CN108572144A - 一种不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法 - Google Patents

一种不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法，包括利用分光测色仪测量蛋壳胶护膜被MST胶护膜蓝染色前后XYZ颜色空间变化，经过公式将XYZ颜色空间转换成RGB颜色空间，最终换算成不透明度，通过计算染色前后胶护膜不透明度变化大小，对蛋壳胶护膜质量优劣进行评价；染色前后胶护膜不透明度变化越大，表明胶护膜质量越好，染色前后胶护膜不透明度变化越小，表明胶护膜质量越差。本发明操作简单，费用低廉，检测时长短，还可推广至各种具有胶护膜的禽蛋，将胶护膜优良的品种与胶护膜质量不够好的品种进行杂交，从而选育出胶护膜质量优良的品种，降低禽蛋被细菌入侵的机率，延长禽蛋保存和保鲜的时间。

Description

一种不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法
技术领域
本发明涉及利用色彩学不透明度算法，具体涉及一种不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法。
背景技术
近年来，随着生活水平的提高，鸡蛋的需求也在日益加大，但随之而来也出现了更多的食品安全问题。2010年，美国爆发严重的“鸡蛋危机”，有数百名消费者吃了被沙门氏菌污染的鸡蛋而出现发烧、腹泻、恶心、呕吐和腹痛等症状。在我国，尤其是在细菌比较容易滋生的夏季，由细菌污染导致的中毒事件并不少见。
在美国、日本、澳大利亚等国家已经实行鸡蛋清洗消毒和分级销售的模式，目前我国还没有成型的鸡蛋清洗模式，一般直接从鸡场收集鸡蛋运输进行常温销售，即使有小部分厂家对鸡蛋进行清洗销售，但其清洗后含有致病菌的污水处理方式也不够完善。我国虽然是资源大国，但大肆的水资源浪费和环境污染导致人均占有率低下，因此加强鸡蛋本身对细菌环境的抵抗力显得尤为重要。
胶护膜、蛋壳、内外壳膜为鸡蛋抗菌和保鲜提供强大的支柱，胶护膜是鸡蛋最外面的一层膜，是抵御细菌入侵的第一道屏障。胶护膜呈无色透明的薄胶状，主要由碳水化合物、脂肪和一些抗菌糖蛋白组成。鸡蛋产出后几分钟内胶护膜被风干，随后附着或嵌入蛋壳表面，堵塞气孔，防止细菌入侵和鸡蛋内容物水分的流失。胶护膜一般呈片状分布，鲜有完整，研究表明胶护膜越完整且品质越好，抗菌和保鲜的效果越好。
目前我国还没有胶护膜的相关研究和报导，国际上采用MST胶护膜蓝染色和电子扫描显微镜的方法。MST胶护膜蓝具有只对胶护膜着色不对蛋壳着色的特点，且着色越深，胶护膜品质越好。选取一小块蛋壳，经过银染等处理，在扫描电镜下观察，根据胶护膜的斑驳程度进行评级。以上两种方法，只能对胶护膜品质进行粗略分级。经过科研工作者的不断探索，近几年国际上开始采用计算胶护膜染色前后色差值或反射率差值的方法，连续性比较同种颜色蛋壳胶护膜质量。色差值表示颜色的差别大小，用ΔE表示，由L、a、b组成，L表示亮暗，+表示偏亮，-表示偏暗；A表示红绿，+表示偏红，-表示偏绿；B表示黄蓝，+表示偏黄，-表示偏蓝。表示反射力大小的数值叫做反射率(reflectivity)，物体表面所能反射的光量和它所接受的光量之比。通过计算蛋壳染色前后色差值或反射率差值大小即可评价同种颜色蛋壳胶护膜质量。但由于不同品种鸡蛋蛋壳颜色不尽相同，不同品种间蛋壳胶护膜质量的比较仍然悬而未决。
不透明度即不透明的程度，多用于现代图片和视频处理领域。改变颜色A的不透明度，透过颜色A去观察颜色B时会呈现叠加色C，叠加色C的不透明度只与颜色A的不透明程度有关，与颜色B无关。不透明度越大，叠加色C与颜色A越相近。RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，是目前运用最广的颜色系统之一。XYZ模式是在RGB系统的基础上，改用三个假想原色X、Y、Z建立的新色度系统。在色彩学领域里，不透明度可与RGB模式相互换算，通过测量物体本色和变化后颜色的RGB颜色空间可知该种颜色不透明度变化。
发明内容
