计算机系统在茶叶品质鉴定中的开发与应用

邹　翠，杨　军（青岛黄海学院，山东 青岛 266427）



计算机系统在茶叶品质鉴定中的开发与应用

邹翠，杨军
（青岛黄海学院，山东 青岛 266427）

摘要：茶叶品质鉴定主要针对干茶、茶汤等，基于茶叶底形状等表观数据，结合茶汤中生物活性物质含量分析茶叶的档次，这可以规范市场且更利于消费者选择茶叶，本文阐述了计算机系统软件发开在茶叶品质鉴定的优越性，以计算机视觉技术、电子鼻、电子舌为探针，结合色谱分析和光谱分析技术，深入分析了计算机系统在茶叶品质鉴定中的开发与应用，这为茶叶品质的鉴定提供了一定的参考意义。

关键词：茶叶；计算机系统；品质鉴定

邹翠（1983-），女，山东即墨人，本科，讲师，研究方向：计算机软件方面。

杨军（1983-），男，山东平度人，本科，中教二级，研究方向：机械设计制造及其自动化。

1　信息化下的计算机系统

信息化是现代后工业社会发展的重要标志之一，与传统的单维度计算机系统相比，信息化下的计算机系统能够以数据库和云计算为依托，对面广量大的多种信息进行统计和整合处理而作出精确的分析与预测。

1.1传统的计算机系统

计算机技术是20世纪后期人类最伟大的发明之一，发展非常迅速。其运算速度从上世纪80年代至今已经提高了几十个数量级。同时，计算机系统的应用也已普及到人类活动的方方面面。“计算科学”已成为继理论科学和实验科学之后，人类认识自然界的另一大科学方法。微软公司推出的Windows 98、XP、Vista、7系统和苹果公司推出的Mac OS X、Unix系统，已成为大部分个人计算机普遍使用的计算机系统。对于科研活动中应用的由多部件组成的计算机系统，也可以采用基于串并联关系的RBD（可靠性框图）模型来计算系统的可用性。

1.2计算机系统的数据软件开发

计算机数据软件开发主要基于Visual Basic、Visual C++、Visual Foxpro、Delphi、JAVA等语言，计算机数据软件开发必须有隐藏性和共享性两点，前者保证计算机使用者的个人隐私，后者保证计算机数据共享平台的可运行性。在现今大数据环境下，计算机数据软件的开发主要用于云计算、数据库的共享与计算。

1.3数据软件开发在农业的应用

数据软件在农业中已得到广泛应用，如：Android的农业信息管理系统、COM技术的农业地理信息系统、ZigBee技术的农用环境监测系统、组件式GIS的农业经济信息服务系统、ArcGIS Engine的农业资源管理信息系统等。以上农业信息管理系统不论是从农产品的品质管理、农产品的销售模式，还是农产品的生产模式管理，都体现了现代信息系统以及大数据、云计算时代对现代农业的影响。以茶叶生产销售为例，茶叶的种植中运用农业气象、地理分析系统，可以提高茶叶产量。茶叶成品销售可利用RFID茶叶物流追溯系统；茶叶品质鉴定可以利用茶叶色选机智能图像采集处理系统等。

2　计算机系统在茶叶品质鉴定中的软件开发

目前应用于茶叶品质鉴定方面的主要几种类型的数据软件：图像处理软件，包括图像采集照片的降噪处理、增强处理、画图处理和边缘提取处理等；波谱分析软件，包括分光光谱处理软件、原子吸收光谱处理软件、高效液相色谱分析软件等；生物统计及绘图软件，SPSS、Excel等。

2.1视觉技术软件在茶叶色泽品质鉴定中的开发

计算机视觉技术也就是计算机数字图像处理系统在20世纪70年代应用于遥感图片和生物医学图片的分析，进而很快在农业生产尤其是农产品检测领域得到非常广泛的应用。它主要利用仿生技术用计算机代替部分人类视觉的功能，收集所测对象的数字图像，在计算机程序语言的命令下模拟人的判别标准理解和识别数字图像，进而对所采集的图像进行有目的的分类或分级。

计算机视觉技术辅助茶叶品质鉴定可以使供试产品的品质指标定量化和标准化，同时，计算机图像处理只要确定采集图像的光源一致，采集图像的位置一致，其精度优于人的视觉精度，也会排除人类视觉的主观性，计算机视觉技术采集的图像配合相应的软件也能够更精确、灵敏地分辨出供试产品的颜色、外形变化。以茶叶外形数量化特征的采集为例，茶叶的平均幅宽和干茶面积与茶叶品质的相关性最大，并且表现出以上两项数据值在一定范围内茶叶嫩度、紧结度越好，即茶叶品质越好。芽蒂长、芽头芽蒂比、芽厚度、芽宽度厚度比与芽茶直立性显著相关。相对计算机视觉技术，虽然测量数据达到了认可，但是在实验过程中仍存在一定范围的误差以及人工耗费。除了外形数量化，计算机视觉系统对茶汤的色泽判定也可排除人为主观因素，人眼视觉锥细胞以电磁光谱中的红、黄、绿三种波段的光为吸收基色，分别可视波长范围内的物体，以这一特征为设计原理，计算机视觉系统开发出的RGB模型和HSI模型能够分辨所采集物体的颜色饱和度、灰度以及颜色种类。

