近红外光谱技术和其在茶叶上探究进展

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1、近红外光谱技术和其在茶叶上探究进展　　摘要：主要介绍了近红外光谱技术的原理和特点，综述了近红外光谱技术在成品茶和茶鲜叶上的研究进展，分析了该技术在成品茶和茶鲜叶上应用的问题，重点展望了该技术在茶鲜叶上的应用前景。关键词：茶叶；近红外光谱；应用；预测模型中图分类号：S571.1；O657.33文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）23-5665-04近红外光谱区域是在1800年由Hershel观察到的[1]，它介于可见光（VIS）和中红外光（MIR）之间，波长范围为780～2526nm。由于受到基础研究的限制，在20世纪5

2、0年代以前，近红外光谱技术一直没有得到实际应用，直到20世纪60年代初期以后，一些简易的近红外光谱仪才开始在农副产品分析中得到应用[2]。但由于近红外光谱技术具有自身灵敏度低、抗干扰性差等缺点，使其逐渐被人们所淡忘。20世纪80年代以后，随着计算机技术和仪器分析技术等的发展和应用，近红外光谱的价值也被重新认识，研究者针对近红外光谱技术开展了广泛的研究[3]。自此之后，近红外光谱技术得到了巨大的发展，并且已经成为一门独立的分析技术[4]。1近红外光谱技术的原理和特点141.1近红外光谱技术的原理近红外光是肉眼看不见的光线，当近红外光谱照射

3、到农业物料上时，其中的官能团（O-H，N-H，C-H）吸收与其固有振动频率相一致的光线。近红外光谱技术就是利用物料的这种特性，连续地改变近红外光谱的频率，使通过试样后的近红外光谱在某些波长范围内减弱（被吸收）或加强（不吸收），透射过的光线携带有机物的组分和结构信息，通过检测分析透射或反射光谱的光密度，从而得出该组分含量。应用近红外光谱技术检测农产品的主要流程是：收集具有代表性的样品，采集样品的近红外光谱；用标准方法（如国家标准）测定样品的化学成分含量；通过数学方法将光谱数据和化学测定数据进行关联，建立数据模型；分析未知样品时，先扫描待测

4、样品的近红外光谱，利用建立的模型计算出待测样品的成分含量值。1.2近红外光谱技术的特点14近红外光谱技术作为一种迅速发展起来的高新分析技术[5]，它具有几个特点。①样品不需预处理：近红外光谱分析样品时，样品无需溶解、消化、萃取等预处理过程便可以对样品进行快速、无损分析。②可以用于漫反射技术：近红外光谱在照射到分析样品时，在样品中传播的散射效应大，在样品内部发生漫反射效应，携带样品内部信息而被检测器检测，非常适合在线分析。③属于绿色分析技术：近红外光谱分析不消耗化学试剂，不会造成污染。此外，它的光子能量低（1.65～0.50eV），不会对

5、检验者造成伤害。④常用于有机分析：近红外光谱区的信息反映的是样品内部C-H、N-H和O-H等含氢集团物质的合频与倍频吸收信息，因此，它几乎可以用于所有与含氢集团有关的样品化学性质与物理性质分析，较少用于无机物分析。由于近红外光谱技术具有很多优点，目前近红外光谱技术已经广泛应用于中药药物原料分析[6]、包装材料分析[7]、辅料识别、成药鉴别[8]、天然药物鉴别、药物混合过程监控[9]等方面，显示了广泛的应用前景。2近红外光谱技术在茶叶上应用的研究进展2.1近红外光谱技术在成品茶上应用的研究进展2.1.1定量研究14近红外光谱技术应用于成品

6、茶的定量研究中，主要集中在对茶叶的内含成分进行快速检测以及茶叶等级的精确定级方面。①茶叶含水量的快速检测：茶叶含水量是一个非常重要的检测指标，其含量高低影响着茶叶的质量。为此，刘辉军等[10]应用径向基函数建立了绿茶的水分检测模型，预测的相关系数为0.933，实现了水分的快速检测。②茶多酚的快速检测：茶多酚在人体有清除自由基和杀菌抗癌等功效，是茶叶中的重要成分之一，Chen等[11]应用偏最小二乘法建立了其近红外光谱预测模型，相关系数为0.989。③茶叶的抗氧化活性快速检测：茶叶的抗氧化活性能力检测目前应用的为TEAC法，但Luypae

7、rt等[12]以中国、西班牙和比利时的绿茶为原料，应用主成分回归方法建立了茶叶抗氧化活力的近红外光谱预测模型，相关系数为0.925。④咖啡碱的快速检测：咖啡因具有兴奋神经中枢、提神醒脑的功能，也是茶叶中的重要滋味物质之一。罗一帆等[13]应用偏最小二乘法建立了咖啡碱的近红外预测模型，相关系数达到0.996。⑤茶黄素和茶红素的快速检测：发酵茶中的茶黄素和茶红素等对人体有降血糖、降血压和增强免疫力的作用。龚加顺等[14]以云南功夫红茶、红碎茶和乌龙茶为原料，配制成不同浓度的140个茶饮料样品，然后利用偏最小二乘法建立了茶黄素和茶红素的检测模

8、型，相关系数分别为0.860和0.990。还对茶叶中纤维素和总氮量等成分含量进行了快速预测[15，16]。茶叶等级的确定目前主要依靠人工感官审评方法，很容易受到外界环境因素的影响而存在很大的不确定性。而液相