近紅外光譜技術在茶葉上的研究進展

陳玲 包福書 韓波 劉楊

摘? ?要：近紅外光譜技術是一種可以用于茶葉質量檢測的技術，相較于以往的茶葉質量檢測手段，該技術檢測效果更好。從近紅外光譜技術入手，討論近紅外光譜技術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中的應用，希望對相關研究者有所幫助。

關鍵詞：近紅外光譜技術;茶葉;研究進展

文章編號： 1005-2690（2019）16-0034-01? ? ? ?中圖分類號： S571.1? ? ? ?文獻標志碼： 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在，對茶葉的品質也有了更高要求。為保證茶葉質量，需要對茶葉原料、加工等環節進行質量控制，這樣才能滿足消費者需求。目前，檢查茶葉質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，茶葉的安全性和質量穩定性不容易保證。近紅外光譜技術具有快速、無損的特點，便于對茶葉生產過程進行監督，所以該技術在近年來得到廣泛的利用。本文對近紅外光譜技術的相關內容進行了綜述。

1? ?近紅外光譜技術概述

近紅外光是一種波長范圍在780～2 526 nm的電磁波，利用近紅外光可以對樣品含氫基團的倍頻、差頻、合頻疊加吸收，展示出樣品的分子結構以及組成狀態，最終分析出化學成分、物理性質。相較于傳統的分析方法，該技術可以不破壞樣品，也不用使用化學試劑，進而對樣品實時狀態進行監測。基于這種優勢對茶葉生產的不同過程進行分析和監控，其中包括原料控制、加工控制、成品檢驗[1]。

2? ?近紅外光譜技術在鮮葉原料控制中的應用

2.1? ?茶鮮葉的品質分析

茶葉的品質和鮮葉質量有直接關系。王勝鵬等提出質量系數的計算方法，并以此判斷茶鮮葉質量，在檢測中利用了近紅外光譜技術檢測茶鮮葉內含物含量，以此對其嫩度進行評價，進而實現了對茶鮮葉質量的快速評價，準確性也較高。對于相關研究，安徽農業大學團隊將黃山毛峰茶鮮葉進行了研究，建立了近紅外預測模型，其中包括含水率、全氮量和粗纖維含量，進而研發出茶鮮葉質量近紅外光譜分析儀，目前已經投入生產線[2]。

2.2? ?茶鮮葉的產地鑒別分析

茶葉的質量和產地對茶鮮葉售價也有關鍵影響。通過對茶鮮葉的產地分析，可以把握當地茶葉的整體品質，其中王勝鵬等將白果鄉、芭蕉鄉和咸豐縣作為研究試點，在茶鮮葉分析上用主成分分析法、人工神經網絡作為產地鑒別方法，最終證實判別率達到了100%，并且判別效率很高，該成果也為其他地區進行茶鮮葉的品質控制提供了有益探索。

3? ?近紅外光譜技術在茶葉加工中的應用

鮮葉原料對茶葉品質有根本性的影響，同樣加工技術也是確保制茶品質的關鍵因素。現在茶葉在生產加工環節很多都依賴于茶葉加工師傅，其中會有人為因素影響對茶葉品質的判斷。隨著近紅外光譜分析技術的大力推廣，可以隨時對茶葉在制品中的質量指標進行測定，也可以為后期的加工工藝提供借鑒作用。具體來說，對該技術的利用主要是檢測茶葉生產過程的茶葉含水量。對此，寧井銘等設計出殺青自動化控制生產線，并且結合了PLC控制系統，解決了由于季節差異、鮮葉大小、內部含水量的不同對殺青葉質量影響的問題。與此同時，對茶葉其他質量指標的檢測也在加強探索，如近紅外光譜偏最小二乘法的利用就可以檢測茶紅素質量分數，而近紅外光譜結合人工神經網絡的方法則用于控制發酵程度。但是我國的近紅外技術用于茶葉加工過程還需要加強研究，最終實現實時監控茶葉生產期間成分動態變化[3]。

4? ?近紅外光譜技術在成品茶檢驗中的應用

4.1? ?成品茶的產地溯源

常言道“高山云霧出好茶”，在不同的茶產地會受到氣候、降水、土壤等因素的影響，造成有機成分存在差異，可以通過近紅外光譜反映出來，進而實現產地溯源。在當前的茶葉生產中，商家更加注重品牌意識，所以在成品茶檢驗中也開始更多地利用近紅外技術，部分地區已經建立了茶葉產地判別模型。同時，茶葉也會受到年份、環境以及保存條件的影響，造成 NIR 模型不能準確判斷產地，所以在今后的模型研究中也要加強相關的研究，提升模型的適應性[4]。

4.2? ?茶葉種類識別

對于茶葉種類識別來說，近紅外光譜技術要和化學、計量學方法結合起來，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，利用支持向量機、K 最近鄰法等進行區別和品質判定。

4.3? ?成品茶生產時間的判別

我國對于近紅外光譜的利用處于起始階段，對成品茶的年份鑒別更需要加強研究。根據相關報道，不同年份茶樣經過近紅外光譜分析在以下方面存在差異：a峰形、b吸收峰強度、c峰頻率。由于茶葉生產時間較早，所以化學成分也會逐漸流失，這樣近紅外光的吸收值也會開始降低[5]。唐林、王勝鵬、馬健等利用近紅外光譜對不同年份的普洱茶作聚類分析發現，識別準確率在90%以上。

4.4? ?茶葉的品質評價與定級定價

對于茶葉品質的檢測，潘燕飛的研究對象為花茶、綠茶、烏龍茶、普洱茶，證實不同等級的茶葉品質會導致特征譜帶出現一些指標的差異，該研究為不同品質茶葉的鑒別提供了依據。對此，閻守和利用了近紅外光譜法試評了德國紅茶、日本綠茶的品質和市場價格的相關性。也有學者建立了茶葉品質因子和茶葉等級的模型，諸多的研究都證明近紅外光譜評價技術和感官評價存在一致性[6]。

參考文獻：

[ 1 ] 聶鈺洪，周曉微，張蓓，等.近紅外分析技術在茶葉檢測方面的研究進展[J]. 現代農業科技，2016（4）：289-290.

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

[ 3 ] 蘇東林，張菊華，李高陽，等.近紅外光譜結合化學計量學在茶籽調和油品質檢測中的應用研究進展[J].中國食品學報，2018（7）：332-338.

[ 4 ] 張東亮.基于可見/近紅外光譜技術的夏秋茶提取液氧化過程在線監測研究[D].鎮江：江蘇大學，2016.

[ 5 ] 王銘海，龍嬌，朱曉琴，等.近紅外與高光譜成像技術在茶葉質量安全控制中的應用[J].現代農業科技，2017（12）：273-274.

[ 6 ] 李露青，張正竹.近紅外光譜技術在茶葉質量安全領域的應用[J].食品安全質量檢測學報，2015（5）：1530-1535.

（收稿日期：2019-09-20）