近紅外光譜技術(shù)在茶葉上的研究進(jìn)展

陳玲 包福書 韓波 劉楊

摘? ?要：近紅外光譜技術(shù)是一種可以用于茶葉質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)，相較于以往的茶葉質(zhì)量檢測(cè)手段，該技術(shù)檢測(cè)效果更好。從近紅外光譜技術(shù)入手，討論近紅外光譜技術(shù)在鮮葉原料控制中的研究，并分析了如何在茶葉加工過程和成品茶檢驗(yàn)中的應(yīng)用，希望對(duì)相關(guān)研究者有所幫助。

關(guān)鍵詞：近紅外光譜技術(shù);茶葉;研究進(jìn)展

文章編號(hào)： 1005-2690（2019）16-0034-01? ? ? ?中圖分類號(hào)： S571.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

我國有著悠久的茶文化歷史，在人們生活水平不斷提升的現(xiàn)在，對(duì)茶葉的品質(zhì)也有了更高要求。為保證茶葉質(zhì)量，需要對(duì)茶葉原料、加工等環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制，這樣才能滿足消費(fèi)者需求。目前，檢查茶葉質(zhì)量還大量使用人工抽檢的方法，該方法受主觀因素影響可控性不足，茶葉的安全性和質(zhì)量穩(wěn)定性不容易保證。近紅外光譜技術(shù)具有快速、無損的特點(diǎn)，便于對(duì)茶葉生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督，所以該技術(shù)在近年來得到廣泛的利用。本文對(duì)近紅外光譜技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了綜述。

1? ?近紅外光譜技術(shù)概述

近紅外光是一種波長(zhǎng)范圍在780～2 526 nm的電磁波，利用近紅外光可以對(duì)樣品含氫基團(tuán)的倍頻、差頻、合頻疊加吸收，展示出樣品的分子結(jié)構(gòu)以及組成狀態(tài)，最終分析出化學(xué)成分、物理性質(zhì)。相較于傳統(tǒng)的分析方法，該技術(shù)可以不破壞樣品，也不用使用化學(xué)試劑，進(jìn)而對(duì)樣品實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；谶@種優(yōu)勢(shì)對(duì)茶葉生產(chǎn)的不同過程進(jìn)行分析和監(jiān)控，其中包括原料控制、加工控制、成品檢驗(yàn)[1]。

2? ?近紅外光譜技術(shù)在鮮葉原料控制中的應(yīng)用

2.1? ?茶鮮葉的品質(zhì)分析

茶葉的品質(zhì)和鮮葉質(zhì)量有直接關(guān)系。王勝鵬等提出質(zhì)量系數(shù)的計(jì)算方法，并以此判斷茶鮮葉質(zhì)量，在檢測(cè)中利用了近紅外光譜技術(shù)檢測(cè)茶鮮葉內(nèi)含物含量，以此對(duì)其嫩度進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)茶鮮葉質(zhì)量的快速評(píng)價(jià)，準(zhǔn)確性也較高。對(duì)于相關(guān)研究，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)將黃山毛峰茶鮮葉進(jìn)行了研究，建立了近紅外預(yù)測(cè)模型，其中包括含水率、全氮量和粗纖維含量，進(jìn)而研發(fā)出茶鮮葉質(zhì)量近紅外光譜分析儀，目前已經(jīng)投入生產(chǎn)線[2]。

2.2? ?茶鮮葉的產(chǎn)地鑒別分析

茶葉的質(zhì)量和產(chǎn)地對(duì)茶鮮葉售價(jià)也有關(guān)鍵影響。通過對(duì)茶鮮葉的產(chǎn)地分析，可以把握當(dāng)?shù)夭枞~的整體品質(zhì)，其中王勝鵬等將白果鄉(xiāng)、芭蕉鄉(xiāng)和咸豐縣作為研究試點(diǎn)，在茶鮮葉分析上用主成分分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為產(chǎn)地鑒別方法，最終證實(shí)判別率達(dá)到了100%，并且判別效率很高，該成果也為其他地區(qū)進(jìn)行茶鮮葉的品質(zhì)控制提供了有益探索。

3? ?近紅外光譜技術(shù)在茶葉加工中的應(yīng)用

鮮葉原料對(duì)茶葉品質(zhì)有根本性的影響，同樣加工技術(shù)也是確保制茶品質(zhì)的關(guān)鍵因素?，F(xiàn)在茶葉在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)很多都依賴于茶葉加工師傅，其中會(huì)有人為因素影響對(duì)茶葉品質(zhì)的判斷。隨著近紅外光譜分析技術(shù)的大力推廣，可以隨時(shí)對(duì)茶葉在制品中的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，也可以為后期的加工工藝提供借鑒作用。具體來說，對(duì)該技術(shù)的利用主要是檢測(cè)茶葉生產(chǎn)過程的茶葉含水量。對(duì)此，寧井銘等設(shè)計(jì)出殺青自動(dòng)化控制生產(chǎn)線，并且結(jié)合了PLC控制系統(tǒng)，解決了由于季節(jié)差異、鮮葉大小、內(nèi)部含水量的不同對(duì)殺青葉質(zhì)量影響的問題。與此同時(shí)，對(duì)茶葉其他質(zhì)量指標(biāo)的檢測(cè)也在加強(qiáng)探索，如近紅外光譜偏最小二乘法的利用就可以檢測(cè)茶紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而近紅外光譜結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法則用于控制發(fā)酵程度。但是我國的近紅外技術(shù)用于茶葉加工過程還需要加強(qiáng)研究，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控茶葉生產(chǎn)期間成分動(dòng)態(tài)變化[3]。

