CN102435568B - 基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法 - Google Patents
基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102435568B CN102435568B CN 201110375873 CN201110375873A CN102435568B CN 102435568 B CN102435568 B CN 102435568B CN 201110375873 CN201110375873 CN 201110375873 CN 201110375873 A CN201110375873 A CN 201110375873A CN 102435568 B CN102435568 B CN 102435568B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- absorbance
- sample
- tealeaves
- wavelength
- place
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 title abstract 7
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 235000013616 tea Nutrition 0.000 description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 2
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 235000009569 green tea Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 1
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 description 1
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000000050 nutritive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
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。
Description
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(1/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=1.083-1.794λ404+1.079λ409+1.415λ421-1.684λ461+1.384λ676-2.548λ695+4.910λ710-10.245λ733+10.905λ755-11.692λ972+7.987λ1036(I)
式(I)中,Y干物质为茶叶样本的干物质含量的检测值,λ404为茶叶样本在波长404nm处的吸光度,λ409为茶叶样本在波长409nm处的吸光度,λ421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,λ676为茶叶样本在波长676nm处的吸光度,λ695为茶叶样本在波长695nm处的吸光度,λ710为茶叶样本在波长710nm处的吸光度,λ733为茶叶样本在波长733nm处的吸光度,λ755为茶叶样本在波长755nm处的吸光度,λ972为茶叶样本在波长972nm处的吸光度,λ1036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1s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。
附图说明
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。
表1.五个品种鲜叶样本的干物质含量
表2.七个等级茶叶样本的干物质含量
表3.绿茶初制工艺中八类样本的干物质含量
(2)获取上述各茶叶样本在11个特征波长处的漫反射光谱反射率:
在室温下测定各茶叶样本在404nm、409nm、421nm、461nm、676nm、695nm、710nm、733nm、755nm、972nm和1036nm处的漫反射光谱反射率,该光谱由美国ASD公司的Handheld Field Spec光谱仪扫描得到,光源是与光谱仪配套的14.5V卤素灯。另外用该光谱仪自带的软件ASD ViewSpec Pro来采集光谱数据。
(3)把上述各茶叶样本的漫反射光谱反射率转换成吸光度:
基于所获取的茶叶样本的漫反射光谱反射率,依据公式A=log(1/R),即可得到茶叶样本在这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。
(4)把上述各茶叶样本在11个特征波长处的吸光度值代入式(I),计算得到上述各茶叶样本的干物质含量:
Y干物质=1.083-1.794λ404+1.079λ409+1.415λ421-1.684λ461+1.384λ676-2.548λ695+4.910λ710-10.245λ733+10.905λ755-11.692λ972+7.987λ1036(I)
式(I)中,Y干物质为茶叶样本的干物质含量的检测值,λ404为茶叶样本在波长404nm处的吸光度,λ409为茶叶样本在波长409nm处的吸光度,λ421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,λ676为茶叶样本在波长676nm处的吸光度,λ695为茶叶样本在波长695nm处的吸光度,λ710为茶叶样本在波长710nm处的吸光度,λ733为茶叶样本在波长733nm处的吸光度,λ755为茶叶样本在波长755nm处的吸光度,λ972为茶叶样本在波长972nm处的吸光度,λ1036为茶叶样本在波长1036nm处的吸光度。
