CN105866233A - 普洱茶古树茶真伪识别方法 - Google Patents

普洱茶古树茶真伪识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及茶叶质量的鉴别方法，具体为普洱茶古树茶真伪识别方法。普洱茶古树茶真伪识别方法，通过布朗山古树茶标准实物样收集，采用ICP‑MS测定其微量元素特征光谱，建立微量元素标准谱库；再通过统计分析，筛选特征元素；基于支持向量机参数优化，建立布朗山古树茶身份真伪识别模型模型。本发明提供的普洱茶古树茶真伪识别方法，突破了传统感官评价鉴定方法难以识别仿冒普洱茶古树茶的实用限制，通过建立标准实物样、标准谱库和真伪识别模型，只需要测定待识别茶叶微量元素特征光谱数据，输入真伪识别模型，就可快速准确获得茶叶的身份信息，降低人为误判的风险。

Description

普洱茶古树茶真伪识别方法
技术领域
本发明涉及茶叶质量的鉴别方法，具体为普洱茶古树茶真伪识别方法。
背景技术
普洱茶是地理标志产品，主要以云南大叶种为原料，通过晒青，经特定的发酵工艺制成。茶叶原料是普洱茶的口感、滋味、汤色的形成基础，不同产地茶叶价格相差很大。其中以西双版纳布朗山老班章最为著名，最老的树龄达四百年以上，属于高端茶，已经列入云南六大古树茶保护区。而台地茶园是人工选育品种，连片种植和产量高，需要人为施肥、打药等，属于低端普洱茶的原料。由于老班章古树茶、质量好、价格高，因此市场普遍存在着以台地茶冒充班章古树茶，假冒伪劣等情况。目前市场的鉴别主要从汤色、香气、滋味等方面进行区分，受人为因素影响大。近年来，越来越多的研究者开始采用仪器分析加指纹图谱的方式，进行茶叶产地的溯源研究，常用技术有色谱指纹图谱和近红外光谱、红外光谱、等离子发射光谱-质谱等光谱指纹图谱，但是应用于普洱茶古树茶的识别技术不多，只有林昕等建立基于稀土元素指纹分析判别普洱古树茶和台地茶的方法，该方法仅使用稀土元素作为特征元素，可变因子小，建模准确度与使用的古树茶和台地茶样本量有关。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种普洱茶古树茶真伪识别方法，通过扩大元素因子的筛选范围，使用普洱茶古树茶标准实物样，建立基于微量元素的支持向量机普洱茶古树茶真伪识别模型方法。
具体的技术方案为：
普洱茶古树茶真伪识别方法，包括以下过程：
(1)布朗山古树茶标准实物样收集
于春、夏两季分别采自布朗山古树茶保护区内树龄50年以上的茶叶，经过晒青工艺制作标准实物样；
(2)光谱数据的测定及微量元素标准谱库的建立
通过ICP-MS测定其微量元素特征光谱，建立微量元素标准谱库；
(3)布朗山古茶树特征微量元素筛选及识别模型的建立
通过统计分析，筛选特征元素；基于支持向量机参数优化，建立布朗山古树茶身份真伪识别模型模型。
其中，步骤(1)布朗山古树茶标准实物样收集，具体过程为：连续采集两年，于春、夏两季分别采集云南布朗山大叶种茶树古树茶保护区内树龄50年以上的一芽三叶、一芽四叶的外形、内质符合普洱茶鲜叶四级标准的新鲜茶叶；将鲜叶于2cm厚度进行室内自然摊青2h，摊青结束后，以90℃的温度进行杀青15min，至茶叶柔软而有弹性；杀青后室内摊凉至室温，通过揉捻机按照轻压→中压→轻压的加压程序进行揉捻，揉捻时间为10min，将茶叶解块；在自然光下以原料的厚度控制干燥温度为23℃左右干燥至含水量达7％时装箱保存；将制备样品对照普洱茶晒青样四级品进行外观筛选，选取规格等级均匀的单样，以单样为基准进行调剂，选取符合基准标样要求的茶叶成为普洱茶古树茶实物标样，常温包装密封保存；于实物样的上、中、下层分别取样，混匀后作为古树茶实物标样平均样品；按要求进行感官评价、水分、灰分、理化指标分析。
