程 敏

（潛山縣市場(chǎng)監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽 潛山 246300）

茶葉檢測(cè)中近遠(yuǎn)紅外分析技術(shù)研究進(jìn)展

程 敏

（潛山縣市場(chǎng)監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽 潛山 246300）

我國(guó)茶葉種類(lèi)繁瑣，且茶葉市場(chǎng)混亂，為了保證消費(fèi)者的合法權(quán)益，避免其購(gòu)買(mǎi)到以次充好的茶葉，就需要對(duì)其茶葉進(jìn)行有效的檢測(cè)。其中，遠(yuǎn)近紅外技術(shù)是最常用的技術(shù)，但其應(yīng)用效果仍需要不斷進(jìn)行優(yōu)化。基于此，就茶葉檢測(cè)中近遠(yuǎn)紅外分析技術(shù)研究進(jìn)展展開(kāi)分析，以期對(duì)我國(guó)茶葉品質(zhì)評(píng)價(jià)水平的提升起到促進(jìn)作用。

茶葉檢測(cè)；近遠(yuǎn)紅外分析技術(shù)；研究進(jìn)展

1 遠(yuǎn)近紅外技術(shù)概述

1.1 遠(yuǎn)紅外技術(shù)

對(duì)于遠(yuǎn)近紅外線的界定如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)近紅外線的界定圖

由圖1可知，遠(yuǎn)紅外線就是界定于5.6～1 000 μm間電磁波的遠(yuǎn)紅外線。而遠(yuǎn)紅外技術(shù)，就是一種通過(guò)輻射熱對(duì)原料進(jìn)行檢測(cè)的方式。其具備熱輻射效率高、熱損失小、容易控制、傳熱效率高、熱吸收效率高以及輻射受熱均勻等特征，可以說(shuō)是一種無(wú)損食品本質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)。在食品中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾方面。一是食品催熟。在茶葉生產(chǎn)中，利用該種技術(shù)照射茶葉，可將茶葉溫度達(dá)到35 ℃左右出現(xiàn)凋萎，繼而增加茶葉的品質(zhì)及香氣。二是食品防腐殺菌及脫水干燥等方面的應(yīng)用。

1.2 近紅外技術(shù)

自身具備一定的無(wú)損、高效的分析特征，分析過(guò)程包括樣品光譜數(shù)據(jù)采集、樣品組成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)定、轉(zhuǎn)換光譜數(shù)據(jù)，并與化學(xué)測(cè)定值實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的建立、驗(yàn)證模型的評(píng)定、未知樣品組成性質(zhì)的掃描測(cè)定。

常見(jiàn)的幾種近紅外光譜分析法，其計(jì)量方法包括多元線性回歸法（MLR）、主成分分析法（PCA）、偏最小二乘法（PLS）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法（ANN）和極限學(xué)習(xí)法(ELM）。其中，MLR法主要對(duì)其一個(gè)隨機(jī)變量，與多個(gè)變量之間線性關(guān)系的分析，當(dāng)變量Y的影響因素較多時(shí)，其多元線性回歸模型為Y=β0+β1X1+β2X2+...+βKXK+ε；根據(jù)Y與X的多種樣本數(shù)據(jù)，可求出估值b0、b1、b2...bk；其樣本回歸模型為Y=b0+b1X1+b2X2+...+bKXK+ε。

其中偏最小二乘法（PLS）的數(shù)學(xué)模型為X=TP’+E、Y=UQ’+F；其中T、U的矩陣元分別為X、Y的得分，而P、Q的矩陣元分別為X、Y的裝載，E、F分別為運(yùn)用偏最小二乘模型法去擬合X、Y所引進(jìn)的誤差。

2 近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 茶葉水分含量的測(cè)定

茶葉水分含量的檢測(cè)效果直接影響著茶葉的品質(zhì)，當(dāng)其低于5%時(shí)，茶葉香氣變化不大；而當(dāng)其超過(guò)6.5%時(shí)，茶葉品質(zhì)變化較大。劉輝軍等通過(guò)綠茶水分檢測(cè)模型，其預(yù)測(cè)系數(shù)為0.933。王勝鵬等通過(guò)茶鮮葉的含水量近紅外光譜模型，確定了主成分?jǐn)?shù)為7情況下的系數(shù)為0.92。其中，茶葉水分質(zhì)量表示，公式為：水分（%）=（M1-M2）/M0×100，其中M1、M2、M0分別表示試樣和烘皿烘前、烘后的質(zhì)量、試樣的質(zhì)量。

