均匀色空间下红葡萄酒颜色量化分级研究

陈晓艺 张军翔 王 宏（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

颜色是葡萄酒最直接的感官指标，通过葡萄酒的颜色可以初步获得葡萄酒的类型，如原料品种、酿造方法、酒的品质及酒龄等重要信息［1－4］。一瓶酒颜色的好坏将直接影响到对其质量的整体评价［5］。葡萄酒按颜色可分为白葡萄酒、桃红葡萄酒和红葡萄酒。红葡萄酒颜色几乎包含了所有红色：宝石红、胭脂红、紫红、棕红、砖红等［2］。

传统的测定方法主要是通过测定葡萄酒在420，520，620nm处的吸光度，通过计算色度和色调两个指标来描述葡萄酒的颜色特征，段长青等［6］对葡萄酒颜色的定量测定研究就是选用这种方法。这种测定不是均匀色空间，不能够忠实重现人类肉眼看到的颜色，也无法达到葡萄酒颜色分类分级的要求。颜色空间的“均匀化”，意味着重现的颜色在用目视进行比较时与原颜色没有区别，即使在不同光源观测条件下也应该是完全一致的。如果存在着差别的话，应该采用一个量来表示人的色彩感觉差别，这个量可以用空间距离，也可以用数字表示，但是该量度值必须符合人的感觉［7］。表面颜色分级是指根据人类视觉特性将颜色相同或相近的物体分为同一等级的过程，具有很强的主观特征，需要紧密结合人类视觉特征［8］。为了方便研究和使用颜色，国际照明委员会（CIE）已建立了十几种颜色空间，如RGB、XYZ、HIS、LUV、LAB等［9］。其中CIE1976LAB（或L＊a＊b＊）系统是常用来描述人眼可见的所有颜色的最完备的均匀色彩模型，适用于一切光源色或物体色的表示与计算，现已被世界各国正式采纳、并作为国际通用的测色标准［10］。

根据色度学（colorimetry）原理，色相、亮度和彩度是颜色的3个属性。色相是由光的波长决定的；明度取决于光的振幅；彩度是色光分量与白光分量的比值，要完整地表达葡萄酒颜色的属性，需要借助三维空间［11］。CIE1976LAB（或L＊a＊b＊）系统建立了一个均匀色度空间定量表示颜色的特征，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，C＊表示彩度（纯度或饱和度），H＊表示色相；颜色的彩度C＊和色相H＊由a＊、b＊值计算得出［12－15］。

国内外对葡萄酒颜色研究甚少，对红葡萄酒颜色的定量分级更是缺乏。酿造师或品酒师一般通过个人的视觉和经验来评估葡萄酒的颜色，带有很大的主观性，给葡萄酒的颜色评定带来误差。因此，本试验拟通过对红葡萄酒颜色参数进行直接测定计算，旨在研究一种细分红葡萄酒颜色的方法，客观地表征红葡萄酒的颜色特征。将颜色的视觉特征具体量化，在CIEL＊a＊b＊均匀色空间下探究红葡萄酒颜色定量分级的方法，并建立模型。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 葡萄酒样品

葡萄酒样品（共13个）：2012年份和2013年份，来自宁夏贺兰山东麓产区。所有样品全部经过传统工艺酿造后瓶储待测。

1.1.2 仪器与试剂

紫外—可见分光光度计：UV2450型，日本岛津公司；

氯化钾、盐酸、三水醋酸钠、醋酸：分析纯，民生物化学试剂公司。

1.2 光谱分析法

根据文献［10］获得光谱分析检测方法和CIEL＊a＊b＊均匀色空间相关参数的计算方法。

2 结果与分析

2.1 CIE L＊a＊b＊颜色参数

根据测定值计算13个酒样的CIEL＊a＊b＊参数，结果见表1。序号1～10为2012年的葡萄酒样品，序号11～13为2013年的葡萄酒样品。由表1可知：亮度、彩度和色相数值差异显著，有很好的类别区分度，因此可以认为，这3个变量对量化分级有贡献。

表1 葡萄酒样品CIE L＊a＊b＊参数值Table 1 CIE L＊a＊b＊parameter values

2.2 颜色的量化分析

2.2.1 色相的量化分析 色相H＊是指能够比较确切地表示某种颜色色调的名称。色彩的成分越多，其色相越不鲜明。色相从正横坐标开始，以逆时针的方向偏转，在（0°，360°）区域内变化（H＊负值则为逆时针角度）。H＊越接近0°表示颜色越靠近红色，在色相图中颜色的红色色调从0°向90°过渡（图1）。根据表1计算的数据：13号H＊最小为5.12°，9号最大为26.91°，即H＊集中在（0°，30°）区间，说明所测葡萄酒样品均呈现红色色调。故葡萄酒样品颜色色相定量划分见表2。

图1 色相图Figure 1 Hue circle

表2 葡萄酒的色相定量划分Table 2 Quantitative hue classification of red wine

2.2.2 彩度C＊量化分析 彩度值C＊（即饱和度）是描述色彩离开相同明度中性灰色程度的色彩感觉属性，是主观心理量。彩度C＊在坐标中被体现为a＊和b＊的坐标点，在（0，60）区域内变化，越靠近原点颜色中性灰度越强烈，颜色表现越暗，反之颜色饱和程度越大颜色越鲜艳（图2）。根据表1计算的数据：葡萄酒样品的彩度集中在 （8.81，42.62）之间，所以设定区间为（0，50）。故葡萄酒样品颜色彩度定量划分见表3。

