近红外光谱技术在茶叶上的研究进展

陈玲 包福书 韩波 刘杨

摘   要：近红外光谱技术是一种可以用于茶叶质量检测的技术，相较于以往的茶叶质量检测手段，该技术检测效果更好。从近红外光谱技术入手，讨论近红外光谱技术在鲜叶原料控制中的研究，并分析了如何在茶叶加工过程和成品茶检验中的应用，希望对相关研究者有所帮助。

关键词：近红外光谱技术;茶叶;研究进展

文章编号： 1005-2690（2019）16-0034-01       中图分类号： S571.1       文献标志码： A

我国有着悠久的茶文化历史，在人们生活水平不断提升的现在，对茶叶的品质也有了更高要求。为保证茶叶质量，需要对茶叶原料、加工等环节进行质量控制，这样才能满足消费者需求。目前，检查茶叶质量还大量使用人工抽检的方法，该方法受主观因素影响可控性不足，茶叶的安全性和质量稳定性不容易保证。近红外光谱技术具有快速、无损的特点，便于对茶叶生产过程进行监督，所以该技术在近年来得到广泛的利用。本文对近红外光谱技术的相关内容进行了综述。

1   近红外光谱技术概述

近红外光是一种波长范围在780～2 526 nm的电磁波，利用近红外光可以对样品含氢基团的倍频、差频、合频叠加吸收，展示出样品的分子结构以及组成状态，最终分析出化学成分、物理性质。相较于传统的分析方法，该技术可以不破坏样品，也不用使用化学试剂，进而对样品实时状态进行监测。基于这种优势对茶叶生产的不同过程进行分析和监控，其中包括原料控制、加工控制、成品检验[1]。

2   近红外光谱技术在鲜叶原料控制中的应用

2.1   茶鲜叶的品质分析

茶叶的品质和鲜叶质量有直接关系。王胜鹏等提出质量系数的计算方法，并以此判断茶鲜叶质量，在检测中利用了近红外光谱技术检测茶鲜叶内含物含量，以此对其嫩度进行评价，进而实现了对茶鲜叶质量的快速评价，准确性也较高。对于相关研究，安徽农业大学团队将黄山毛峰茶鲜叶进行了研究，建立了近红外预测模型，其中包括含水率、全氮量和粗纤维含量，进而研发出茶鲜叶质量近红外光谱分析仪，目前已经投入生产线[2]。

2.2   茶鲜叶的产地鉴别分析

茶叶的质量和产地对茶鲜叶售价也有关键影响。通过对茶鲜叶的产地分析，可以把握当地茶叶的整体品质，其中王胜鹏等将白果乡、芭蕉乡和咸丰县作为研究试点，在茶鲜叶分析上用主成分分析法、人工神经网络作为产地鉴别方法，最终证实判别率达到了100%，并且判别效率很高，该成果也为其他地区进行茶鲜叶的品质控制提供了有益探索。

3   近红外光谱技术在茶叶加工中的应用

鲜叶原料对茶叶品质有根本性的影响，同样加工技术也是确保制茶品质的关键因素。现在茶叶在生产加工环节很多都依赖于茶叶加工师傅，其中会有人为因素影响对茶叶品质的判断。随着近红外光谱分析技术的大力推广，可以随时对茶叶在制品中的质量指标进行测定，也可以为后期的加工工艺提供借鉴作用。具体来说，对该技术的利用主要是检测茶叶生产过程的茶叶含水量。对此，宁井铭等设计出杀青自动化控制生产线，并且结合了PLC控制系统，解决了由于季节差异、鲜叶大小、内部含水量的不同对杀青叶质量影响的问题。与此同时，对茶叶其他质量指标的检测也在加强探索，如近红外光谱偏最小二乘法的利用就可以檢测茶红素质量分数，而近红外光谱结合人工神经网络的方法则用于控制发酵程度。但是我国的近红外技术用于茶叶加工过程还需要加强研究，最终实现实时监控茶叶生产期间成分动态变化[3]。

4   近红外光谱技术在成品茶检验中的应用

4.1   成品茶的产地溯源

常言道“高山云雾出好茶”，在不同的茶产地会受到气候、降水、土壤等因素的影响，造成有机成分存在差异，可以通过近红外光谱反映出来，进而实现产地溯源。在当前的茶叶生产中，商家更加注重品牌意识，所以在成品茶检验中也开始更多地利用近红外技术，部分地区已经建立了茶叶产地判别模型。同时，茶叶也会受到年份、环境以及保存条件的影响，造成 NIR 模型不能准确判断产地，所以在今后的模型研究中也要加强相关的研究，提升模型的适应性[4]。

4.2   茶叶种类识别

对于茶叶种类识别来说，近红外光谱技术要和化学、计量学方法结合起来，判别不同茶类、同一茶类不同品类，如红茶、绿茶和乌龙茶就可以基于近红外光谱技术，利用支持向量机、K 最近邻法等进行区别和品质判定。

4.3   成品茶生产时间的判别

我国对于近红外光谱的利用处于起始阶段，对成品茶的年份鉴别更需要加强研究。根据相关报道，不同年份茶样经过近红外光谱分析在以下方面存在差异：a峰形、b吸收峰强度、c峰频率。由于茶叶生产时间较早，所以化学成分也会逐渐流失，这样近红外光的吸收值也会开始降低[5]。唐林、王胜鹏、马健等利用近红外光谱对不同年份的普洱茶作聚类分析发现，识别准确率在90%以上。

4.4   茶叶的品质评价与定级定价

对于茶叶品质的检测，潘燕飞的研究对象为花茶、绿茶、乌龙茶、普洱茶，证实不同等级的茶叶品质会导致特征谱带出现一些指标的差异，该研究为不同品质茶叶的鉴别提供了依据。对此，阎守和利用了近红外光谱法试评了德国红茶、日本绿茶的品质和市场价格的相关性。也有学者建立了茶叶品质因子和茶叶等级的模型，诸多的研究都证明近红外光谱评价技术和感官评价存在一致性[6]。

参考文献：

[ 1 ] 聂钰洪，周晓微，张蓓，等.近红外分析技术在茶叶检测方面的研究进展[J]. 现代农业科技，2016（4）：289-290.

[ 2 ] 蔡海兰，李琛，杨普香.基于近红外光谱技术的茶叶质量过程控制研究进展[J]. 蚕桑茶叶通讯，2016（6）：18-22.

[ 3 ] 苏东林，张菊华，李高阳，等.近红外光谱结合化学计量学在茶籽调和油品质检测中的应用研究进展[J].中国食品学报，2018（7）：332-338.

[ 4 ] 张东亮.基于可见/近红外光谱技术的夏秋茶提取液氧化过程在线监测研究[D].镇江：江苏大学，2016.

[ 5 ] 王铭海，龙娇，朱晓琴，等.近红外与高光谱成像技术在茶叶质量安全控制中的应用[J].现代农业科技，2017（12）：273-274.

[ 6 ] 李露青，张正竹.近红外光谱技术在茶叶质量安全领域的应用[J].食品安全质量检测学报，2015（5）：1530-1535.

（收稿日期：2019-09-20）