茶葉中水浸出物以干態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，公式為：水浸出物（%）=[1-（m1/M0×m）]×100，其中m1、m、M0分別表示干燥后茶渣質(zhì)量、試樣干物質(zhì)質(zhì)量以及試樣的質(zhì)量。

2.2 茶多酚和兒茶素含量的測(cè)定

徐立恒等通過(guò)茶多酚模型預(yù)測(cè)的系數(shù)為0.989。陳華才等利用兒茶素類(lèi)物質(zhì)的預(yù)測(cè)模型，測(cè)出的系數(shù)為0.997。而且通過(guò)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，對(duì)其模型進(jìn)行一系列的優(yōu)化最后測(cè)定的系數(shù)為0.992。

2.3 咖啡堿含量的測(cè)定

孫耀國(guó)等通過(guò)偏最小二乘法，建立了茶葉咖啡堿含量建模，測(cè)定系數(shù)為0.92。羅一帆等通過(guò)此種方法測(cè)定系數(shù)為0.96。

2.4 氨基酸含量的測(cè)定

徐立恒等通過(guò)偏最小二乘法等方法，構(gòu)建了炒青綠茶的氨基酸模型，測(cè)定相關(guān)系數(shù)為0.99。孫耀國(guó)等通過(guò)二階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理建立了氨基酸模型，測(cè)定系數(shù)為0.99。

2.5 種類(lèi)鑒定

LAIRS的定性分析，可以實(shí)現(xiàn)茶葉的種類(lèi)鑒別以及質(zhì)量的檢測(cè)，趙杰文等利用多元散射校正預(yù)處理、定標(biāo)波長(zhǎng)、馬氏距離識(shí)別模式，對(duì)龍井、鐵觀音等名茶進(jìn)行了種類(lèi)鑒別，結(jié)果校正、預(yù)測(cè)集樣本分別為98.75%、95%。同時(shí)，采用該技術(shù)對(duì)于不同區(qū)域烘青綠茶的產(chǎn)地鑒別，利用支持向量機(jī)模型，保證了預(yù)測(cè)率為100%。

3 遠(yuǎn)紅外技術(shù)在茶葉加工及制品中的應(yīng)用

針對(duì)遠(yuǎn)紅外技?xì)⑶嗉夹g(shù)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在對(duì)于殺青工藝的優(yōu)化，對(duì)于單機(jī)節(jié)能與改造。紅外干燥技術(shù)可以使茶葉內(nèi)內(nèi)外均勻受熱，像以往的炭火烘焙，同時(shí)結(jié)合該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)嵤﹩螜C(jī)的節(jié)能和改造。最近的一項(xiàng)研究為同步滅酶脫水技術(shù)。同時(shí)，遠(yuǎn)紅外技術(shù)在加工工藝上、設(shè)計(jì)節(jié)能和單機(jī)改造、連續(xù)化生產(chǎn)線以及遠(yuǎn)紅外耦合微波等加熱方法方面還需要不斷完善，從而更好地為茶葉加工工藝的優(yōu)化起到一定的基礎(chǔ)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)于茶葉檢測(cè)中近遠(yuǎn)紅外分析技術(shù)研究進(jìn)展的分析，發(fā)現(xiàn)近遠(yuǎn)紅外技術(shù)在茶葉的加工、品質(zhì)檢測(cè)、產(chǎn)地鑒別及真假質(zhì)量檢測(cè)方面有著很好的效果。但是，隨著計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，茶葉中的遠(yuǎn)近紅外檢測(cè)技術(shù)也會(huì)更加完善。

[1]聶鈺洪，周曉微，張 蓓.近紅外分析技術(shù)在茶葉檢測(cè)方面的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016，45（4）：289-290，294.

[2]李小娟.新型綠茶加工關(guān)鍵工藝技術(shù)的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2012.

[3]云春艷.遠(yuǎn)紅外和微波復(fù)火對(duì)綠茶品質(zhì)及其飲料風(fēng)味穩(wěn)定性的影響[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2013.

[4]吳全金，孫威江，吳占富.遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)在茶葉加工及制品中的研究進(jìn)展[J].農(nóng)機(jī)化研究，2014，36（4）：220-224，228.

Research Progress of Near Infrared Spectroscopy in Tea Detection

Cheng Min
（Qianshan Market Supervision and Inspection Institute, Qianshan 246300, China）

In order to ensure the consumers' legal rights and interests, and to avoid the purchase of shoddy tea, the tea should be tested effectively. Among them, the far-infrared technology is the most commonly used technology. Based on this, the progress of near infrared analysis technology in tea detection was analyzed,in order to play a positive role in promoting the evaluation of tea quality in China.

Tea detection; Near infrared analysis technology; Research progress

TS272.7；O657.33

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.22.018