傅里葉變換近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用

傅里葉變換近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用70年月就已將近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用于茶葉多種組分的定量分析，如茶多酚、咖啡堿、全氮量、粗纖維等的定方程的爭(zhēng)論階段。目前，隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)展，近紅外光譜分析已轉(zhuǎn)向以分析弱信號(hào)和多組分多元信息處理為根底80年月傅里葉變換在近紅外光譜儀中的應(yīng)用，增加光通量，提高了信噪比，使所得譜線平滑，從而使近紅外技術(shù)有效地應(yīng)用于大量樣品的高精度快速分析。本文通過(guò)運(yùn)用德國(guó)Bruker公司的FT—NIR光譜儀(IFS28/N型)和隨機(jī)配送的OPUSQUANT—2定量和IDENT定性分析軟件對(duì)茶樹活體(葉片)、茶葉及茶制品的近多行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討它在茶葉領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的特點(diǎn)及前景。一、應(yīng)用原理及特點(diǎn)應(yīng)用原理近紅外光譜區(qū)介于可見光區(qū)與中紅外光區(qū)之間，波長(zhǎng)范圍為0.75～2.5μm4000～13330cm-1。由于近紅外光譜區(qū)與有機(jī)分子中含氫基團(tuán)(CHOHNH)振動(dòng)的合頻與各級(jí)倍頻的吸取一蛋白質(zhì)、咖啡堿、復(fù)原糖、多糖(纖維素、半纖維素、淀粉、果膠)等相關(guān)，如纖維素、半纖維素的含量打算了茶葉的老嫩度，氨基酸、茶多酚、咖啡堿含量及比例打算了茶沖泡后的口感。由此看出，通過(guò)分為依據(jù)，進(jìn)一步建立關(guān)于茶葉優(yōu)劣、級(jí)別、真假識(shí)別以及品種鑒定等瑣和人工審評(píng)中因個(gè)人好惡帶來(lái)的誤差。傅里葉變換近紅外光譜儀所運(yùn)用的傅里葉變換技術(shù)是通過(guò)機(jī)內(nèi)的邁克爾遜干預(yù)儀動(dòng)鏡的勻速運(yùn)動(dòng)把待分析光變成干預(yù)光(干預(yù)圖)，(屢次的數(shù)值積分)，把干預(yù)圖變換成光譜圖。由于干預(yù)光供給了很高波的近似，從而使所得譜線平滑，消退了局部噪音。因此傅里葉變換技術(shù)能使近紅外光譜儀有效地應(yīng)用于大量樣品的高精度快速分析。應(yīng)用的方法和特點(diǎn)(1)茶葉近紅外光譜法測(cè)定步驟立光譜特征與該成分含量之間的數(shù)字模型。具體過(guò)程如下：1選擇肯定數(shù)量(60份以上)具有代表性的茶葉樣品(又稱標(biāo)準(zhǔn)樣品集)；2用其真實(shí)值；3用傅里葉變換近紅外光譜儀掃描標(biāo)準(zhǔn)樣品，集中各份茶葉的近紅外光譜圖；4運(yùn)用隨機(jī)軟件(OPUSQUANT—2定量分析軟件)中的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法、偏最小二乘法(PLS)在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立茶葉近紅外光譜圖和化學(xué)成分真實(shí)值之間的對(duì)應(yīng)模型；5在以后運(yùn)用該模型進(jìn)展譜圖對(duì)應(yīng)的模型即可。為“再生”的測(cè)定方法。(2)特點(diǎn)準(zhǔn)樣品集并進(jìn)展大量的化學(xué)測(cè)定，是一項(xiàng)耗時(shí)長(zhǎng)且相當(dāng)繁瑣的工作。而且模型將來(lái)對(duì)未知樣品推測(cè)的準(zhǔn)確度完全取決于模型初建時(shí)化學(xué)性就會(huì)降低。但只要模型準(zhǔn)確建立，在進(jìn)展茶葉樣品組分測(cè)定時(shí)，樣品無(wú)需進(jìn)展任何前處理(如提取、消化等)就可以直接進(jìn)展近紅外圖譜掃描，做到無(wú)損檢測(cè)，并快速而準(zhǔn)確地測(cè)得組分含量，掃描后的樣品還可以挪作他用。