（图2），满足条件b0.80＜17.91＜b0.45＜19.73＜b0.20的测试批次占总测试批次的62.5%，即b值作为评价指标能够正确区分这三种蒸汽量的准确率为62.5%。

图2 色差仪b值结果

表3 色差仪b值结果

（2）Δb值分析

以蒸锅为对照组使用公式（2）计算Δb值（表示测试组与蒸锅对照组的黄度值差异，Δb值越大表示相对于蒸锅组越黄，结果见表4）。蒸汽量为0.20和0.45 g/(min·L)的Δb值平均值分别为3.64、2.00。若以Δb值为评价指标，则同样Δb值的大小需体现出蒸汽量大小造成的西兰花色泽的差异，从图3可以看出蒸汽量0.20和0.45 g/(min·L)对应的Δb值分布较为集中，但仍存在两组值偏离较大，同样本研究取Δb0.45和Δb0.20平均值的中间值2.64作为三者的分界线，设定Δb值的区分条件为Δb0.45≤2.64＜Δb0.20，而满足此条件的测试批次占总测试批次的75.0%，即Δb值作为评价指标能够正确区分这三种蒸汽量的准确率为75.0%。

图3 色差仪Δb值结果

表4 色差仪Δb值结果

（3）ΔE值分析

同样以蒸锅为对照组使用公式（3）计算ΔE值。蒸汽量为0.20和0.45 g/(min·L)的ΔE值如表5所示，其平均值分别为4.57、2.45，若以ΔE值为评价指标，则同样ΔE值的大小需体现出蒸汽量大小造成的西兰花色泽的差异，从图4可以看出蒸汽量0.20和0.45 g/(min·L)对应的ΔE值分布集中，且只存在一组值偏离较大，同样本研究取ΔE0.45和ΔE0.20平均值的中间值2.72作为三者的分界线，设定ΔE值的区分条件为ΔE0.45＜2.72＜ΔE0.20，而满足此条件的测试批次占总测试批次的87.5%，即ΔE值作为评价指标能够正确区分这三种蒸汽量的准确率为87.5%。

图4 色差仪ΔE值结果

表5 色差仪ΔE值结果

2.1.3 色泽评价指标分辨率对比筛选

本研究对上述两种色差评价方法及其指标的评价能力进行汇总（表6），结果显示在以西兰花为食材的评价体系中，NCS色卡获得的ΔG值变异系数达到了1.07，偏差较大。造成这一结果的主要原因是不同批次的西兰花自身存在色泽差异导致人工读数主观影响较大从而存在较大的误差，因此NCS色卡作为色泽评价方法偏差较大暂不考虑。通过色差仪获得的b值是直接反映西兰花黄度值的指标，也同样受西兰花原料色泽影响因此区分准确率同样较低（62.5%）；但分别反应西兰花黄度值差和总色差的Δb值、ΔE值由于其为相对于蒸锅的相对值，受西兰花原料色泽影响较小且不存在人工读数的主观影响为客观指标，因此两者均具备区分蒸汽大小的能力，但Δb值判定的准确率只有75.0%，而ΔE值为87.5%，且二者变异系数ΔE值≤Δb值（表6）。因此，以色差仪采集西兰花色差并以ΔE值为指标的方法更为客观，准确率更高，变异系数更小，更适合作为西兰花色泽的评价方法。

表6 不同评价指标评价能力汇总

2.2 ΔE值与蒸烤一体机蒸汽量的关系

为明确评价指标总色差ΔE值与蒸汽量的关系，本研究测试了不同蒸汽量（0.10、0.20、0.35、0.45、0.50 g/(min·L)）条件下对应的总色差ΔE值，获得蒸汽量与ΔE值（图5 a)）之间的关系图，可以看出西兰花的总色差ΔE值随着蒸汽量的增大而逐渐减小，相关系数为0.9836，这表明评价指标总色差ΔE值与蒸烤一体机的蒸汽量存在很强的线性相关性（y=-10.626x+6.7722）。为验证二者的线性关系，本研究测试了三种不同蒸汽量条件下的ΔE值，并对比预测ΔE值与实测ΔE值的差异（表7），结果显示预测值与实测值之间的差异较小，蒸汽量与ΔE值之间的线性关系具备实际意义，这表明通过以西兰花的色泽变化值ΔE的大小来评价蒸汽量是可行的。

图5 蒸汽量对西兰花其他指标的影响

表7 预测ΔE值与实际ΔE值差异

2.3 ΔE值与西兰花烹饪时间的关系

为了挖掘ΔE值更多的内在含义，本研究分析了不同ΔE值条件下西兰花的烹饪时间，获得了ΔE值与西兰花烹饪时间之间的关系曲线（图6），可以发现随着ΔE值的升高，烹饪时间逐渐增加，这是由于ΔE值升高表示蒸汽量下降，而热蒸汽的减少导致对西兰花的热传导效应下降，从而导致烹饪时间延长。同样的随着ΔE值的减小，烹饪时间也逐渐缩短，但当ΔE值减小到一定程度后，烹饪时间缩短的趋势变缓，ΔE值的减小意味着蒸汽量的增加，而当西兰花升温所需的热量及速率都达到饱和值，过量的蒸汽将无法再显著缩短西兰花的烹饪时间。

图6 ΔE值与西兰花烹饪时间的关系

2.4 ΔE值与西兰花维生素C含量的关系

西兰花中富含大量的维生素C，而维生素C在高温条件下易氧化分解。国艳梅（2008）等[10]曾使用色差仪估测番茄果实番茄红素含量，路绪强（2021）等[11]使用色差仪快速检测西瓜番茄红素含量，因此为阐明ΔE值与西兰花中维生素含量的关系，本研究测定了不同ΔE值条件蒸制的西兰花以及生西兰花的维生素C含量，并计算得到维生素C保留率，得到如图7所示结果。可以看出随着ΔE值的逐渐升高，维生素C含量和保留率逐渐降低，这是由于随着ΔE值的升高，腔体内蒸汽量减小，氧含量升高，加速了维生素C的氧化分解[6]。

图7 蒸汽量与维生素C含量的关系

3 结论

综上所述，通过对0.20、0.45、0.80 g/(min·L)三种蒸汽量条件下蒸制的西兰花进行人工NCS色卡和色差仪色差数值的采集，获得的ΔG值、b值、Δb值及ΔE值等指标对不同蒸汽量蒸制西兰花色泽区分评价的结果，最终本研究认为评价准确率最高（87.5%）变异系数最小的ΔE值能够细化西兰花色泽区分评级，且在现有蒸烤一体机蒸汽量范围内ΔE值同蒸汽量之间呈正相关，相关系数为0.9836。此外，ΔE值的大小还一定程度上表征了烹饪时间和维生素C含量大小，随着ΔE值的升高，烹饪时间逐渐增加，而维生素C含量和保留率逐渐下降。ΔE值由于通过色差仪获得，评价结果更为客观，对测试员的经验要求更低，在实际应用中可以通过对ΔE值进行界定，通过界定值对蒸烤一体机的蒸汽量进行评价分级。