基于以上技术背景，本发明提供一种不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法。本发明采用不透明度算法来排除蛋壳不同底色对胶护膜质量评价造成的影响，通过计算MST胶护膜蓝染色前后胶护膜不透明度变化大小，对蛋壳胶护膜质量优劣进行评价。本发明将为选育优质胶护膜的地方鸡种提供巨大的帮助，为提高禽蛋抗菌和保鲜性能发挥重要的作用。本发明不仅局限于鸡蛋蛋壳胶护膜，同样适用于其它禽类蛋壳胶护膜品质的选育。
本发明采用如下技术方案：
一种不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法，包括利用分光测色仪测量蛋壳胶护膜被MST胶护膜蓝染色前后XYZ颜色空间，经过公式将XYZ颜色空间转换成RGB颜色空间，再由RGB颜色空间换算成不透明度，通过计算染色前后胶护膜不透明度变化(△T)大小，对蛋壳胶护膜质量优劣进行评价。染色前后胶护膜不透明度越大，表明胶护膜质量越好，染色前后胶护膜不透明度越小，表明胶护膜质量越差。
本发明中染色前后胶护膜不透明度变化用ΔT表示。
进一步地，上述方法还包括按现有技术方法采用计算胶护膜染色前后色差值(ΔE)和反射率差值(ΔR)的方法对本发明不透明度法进行验证。
具体地，上述不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法，包括选择几种不同颜色蛋壳的禽蛋，在蛋的钝、中、锐三部分各取一点，用分光测色仪测量上述三点的XYZ颜色空间(如果需要采用色差值(ΔE)和/或反射率差值(ΔR)进行验证，还需要测量Lab颜色空间和/或还用ISP-REF(反射用积分球)测量三点的反射率)，记录数据；然后用MST胶护膜蓝浸泡该禽蛋1min，再用缓慢流动的清水冲洗该禽蛋表面的浮色，晾干蛋表面，用分光测色仪分别测量染色后上述三个部位的XYZ颜色空间(同理，如果需要采用色差值(ΔE)或和/反射率差值(ΔR)进行验证，还需要测量Lab颜色空间，和/或还需要用ISP-REF测量染色后的反射率)，用分光测色仪测量MST胶护膜蓝的XYZ颜色空间；记录数据；将染色前后测得的XYZ颜色空间转换成相应的RGB颜色空间，再由RGB颜色空间转换为不透明度，由染色前后胶护膜不透明度变化(△T)大小评价胶护膜质量的优劣，ΔT越大表明胶护膜质量越好，反之反之。
本发明所述MST胶护膜蓝(Samiullah and Roberts,2013)是指对胶护膜无害且只对胶护膜着色的一种染色剂，购自M.S.Technologies Ltd公司。该染色剂为粉末状，使用时按使用说明用水溶解即可。
本发明所述XYZ颜色空间基于XYZ颜色模型(由国际照明委员会即CIE建立的色度系统)。
本发明方法适合各类禽蛋蛋壳胶护膜质量评价，尤其适用于鸡蛋、鸭蛋、鹅蛋。
本发明的优点：
本发明通过计算染色前后胶护膜不透明度变化，建立一种可计算不同颜色蛋壳胶护膜质量的方法。中国地方鸡种丰富，蛋壳颜色也不尽相同，本发明可排除不同蛋壳底色的影响，对不同地方鸡种之间进行胶护膜质量评价。本发明还适用于评价各种禽蛋胶护膜质量，挑选胶护膜质量优越的品种与胶护膜质量不够好的品种进行杂交育种，加强禽蛋本身的抗菌和保鲜性能，解决目前禽蛋清洁的一大难题。本发明检测时间短，价格便宜，操作简单，无需特殊的试验器材和试验样品，将在我国的鸡蛋安全生产体系中发挥巨大作用。
社会效益及经济效益：
1、本发明方法主要应用对象：主要适用于各种蛋禽育种公司、禽蛋生产企业、禽蛋销售公司等，实现快速、准确、价廉等特点，检测母禽所产禽蛋胶护膜抗菌、保鲜质量，并可实现早期育种选择，加快育种进展，有广阔市场前景。
2、本发明方法的推广价值：如果该方法用于禽蛋抗菌和保鲜性能的评估，只需要抽检部分鸡蛋用该发明的方法进行检测，一天就可得出结果，且检测方法简单，无需特殊实验器材和实验条件，普通公司和企业就可完成，具有良好的推广价值。如果该发明用于育种实践，具有耗时短，检测费用低廉等特点，可提前剔除不具备育种目标的母禽，节约大量的饲养成本和劳动力。
附图说明
图1表示实例2中五种彩纸涂抹MST胶护膜蓝后不透明度、色差值变化；
图2表示实例3中MST胶护膜蓝染色后各品种禽蛋胶护膜着色情况；
