近紅外光譜法在茶葉品質(zhì)檢測中的應用張君岱

近紅外光譜法在茶葉品質(zhì)中的應用研究進展

茶葉審評現(xiàn)狀近紅外光譜檢測原理幾種茶葉主要內(nèi)含物的紅外分析應用茶葉審評現(xiàn)狀傳統(tǒng)認為，茶葉的品質(zhì)是由色澤、外形、香氣、滋味幾大要素構(gòu)成。因此，評定茶葉品質(zhì)自然會按色、香、味、形去評審?，F(xiàn)階段，紅外光譜法以其無污染、無損傷取樣、實時性、使用方便等特點成為檢測的首選，在物質(zhì)定性和定量分析中的應用較為普遍。紅外簡介近紅外光(NIR)是介于可見光(VIS)和中紅外光(MIR或IR)之間的電磁波26316cm-112500cm-14000cm-1400cm-1紫外線可見光近紅外中紅外遠紅外380nm

800nm

2500nm

25000nm

近紅外光譜檢測原理近紅外光譜主要是由于分子振動從基態(tài)向高能級躍遷時產(chǎn)生的。近紅外光譜記錄的是分子中單個化學鍵的基頻振動的倍頻和合頻信息，它常常受含氫基團X-H（X=C、N、O）的倍頻和合頻的重疊主導，所以在近紅外光譜范圍內(nèi)，測量的主要是含氫基團X-H振動的倍頻和合頻吸收。有機物以及部分無機物分子中各種含氫基團在受到近紅外線照射時，被激發(fā)產(chǎn)生共振，同時吸收一部分光的能量，測量其對光的吸收情況，可以得到極為復雜的紅外圖譜，這種圖譜表示被測物質(zhì)的特征。在近紅外光譜分析中，被測物質(zhì)的近紅外光譜取決于樣品的組成和結(jié)構(gòu)。樣品的組成和結(jié)構(gòu)和近紅外光譜之間有著一定的函數(shù)關(guān)系。通常采用多元線性回歸(MLR)，主成分分析(PCA)，偏最小二乘法(PLS)等方法校正。茶葉中的大多數(shù)有機化合物如茶多酚、氨基酸、蛋白質(zhì)、咖啡堿等都含有各種含氫基團，所以通過對茶葉的近紅外光譜分析可以測定這些成分的含量。C-H、N-H、O-H吸收帶的中心近似位置基團cm-1C-HN-HO-H基頻伸縮振動300034003650彎曲振動145016001350合頻434745455000一級倍頻570066007000二級倍頻87001000010500C-H、N-H、O-H的倍頻、基頻吸收譜帶校正模型訓練集樣品的選擇用標準方法測定樣品物化性質(zhì)測量光譜數(shù)據(jù)光譜的預處理回歸計算校正模型的驗證分析樣品效果參數(shù)判別模型預測效果的好壞:定標模型：有校正標準誤(SEE)、交叉驗證標準誤(SEP)、決定系數(shù)(R)表示。其中SEE、SEP值越小越好。Q值以接近1為最好。外部驗證:真實值與預測值之間的相關(guān)系數(shù)R，以接近1為最好。近紅外光譜檢測的優(yōu)勢分析速度快、分析效率高適用的樣品范圍廣、樣品一般不需要預處理分析成本較低、測試重現(xiàn)性好對樣品無損傷可實現(xiàn)在線分析、對操作人員的要求不苛刻茶葉的紅外分析應用含水量茶多酚氨基酸咖啡堿其他含水量水分是茶葉中的一個重要成分，與茶葉品質(zhì)的關(guān)系密切。水分的低于5%茶葉的貯存時間長，香氣變化比較小，而高于6.5%時則品質(zhì)下降的比較快。在茶葉的加工過程中水分的多少與品質(zhì)也息息相關(guān)。因此茶葉水分的快速檢測，對于茶葉的加工、保存都有實際的應用意義。劉輝咱軍等迎將綠跟茶的倡光譜尚經(jīng)過橡趨勢福變換蘆法預權(quán)處理目，利花用徑較向基壞函數(shù)野建立雀了綠積茶的尚水分壇檢測銀模型禁，預狐測的賓相關(guān)陪系數(shù)r=慎0.脹93刊3高于繪反向諷傳播體神經(jīng)我網(wǎng)絡切的r=劣0.陡91朽4。張月赤玲在猴將光信譜用9階卷載積平灣滑結(jié)閱合二忍階導喇數(shù)預站處理俘后，脅利用凍偏最她小二跡乘法忘建立量的定僚標模欠型的牧相關(guān)館系數(shù)雪也達密到了0.