Colorimetry L*a*b* / Delta E

Domain: Kimia · SQalytics · CIELAB color science + ΔE76/ΔE00 untuk QC warna dan storage monitoring

1 Introduksi

1.1 Latar Belakang

Warna pangan adalah atribut sensoris pertama yang dievaluasi konsumen — sebelum aroma, tekstur, atau rasa. Kuantifikasi warna instrumental modern menggunakan ruang warna CIELAB (Commission Internationale de l'Éclairage, 1976), yang memetakan persepsi visual manusia ke tiga koordinat: $L^*$ (lightness, 0 = hitam, 100 = putih), $a^*$ (hijau–merah, −80 = hijau, +80 = merah), dan $b^*$ (biru–kuning, −80 = biru, +80 = kuning). Ruang ini perceptually uniform — selisih Euclidean $\Delta E$ antara dua warna proporsional dengan persepsi visual perbedaan (CIE, 1976; Sharma, Wu, & Dalal, 2005).

$\Delta E_{ab}$ 1976 (CIE76) adalah formula paling sederhana, tetapi tidak benar-benar uniform di seluruh ruang warna. Versi modern $\Delta E_{00}$ (CIEDE2000) mengkoreksi non-uniformitas dengan bobot pada lightness, chroma, dan hue (Luo, Cui, & Rigg, 2001; Sharma et al., 2005). Pada pangan: $\Delta E < 1$ = imperceptible; $1 \leq \Delta E < 3$ = perceptible tetapi tidak gangguan; $3 \leq \Delta E < 5$ = perbedaan jelas; $\Delta E \geq 5$ = berbeda secara komersial (Mokrzycki & Tatol, 2011).

1.2 Tujuan Modul

Modul Colorimetry L*a*b* / Delta E di SQalytics ditujukan untuk:

1.3 Posisi di Antara Alternatif

Pilih Colorimetry L*a*b* / Delta E untuk kuantifikasi warna instrumental. Untuk pigmen ekstrak via spektrofotometri, pakai UV-Vis Spectra. Untuk kinetika browning Maillard, pakai Maillard / Browning Kinetics. Untuk uji sensoris warna oleh panelis, pakai Single Factor Rate That Apply dengan rating skala 9. Untuk statistik perbandingan warna antar formula, lanjut ke ANOVA Studio atau Compare Many Groups dengan input $\Delta E$ atau koordinat individu.

2 Metode

2.1 Dasar Teoretis

CIELAB (CIE, 1976) didefinisikan terhadap reference white (D65 illuminant + 10° observer standar):

$$ L^* = 116 \cdot f(Y/Y_n) - 16 $$ $$ a^* = 500 \cdot [f(X/X_n) - f(Y/Y_n)] $$ $$ b^* = 200 \cdot [f(Y/Y_n) - f(Z/Z_n)] $$

dengan $f(t) = t^{1/3}$ untuk $t > 0.008856$ dan $f(t) = 7.787 t + 16/116$ untuk $t \leq 0.008856$.

Chroma dan hue angle (CIELCh):

$$ C^*_{ab} = \sqrt{(a^*)^2 + (b^*)^2} $$ $$ h_{ab} = \arctan\!\left(\frac{b^*}{a^*}\right) \times \frac{180}{\pi} $$

Hue angle: 0° = red, 90° = yellow, 180° = green, 270° = blue.

$\Delta E_{ab}$ (CIE76) — Euclidean distance:

$$ \boxed{\, \Delta E^*_{ab} = \sqrt{(\Delta L^*)^2 + (\Delta a^*)^2 + (\Delta b^*)^2} \,} $$

$\Delta E_{00}$ (CIEDE2000) — formula 2000 dengan koreksi non-uniformitas (Luo, Cui, & Rigg, 2001):

$$ \Delta E_{00} = \sqrt{\left(\frac{\Delta L'}{k_L S_L}\right)^2 + \left(\frac{\Delta C'}{k_C S_C}\right)^2 + \left(\frac{\Delta H'}{k_H S_H}\right)^2 + R_T \cdot \frac{\Delta C' \Delta H'}{k_C S_C \cdot k_H S_H}} $$

dengan $S_L$, $S_C$, $S_H$ weighting functions, $R_T$ rotation term untuk blue region, dan $k_L = k_C = k_H = 1$ untuk standar viewing. Implementasi lengkap di Sharma, Wu, & Dalal (2005).