2.2电子鼻软件在茶叶香气品质鉴定中的开发

茶叶香气是茶叶品质鉴定中最重要的指标之一，一般以人的感官为依托的茶叶品质评价的准确性会受到审评人员在审评过程中的生理、心理状况影响，即使工作经验丰富的审评员也有一定程度允许的主观误差，为提高茶叶品质鉴别的准确性和可重复性，有必要采用仪器辅助鉴定。

茶叶香气可以通过顶空吸附法、超临界CO2萃取法、常压水蒸气蒸馏萃取法、减压蒸馏萃取法、固相微萃取法等提取，现已分离鉴定茶叶香气成分有七百余种，如醇类的新异异长叶烯-8-醇、洋常春藤醇、雌三稀醇等；烯类的大根香叶稀等；酮类的α-异佛尔酮等、酯类的黄葵内酯等；醛类的青叶醛等；还有其他氧化物，如异香树炼环氧化物等。对于茶叶香气成分用气象质谱分析技术，分离鉴定提取的茶叶香气成分。在这种分析方法的基础上，辅以电子鼻仿生系统能够更直接的分析茶叶香气成分与人类感官的相关性，从而为茶叶品质鉴定提供另一个相关数据指标。仿生鼻是相对于视觉仿生系统以及听觉仿生系统较为晚发展起步的电子仿生系统，它以人类嗅觉产生机制为生物理论依据，通过采集气味信号分子完成对所采集样品定性和定量研究，主要分为样品采集、检测和数据处理系统。利用仿生电子鼻的传感器，主要有金属氧化物半导体型传感器、导电性聚合物型传感器、质量型传感器、光学纤维传感器等，分析采样标本中的吡咯、吲哚、呋喃等化学结构的生物活性物质，以VC++6.0开发的嗅觉识别软件，用主成分分析法、偏最小二乘法、人工神经网络法等算法分析样品中的气味分子，以达到定性定量分析茶叶中香气成分的目的。

2.3电子舌软件在茶叶汤色品质鉴定的开发

茶叶滋味化学成分较为复杂，以人类味觉感知划分，有苦味物质，如咖啡碱、花青素等；鲜爽味有茶氨酸、琥珀酸等；甜味有可溶性糖类、甘氨酸等；酸味有抗坏血酸、茶黄素等。在茶叶品质鉴定中，以茶汤鲜爽、回甘为上品。电子舌是上世纪八十年代以人类味蕾受体分为脂质（酸、苦、咸）和蛋白质（甜、鲜、苦）受体不同为原理研究的用以模拟人类味觉产生的仪器。跟据传感器不同可分为电位型、伏安型和光学型电子舌。电子舌技术运用于茶叶品质鉴定可以避免茶叶审评人员的“味觉疲劳”。研究电子舌与感官评分、茶汤高效液相色谱-质谱法成分分析结果三者之间的关系并且做出数据库，可以为茶叶品质鉴定提供便捷、智能化的审评途径。

3　茶叶品质鉴定中的软件开发的可行性分析

茶叶品质鉴定的软件开发主要基于现代计算机语言系统，为茶叶品质鉴定提供更加智能、高效的审评途径。同时，可以有机联系电子设备，如电子视觉设备、电子鼻、电子舌等智能设备之间的协同效应。

3.1技术层次的交互性

电子视觉系统已经较为完善，不论从色彩还是形状，都能为茶叶的干茶、茶汤以及叶底等提供高效的智能采集，可以指导茶叶生产与消费。电子鼻和电子舌的应用均是为了分辨茶叶的分子成分，但其区别是电子鼻不仅可以定性、定量的检测茶汤香气成分，还可以检测干茶香气成分，这与电子视觉系统的干茶检测有机联系起来；电子舌对茶汤滋味的“品尝”与电子鼻“闻到”的茶香相关联，可以更全面、客观的评定一杯茶汤的品质。

3.2软件系统的兼容性

现代计算机系统均是依靠几种计算机语言编程软件，故以上各种检测系统间的相互兼容合作，在兼容性的计算机系统，如Windows XP系统、Windows 7系统下均能够运行，数据处理软件虽然针对各种设备有不同软件，但是综合处理分析可以通过生物统计软件及画图软件完成。

3.3资源信息的共享性

对于茶叶品质鉴定的香气成分和味觉成分已有数据库模型可供查询和应用，同时，茶叶品质鉴定中还在发现新的化学成分，此项数据库正在不断完善中。但是，把茶叶品质鉴定中的各个感官和化学成分定性定量相互联系还不够完善，尤其是我国茶叶品种繁多，且近年来和以后还会研发出新的茶叶品种的条件下，这一方面工作还是任重而道远。

4　结　语

在茶叶品质鉴定中，计算机系统的开发和利用至关重要，通过大量的数据采集，分析数据的准确性和可靠性，然后引入到软件中，对茶叶的品质进行鉴定，科学的对茶汤的澄清度、香气以及滋味进行评价，扫除掉了人为不客观的经验判断，这样是茶叶品质评价的最大保证。相信不远的将来，在利用了科学的计算机系统对茶叶品质进行科学的划分和筛选，会使得品尝在我们口中的茶叶更加芬芳，更加回味悠长。

参考文献

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［3］金翠云，崔瑶，王颖.电子鼻及其在各领域的最新研究进展［J］.传感器世界，2010（3）：6-10

［4］吴坚，刘军，傅敏.一种基于电子舌技术的绿茶分类方法［J］传感技术学报，2013（19）：963-965

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