红茶感官品质及成分近红外光谱快速检测模型建立

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1、第34卷第24期农业工程学报Vol.34No.243062018年12月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringDec.2018红茶感官品质及成分近红外光谱快速检测模型建立11111,2※董春旺，梁高震，安霆，王近近，朱宏凯（1.中国农业科学院茶叶研究所，杭州310008；2.哥本哈根大学食品科学系，菲特烈堡999017，丹麦）摘要：以在发酵过程中小叶种工夫红茶为研究对象，分别建立了基于近红外光谱检测技术的感官品质评分和理化品质指标（茶黄素、茶红素、茶褐素、儿茶素

2、和酚氨比）的定量分析模型。在模型建立过程中，探讨了特征变量优选方法对预测模型的影响。首先，对获取的近红外光谱数据进行标准正态变量变换法（standardnormalZtransformation，SNV）预处理，进而采用联合区间偏最小二乘回归（synergyintervalPLS，Si-PLS）、随机蛙跳算法（shuffledfrogleapingalgorithm，SFLA）、竞争性自适应权重取样法（competitiveadaptivereweightedsampling，CARS）和连续投影（successiveprojecti

3、onsalgorithm，SPA），筛选出各品质指标的最优特征波长变量；最后基于优选波长分别建立各发酵品质指标的偏最小二乘法（partialleastsquaresregression，PLS）线性预测模型和支持向量机（supportvectorregression，SVR）非线性预测模型。模型结果比较表明，Si、CARS、SFLA和SPA等变量筛选方法可有效压缩变量，以及进一步提高模型精度。非线性模型的预测均方根误差值（root-mean-squareerrorofprediction，RMSEP）均明显小于PLS模型，相关性系数（

4、correlationcoefficient，R）和相对分析误差（relativepercentdeviation，RPD）均高于PLS模型。对于红茶发酵品质的检测上，非线性模型性能优于线性模型。感官品质、茶褐素和儿茶素的最优变量SVR预测模型的RPD值分别为3.923、3.234和5.462，酚氨比和茶红素模型的RPD值分别为2.815和2.223。除茶黄素的评价模型外（RPD为1.77），基于最优特征波长的各品质指标SVR模型的RPD值均大于2，表明模型具有极好的预测性能。研究结果为实现工夫红茶发酵品质的近红外光谱快速检测的实际应

5、用奠定理论基础。关键词：近红外光谱；发酵；无损检测；红茶；发酵品质；变量筛选；化学计量学doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.037中图分类号：TS272.2文献标志码：A文章编号：1002-6819(2018)-24-0306-08董春旺，梁高震，安霆，王近近，朱宏凯.红茶感官品质及成分近红外光谱快速检测模型建立[J].农业工程学报，2018，34(24)：306－313.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.037http://www.tcsae.orgD

6、ongChunwang,LiangGaozhen,AnTing,WangJinjin,ZhuHongkai.Near-infraredspectroscopydetectionmodelforsensoryqualityandchemicalconstituentsofblacktea[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2018,34(24):306－313.(inChinesewithEnglishab

7、stract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.037http://www.tcsae.org并影响味觉强度、浓度和鲜爽度。茶多酚呈“苦”味，0引言而茶氨酸呈“甜”味，合适的酚氨比是形成茶汤的“鲜”红茶是世界上贸易量最大的茶类，具有清除体内自味特征。[1-5]由基和抗氧化等保健作用发酵是以儿茶素为主体的多此外，发酵中叶面色泽发生显著变化（由绿色到古[6]酚类化合物发生酶促氧化反应，生成水溶性的有色氧化铜色，再到褐色），本质是色素类物质含量及组成比例产物茶黄素（theaflavins，TFs）

8、、茶红素（thearubigins，[10]变化的表象。国内外红茶生产中，主要通过观察这种[6]TFs）、茶褐素（theabrownine，TFs）和芬香类物质，颜色表象变化，凭借经验判断发酵品质适度，制茶学称最终形成了