图3表示实例3中各品种禽蛋胶护膜质量整体对比。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
本发明工作过程与具体实例
1不透明度算法的验证
工作过程：
选择白、褐两种不同颜色蛋壳的鸡蛋，在蛋的钝、中、锐三部分各取一点，用分光测色仪分别测量上述三点的XYZ颜色空间和Lab颜色空间，同时用ISP-REF(反射用积分球)测量三点的反射率，记录数据；然后用MST胶护膜蓝胶护膜蓝浸泡鸡蛋1min，再用缓慢流动的清水冲洗鸡蛋表面的浮色，晾干鸡蛋表面，用分光测色仪分别测量染色后上述三个部位的XYZ颜色空间和Lab颜色空间，用ISP-REF测量染色后的反射率，用分光测色仪测量MST胶护膜蓝的XYZ颜色空间(作为染色剂的底色)，记录数据。
查询色彩学知识，计算蛋壳表面不透明度变化(ΔT)，将染色前后测得的XYZ颜色空间转换成相应的RGB颜色空间，转换公式如下：
R＝{1.055*[(X*3.2406-Y*1.5372-Z*0.4986)/100]^(1/2.4)-0.055}*255
G＝{1.055*[(-X*0.9689+Y*1.8758+Z*0.0415)/100]^(1/2.4)-0.055}*255
B＝{1.055*[(X*0.0557-Y*0.2040+Z*1.0570)/100]^(1/2.4)-0.055}*255
再将染色前后的RGB颜色空间转换为不透明度变化(△T)，由染色前后胶护膜不透明度变化ΔT大小评价胶护膜质量的优劣，ΔT越大表明胶护膜质量越好。转换公式如下：
(注：若ΔT≤0则ΔT＝0，其中ΔTr、ΔTg、ΔTb分别表示R、G、B的不透明度，ΔT为胶护膜的综合不透明度；rs、gs、bs分别表示MST胶护膜蓝的R、G、B值；ra、ga、ba分别表示MST胶护膜蓝染色后测得R、G、B值；rb、gb、bb分别表示MST胶护膜蓝染色前测得R、G、B值)
蛋壳胶护膜染色前后色差值(ΔE)计算如下：ΔE大小反应胶护膜质量的差异，ΔE越大表明胶护膜质量越好。(注：ΔL、Δa与Δb分别表示蛋壳胶护膜被MST胶护膜蓝染色前后L值、a值、b值之差)
查阅文献和前期试验结果可知，白壳、粉壳、褐壳蛋蛋壳胶护膜MST染色前后反射率差值最大的波段分别为646nm、659nm、659nm，通过比较蛋壳胶护膜染色前后该波段处反射率的差值(ΔR)，可知同种颜色蛋壳胶护膜质量的差异，ΔR越大表明胶护膜质量越好。
对上述三种方法计算所得结果ΔT、ΔE和ΔR分别两两做秩相关，同种颜色蛋壳胶护膜不同计算方法所得结果进行排序，排序结果越相似，表明该方法可行。
实例1：不透明度计算同种颜色蛋壳胶护膜可行性验证
来自中国农业大学实验鸡场的矮小鸡纯系、白来航鸡蛋各30枚，按照上述试验步骤进行操作并分别计算ΔT，结果见下表1。
表1三种不同方法所测白壳、褐壳鸡蛋蛋壳胶护膜结果
表2三种不同方法所测白壳、褐壳蛋壳胶护膜结果秩相关
白壳蛋 △Tw～△Ew △Tw～△Rw △Ew～△Rw
秩相关(100％) 99.2 93.6 93
褐壳蛋 △Tb～△Eb △Tb～△Rb △Eb～△Rb
秩相关(100％) 96.6 94.2 94.7
(注：△Tw、△Ew、△Rw分别表示白壳蛋蛋壳胶护膜的不透明度、色差值和反射率差值，△Tb、△Eb、△Rb分别表示褐壳蛋蛋壳胶护膜的不透明度、色差值和反射率差值)
由表1试验结果可知，三种方法均显示该品种白壳蛋蛋壳胶护膜质量优于褐壳蛋胶护膜，由表2试验结果可知，不论白壳和褐壳，色差值(△E)法和反射率差值(△R)法计算所得胶护膜质量排序的相关程度均高达93％，说明不同方法之间存在一定的误差。不透明度(△T)法与色差值(△E)法计算所得胶护膜质量排序的相关程度均高达96％以上，不透明度(△T)法与和反射率差值(△R)法的秩相关程度均高达93％以上，由此说明不透明度(△T)法计算同种颜色蛋壳胶护膜质量是可行的。
2不透明度计算不同颜色蛋壳胶护膜可行性验证
工作过程：
取颜色不同但材质相同的卡纸，用分光测色仪分别测量彩纸XYZ和Lab颜色空间，配制三种不同浓度的MST胶护膜蓝，分别测不同浓度MST胶护膜蓝的XYZ颜色空间，再用棉签蘸取三种不同浓度MST胶护膜蓝均匀涂抹在彩色卡纸表面，自然晾干，用分光测色仪分别测量各彩纸的XYZ和Lab颜色空间，记录数据。