傅里葉變換近紅外光譜法還特別適合茶葉樣品的多組分快速測(cè)模型可以在短時(shí)間內(nèi)一次性同時(shí)測(cè)定未知樣品多種組分的含量。傅里葉變換近紅外光譜儀使用(又稱作模型轉(zhuǎn)移)，無(wú)需任何修正。這是由于傅里葉變換近紅外光譜儀不同于一般的光柵型近紅外光譜儀，性能好。測(cè)，固體光纖可用于速溶茶、粉茶及活體試驗(yàn)的常規(guī)檢測(cè)和制茶、茶飲料及濃縮茶生產(chǎn)工藝中的在線檢測(cè)等。二、傅里葉變換近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用前景積分球漫反射、固體光纖等作圖譜掃描，對(duì)烏龍茶、紅茶、綠茶、茶浸出液、速溶茶、超微綠茶粉、茶飲料、濃縮茶等茶制品以及茶樹活體進(jìn)展掃描分析，都得到了清楚的光譜圖(見圖1)?？梢?，只要把茶有作為的。茶葉化學(xué)成分的多組分快速測(cè)定由于傅里葉變換近紅外光譜具有無(wú)需前處理、快速、無(wú)損、多組茶葉水分、茶多酚、咖啡堿、粗纖維、全氮量等方面的測(cè)定中得到應(yīng)BrukerIFS28/NFT—NIR光譜儀在炒r≥0.90紅外光譜在茶葉蛋白質(zhì)、氨基酸總量、氨基酸組分、總糖、復(fù)原糖、兒茶素總量等諸多工程的測(cè)定中的應(yīng)用將得到進(jìn)一步地拓展。建立茶葉智能化初審模型人工對(duì)茶葉的感官審評(píng)主要通過(guò)人的視覺、嗅覺、觸覺和味覺分別對(duì)茶葉外形、湯色、香氣、味道和葉底進(jìn)展評(píng)審，從而推斷茶葉品超群的評(píng)茶技藝，而且還常常受到心情、喜好、安康狀況的影響，所難得。由于茶葉品質(zhì)的優(yōu)劣與其內(nèi)質(zhì)直接相關(guān)，如茶多酚、咖啡堿的含量及比例，氨基酸及各組分含量，葉綠素、纖維素的含量等等。而相關(guān)，同樣的鮮葉經(jīng)不同的人制作，茶葉品質(zhì)相差懸殊。所以該模型只能作為茶葉的初審，而不行能完全代替人工感官審評(píng)。盡管如此，茶葉等級(jí)的快速評(píng)定和茶葉的一般性審評(píng)中有所應(yīng)用。茶樹育種傅里葉變換近紅外光譜儀在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用中，育種應(yīng)是應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)方面，在茶葉上也是如此。例如在選育低咖啡堿、高咖啡堿及高茶多酚等特別茶株時(shí)，建立的茶樹活體(鮮葉)傅里葉變換近紅外光檢測(cè)的問(wèn)題。IDENT變換近紅外光譜的相像性比例對(duì)樣品進(jìn)展逐步歸類，并給出譜系圖，由此來(lái)判別樣品親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，這可用于茶樹品種的識(shí)別和鑒定。4.茶樹栽培在茶樹栽培中，常常要檢驗(yàn)不同的施肥方式、比例對(duì)茶樹的施肥樹活體和土壤所含有效成分(如氮、磷、鉀等)進(jìn)展快速檢測(cè)，特別是對(duì)同一活體組織(葉片)的跟蹤連續(xù)檢測(cè)，從而可以對(duì)施肥效果進(jìn)展評(píng)價(jià)，也可以通過(guò)對(duì)茶樹活體所含成分(如全氮量)多少的檢測(cè)，確定在土壤中的施肥方式和比例。茶制品大生產(chǎn)中的在線分析與掌握目前，茶制品大生產(chǎn)中主要通過(guò)化學(xué)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)品質(zhì)掌握，費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、步驟繁，難以適應(yīng)工廠化生產(chǎn)的需要。而應(yīng)用傅里葉變換近紅外過(guò)儀器中的固體光纖和液體光纖就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的在線檢測(cè)和遠(yuǎn)光譜掌握茶多酚總量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)茶濃縮終點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。茶葉真假、偽劣識(shí)別通過(guò)傅里葉變換近