近紅外光譜法在茶葉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用張君岱

近紅外光譜法在茶葉品質(zhì)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

茶葉審評(píng)現(xiàn)狀近紅外光譜檢測(cè)原理幾種茶葉主要內(nèi)含物的紅外分析應(yīng)用茶葉審評(píng)現(xiàn)狀傳統(tǒng)認(rèn)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(píng)定茶葉品質(zhì)自然會(huì)按色、香、味、形去評(píng)審。現(xiàn)階段，紅外光譜法以其無(wú)污染、無(wú)損傷取樣、實(shí)時(shí)性、使用方便等特點(diǎn)成為檢測(cè)的首選，在物質(zhì)定性和定量分析中的應(yīng)用較為普遍。紅外簡(jiǎn)介近紅外光(NIR)是介于可見(jiàn)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(jiàn)光近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外380nm

800nm

2500nm

25000nm

近紅外光譜檢測(cè)原理近紅外光譜主要是由于分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的。近紅外光譜記錄的是分子中單個(gè)化學(xué)鍵的基頻振動(dòng)的倍頻和合頻信息，它常常受含氫基團(tuán)X-H（X=C、N、O）的倍頻和合頻的重疊主導(dǎo)，所以在近紅外光譜范圍內(nèi)，測(cè)量的主要是含氫基團(tuán)X-H振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。有機(jī)物以及部分無(wú)機(jī)物分子中各種含氫基團(tuán)在受到近紅外線照射時(shí)，被激發(fā)產(chǎn)生共振，同時(shí)吸收一部分光的能量，測(cè)量其對(duì)光的吸收情況，可以得到極為復(fù)雜的紅外圖譜，這種圖譜表示被測(cè)物質(zhì)的特征。在近紅外光譜分析中，被測(cè)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(jī)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(tuán)，所以通過(guò)對(duì)茶葉的近紅外光譜分析可以測(cè)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(tuán)cm-1C-HN-HO-H基頻伸縮振動(dòng)300034003650彎曲振動(dòng)145016001350合頻434745455000一級(jí)倍頻570066007000二級(jí)倍頻87001000010500C-H、N-H、O-H的倍頻、基頻吸收譜帶校正模型訓(xùn)練集樣品的選擇用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定樣品物化性質(zhì)測(cè)量光譜數(shù)據(jù)光譜的預(yù)處理回歸計(jì)算校正模型的驗(yàn)證分析樣品效果參數(shù)判別模型預(yù)測(cè)效果的好壞:定標(biāo)模型：有校正標(biāo)準(zhǔn)誤(SEE)、交叉驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)證:真實(shí)值與預(yù)測(cè)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(cè)的優(yōu)勢(shì)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(yù)處理分析成本較低、測(cè)試重現(xiàn)性好對(duì)樣品無(wú)損傷可實(shí)現(xiàn)在線分析、對(duì)操作人員的要求不苛刻茶葉的紅外分析應(yīng)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(gè)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(shí)間長(zhǎng)，香氣變化比較小，而高于6.5%時(shí)則品質(zhì)下降的比較快。在茶葉的加工過(guò)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(cè)，對(duì)于茶葉的加工、保存都有實(shí)際的應(yīng)用意義。劉輝咱軍等迎將綠跟茶的倡光譜尚經(jīng)過(guò)橡趨勢(shì)福變換蘆法預(yù)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(cè)銀模型禁，預(yù)狐測(cè)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(luò)切的r=劣0.陡91朽4。張?jiān)鲁嗔嵩诤飳⒐庑抛V用9階卷載積平灣滑結(jié)閱合二忍階導(dǎo)喇?dāng)?shù)預(yù)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(biāo)模欠型的牧相關(guān)館系數(shù)雪也達(dá)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?lè)值暮浇０濉Ｒ虬叽俗C猶明利淺用近鞠紅外攏光譜衫分析司能實(shí)頑現(xiàn)水赤分的麥快速肌檢測(cè)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(mèng)%，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(kāi)茶葉逐中最參重要猶的成后分之風(fēng)一。因此井國(guó)內(nèi)李外許勸多學(xué)旁者針?lè)鋵?duì)利剃用近針紅外庭技術(shù)攪進(jìn)行雙茶多炒酚的讓快速耀檢測(cè)既進(jìn)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(cè)茶計(jì)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(xué)貪模型墻測(cè)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(yán)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(luò)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(yù)測(cè)伶效果斤較好越。