帝99以上掙，優(yōu)博于主元成分租回歸擦建模揉法，兼并且輸指出呆原始絹光譜期和平舅均光公譜都燈適用束于茶致葉水針分的航建模板。因斑此證猶明利淺用近鞠紅外攏光譜衫分析司能實頑現(xiàn)水赤分的麥快速肌檢測俘。茶多霸酚茶多微酚在嫂茶葉滾中的虛含量滋大約圖為18～36夢%，在原人體喊內(nèi)有仇良好籍的清促除自亡由基固、殺浙菌抗比癌等邁作用妨，是開茶葉逐中最參重要猶的成后分之風一。因此井國內(nèi)李外許勸多學旁者針蜂對利剃用近針紅外庭技術(shù)攪進行雙茶多炒酚的讓快速耀檢測既進行潑了許紐奉多研裝究。Qu棗an榜sh秋en陶gCh輔en利用PL巖S法檢櫻測茶計多酚凱總量氣的相檢關(guān)系蘋數(shù)為0.秘93。J.繪Lu能ya依er案t等用PL閃S建立次數(shù)學貪模型墻測定遞綠茶旗整葉玻的中捐兒茶宜素的雜含量愧。羅一焦帆等張利用鏈茶葉知近紅罰外光敵譜建嚴立了耳研磨巾后的享茶葉蠻中茶塘多酚截含量遺的人莖工神默經(jīng)網(wǎng)敗絡模爛型。夏賢梅明等混利用傭茶葉靜近紅央外光澡譜建循立了圣研磨搏后的紐奉茶葉招中茶濤多酚咬含量蕉的多論元線娘性回蠻歸模非型，畜均得周到的海預測伶效果斤較好越?？Х绒p堿咖啡最堿茶銹葉具艇有興泥奮中夜樞神郊經(jīng)、勵提神輩醒腦辮的功臘能，扮基本華上是塵由于傭茶葉尺中的餐咖啡道堿在瞇起作忙用，閑因此忌咖啡鴨堿全也是竭茶葉曠中的筒重要削物質(zhì)暴之一曠。孫耀翁國等碌直接蟲取茶下葉完還整葉盛進行搬傅里最葉變啞換近惰紅外喪光譜胳分析韻測定肚綠茶稻中咖貸啡堿幣的含父量，襯以PL宏S建模舅，預碌測值各與真蘆值的份相關(guān)穗系數(shù)r達到0.廢92。徐立筐恒等皇和Qu狹an談sh波en蛛gCh頌en等利鞭用相初同的福建模成方法領(lǐng)也分校別獲互得了0.乘99為6和0.迎96華8的高阻精確哪度。蘆永選軍等盈采用更近紅盟外光宮譜分切析技閘術(shù)對緩茶多鮮酚樣扔品中目的咖夏啡堿憑進行潛了近小紅外膛光譜重定量品分析流，通頂過對惜樣品笑的漫挺反射挎原始物吸光鍬度光戒譜進攏行導蛋數(shù)、MS跳C結(jié)合PL急S法建捐立了圖快速脂穩(wěn)健尾的定冰量分攏析模癢型，鉤模型俊的相躍關(guān)系銹數(shù)r為0.糖99煤3，能絕有效罵檢測紹茶多夫酚中現(xiàn)咖啡典堿的訴含量造。因此牢就咖核啡堿盟的近疲紅外奇檢測名的研唇究來抱看，抄研究紋者都廈建立表了較隱高精足確度恰的模淹型，在說明虧利用杯近紅許外技節(jié)術(shù)能廳有效歌的檢憐測茶劑葉中參咖啡沃堿的歐含量獎。氨基牙酸茶葉饒中氨彈基酸尾的組桑成、銷含量許以及吩其降該解產(chǎn)粘物和傭轉(zhuǎn)化典產(chǎn)物盈與茶丈葉的挖香氣扶和滋與味密趴切相喂關(guān)儲，磚是構(gòu)崇成綠甲茶品霧質(zhì)的暗極重困要成在分之旱一。氨基惹酸具乏有降步壓、塑拮抗判由咖洋啡堿痛引起懶的對原神經(jīng)麗系統(tǒng)建的背興奮庭等作攝用。徐立畏恒等漠對炒挎青綠紙茶為乳原料繼，對紐奉其近譜紅外脂光譜拆進行男二階款導數(shù)呈優(yōu)化排，在候（50孟00～40溫00回cm-1）用PL場S法重笑新建冠立數(shù)陵學模加型模偵型的勸相關(guān)窩系數(shù)r=伐0.瓶99。孫耀浸國以份不同哭綠茶儀為原咬料，晨在波舍長范紹圍（50提00～40瞞00炮cm-1）的袋基礎逃上對件光譜若進行絹二階兵導數(shù)獄預處程理，PL溜S法建徒模，欲獲得鞭的模掃型對林氨基地酸的考檢測悲的相怕關(guān)系巡壽數(shù)r也達興到了0.者99。因咳此利無用近濕紅外遵進行產(chǎn)茶葉鼓中氨困基酸易的檢歸測能辛達到檔較高碎的精掛確度糾。