其中，步骤(2)光谱数据的测定及微量元素标准谱库的建立，具体包括以下过程：称取0.25g古树茶实物标样平均样品于50mL烧杯，加入10mL硝酸，1mL高氯酸，盖上盖子，放置过夜；置于电热板，从120℃开始缓缓升温，保持180℃消化至消化液清亮，取下冷却，然后加入1mL硝酸，溶解残渣，定容至25mL，通过ICP-MS测定铁(Fe)、锰(Mn)、钠(Na)、锂(Li)、铍(Be)、钛(Ti)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、硒(Se)、铷(Rb)、锶(Sr)、钼(Mo)、铯(Cs)、铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)和钇(Y)共36种微量元素特征光谱数据。同法配制试剂空白。每个样品2次重复，测定结果以平均值表示。数据库中包括每份古树茶采集地点、树龄，每种微量元素含量、平均含量、含量分布范围、最大值、最小值信息。
其中，步骤(3)布朗山古茶树特征微量元素筛选及识别模型的建立，包括以下过程：通过ICP-MS测定古树茶实物标样平均样品稀土特征光谱，使用SPSS22统计学软件逐步判别分析法筛选出特征元素；将筛选得到的布朗山古茶树训练集样本数据，根据分类预测思路，进行数据预处理，寻找最佳参数，建立布朗山古树茶身份真伪识别模型。
步骤(3)布朗山古茶树特征微量元素筛选及识别模型的建立，进一步具体的过程为：通过ICP-MS测定36种微量元素特征光谱，使用SPSS统计学软件逐步判别分析法筛选出特征元素；将筛选出的布朗山古茶树特征元素数据输入IBMmodeler 14.1鉴别分析系统，采用支持向量机(Suport Vector Machine,SVM)算法寻找最佳参数，建立布朗山古树茶身份真伪鉴别模型，并赋予古树茶的样品测试集分类参考值为1，已知的非古树茶样品测试集分类参考为-1，从结果表格可以得到样品是否属于布朗山古茶树的信息。如果判别正确率大于80％，则视为模型构建成功，如果识别率低于80％，则需重新寻找新特征元素建立识别模型。
由于普洱茶古茶树和台地茶的生长环境存在差异性，导致二者对微量元素的富集存在差异性，该差异性可作为产地溯源的技术手段，结合数据挖掘方法，建立基于微量元素的真伪鉴别模型，定性定量准确度高。
本发明提供的普洱茶古树茶真伪识别方法，突破了传统感官评价鉴定方法难以识别仿冒普洱茶古树茶的实用限制，通过建立标准实物样和标准谱库和真伪识别模型，只需要测定待识别茶叶微量元素特征光谱数据，输入真伪识别模型，就可快速准确获得茶叶的身份信息，降低人为误判的风险。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体实施方式。
实施例1
(1)布朗山古树茶标准实物样的收集
采自西双版纳布朗山古树茶保护区内树龄50年以上的茶叶，经过晒青工艺制作标准实物样，通过ICP-MS测定其微量元素光谱数据，建立光谱标准谱库。其中标准实物样包括勐海县布朗山古树茶保护区中10颗树龄50年以上的大树茶，一年内采摘3次，经晒青茶工艺制作普洱茶晒青毛茶。
(2)微量元素标准谱库的建立
