专利名称：基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法
技术领域：
本发明属于茶叶加工检测领域，具体涉及茶叶干物质含量的无损、快速检测方法。
背景技术：
新鲜的茶叶中干物质含量约为20-25%，其中包括维生素类、蛋白质、氨基酸、类脂类、糖类及矿物质元素类，它们对人体有较高的营养价值；此外还包括对人体有保健和药效作用的成分，如茶多酚、咖啡碱、多糖等。而目前茶叶干物质含量的准确测量都是采用电热恒温箱加热除去水分至恒重，然后称量来实现的。这种测量方法耗费长，一般需要4-6小时，而且高温烘干过程破坏了茶叶的营养成分，导致了测试样本不能再食用，无法满足茶叶加工过程实时检测的需要。

发明内容
本发明提供了一种基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法，可快速有效地监测茶叶加工过程中干物质含量的动态变化，实现茶叶加工过程中干物质的快速、无损、低成本检测。一种基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法，包括以下步骤(1)获取茶叶样本在11个特征波长处的漫反射光谱反射率，所述11个特征波长包括 404nm、409nm、421nm、461nm、676nm、695nm、710nm、733nm、755nm、972nm 和 1036nm ；(2)基于公式A = log(l/R)将所述茶叶样本在11个特征波长处的漫反射光谱反射率转换成吸光度，得到所述茶叶样本在11个特征波长处的吸光度值，其中，A为吸光度，R 为漫反射光谱反射率；(3)把所述茶叶样本在11个特征波长处的吸光度值代入公式(I)，计算得到所述茶叶样本的干物质含量Y干物质=1. 083-1. 794 λ 404+1. 079 λ 409+1. 4 1 5 λ 421-1. 684 λ 461+1. 384 λ 676-2 · 548 λ 6 95+4. 910 λ 71(ι-10. 245 λ 733+10. 905 λ 755-11. 6 9 2 λ 972+7. 987 λ 1036 (Ι)式(I)中，茶叶样本的干物质含量的检测值，λ 4(14为茶叶样本在波长404nm 处的吸光度，λ4(19为茶叶样本在波长409nm处的吸光度，λ 421为茶叶样本在波长421nm处的吸光度，λ461为茶叶样本在波长461nm处的吸光度，λ 676为茶叶样本在波长676nm处的吸光度，λ 695为茶叶样本在波长695nm处的吸光度，λ 71(1为茶叶样本在波长710nm处的吸光度，λ 733为茶叶样本在波长733nm处的吸光度，λ 755为茶叶样本在波长755nm处的吸光度，λ 972为茶叶样本在波长972nm处的吸光度，λ 1036为茶叶样本在波长1036nm处的吸光度。本发明中，所述茶叶样本为鲜叶、加工过程中原料叶或加工后茶叶成品。本发明中，用于茶叶干物质测量的11个特征吸收波长，是基于大量创造性劳动， 通过运用连续投影算法和显著性检验分析等发现的。这11个特征吸收波长是茶叶中蛋白质、多酚类、多糖类等的特征吸收谱带。其中755nm是酚类物质中O-H键的伸缩振动基频的三级倍频特征吸收谱带，972nm是酚类物质中O-H键的伸缩振动基频的二级倍频特征吸收谱带，1036nm接近蛋白类物质中N-H的伸缩振动基频的二级倍频特征吸收谱带。本发明还进一步以这些波长处茶叶漫反射光谱的吸光度作为自变量，茶叶的干物质含量作为因变量，建立了多元线性回归模型，从而实现茶叶中干物质含量的无损、快速检测。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果①快速，近红外光谱扫描速度快，可在Is内完成整个红外波段范围的扫描。而且本发明方法是基于11个特征波段处的光谱反射率来实现的，所以相对于全波段光谱测量法检测时间更短。②简单，本发明方法检测步骤少、操作简单，避免了传统烘干法的漫长加热过程， 和繁琐的多次称量过程。③低成本，本发明方法仅采用11个特征波段实现检测，所以基于本发明方法的仪器结构和原理比较简单，体积较小，故对应的仪器价格相对便宜，维护的成本也低。④具有良好的经济效益，传统的测量手段在取样、制样、测定等方面需要耗费大量的人力、财力、物力，本发明方法因步骤简单、使用方便，可以快速、准确的检测茶叶的干物质含量，故具有良好的经济效益。


图1为实施例中建模集样本的干物质含量的检测值与实际值的散点分布图。图2为实施例中预测集样本的干物质含量的检测值与实际值的散点分布图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。一种基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法，包括以下步骤(1)收集茶叶样本收集具有代表性的多种茶叶样本共736个，包括五个品种鲜叶样本，如表1所示； 七个等级茶叶样本，如表2所示；八类绿茶初制工艺中原料样本，如表3所示。
权利要求
1.一种基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)获取茶叶样本在11个特征波长处的漫反射光谱反射率，所述11个特征波长包括 404nm、409nm、421nm、461nm、676nm、695nm、710nm、733nm、755nm、972nm 和 1036nm ；(2)基于公式A= log(l/R)将所述茶叶样本在11个特征波长处的漫反射光谱反射率转换成吸光度，得到所述茶叶样本在11个特征波长处的吸光度值，其中，A为吸光度，R为漫反射光谱反射率；(3)把所述茶叶样本在11个特征波长处的吸光度值代入公式(I)，计算得到所述茶叶样本的干物质含量Y干物质=1. 083-1. 794 λ 404+1. 079 λ 409+1. 4 1 5 λ 421-1. 684 λ 461+1. 384 λ 676-2. 548 λ 695+4. 910 λ 71(ι-10. 245 λ 733+10. 905 λ 755-11. 6 9 2 λ 972+7. 987 λ 1036 (Ι)式(I)中，Yt^51S茶叶样本的干物质含量的检测值，λ4(ι4为茶叶样本在波长404nm处的吸光度，λ4(19为茶叶样本在波长409nm处的吸光度，λ 421为茶叶样本在波长421nm处的吸光度，λ 461为茶叶样本在波长461nm处的吸光度，λ 676为茶叶样本在波长676nm处的吸光度，λ 695为茶叶样本在波长695nm处的吸光度，λ 71(1为茶叶样本在波长710nm处的吸光度，λ 733为茶叶样本在波长733nm处的吸光度，λ 755为茶叶样本在波长755nm处的吸光度， λ 972为茶叶样本在波长972nm处的吸光度，λ 1036为茶叶样本在波长1036nm处的吸光度。
2.如权利要求所述的基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法，其特征在于，所述茶叶样本为鲜叶、加工过程中原料叶或加工后茶叶成品。
全文摘要
本发明公开了一种基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法，包括以下步骤获取茶叶样本在11个特征波长处的漫反射光谱反射率，所述11个特征波长包括404nm、409nm、421nm、461nm、676nm、695nm、710nm、733nm、755nm、972nm和1036nm；将漫反射光谱反射率转换成吸光度，得到茶叶样本在11个特征波长处的吸光度值，由此计算得到所述茶叶样本的干物质含量。本发明方法可快速有效地监测茶叶加工过程中干物质含量的动态变化，实现茶叶加工过程中干物质的快速、无损、低成本检测。
文档编号G01N21/31GK102435568SQ20111037587
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者何勇, 李晓丽, 聂鹏程, 裘正军, 鲍一丹 申请人:浙江大学