近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用遠(yuǎn)景分析

近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用遠(yuǎn)景分析
日本早在70年代就已將近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用于茶葉多種組分的定量分析，如茶多酚、咖啡堿、全氮量、粗纖維等的定量分析，并取得了良好的效果。國內(nèi)應(yīng)用近紅外光譜測(cè)定茶葉中的成分也有報(bào)道，但局限在傳統(tǒng)的運(yùn)用特定波長確定某種成分的多元回回方程的研究階段。 

    近紅外光譜分析技術(shù)近年來巳成功應(yīng)用于食品、煙草、藥品及化工等諸多行業(yè)產(chǎn)品的分析測(cè)定，特別在農(nóng)副產(chǎn)品的品性分析上，因其快速、無需前灶理、非破壞性及多組分同時(shí)定量分析等上風(fēng)而得到更為廣泛的應(yīng)用。

    目前，隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，近紅外光譜分析已轉(zhuǎn)向以分析弱信號(hào)和多組分多元信息處理為基礎(chǔ)的階段。特別是隨著80年代傅里葉變換在近紅外光譜儀中的應(yīng)用，增加光通量，進(jìn)步了信噪比，使所得譜線平滑，從而使近紅外技術(shù)有效地應(yīng)用于大量樣品的高精度快速分析。

    運(yùn)用近紅外光譜鍘定茶葉樣品中所含的某種化學(xué)成分， 首先要建立光譜特征與該成分含量之間的數(shù)字模型。具體過程如下：① 選擇一定數(shù)目(60份以上)具有代表性的茶葉樣品(又稱標(biāo)準(zhǔn)樣品集) 2.用其他測(cè)試儀器或化學(xué)方法正確測(cè)定各份茶葉中要猜測(cè)成分的含量，作為真實(shí)值；3.用傅里葉變換蚯紅外光譜儀掃描標(biāo)準(zhǔn)樣品．集中各份茶葉的近紅外光譜圖；④ 運(yùn)用隨機(jī)軟件(0PUS QUANT-2定量分析軟件)中的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法、偏最小二乘法(PLS)在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立茶葉近紅外光譜圖和化學(xué)成分真實(shí)值之間的對(duì)應(yīng)模型；5.在以后運(yùn)用該模型進(jìn)行性速測(cè)定時(shí)還可以不斷地進(jìn)行檢驗(yàn)和校準(zhǔn)。多組分測(cè)定時(shí)，只須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品集中各份茶葉進(jìn)行多組分測(cè)定， 建立各組分和茶葉蚯紅外光譜圖對(duì)應(yīng)的模型即可。 

測(cè)定時(shí)只需掃描待測(cè)茶葉樣品的近紅外光譜，通過欲測(cè)成分的對(duì)應(yīng)模型就可以得到樣品中該成分的含量。所以說傅里葉變換近紅外光譜儀不同于液相色譜、氣相色譜等大型測(cè)試儀器，它測(cè)定樣品成分含量的方法是建立在化學(xué)測(cè)定法或其他儀器測(cè)定基礎(chǔ)之上的，可以稱之為“再生”的測(cè)定方法。 
  
    在傅里葉變換近紅外光譜儀上，分別采用變溫池、灌體光纖、積分球漫反射、固體光纖等作圖譜掃描．對(duì)烏龍茶、紅茶、綠茶、茶橙出液、速溶茶、超微綠茶粉、茶飲料、濃縮茶等茶制品以及茶樹活體進(jìn)行掃描分析，都得到了清楚的光譜圖。可見，只要把茶葉領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)學(xué)模型逐一建立起來，近紅外光譜在該領(lǐng)域的應(yīng)用是大有作為的。 
  