称取0.25g样品于50mL烧杯，加入10mL硝酸，1mL高氯酸，盖上盖子，放置过夜。置于电热板，从120℃开始缓缓升温，保持180℃消化至消化液清亮，取下冷却，然后加入1mL硝酸，溶解残渣，定容至25mL，进ICP-MS测定36种微量元素至少包括铁(Fe)、锰(Mn)、钠(Na)、锂(Li)、铍(Be)、钛(Ti)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、硒(Se)、铷(Rb)、锶(Sr)、钼(Mo)、铯(Cs)、铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)和15种稀土元素包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)和钇(Y)。通过36种微量元素光谱数据建立布朗山古树茶微量元素标准谱库。
(3)布朗山古茶树微量元素特征光谱筛选及识别模型的建立
将所测得的西双版纳布朗山古树茶稀土元素数据通过统计学软件SPSS22.0进行处理，采用逐步判别分析法，对样品进行“留一法”交叉检验分析，筛选出特征微量元素为Mn、Fe、Rb、Zn、Ce和Sc。
将筛选得到的布朗山古树茶特征微量元素数据采用支持向量机(SuportVector Machine,SVM)算法获得模型专家参数为停止标准0.368，规则化参数为7，回归精确度为0.1，内核类型为RBF，获得布朗山古树茶身份真伪鉴别模型。
(4)验证与预测鉴别过程：将布朗山古茶树的特征微量元素含量数据作为预测样本，输入布朗山古树茶身份鉴别模型。从结果可知，其识别率为100％，建模成功。
实施例2
(1)布朗山古树茶晒青毛茶的收集
采自西双版纳布朗山古树茶保护区内树龄50年以上的茶叶，经过晒青工艺制作标准实物样，通过ICP-MS测定其微量元素光谱数据，建立光谱标准谱库。其中标准实物样包括勐海县布朗山古树茶保护区中10颗树龄50年以上的大树茶，一年内采摘3次，经晒青茶加工工艺制作晒青毛茶。
(2)西双版纳台地茶晒青毛茶的收集
采集西双版纳台地茶36份，经晒青茶加工工艺制作台地茶晒青毛茶。
(3)微量元素光谱数据的测定及标准谱库建立
称取0.25g样品于50mL烧杯，加入10mL硝酸，1mL高氯酸，盖上盖子，放置过夜。置于电热板，从120℃开始缓缓升温，保持180℃消化至消化液清亮，当高氯酸开始冒白烟时，取下冷却，然后加入1mL硝酸，溶解残渣，定容至25mL，进ICP-MS测定36种微量元素，包括铁(Fe)、锰(Mn)、钠(Na)、锂(Li)、铍(Be)、钛(Ti)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、硒(Se)、铷(Rb)、锶(Sr)、钼(Mo)、铯(Cs)、铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)和15种稀土元素包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)和钇(Y)，建立布朗山古树茶标准谱库。
(4)布朗山古树茶微量元素特征光谱筛选及识别模型的建立
将所测得的西双版纳布朗山古树茶微量元素数据通过统计学软件SPSS 22.0进行处理，采用逐步判别分析法，对样品进行“留一法”交叉检验分析，筛选出特征微量元素，分别为Mn、Fe、Rb、Zn、Ce和Sc。
将筛选得到的布朗山古树茶样本特征微量元素数据导入分析系统，采用支持向量机(Suport Vector Machine,SVM)算法获得模型专家参数为停止标准0.368，规则化参数为7，回归精确度为0.1，内核类型为RBF，获得布朗山古树茶身份真伪鉴别模型。
(5)预测鉴别过程：将西双版纳台地茶的微量元素和稀土光谱数据作为预测样本，输入布朗山古树茶身份鉴别模型。从结果可知，对36份西双版纳台地茶的正确识别率为94.4％。
本发明可在短时间内完成普洱茶古树茶和普通台地茶原料的鉴别，该方法准确可靠，操作简便，实用性强。

Claims (5)

