[发明专利]一种基于红外光谱的普洱熟茶识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于红外光谱的普洱熟茶识别方法，属于光谱分析 技术领域。

背景技术

茶是世界上最受人们欢迎的饮品之一。我国是茶的故乡，种茶、饮 茶起源于我国。而普洱茶又是中国众多茶树种类中最宝贵的种植资源之 一，且有降低血脂、减肥等多种功效，是茶中的养生极品。由于普通黑 茶与普洱茶的外观形态比较接近，目前茶叶市场出现了以假乱真、以次 充好的现象，如何快速而又准确的鉴别茶叶的真伪及其品质逐渐得到人 们的关注。茶叶品质评定常用的方法有感官评定法和理化方法。前者易 受人为因素和外界环境的干扰，会影响到结果的客观性；后者分析周期 长，程序繁琐。现阶段，红外光谱法以其无污染、实时性、使用方便等 特点成为检测的首选，广泛应用于快速检测物质成分和种类，尤其是在 茶叶检测方面有了快速发展。张娅玲等利用傅里叶红外光谱法分析比较 了普洱生、熟茶及不同发酵程度的普洱茶翻堆样。王怡林等运用傅里变 换红外光谱，可对普洱熟茶、生茶进行分析鉴定；并发现了不同发酵加工 方式及贮存时间对普洱熟茶光谱有一定影响。周健等对采用欧氏距离、 主成分分析和系统聚类等方法对滇青、青饼和普洱熟茶的近红外化学指 纹图谱进行了定性判别分析。杨群等利用傅里叶变换红外光谱法比较了 不同发酵方法和贮存时间对普洱熟茶的影响。周湘萍等根据红外光谱的 特征峰形和吸光度比可以区分生普洱和熟普洱。张俊瑜等采用FTIR法 获取了不同厂家不同年份的三种普洱红茶的红外光谱，对所得的指纹图 谱进行特征峰指认和对比分析，发现不同年份茶叶谱图存在一定区别。 潘燕飞等采用FTIR法对不同等级的花茶、绿茶、普洱茶、乌龙茶进行 测定，发现同类茶叶在特定区域有固定的特征谱带，茶叶品质的差异导 致这些特征谱带出现波数、强度、形状的明显差异。在上述研究中，他 们主要采用红外光谱技术，通过直接对比茶叶原始谱图的吸光度，对其 进行定性区别，并未充分考虑样品检测过程中实验条件对光谱不确定度 的影响；他们或通过现成的方法进行定性判别，只能对同种茶叶进行简 单聚类，而没有统一标准对其进行判定。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于红外光谱的普洱熟茶识别方法，主要 用以识别外形和颜色与普洱熟茶非常近似的黑茶是否属于普洱熟茶。通 过对几种典型黑茶的中红外光谱数据进行进行特征提取，由主特征因子 建立特征基，形成一个标准系统，并由中位线方法确定线性判别器，最 后将待检测茶叶在特征基上投影，由线性判别器可对普洱熟茶进行快 速、直观、准确的识别。

本发明的技术方案是这样实现的：这种基于红外光谱的普洱熟茶识 别方法，其特征包括如下步骤：

A、采集普洱熟茶及几种其它典型黑茶的中红外光谱，建立普洱熟 茶光谱特征基：

A-1、黑茶光谱采集：分别采集至少两种普洱熟茶及至少一种其它 典型黑茶样本的400cm^-1-4000cm^-1的中红外光谱；

A-2、光谱数据处理：对步骤A-1中所得到的中红外光谱的包含指 纹区的特定波段进行消除背景干扰和提高光谱分辨率的预处理，得到所 述至少两种普洱熟茶及至少一种其它黑茶样本的校正光谱数据，由所述 校正光谱数据建立标准化矩阵Z，该标准化矩阵Z的行数据代表同一样 品在所述特定波段上对应于各波数的吸光度，列数据代表不同样品在所 述特定波段上对应于同一波数的吸光度；

A-3、特征提取：分析处理标准化矩阵Z，进行特征提取，提取该 标准化矩阵Z的协方差阵的相关矩阵R的特征向量，再选择该特征向 量中能反映茶叶最重要特征的特征因子做出的二维坐标图作为特征基；

B、判别器的确定：将A-2的校正光谱数据在A-3特征基上投影， 投影图上的每个点对应着一个茶叶样本，由两个边缘普洱点和一个最近 的非普洱点构成一个三角形，由距离相等原则，将该三角形的与两个边 缘普洱点构成的底边相平行的中位线所在的直线作为区分待检测的茶 叶是否属于普洱熟茶的线性判别器；

C、普洱熟茶样品的识别：将待检测的茶叶以相同波段的光谱进行 相同的A步骤处理得到这些茶叶样品在普洱熟茶光谱特征基上的二维投 影图，由线性判别器对普洱熟茶进行识别，若被检测的茶叶样品点位于 该线性判别器的具有所述底边的一侧，则该茶叶样品属于普洱熟茶；若 在判别器的另一侧则不属于普洱熟茶。