图2 彩度图Figure 2 Saturation（C＊）

表3 葡萄酒的饱和度定量划分Table 3 Quantitative saturation classification of red wine

2.2.3 明度L＊量化分析 明度值L＊为颜色的亮度值，在（0，100）区域内变化L＊＝0指示黑色，L＊＝100指示白色，越靠近100表示越明亮（图3）。根据表1计算的数据：葡萄酒样品的明度都比较集中且数值较大，在 （60.75，93.4）之间，所以取（50，100）区间，参照中等、稍亮、较亮、亮、明亮分为5个等级，见表4。

2.3 建立CIE L＊a＊b＊下的模型

图3 亮度图Figure 3 Brightness（L＊）

量化后的等级与试验数据分析见表5。由表5可知：2012年的10个样品，L＊值相对较大，集中在L3＋（5个）、L4＋（4个）、L5＋（1个）；C＊集中 在分布在 C＋（1个）、C2＋（3个）、C3＋（6个）；H＊分布在 Rz（8个）和 Rb（2个）。2013年的3个样品，L＊值相对较小集中在L2＋（2个）、L3＋（1个）；C＊集中在分布在 C4＋（2个）、C5＋（1个）；H＊分布在 Ry（2个）和 Rz（1个）。将这13种样品按颜色新鲜度（紫红色色调多，鲜艳，深）依次排列，被分为8级。其中2013年的酒样在1～3级，2012年的在4～8级。

表4 葡萄酒的亮度定量划分Table 4 Quantitative lightness classification of red wine

表5 葡萄酒样品数据分析表Table 5 Data analysis table

将数据表现在CIEL＊a＊b＊色度图的二维坐标中（图4），以便将13种样品的颜色信息直观地表现出来。图4中，菱形方框内10个点为2012年的10个样品，三角形框图内为2013年的3个样品。每一个坐标点与原点连线的长度为彩度值，连线与＋a轴的角度为色相值。由图4可知：这两个年份的酒在色度图中的分布各自集中，区域比较明显。2012年的10个样点分布靠近原点，而且大部分离＋a轴较远即角度偏大；2013年的3个样点分布靠近边界，且比较靠近＋a轴即角度较小。说明，2012年的酒样颜色呈现较为暗淡的胭脂红或宝石红，2013年的酒样呈现鲜艳的紫红色。

图4 CIE L＊a＊b＊色度图Figure 4 Chromaticity diagram of wine samples

3 结论与讨论

本试验对L＊、H＊和C＊分级结果如下：明度L＊，将L＊＝50作为起始值，每10个单位为一级，划分为5级：L＋、L2＋、L3＋、L4＋、L5＋；色相H＊，将H＊＝0°作为起始值，每10°为一级划分为3级：Ry、Rz、Rb；彩度C＊，将C＊＝0作为起始值，每10个单位为一级，划分为5级：C＋、C2＋、C3＋、C4＋、C5＋；CIEL＊a＊b＊下 的 模 型 分 级 为：Ry CX（1－5）LX（1－5）、Rz CX（1－5）LX（1－5）、Rb CX（1－5）LX（1－5）。根据试验结果得13个葡萄酒样品由于年份不同颜色差异明显。13种酒样分布在Ry C5＋L2＋、Ry C4＋L3＋、Rz C4＋L2＋、Rz C3＋L3＋、Rz C3＋L4＋、Rz C2＋L4＋、Rb C2＋L4＋、Rb C＋L5＋8个分级。其中2012年份的10个样品分布在 Rz C3＋L3＋、Rz C3＋L4＋、Rz C2＋L4＋、Rb C2＋L4＋、RbC＋L5＋5个分级；2013年份的3个样品分布 Ry C5＋L2＋、Ry C4＋L3＋、Rz C4＋L2＋3个分级。

通过量化分级发现，2012年样品级数为4～8级，级数靠后，色相偏离红色多，彩度整体较低，亮度较大，视觉感受是缺乏鲜艳的暗淡且较为透亮的红。2013年的样品级数为1～3级，级数靠前，红颜色调明显且泛紫，彩度大，亮度低，视觉感受是鲜艳的深邃的红。

新红葡萄酒主要的呈色物质是单体花色苷色和少量的聚合色素［16］，单体花色苷一般呈红色［17］。花色苷（ACY）与CIEL＊a＊b＊参数C＊显著正相关，和L＊、H＊负相关［10］。在葡萄酒陈酿过程中单体花色苷逐渐形成新的色素物质，最主要的是聚合色素，而聚合色素呈砖红色。有研究［18］认为葡萄酒的颜色在陈酿前6个月没有显著变化，可以看成“新酒期”。还有一些研究［19，20］认为红葡萄酒最重要的颜色变化发生在陈酿的前两年。随着酒龄的增长，颜色由红色转变成橘红色［21］。2013年的酒样正处于陈酿期的前6个月正是“新酒期”，单体花色苷还没有显著的变化，因此，反映在颜色方面色调就更接近红色，色彩的饱和度也越大，亮度也就会更低。而2012年的样品新酒期已过，处于颜色变化最重要的两年内，单体花色苷减少，聚合色素增多，所以酒的颜色相比2013年的新酒颜色暗沉。

根据相关的红葡萄酒颜色的变化的理论，证实了13个红葡萄酒样品颜色分级结果的正确性。但是由于红葡萄酒颜色呈色机理复杂，造成了红葡萄酒颜色的多样性和变化性。为了弄清楚贺兰山东麓产区红葡萄酒颜色的概况，后期还需收集更多不同年份、不同产地以及不同原料的葡萄酒样品，以期建立更完善的红葡萄酒颜色模型，为红葡萄酒颜色分类提供更多理论依据。

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