其他測成分除了爽茶多肯酚、斗咖啡辜堿、魔氨基哨酸等滑茶葉欲中的的主要叔化學仔成分散外，耐茶葉自中還機含有否其他蘿多種丙重要轎的活雜性成北分如么茶黃付素、這茶紅看素、需茶多矛糖等繞，對鄙人體商也有嚼降血幟糖、陣血壓雀、增片強免巨疫等揮功能竄。近瞧紅外難同樣誘也能微對其蘿進行咽快速謊檢測牙。羅一廉帆等某應用界了人惠工神潮經(jīng)網(wǎng)欣絡方陣法，窄選擇死了54甩84玻.6～41宣92竭.5抱cm-1的光桶譜范年圍，芬以網(wǎng)具絡結(jié)仆構(gòu)參廳數(shù)的快輸入傻層、限隱層澡、輸安出層途，神亦經(jīng)元恒數(shù)目斜為(7，5，1)建立束了茶睡多糖判的測雞定模枝型，研模型展的結(jié)培果表防明建麻茶多同糖定型標集害和預菊測集病的相轟關(guān)系摟數(shù)r分別愉達到菌了0.瓣94估7和0.冶96魄8。龔加澡順等孝采用冠云南改工夫鹽紅茶賽、紅沙碎茶座以及斑福建免鐵觀助音烏強龍茶宣為原踩料，孟將其沸配制施成14繩0個茶油飲料吧樣品篇，利缸用PL死S法建丹立了殲茶黃休素和駁茶紅聾素的染近紅被外檢沉測模全型相嗓關(guān)系賓數(shù)分起別為0.盼86和0.宜99。因此乞近紅繭外同芒樣也驗能較泥好的傲檢測睜茶葉礎中的燈茶多特糖、肉茶黃豆素、塌茶紅遠素等刮物質(zhì)體的含宜量。茶葉戚的種饅類鑒賊定與柏判別除了筐上述娛的定海量分棒析以妙外，仗定性覆判別購茶葉丙的種乎類是盯近紅扮外技吵術(shù)的診又一封項功廁能。銳利用烏近紅紫外技繭術(shù)實鉗現(xiàn)茶暗葉的槽分類勇鑒定抓以至荷最終貢實現(xiàn)萌產(chǎn)地搶、品掛種、酷生產(chǎn)旅時間從等信腫息的午精確堵判別少，對蔑于規(guī)特范茶滴葉命呈名，朋保護斬地理拆標識溫產(chǎn)品劫，整孟頓茶念葉市深場秩絞序都蹄有重伯要的塔實際藝意義冊。趙杰闊文等男采用雞近紅良外光例譜結(jié)損合主曉成分-馬氏葛距離有模式黨識別猾方法紀鑒別賽了龍留井、艷碧螺麗春、世毛峰蜂和鐵梳觀音4種中價國名裁茶，婆在65慮00～53歉00手cm-1光譜范范圍恩，通量過多辛重散出射校班法，抓以8個主魚成分嫁建模婦，對獨校正串集樣手本和鋸預測舌集樣鳥本的心鑒別墓率分纖別達補到98得.7堤5淚%和95舒%。李曉型麗等林應用們可見噴近紅裳外光艱譜儀懇測定黎西湖靠龍井烈等5個種藍類茶名葉的借光譜彎曲線脖，用率主成這分分蛋析法密對不肉同品適種茶獸葉進詢行聚憐類分伯析，瓦再結(jié)叮合人柏工神傘經(jīng)網(wǎng)呆絡技具術(shù)建再立模秧型進時行茶纏葉種騎類鑒濾別，幟對未握知的25個樣敞本進月行鑒追別，勤茶葉短種類滿的識秤別準溉確率沉達到10樹0%。茶葉限真?zhèn)伪殍b定陳全囑勝等惠通過貿(mào)標準錯歸一逗化預踐處理義，選袖取65召00～55謠00字c辭m-1波長盒范圍麻內(nèi)的憤光譜航經(jīng)過策主成擠分分潮析后并，提奴取11個主腫成分版，選績用徑鑰向基脂函數(shù)酒作為草核函及數(shù)建刮立的崇模型籍。對暗訓練口集中援的13桐8個茶鏈葉樣況本，非模型享的回綿判鑒釋別率雄達到93河.4組8%；對90個獨耽立樣汪本進謝行預余測時底，模例型的貨預測樂鑒別濱率達登到84倒.4遭4部%。研究謊結(jié)果眼表明愧基于盞支持計向量如機的闖近紅御外光罰譜鑒獵別名橫優(yōu)茶慕真?zhèn)涡g(shù)的方兼法是界完全夠可行渠的。閑因此徹利用莫近紅蜜外技某術(shù)能返快速示準確呼鑒別妖茶葉廣的真閃偽，恢從而趨能保算護和棗提高猶品牌秩效應節(jié)，打董擊假虜冒偽哥劣產(chǎn)織品。存在販問題地及展妹望目前駐針對拿近紅訓外的傻在茶芝葉上奏的研癢究已源經(jīng)取略得了夾良好積的實餃驗結(jié)踐果，襯但近拳紅外鵲技術(shù)藍在茶麗葉上表還未劉能得哲到實趕際應內(nèi)用，慮起主凝要原請因是推存在盞以下旺幾個噸限制黨因素增：⑴適騙用范