实例2：取黄、红、蓝、白、粉五种颜色不同但材质相同的卡纸，按照上述试验步骤进行操作并分别计算各彩纸不透明度变化ΔT和色差值ΔE，结果见图1。(图1中a、b、c、d、e分别为黄、红、绿、白、粉五种粉色卡纸，ΔT1、ΔT2、ΔT3分别为同一颜色卡纸涂抹三种不同溶度染液的不透明度，ΔE1、ΔE2、ΔE3分别为同一颜色卡纸涂抹三种不同溶度染液的色差值)
由图1可知，同一浓度MST胶护膜蓝涂抹不同彩纸后△E变异很大，同一彩纸不同浓度变化趋势一致，说明△E只能用于同种颜色蛋壳胶护膜质量比较。不同彩纸同一浓度MST胶护膜蓝涂抹所得△T大致处于同一水平，同一彩纸不同浓度变化趋势一致，说明不透明度△T算法可用于不同颜色蛋壳胶护膜质量的比较。
3不同颜色蛋壳胶护膜品质的比较
工作过程：选择白、褐、绿三种不同颜色蛋壳的禽蛋，在蛋的钝、中、锐三部分各取一点，用分光测色仪分别测量上述三点的XYZ颜色空间。然后用MST胶护膜蓝浸泡鸡蛋1min，再用缓慢流动的清水冲洗鸡蛋表面的浮色，晾干鸡蛋表面，用分光测色仪分别测量染色后上述三个部位的XYZ颜色空间，用分光测色仪测量MST胶护膜蓝的XYZ颜色空间，记录数据。用上述不透明度公式分别计算三种禽蛋的胶护膜质量。
实例3：不同品种蛋壳胶护膜质量差异的比较
来自中国农业大学实验鸡场的矮小鸡纯系、白来航鸡蛋各30枚，来自北京某鸭场的北京鸭鸭蛋30枚，用上述方法同时对蛋壳胶护膜进行计算ΔT，按照上述试验步骤进行操作且分别计算不同品种禽蛋胶护膜染色后不透明度变化ΔT(见图2)。
由图3(各品种禽蛋胶护膜质量整体对比图)胶护膜着色情况可知，北京鸭的胶护膜质量明显优于鸡的胶护膜，说明不同物种之间胶护膜质量存在很大的差异，肉眼无法准确判断哪个品种胶护膜质量更好。由不透明度分布可知，北京鸭的胶护膜品质最好且最稳定，白来航比矮小鸡纯系胶护膜质量稍好，都呈现比较大的个体差异，但都有胶护膜质量极好的个体，说明在育种上有很大的选择空间。
参考文献：
Samiullah,S.,and J.R.Roberts.2013.The location of protoporphyrin inthe eggshell of brown-shelled eggs.Poultry Sci 92(10):2783-2788.
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种不同颜色蛋壳胶护膜质量评价的方法，其特征在于，包括利用分光测色仪测量蛋壳胶护膜被MST胶护膜蓝染色前后XYZ颜色空间，经过公式将XYZ颜色空间转换成RGB颜色空间，再由RGB颜色空间换算成不透明度，通过计算染色前后胶护膜不透明度变化大小，对蛋壳胶护膜质量优劣进行评价；染色前后胶护膜不透明度变化越大，表明胶护膜质量越好，不透明度变化越小，表明胶护膜质量越差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括采用计算胶护膜染色前后色差值和反射率差值的方法进行验证。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括选择几种不同颜色蛋壳的禽蛋，在蛋的钝、中、锐三部分各取一点，用分光测色仪测量上述三点的XYZ颜色空间，或还进一步测量Lab颜色空间和/或还用ISP-REF测量三点的反射率，记录数据；然后用MST胶护膜蓝浸泡该禽蛋1min，再用缓慢流动的清水冲洗该禽蛋表面的浮色，晾干蛋表面，用分光测色仪分别测量染色后上述三点的XYZ颜色空间，或进一步还测量染色后上述三点Lab颜色空间和/或还用ISP-REF测量染色后上述三点的反射率；再用分光测色仪测量MST胶护膜蓝的XYZ颜色空间；记录数据；将染色前后测得的XYZ颜色空间转换成相应的RGB颜色空间，再将染色前后的RGB颜色空间转换为不透明度，由染色前后胶护膜不透明度变化大小评价胶护膜质量的优劣。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述蛋包括鸡蛋、鸭蛋、鹅蛋。
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