4? ?近紅外光譜技術(shù)在成品茶檢驗(yàn)中的應(yīng)用

4.1? ?成品茶的產(chǎn)地溯源

常言道“高山云霧出好茶”，在不同的茶產(chǎn)地會(huì)受到氣候、降水、土壤等因素的影響，造成有機(jī)成分存在差異，可以通過近紅外光譜反映出來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)地溯源。在當(dāng)前的茶葉生產(chǎn)中，商家更加注重品牌意識(shí)，所以在成品茶檢驗(yàn)中也開始更多地利用近紅外技術(shù)，部分地區(qū)已經(jīng)建立了茶葉產(chǎn)地判別模型。同時(shí)，茶葉也會(huì)受到年份、環(huán)境以及保存條件的影響，造成 NIR 模型不能準(zhǔn)確判斷產(chǎn)地，所以在今后的模型研究中也要加強(qiáng)相關(guān)的研究，提升模型的適應(yīng)性[4]。

4.2? ?茶葉種類識(shí)別

對(duì)于茶葉種類識(shí)別來說，近紅外光譜技術(shù)要和化學(xué)、計(jì)量學(xué)方法結(jié)合起來，判別不同茶類、同一茶類不同品類，如紅茶、綠茶和烏龍茶就可以基于近紅外光譜技術(shù)，利用支持向量機(jī)、K 最近鄰法等進(jìn)行區(qū)別和品質(zhì)判定。

4.3? ?成品茶生產(chǎn)時(shí)間的判別

我國對(duì)于近紅外光譜的利用處于起始階段，對(duì)成品茶的年份鑒別更需要加強(qiáng)研究。根據(jù)相關(guān)報(bào)道，不同年份茶樣經(jīng)過近紅外光譜分析在以下方面存在差異：a峰形、b吸收峰強(qiáng)度、c峰頻率。由于茶葉生產(chǎn)時(shí)間較早，所以化學(xué)成分也會(huì)逐漸流失，這樣近紅外光的吸收值也會(huì)開始降低[5]。唐林、王勝鵬、馬健等利用近紅外光譜對(duì)不同年份的普洱茶作聚類分析發(fā)現(xiàn)，識(shí)別準(zhǔn)確率在90%以上。

4.4? ?茶葉的品質(zhì)評(píng)價(jià)與定級(jí)定價(jià)

對(duì)于茶葉品質(zhì)的檢測(cè)，潘燕飛的研究對(duì)象為花茶、綠茶、烏龍茶、普洱茶，證實(shí)不同等級(jí)的茶葉品質(zhì)會(huì)導(dǎo)致特征譜帶出現(xiàn)一些指標(biāo)的差異，該研究為不同品質(zhì)茶葉的鑒別提供了依據(jù)。對(duì)此，閻守和利用了近紅外光譜法試評(píng)了德國紅茶、日本綠茶的品質(zhì)和市場(chǎng)價(jià)格的相關(guān)性。也有學(xué)者建立了茶葉品質(zhì)因子和茶葉等級(jí)的模型，諸多的研究都證明近紅外光譜評(píng)價(jià)技術(shù)和感官評(píng)價(jià)存在一致性[6]。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 聶鈺洪，周曉微，張蓓，等.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（4）：289-290.

[ 2 ] 蔡海蘭，李琛，楊普香.基于近紅外光譜技術(shù)的茶葉質(zhì)量過程控制研究進(jìn)展[J]. 蠶桑茶葉通訊，2016（6）：18-22.

[ 3 ] 蘇東林，張菊華，李高陽，等.近紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)在茶籽調(diào)和油品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國食品學(xué)報(bào)，2018（7）：332-338.

[ 4 ] 張東亮.基于可見/近紅外光譜技術(shù)的夏秋茶提取液氧化過程在線監(jiān)測(cè)研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2016.

[ 5 ] 王銘海，龍嬌，朱曉琴，等.近紅外與高光譜成像技術(shù)在茶葉質(zhì)量安全控制中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（12）：273-274.

[ 6 ] 李露青，張正竹.近紅外光譜技術(shù)在茶葉質(zhì)量安全領(lǐng)域的應(yīng)用[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2015（5）：1530-1535.

（收稿日期：2019-09-20）