[发明专利]一种基于近红外光谱分析技术的工夫红茶发酵质量的快速判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种茶叶质量分析判断的方法，尤其涉及的是一种基于近红外光谱分析技术的工夫红茶发酵质量的快速判别方法。

背景技术

红茶是茶叶国际贸易的主体，按照加工工艺的不同可分为小种红茶、工夫红茶和红碎茶三类，其中工夫红茶分布最广、产量最大。工夫红茶加工中，发酵是初制的关键工序，发酵不足会导致茶叶有青气、滋味苦涩、汤色不红；而发酵过度则茶叶香气低熟不爽、滋味淡薄、汤色红暗，最终都影响产品质量，只有发酵适度才能保证红茶品质。

近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy,NIRS)主要反映分子中含氢基团(C-H,N-H,O-H)振动的合频与各级倍频的吸收信息，具有丰富的化学信息量，近红外光谱以此为基础对有机物组成和性质信息进行分析。现代近红外光谱分析充分利用全谱段或多波长光谱信息进行定性或定量分析。该技术是多种组分同时测定，且具有量化、无损、实时监控的特点。非常适合农产品和食品的量化判别分析。国内外还未见有关工夫红茶“发酵”质量的近红外光谱的判别方法相关文章报道。

工夫红茶的初制工艺是鲜叶→萎凋→揉捻→发酵→干燥。发酵是工夫红茶初制的关键工序，随着工夫红茶加工过程的自动化程度提高，要求对发酵这一工序进行全面的监控，在传统的质量控制中，人们对于红茶发酵程度的控制和品质评价主要依赖感官进行经验判断，缺乏量化指标，费时、费力。由此可见，在红茶加工过程中，对红茶“发酵”程度进行快速判别显得尤为重要，而近红外光谱技术可以提供工夫红茶“发酵”质量快速判别的方法。中国专利文献“一种基于近红外光谱结合儿茶素总量分析技术的工夫红茶发酵质量的判别方法”(CN104034692A)和“一种基于近红外光谱结合氨基酸分析技术的工夫红茶发酵质量的判别方法”(CN104020129A)公开了两种不同的基于近红外光谱技术判别工夫红茶发酵质量的方法，实现了工夫红茶的发酵质量的量化判定，但该两种方法均需要测定工夫红茶中某种成分的含量，虽然判定结果准确，但程序复杂，不能及时快速地做出判断，在生产加工过程中受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于近红外光谱分析技术的工夫红茶发酵质量的快速判别方法，以提供一种定性的，简单快速准确的工夫红茶发酵质量的判别方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

(1)选取适度发酵、发酵不足、过度发酵的工夫红茶样本随机划分校正集和预测集；

(2)采集样本的近红外光谱图，选择合适的光谱特征区间，并进行光谱处理，得到预处理后的样本光谱图，具体步骤如下；

A、近红外光谱采集

利用傅立叶变换近红外光谱仪对样本进行近红外光谱扫描，获得所述样本在近红外波长的所有光谱信息；

B、最适光谱区间选择

不同发酵程度的样本，其内部有机物含量和比例上总是存在一定差别，这些有机物的一级倍频近红外光谱带位于7200～5500cm^-1处，二、三、四级倍频位于12800～8300cm^-1处，合频位于5000～4000cm^-1处，如果样本内部有机物含量和比例不同，那么它们在近红外光谱上就表现出不同的吸收信号；因此，在步骤A获得的所有光谱信息中，选择的最适光谱区间应落在12800～8300cm^-1、7200～5500cm^-1和5000～4000cm^-1的范围内；

由于纯水中O-H基团伸缩振动的一级倍频位于6944cm^-1附近以及合频区位于5155cm^-1附近，这两个波长附近是水分吸收的敏感区，样本中的水分对近红外光谱的吸收峰影响很大，分析时，为排除水分吸收峰的影响，最适光谱区间的光谱波段应避开水分吸收峰的特征波长区间；

C、光谱预处理

利用正态变量变换SNVT法、一阶导数1stDer法和9点平滑法对样本的在近红外波长的所有光谱信息进行预处理，具体为：

利用SNVT法对一条光谱进行预处理，即对光谱矩阵进行行处理，计算公式如下：