上述式(I)为以这11个特征波长处的吸光度值作为自变量,干物质含量作为因变量建立的多元线性回归模型。
为了验证上述检测方法的有效性和可靠性,把上述的736个样本分成由490个样本组成的建模集和余下246个样本组成的预测集。建模集和预测集的划分方法如下:首先按照干物质含量的高低对各个类型样本进行排序,然后按照2∶1的比例,依次取出样本分别作为建模集样本和预测集样本。
采用上述方法分别对建模集样本和预测集样本的干物质含量进行检测,得到检测值;同时,获取建模集样本和预测集样本的干物质含量的实际值。以上获取的检测值和实际值均记录在图1和图2中。
图1中,每个点代表建模集中的一个样本,横坐标代表建模集样本的干物质含量实际值,纵坐标代表采用上述方法得到的建模集样本的干物质含量检测值。从图1可以看出,采用上述方法得到的建模集样本的干物质含量检测值与实际值呈明显的线性关系,且相关系数高达0.964,表明上述方法是可靠的。图2中,每个点代表预测集中的一个样本,横坐标代表预测集样本的干物质含量实际值,纵坐标代表采用上述方法得到的预测集样本的干物质含量检测值。从图2可以看出,采用上述方法得到的预测集样本的干物质含量检测值与实际值呈明显的线性关系,且相关系数高达0.945,表明上述方法是可靠的。
以上验证结果的各参数如表4所示,建模集样本验证和预测集样本验证的相关系数都大于0.94,均方根误差都小于0.085,表明上述的基于11个特征波长检测茶叶干物质含量的方法是可行的。
表4.建模集样本验证和预测集样本验证结果
Claims (2)
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(1/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=1.083-1.794λ404+1.079λ409+1.415λ421-1.684λ461+1.384λ676-2.548λ695+4.910λ710-10.245λ733+10.905λ755-11.692λ972+7.987λ1036(I)
式(I)中,Y干物质为茶叶样本的干物质含量的检测值,λ404为茶叶样本在波长404nm处的吸光度,λ409为茶叶样本在波长409nm处的吸光度,λ421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,λ676为茶叶样本在波长676nm处的吸光度,λ695为茶叶样本在波长695nm处的吸光度,λ710为茶叶样本在波长710nm处的吸光度,λ733为茶叶样本在波长733nm处的吸光度,λ755为茶叶样本在波长755nm处的吸光度,λ972为茶叶样本在波长972nm处的吸光度,λ1036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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110375873 CN102435568B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110375873 CN102435568B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102435568A CN102435568A (zh) | 2012-05-02 |
CN102435568B true CN102435568B (zh) | 2013-07-10 |
Family
ID=45983743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201110375873 Expired - Fee Related CN102435568B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102435568B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103323404B (zh) * | 2013-05-30 | 2015-09-16 | 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 | 一种获得冷季型禾本科牧草群体补充氮肥量的方法 |
CN103592230B (zh) * | 2013-10-30 | 2016-01-20 | 浙江大学 | 一种茶叶中干物质含量的检测方法 |
CN103592258B (zh) * | 2013-10-30 | 2015-07-15 | 浙江大学 | 一种茶叶中茶多酚含量的检测方法 |
CN103954586A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-30 | 泰顺派友科技服务有限公司 | 基于11个光谱小波系数的土壤有机质含量快速预测方法 |
CN105158192B (zh) * | 2015-08-31 | 2018-06-01 | 浙江大学 | 一种毛竹中木质素含量的检测系统及方法 |
CN105424640A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-03-23 | 浙江大学 | 一种茶叶中美术绿添加含量的检测方法 |
CN105486656A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-13 | 浙江大学 | 一种辣椒粉中酸性橙添加含量的检测方法 |
CN105510269A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-20 | 浙江大学 | 一种茶叶中滑石粉添加含量的检测方法 |
CN106124450A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-16 | 浙江大学 | 芒属植物叶片干物质的测定方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101059426A (zh) * | 2007-05-29 | 2007-10-24 | 浙江大学 | 基于近红外光谱技术无损测量茶叶中茶多酚含量的方法 |