    結(jié)論：傅里葉變換近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用遠(yuǎn)景
1.建立茶葉智能化初審橫型
人工對(duì)茶葉的感官審評(píng)主要通過人的視覺、嗅覺、觸覺和味覺分別對(duì)茶葉外形、湯色、香氣、滋味和葉底進(jìn)行評(píng)審，從而判定茶葉品質(zhì)的優(yōu)劣。評(píng)茶職員要經(jīng)過多年的培訓(xùn)和長時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累才能擁有高超的評(píng)茶技藝，而且還經(jīng)常受到情緒、喜好、健康狀況的影響．所以說茶葉人工感官審評(píng)有很多偶然因素，另外優(yōu)秀的評(píng)茶員也十分難得 固為茶葉品質(zhì)的優(yōu)劣與其內(nèi)質(zhì)直接相關(guān)，如茶多酚、咖啡堿的含量及比例，氨基酸及各組分含量．葉綠索、纖維素的含量等等，而這些信息在傅里葉變換近紅外光譜上都有一定程度的反映，這樣只要建立茶葉近紅外光譜與感官審評(píng)各因子得分之間的數(shù)學(xué)模型， 就可以得到茶葉智能他計(jì)算機(jī)審評(píng)模型。當(dāng)然茶葉品質(zhì)的優(yōu)劣還和制茶技術(shù)相關(guān)，同樣的鮮葉經(jīng)不同的人制作，茶葉品質(zhì)相差懸殊。所以該模型只能作為茶葉的初審，而不可能完全代替人工感官審評(píng)。盡管如此，由于傅里葉變換近紅外光譜儀在快速、無損等方面的上風(fēng)， 它仍可在茶葉等級(jí)的快速評(píng)定和茶葉的一般性審評(píng)中有所應(yīng)用。
2.茶樹栽培
在茶樹栽培中，經(jīng)常要檢驗(yàn)不同的施肥方式、比例和茶樹的施肥效果，或者是通過茶樹缺某種肥料時(shí)的表征來決定施什么肥等。這些方面電可以利用傅里葉變換近紅外光譜儀做些工作。由于傅里葉變換近紅外光譜儀不但可以建立茶樹活體和化學(xué)成分之間的數(shù)學(xué)模型，還可以建立土壤近紅外光譜和化學(xué)成分之間的數(shù)學(xué)模型，通過模型對(duì)茶村活體和土壤所含有效成分(如氨、磷、鉀等)進(jìn)行快速檢測(cè)，特別是對(duì)同一活體組織(葉片)的跟蹤連續(xù)檢測(cè)，從而可以對(duì)施肥效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，也可以通過對(duì)茶樹活體所含成分(如全氮量)多少的檢測(cè)，確定在土壤中的旄肥方式和比例。分析儀| 溶氧計(jì)| 電導(dǎo)度計(jì)| PH計(jì)| 酸堿計(jì)| 糖度計(jì)| 鹽度計(jì)| 酸堿度計(jì)| 電導(dǎo)計(jì)| 水分測(cè)定儀| 濁度計(jì)| 色度計(jì)|  
    3.茶葉化學(xué)成分的多組丹快速測(cè)定
由于傅里葉變換近紅外光譜具有無需前處理、快速、無損、多組分同時(shí)測(cè)定等請(qǐng)多優(yōu)點(diǎn)．所以它最適合對(duì)干茶作多組分快速測(cè)定，在茶葉水分、茶多酚、咖啡堿、粗纖維、全氯量等方面的測(cè)定中得到應(yīng)用=就目前筆者利用Bruker公司的IFS 28／N 型FT NIR光譜儀在炒青綠茶漫反射光譜中巳作的初步研究來看，茶葉的含水率、茶多酚含量、全氮量都可以利用傅里葉變換近紅外光譜儀來測(cè)定，數(shù)學(xué)模型中的化學(xué)測(cè)定真實(shí)值和近紅外光譜猜測(cè)值的相關(guān)系數(shù)r≥0.90。通過傅里葉變換近紅外光譜在其他行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，可以預(yù)見傅里葉變換近紅外光譜在茶葉蛋白質(zhì)、氨基酸總量、氨基酸組分、總糖、還原糖、兒茶索包量等諸多項(xiàng)目的測(cè)定中的應(yīng)用將得到進(jìn)一步地拓展。 
    4.茶葉真假、偽劣識(shí)別
通過傅里葉變換近紅外光譜儀和定量、聚類分析，軟件還可對(duì)茶葉進(jìn)行真假、偽劣的快速識(shí)別。茶葉中茶
多酚和咖啡堿的高含量廈比例關(guān)系是茶葉所特有的，此為根據(jù)，通過茶葉榮多酚和咖啡堿的近紅外光譜
數(shù)學(xué)模型就可以央速識(shí)別茶葉真假．通過對(duì)不同種別、級(jí)別茶葉樣品傅里葉變換近紅外光譜的掃描， 再掃描猜測(cè)樣品的光譜，通過聚類分析軟件得出譜系圖，就可快速得出猜測(cè)樣品的級(jí)別和優(yōu)劣。 
  
    傅里葉變換近紅外光譜儀在茶葉中的應(yīng)用極為廣泛，目前某些方面已經(jīng)得到應(yīng)用，特別是樣品的成分測(cè)定方面，但仍限于單組分的涮定，多組分同時(shí)測(cè)定模型和很多其他方面的應(yīng)用模型還亟待建立。固然傅里葉變換近紅外光譜的模型建立需要 大量的化學(xué)測(cè)定為基礎(chǔ)，是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的工作，但由于它具有很多化學(xué)及其他儀器測(cè)定無法替換的優(yōu)點(diǎn)。所以隨著茶葉及茶制品領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的不斷開發(fā)，傅里葉變換近紅外光譜儀在茶葉及茶制品領(lǐng)域中的諸多應(yīng)用必將得實(shí)現(xiàn)和拓展。