1.普洱茶古树茶真伪识别方法，其特征在于，包括以下过程：
(1)布朗山古树茶标准实物样收集
于春、夏两季分别采自布朗山古树茶保护区内树龄50年以上的茶叶，经过晒青工艺制作标准实物样；
(2)光谱数据的测定及微量元素标准谱库的建立
通过ICP-MS测定其微量元素特征光谱，建立微量元素标准谱库；
(3)布朗山古茶树特征微量元素筛选及识别模型的建立
通过统计分析，筛选特征元素；基于支持向量机参数优化，建立布朗山古树茶身份真伪识别模型模型。
2.根据权利要求1所述的普洱茶古树茶真伪识别方法，其特征在于，所述的步骤(1)布朗山古树茶标准实物样收集，具体过程为：连续采集两年，于春、夏两季分别采集云南布朗山大叶种茶树古树茶保护区内树龄50年以上的一芽三叶、一芽四叶的外形、内质符合普洱茶鲜叶四级标准的新鲜茶叶；
将鲜叶于2cm厚度进行室内自然摊青2h，摊青结束后90℃的温度进行杀青15min，至茶叶柔软而有弹性；
杀青后室内摊凉至室温，通过揉捻机按照轻压→中压→轻压的加压程序进行揉捻，揉捻时间为10min，将茶叶解块；
在自然光下以原料的厚度控制干燥温度为23℃左右干燥至含水量达7％时装箱保存；
将制备样品对照普洱茶晒青样四级品进行外观筛选，选取规格等级均匀的单样，以单样为基准进行调剂，选取符合基准标样要求的茶叶成为普洱茶古树茶实物标样，常温包装密封保存；
于实物样的上、中、下层分别取样，混匀后作为古树茶实物标样平均样品；按要求进行感官评价、水分、灰分、理化指标分析。
3.根据权利要求1所述的普洱茶古树茶真伪识别方法，其特征在于，所述的步骤(2)光谱数据的测定及微量元素标准谱库的建立，具体包括以下过程：
称取0.25g古树茶实物标样平均样品于50mL烧杯，加入10mL硝酸，1mL高氯酸，盖上盖子，放置过夜；置于电热板，从120℃开始缓缓升温，保持180℃消化至消化液清亮，取下冷却，然后加入1mL硝酸，溶解残渣，定容至25mL，通过ICP-MS测定铁、锰、钠、锂、铍、钛、钴、镍、铜、锌、镓、锗、硒、铷、锶、钼、铯、铬、砷、镉、铅、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇共36种微量元素特征光谱数据；
同法配制试剂空白，每个样品2次重复，测定结果以平均值表示；数据库中包括每份古树茶采集地点、树龄，每种微量元素含量、平均含量、含量分布范围、最大值、最小值信息。
4.根据权利要求1所述的普洱茶古树茶真伪识别方法，其特征在于，所述的步骤(3)布朗山古茶树特征微量元素筛选及识别模型的建立，包括以下过程：通过ICP-MS测定古树茶实物标样平均样品稀土特征光谱，使用SPSS 22统计学软件逐步判别分析法筛选出特征元素；将筛选得到的布朗山古茶树训练集样本数据，根据分类预测思路，进行数据预处理，寻找最佳参数，建立布朗山古树茶身份真伪识别模型。
5.根据权利要求4所述的普洱茶古树茶真伪识别方法，其特征在于，步骤(3)布朗山古茶树特征微量元素筛选及识别模型的建立，包括以下过程：通过ICP-MS测定36种微量元素特征光谱，使用SPSS统计学软件逐步判别分析法筛选出特征元素；将筛选出的布朗山古茶树特征元素数据输入IBM modeler 14.1鉴别分析系统，采用支持向量机算法寻找最佳参数，建立布朗山古树茶身份真伪识别模型模型，并赋予古树茶的样品测试集分类参考值为1，已知的非古树茶样品测试集分类参考为-1，从结果表格可以得到样品是否属于布朗山古茶树的信息；如果判别正确率大于80％，则视为模型构建成功，如果识别率低于80％，则需重新寻找新特征元素建立识别模型。
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