Klasifikasi visual $\Delta E$ (Mokrzycki & Tatol, 2011):

$\Delta E$ Kategori Interpretasi
< 1.0 Imperceptible Tidak terlihat
1.0–2.0 Perceptible by close observation Hanya terlihat saat fokus
2.0–3.5 Slight Sedikit berbeda
3.5–5.0 Noticeable Jelas berbeda
> 5.0 Different Berbeda komersial

2.2 Persamaan Inti

Chroma: $C^* = \sqrt{(a^*)^2 + (b^*)^2}$

Hue angle: $h_{ab} = \arctan(b^*/a^*) \times 180/\pi$

$\Delta E_{76}$: $\Delta E = \sqrt{\Delta L^{*2} + \Delta a^{*2} + \Delta b^{*2}}$

$\Delta E_{00}$ (simplified): lihat Sharma et al. (2005) untuk formula penuh; SQalytics implement otomatis.

Browning Index (BI) untuk pangan kering (Buera, Lozano, & Petriella, 1986):

$$ \text{BI} = \frac{100(x - 0.31)}{0.172}, \quad x = \frac{a^* + 1.75 L^*}{5.645 L^* + a^* - 3.012 b^*} $$

2.3 Asumsi & Batas Validitas

Asumsi Konsekuensi jika dilanggar Cara cek di SQalytics
Kalibrasi white tile sebelum sesi Bias absolut $L^*a^*b^*$ Catat kalibrasi
Illuminant + observer konsisten (D65/10°) $\Delta E$ tidak comparable Konfigurasi instrumen
Sampel opaque (atau bottom plate konsisten) Variansi pengukuran SOP sample preparation
Aperture cocok dengan ukuran sampel Edge effect Pilih 8 mm / 30 mm aperture
$\geq 3$ replikasi per sampel SD tinggi Modul flag CV > 5%
Suhu sampel konstan (terutama untuk wet) Surface drying drift Catat T di metadata

3 Cara Kerja

3.1 Step-by-Step di SQalytics

  1. Buka Colorimetry L*a*b* / Delta E dari domain Kimia.
  2. Muat tabel dengan kolom: Sample, L*, a*, b* (+ opsional Replicate).
  3. (Opsional) Pilih reference sample (mis. kontrol) untuk menghitung $\Delta E$ vs reference.
  4. Pilih formula $\Delta E$: CIE76 (sederhana) atau CIEDE2000 (rekomendasi).
  5. (Opsional) Aktifkan Browning Index untuk pangan kering.
  6. Klik Run Colorimetry.
  7. Tinjau hasil:
    - Tab Summary — $L^*a^*b^*$ + $C^*$ + $h_{ab}$ + $\Delta E$ vs reference + kategori visual.
    - Tab Color Patches — visualisasi kotak warna RGB approximate dari Lab.
    - Tab Browning Index (opsional).
    - Tab Result Table.
  8. Opsional Step 5: klik 📰 Open in Publication Graph Studio, lalu pilih apakah PGS membuka Lab* scatter atau ΔE color bars terlebih dahulu untuk pratinjau cetak dan export SVG/PNG/PDF.

Step 5 untuk modul ini membawa dua view publikasi utama: scatter CIELAB (a* vs b* dengan titik referensi) untuk membaca arah perubahan warna, dan ΔE color bars untuk merangkum jarak warna antar sampel terhadap referensi. Keduanya dikirim bersama ChartSpec dan cleaned rows agar bisa diedit granular di PGS.

3.2 Template Tabel Input + Contoh Data Sintetis

Kolom Tipe Wajib Catatan
Sample category ✓ ID sampel
Replicate numeric ◯ 1, 2, 3
L* numeric ✓ 0–100
a* numeric ✓ -80 to +80
b* numeric ✓ -80 to +80

Contoh data sintetis (storage cookie pada 25 °C selama 30 hari, n = 3 replikasi per timepoint):

Sample Day L* a* b*
Cookie 0 65.4 6.2 28.5
Cookie 0 65.2 6.3 28.7
Cookie 0 65.6 6.1 28.6
Cookie 15 62.8 8.5 30.2
Cookie 30 59.1 11.2 31.5
Data sintetis — kontrol cookie putih (Day 0) vs storage 25 °C 60% RH. Maillard browning menurunkan $L^*$ (lighter → darker), meningkatkan $a^*$ (lebih merah) dan $b^*$ (lebih kuning).

