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        提神醒腦——來(lái)看近紅外如何幫您品鑒茶葉

        提神醒腦——來(lái)看近紅外如何幫您品鑒茶葉
        步琦  2022-11-22  |  閱讀:694

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        提神醒腦——來(lái)看近紅外如何幫您品鑒茶葉


        茶葉源于中國(guó),早期是祭祀用品,隨后用于烹飪和入藥,最后才發(fā)展成為一種飲料。區(qū)別于風(fēng)味多樣的加工茶,傳統(tǒng)的原葉茶主要可以分為綠茶、黃茶、烏龍茶、紅茶、黑茶和白茶,而綠茶又是我國(guó)產(chǎn)量最多的一類茶,接近九成的產(chǎn)茶省區(qū)都生產(chǎn)綠茶,每年綠茶的產(chǎn)量占茶葉總產(chǎn)量的一半以上。綠茶不僅在國(guó)內(nèi)深受歡迎,在全世界也是一種被廣泛喜愛的無(wú)酒精飲品,出口茶葉中 80% 以上都是綠茶,由此可見一斑。


        特級(jí)綠茶屬于綠茶中評(píng)價(jià)最高的一類,其不僅外形美觀,而且所泡之茶茶湯清亮,香氣濃郁,口感宜人。特級(jí)茶有著非常嚴(yán)格的采摘標(biāo)準(zhǔn)和明確的加工要求,通常只在春季由人工按照一芽一葉的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采茶。盡管特級(jí)綠茶具有非常高的價(jià)值,但其與普通綠茶的區(qū)別,很難僅僅通過外觀來(lái)判斷。目前為止,若需要明確地鑒定出特級(jí)綠茶,最為權(quán)威的方法是由一組專業(yè)人士對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品和樣品進(jìn)行感官評(píng)定,從而判斷樣品的優(yōu)劣。這種鑒定方法條件相對(duì)苛刻,且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,對(duì)于有大批量檢測(cè)需求的情況就非常不友好且不現(xiàn)實(shí)。


        近紅外光譜分析作為一種快速無(wú)損的分析技術(shù),其在食品的質(zhì)量控制中已被廣泛應(yīng)用。浙江大學(xué)范方媛課題組使用近紅外分析建立了無(wú)損區(qū)分特級(jí)綠茶與其它等級(jí)綠茶的模型。


         1

        樣品準(zhǔn)備

        從市場(chǎng)中購(gòu)買 279 個(gè)綠茶樣品,其中 127 個(gè)為特級(jí), 152 個(gè)為其它等級(jí),測(cè)量前用塑料袋密封并在 -20 ℃ 環(huán)境下儲(chǔ)存。


         2

        測(cè)量參數(shù)

        光譜范圍:10000 cm-1-4000 cm-1,分辨率2 cm-1,使用漫反射測(cè)量方式,每次稱重 10g 茶葉,每個(gè)樣品測(cè)量三次取平均光譜。

        茶葉樣品的原始近紅外光譜

         3

        光譜預(yù)處理

        光譜多元信號(hào)校正、中心化處理和 Savitzky-Golay 求導(dǎo)(一階導(dǎo)和二階導(dǎo))。

        茶葉樣品經(jīng)預(yù)處理后的近紅外光譜

         4

        感官評(píng)價(jià)

        根據(jù)國(guó)標(biāo)(GB/T23776)要求,一共六位評(píng)審專家對(duì)樣品的外形、湯色、香氣、滋味、葉底進(jìn)行打分,然后根據(jù)每個(gè)維度不同權(quán)重綜合計(jì)算最終得分,滿分為 100。


         5

        模型校正

        不同等級(jí)的樣品分別分成兩個(gè)數(shù)據(jù)集,其中 185 個(gè)樣品用于交互檢驗(yàn)校正,94 個(gè)樣品用于驗(yàn)證模型效果。建模方法分別采用了經(jīng)典偏最小二乘(PLS)以及優(yōu)化的區(qū)間偏最小二次(siPLS)算法。使用均方根誤差(RMSE)和預(yù)測(cè)偏差比(RPD)來(lái)評(píng)價(jià)模型的預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

        最終優(yōu)化模型對(duì)外部驗(yàn)證樣品預(yù)測(cè)結(jié)果


        經(jīng)過優(yōu)化后的模型對(duì) 185 個(gè)建模樣品和 94 個(gè)外部驗(yàn)證樣品的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度分別達(dá)到了 97% 和 93%,證明模型夠較為精準(zhǔn)地區(qū)分特級(jí)綠茶與其它等級(jí)綠茶,相比于傳統(tǒng)的感官鑒定,近紅外能夠做到快速無(wú)損分析,對(duì)大批量的檢測(cè)鑒定具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用中采用的是步琦 NIRFlex 系列近紅外光譜儀,多種配置和穩(wěn)定性能助力科學(xué)研究。


        6

        參考文獻(xiàn)

        Chunlin Li. Rapid and non-destructive discrimination of special-grade flat green tea using Near-infrared spectroscopy[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2019, 206(5): 254-262.

        步琦傅里葉變換光譜儀

         NIRFlex N-500 



        • NIRFlex N-500 獨(dú)特的偏振干涉儀設(shè)計(jì),相比經(jīng)典傅里葉近紅外光譜儀,在簡(jiǎn)化光路空間的同時(shí),極大地提升了設(shè)備的抗震能力,更能通過實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間、倉(cāng)庫(kù)等多種復(fù)雜測(cè)量環(huán)境的考驗(yàn)。


        • NIRFlex N-500 模塊化的設(shè)計(jì),4 種測(cè)量池以及多達(dá)近 20 種的測(cè)量附件,能夠滿足幾乎所有的測(cè)量場(chǎng)景。更換快捷方便,一臺(tái)機(jī)器就能完成多樣品形態(tài)的測(cè)量分析工作。


        • NIRFlex N-500 貼心的雙燈源設(shè)計(jì),一旦主燈能量降低到閾值之下,就自動(dòng)切換至副燈,不會(huì)造成分析間斷而影響生產(chǎn)效率。


        • NIRFlex N-500 內(nèi)置校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物,搭配功能全面且強(qiáng)大的軟件套件,保證數(shù)據(jù)安全,滿足 GMP 及 21 CFR Part 11 的要求,為制藥行業(yè)提供安全穩(wěn)定的分析手段。



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