CN101706421A (zh) * | 2009-11-19 | 2010-05-12 | 浙江大学 | 基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测方法和装置 |
CN101900677A (zh) * | 2010-07-05 | 2010-12-01 | 浙江大学 | 一种油菜叶片缬氨酸含量快速检测方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10311792A (ja) * | 1997-05-12 | 1998-11-24 | Shizuoka Prefecture | 茶葉の水分測定装置及び水分測定方法 |
JPH11230902A (ja) * | 1998-02-13 | 1999-08-27 | Kawasaki Kiko Co Ltd | 茶葉成分分析方法並びにその装置 |
-
2011
- 2011-11-23 CN CN 201110375873 patent/CN102435568B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101059426A (zh) * | 2007-05-29 | 2007-10-24 | 浙江大学 | 基于近红外光谱技术无损测量茶叶中茶多酚含量的方法 |
CN101706421A (zh) * | 2009-11-19 | 2010-05-12 | 浙江大学 | 基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测方法和装置 |
CN101900677A (zh) * | 2010-07-05 | 2010-12-01 | 浙江大学 | 一种油菜叶片缬氨酸含量快速检测方法 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
JP特开平10-311792A 1998.11.24 |
JP特开平11-230902A 1999.08.27 |
吕进等.基于NIR的茶叶成分检测仪的设计与实现.《光电工程》.2010,第37卷(第1期),82-87. |
吕进等.基于近红外光谱的茶叶成分检测仪的软件研制.《仪器仪表学报》.2009,第30卷(第11期),2411-2416. |
基于NIR的茶叶成分检测仪的设计与实现;吕进等;《光电工程》;20100131;第37卷(第1期);82-87 * |
基于近红外光谱的茶叶成分检测仪的软件研制;吕进等;《仪器仪表学报》;20091130;第30卷(第11期);2411-2416 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102435568A (zh) | 2012-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102435568B (zh) | 基于11个特征波长快速无损检测茶叶干物质含量的方法 | |
CN102507480B (zh) | 基于12个特征波长的无损快速检测茶叶含水率的方法 | |
CN102507495B (zh) | 基于小波变换的快速无损检测绿茶含水率的方法 | |
CN104849232B (zh) | 一种快速检测蜂王浆水分和蛋白质含量的方法 | |
CN101706421B (zh) | 基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测方法和装置 | |
CN107064047A (zh) | 一种基于近红外光谱的富士苹果品质无损检测方法 | |
CN103278473B (zh) | 白胡椒中胡椒碱及水分含量的测定和品质评价方法 | |
CN101424636A (zh) | 一种快速无损检测绿茶成分含量的装置及方法 | |
CN103575694A (zh) | 一种基于近红外光谱技术的稻谷黄曲霉毒素b1 快速检测方法 | |
CN106950192A (zh) | 一种基于近红外光谱分析技术的植物蛋白饮料中主要成分含量快速检测的方法 | |
CN103645155A (zh) | 生鲜羊肉嫩度的快速无损检测方法 | |
CN105548070B (zh) | 一种苹果可溶性固形物近红外检测部位补偿方法及系统 | |
CN105136737A (zh) | 基于近红外光谱的馒头中马铃薯全粉含量快速测定的方法 | |
CN103487422A (zh) | 多波长led荧光光谱的云端中药品质检测系统及方法 | |
CN105445217A (zh) | 基于衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术的糙米中黄曲霉毒素含量的快速检测方法 | |
CN102393376A (zh) | 基于支持向量回归的鱼丸多组分含量检测的近红外光谱法 | |
CN102353644A (zh) | 快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法 | |
CN103411895B (zh) | 珍珠粉掺伪的近红外光谱鉴别方法 | |
CN104034691A (zh) | 一种甜菜品质的快速检测方法 | |
CN103472032A (zh) | 一种利用太赫兹时域光谱技术检测盐酸四环素的方法 | |
CN103528974A (zh) | 基于光谱特征波长的东北黑土有机质含量测定方法及装置 | |
CN110487746A (zh) | 一种基于近红外光谱检测娃娃菜品质的方法 | |
CN105527236A (zh) | 一种利用光谱法测定农产品主要营养成分的方法 | |
CN103712948A (zh) | 生鲜羊肉中挥发性盐基氮含量的快速无损检测方法 | |
CN110231305A (zh) | 一种测定奇亚籽中dpph自由基清除能力的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130710 Termination date: 20211123 |