3.3 Contoh Luaran

Sample (vs Day 0) $L^*$ $a^*$ $b^*$ $C^*$ $h_{ab}$ (°) $\Delta E_{00}$ Kategori BI
Day 0 (ref) 65.4 6.2 28.6 29.3 77.8 0.0 (reference) 45.2
Day 15 62.8 8.5 30.2 31.4 74.3 3.45 Slight 55.1
Day 30 59.1 11.2 31.5 33.4 70.4 7.12 Different (komersial) 70.8
Kesimpulan ringkas: "Cookie mengalami Maillard browning selama storage 30 hari pada 25 °C 60% RH. $\Delta E_{00}$ Day 0 → Day 15 = 3.45 (Slight, panelis fokus melihat perbedaan); Day 0 → Day 30 = 7.12 (Different/komersial — konsumen retail akan menolak). $L^*$ turun 6.3 unit (lebih gelap), $a^*$ naik 5.0 (lebih merah), $b^*$ naik 2.9 (lebih kuning) — pola klasik Maillard. Browning Index dari 45.2 → 70.8 (+56%). Rekomendasi: extend shelf life dengan kemasan barrier oksigen yang lebih ketat atau reduksi reducing sugar; target $\Delta E$ ≤ 3.5 pada end of shelf life."
Trayektori CIELAB cookie selama storage dan magnitudo ΔE00
Gambar 1. Maillard browning cookie selama storage 30 hari pada 25 °C, 60% RH (n=3 replikasi per timepoint, data sintetis). (a) Trayektori warna di bidang $a^*$–$b^*$ CIELAB: Day 0 (hijau, $L^*$=65.4) → Day 15 (oranye, $L^*$=62.8) → Day 30 (merah, $L^*$=59.1). Arah pergerakan menunjukkan pola klasik Maillard — kenaikan $a^*$ (redness, +5.0 unit) dan $b^*$ (yellowness, +2.9 unit) seiring penurunan $L^*$ (lightness, –6.3 unit). (b) Magnitudo $\Delta E_{00}$ (Sharma et al., 2005) terhadap referensi Day 0: Day 15 = 3.45 (di sekitar ambang komersial 3.5 — konsumen mulai mendeteksi); Day 30 = 7.12 (jelas berbeda — kemungkinan reject di rak retail). Threshold 3.5 (slight commercial perception) dan 5.0 (obviously different) per CIE TC 8-02 ditampilkan sebagai garis putus-putus di kanan.

4 Kesimpulan

4.1 Relevansi Real-World

4.2 Where to Go from Here

⚙ Troubleshooting Cepat

$L^*a^*b^*$ tidak ternormalisasi 0–100. Cek illuminant (D65 vs D50 berbeda).
$\Delta E_{00}$ tampak lebih kecil dari $\Delta E_{76}$. Wajar — CIEDE2000 mengkoreksi over-estimation $\Delta E_{76}$ di blue region.
Browning Index NaN. Cek apakah $5.645 L^* + a^* - 3.012 b^* > 0$ (denominator).
Hue angle negatif. Tambahkan 360° agar di rentang 0–360°.

i Riwayat Revisi

TanggalRevisiPenulis
2026-05-12Migrasi MD v2 → HTML final dengan figure publikasi + caption Elsevier-style (W1 batch malam 12 Mei)Claude
2026-05-12Draft v2 publikasi (KaTeX CIELAB + ΔE₀₀ + Browning Index + APA CIE/Sharma/Mokrzycki)Claude

4 Referensi

  • Commission Internationale de l'Éclairage. (2018). CIE 015:2018 Colorimetry (4th ed.). CIE.
  • Sharma, G., Wu, W., & Dalal, E. N. (2005). The CIEDE2000 color-difference formula: Implementation notes, supplementary test data, and mathematical observations. Color Research & Application, 30(1), 21–30. https://doi.org/10.1002/col.20070
  • Luo, M. R., Cui, G., & Rigg, B. (2001). The development of the CIE 2000 colour-difference formula: CIEDE2000. Color Research & Application, 26(5), 340–350. https://doi.org/10.1002/col.1049
  • Mokrzycki, W. S., & Tatol, M. (2011). Color difference Delta E: A survey. Machine Graphics and Vision, 20(4), 383–411.
  • Buera, M. P., Lozano, R. D., & Petriella, C. (1986). Definition of colour in the non-enzymatic browning process. Die Farbe, 32(33), 318–322.
  • Hunt, R. W. G., & Pointer, M. R. (2011). Measuring colour (4th ed.). John Wiley & Sons.
Colorimetry L*a*b* / Delta E · Domain Kimia · SQalytics · Edisi Publikasi v2 · 12 Mei 2026