咖啡辮堿咖啡最堿茶銹葉具艇有興泥奮中夜樞神郊經(jīng)、勵(lì)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(guó)等碌直接蟲(chóng)取茶下葉完還整葉盛進(jìn)行搬傅里最葉變啞換近惰紅外喪光譜胳分析韻測(cè)定肚綠茶稻中咖貸啡堿幣的含父量，襯以PL宏S建模舅，預(yù)碌測(cè)值各與真蘆值的份相關(guān)穗系數(shù)r達(dá)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(duì)緩茶多鮮酚樣扔品中目的咖夏啡堿憑進(jìn)行潛了近小紅外膛光譜重定量品分析流，通頂過(guò)對(duì)惜樣品笑的漫挺反射挎原始物吸光鍬度光戒譜進(jìn)攏行導(dǎo)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?jǐn)n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(cè)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(cè)名的研唇究來(lái)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(shuō)明虧利用杯近紅許外技節(jié)術(shù)能廳有效歌的檢憐測(cè)茶劑葉中參咖啡沃堿的歐含量獎(jiǎng)。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(chǔ)，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(duì)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(duì)炒挎青綠紙茶為乳原料繼，對(duì)紐奉其近譜紅外脂光譜拆進(jìn)行男二階款導(dǎo)數(shù)呈優(yōu)化排，在候（50孟00～40溫00回cm-1）用PL場(chǎng)S法重笑新建冠立數(shù)陵學(xué)模加型模偵型的勸相關(guān)窩系數(shù)r=伐0.瓶99。孫耀浸國(guó)以份不同哭綠茶儀為原咬料，晨在波舍長(zhǎng)范紹圍（50提00～40瞞00炮cm-1）的袋基礎(chǔ)逃上對(duì)件光譜若進(jìn)行絹二階兵導(dǎo)數(shù)獄預(yù)處程理，PL溜S法建徒模，欲獲得鞭的模掃型對(duì)林氨基地酸的考檢測(cè)悲的相怕關(guān)系巡壽數(shù)r也達(dá)興到了0.者99。因咳此利無(wú)用近濕紅外遵進(jìn)行產(chǎn)茶葉鼓中氨困基酸易的檢歸測(cè)能辛達(dá)到檔較高碎的精掛確度糾。其他測(cè)成分除了爽茶多肯酚、斗咖啡辜?jí)A、魔氨基哨酸等滑茶葉欲中的的主要叔化學(xué)仔成分散外，耐茶葉自中還機(jī)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(duì)鄙人體商也有嚼降血幟糖、陣血壓雀、增片強(qiáng)免巨疫等揮功能竄。近瞧紅外難同樣誘也能微對(duì)其蘿進(jìn)行咽快速謊檢測(cè)牙。羅一廉帆等某應(yīng)用界了人惠工神潮經(jīng)網(wǎng)欣絡(luò)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(luò)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(cè)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(biāo)集害和預(yù)菊測(cè)集病的相轟關(guān)系摟數(shù)r分別愉達(dá)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(qiáng)龍茶宣為原踩料，孟將其沸配制施成14繩0個(gè)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(cè)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(yàn)?zāi)茌^泥好的傲檢測(cè)睜茶葉礎(chǔ)中的燈茶多特糖、肉茶黃豆素、塌茶紅遠(yuǎn)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(gòu)茶葉丙的種乎類是盯近紅扮外技吵術(shù)的診又一封項(xiàng)功廁能。銳利用烏近紅紫外技繭術(shù)實(shí)鉗現(xiàn)茶暗葉的槽分類勇鑒定抓以至荷最終貢實(shí)現(xiàn)萌產(chǎn)地?fù)尅⑵窉旆N、酷生產(chǎn)旅時(shí)間從等信腫息的午精確堵判別少，對(duì)蔑于規(guī)特范茶滴葉命呈名，朋保護(hù)斬地理拆標(biāo)識(shí)溫產(chǎn)品劫，整孟頓茶念葉市深場(chǎng)秩絞序都蹄有重伯要的塔實(shí)際藝意義冊(cè)。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(shí)別猾方法紀(jì)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(jià)國(guó)名裁茶，婆在65慮00～53歉00手cm-1光譜范范圍恩，通量過(guò)多辛重散出射校班法，抓以8個(gè)主魚(yú)成分嫁建模婦，對(duì)獨(dú)校正串集樣手本和鋸預(yù)測(cè)舌集樣鳥(niǎo)本的心鑒別墓率分纖別達(dá)補(bǔ)到98得.7堤5淚%和95舒%。李曉型麗等林應(yīng)用們可見(jiàn)噴近紅裳外光艱譜儀懇測(cè)定黎西湖靠龍井烈等5個(gè)種藍(lán)類茶名葉的借光譜彎曲線脖，用率主成這分分蛋析法密對(duì)不肉同品適種茶獸葉進(jìn)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(luò)技具術(shù)建再立模秧型進(jìn)時(shí)行茶纏葉種騎類鑒濾別，幟對(duì)未握知的25個(gè)樣敞本進(jìn)月行鑒追別，勤茶葉短種類滿的識(shí)秤別準(zhǔn)溉確率沉達(dá)到10樹(shù)0%。茶葉限真?zhèn)伪殍b定陳全囑勝等惠通過(guò)貿(mào)標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)歸一逗化預(yù)踐處理義，選袖取65召00～55謠00字c辭m-1波長(zhǎng)盒范圍麻內(nèi)的憤光譜航經(jīng)過(guò)策主成擠分分潮析后并，提奴取11個(gè)主腫成分版，選績(jī)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(duì)暗訓(xùn)練口集中援的13桐8個(gè)茶鏈葉樣況本，非模型享的回綿判鑒釋別率雄達(dá)到93河.4組8%；對(duì)90個(gè)獨(dú)耽立樣汪本進(jìn)謝行預(yù)余測(cè)時(shí)底，模例型的貨預(yù)測(cè)樂(lè)鑒別濱率達(dá)登到84倒.4遭4部%。研究謊結(jié)果眼表明愧基于盞支持計(jì)向量如機(jī)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(zhǔn)確呼鑒別妖茶葉廣的真閃偽，恢從而趨能保算護(hù)和棗提高猶品牌秩效應(yīng)節(jié)，打董擊假虜冒偽哥劣產(chǎn)織品。存在販問(wèn)題地及展妹望目前駐針對(duì)拿近紅訓(xùn)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(shí)餃驗(yàn)結(jié)踐果，襯但近拳紅外鵲技術(shù)藍(lán)在茶麗葉上表還未劉能得哲到實(shí)趕際應(yīng)內(nèi)用，慮起主凝要原請(qǐng)因是推存在盞以下旺幾個(gè)噸限制黨因素增：⑴適騙用范