名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究

名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 独创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ,是本人在导师的指导下,独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果,也不包含为获得江苏大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名: 星专访 力,年石月侈日学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊光盘版电 子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或 其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致,允许论文被 查阅和借阅,同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数 据库》并向社会提供查询,授权中国学术期刊光盘版电子杂志社将本论文编 入《中 国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布包括刊 登授 权江苏大学研究生处办理。 本学位论文属于不保密口。 一一’。 ’ ? ’ ?,:名彭苏 学位论文作者签名;黝伯 ,年月弓日 。忉?年易羁 力 分类号 卫兰刍乡 密级 墨五 .........................。............? 编号&盟艺盆鲤丛一 博士学位论文 名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 指导教师 黄星褒塾援 申请学位级别 墟士专业名称壅亡晶加王丞墼蘧王程 论文答辩日期 论文提交日期兰玺垒目 笙鱼月 学位授予单位和日期 江菱太堂 笙 且 答辩委员会主席 评阅人 年月: : ..: :. ? ,一摘要 摘要 目前,国内外对茶叶品质评价仍采用感官审评 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 为主,结合理化方法进行 综合 评价,但感官审评方法经验性较强,审评结果随机性大,重复性差,而理化方 法存在 耗时长、费用高等缺陷,且是一种有损检测方法。为弥补这些方法的不足, 本研究以 碧螺春名优绿茶为对象,利用计算机视觉技术、高光谱成像技术、测色技术、 电子舌 和近红外光谱技术,对名优绿茶感官品质的仪器表征方法进行研究,探索茶叶品质各 感官评价项目的仪器化分析方法,用量化指标评价其品质,从而规范茶叶市场。本论 ’ 文主要研究内容如下: .研究基于计算机视觉技术和高光谱成像技术的名优绿茶外形感官品质的仪器 表征方法。采用计算机视觉系统获取干茶叶的可见光图像,分别提取图像的个颜 色特征和个纹理特征,建立这些特征变量与名优绿茶外形感官评分之间的偏最小 二乘回归模型和神经网络.触蝌模型。结果表明.模型性 能更好,该模型对预测集样本的预测均方根误差为.,相关系数砌 为.。采用高光谱成像系统获取干茶叶外形的高光谱图像,对每幅高光谱图像, 用主成分分析方法优选出个特征波长下的灰度图像;分别提取每个特征波 长图像的个颜色特征和个纹理特征,则对每个样本共提取个特征;利用 和方法分别建立这些特征变量与名优绿茶外形感官评分之间的相关模型。 结果表明?模型的预测性能更好,该模型的为.,为.。 对比基于上述两种技术建立的模型性能,得出基于计算机视觉技术建立的模 型性能都 要好于基于高光谱成像技术建立的模型的。 .研究基于测色技术的名优绿茶汤色感官品质的仪器表征方法。利用色差计获 取茶汤的色度值,分别采用逐步回归方法和方法提取茶汤的汤色特征变量,比 较两种方法提取特征信息的效果,得出利用方法提取的特征变量建立的模 型性能更好。然后利用方法提取汤色特征变量,分别利用方法和. 方法建立这些特征变量与汤色感官评分之间的相关模型,结果表明.模型的 预测性能更好,该模型对预测集样本的为.,为.。 .研究基于化学分析仪器方法、近红外光谱技术和电子舌技术的名优绿茶滋味 感官品质的仪器表征方法。利用高效液相色谱法和分光光度法测定茶汤中的种主江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 要滋味成分:茶多酚、氨基酸、咖啡碱、没食子酸,表没食子儿茶素、儿茶 素、表没食子儿茶素没食子酸酯、没食子儿茶素没食子酸酯、 表儿茶素没食子酸酯和儿茶素总量,分别采用和.方法建立绿 茶滋味感官评分与种滋味成分含量之间的相关模型。结果表明建立的.模 型性能好于模型的,该模型的为.,为.。采用近红外光谱 仪获取干茶叶的光谱数据,使用方法提取光谱特征变量,分别建立绿茶滋味感 官评分与近红外光谱特征变量之间的和?模型,结果表明.模型 预测结果好于模型的,该模型的为.,为.。采用电子舌获 取茶汤的传感器响应值,分别采用和.方法建立绿茶滋味感官评分与电 子舌传感器响应值之间的相关模型,结果表明.模型的预测结果更好,该模 型的为.,为.。对比基于上述三种技术建立模型的性能,得出基 于电子舌技术建立的模型性能最好,而基于化学分析仪器方法建立的模型性能最差。 .研究基于计算机视觉技术和高光谱成像技术的名优绿茶的叶底感官品质的仪 器表征方法。采用计算机视觉系统获取干茶冲泡后剩余叶底的可见光图像,提取每幅 图像的个颜色特征和个纹理特征,分别采用和方法建立这些特 征变量与名优绿茶叶底感官评分值之间的相关模型。结果表明.模型性能更 好,该模型的为.,为.。采用高光谱成像系统获取叶底的高光谱 图像,用方法优选出每幅高光谱图像中的个特征波长下的灰度图像;从每个 灰度图像中,分别提取个颜色特征和个纹理特征,则对每个样本共提取个特 征。然后分别建立这些特征变量与叶底感官评分值之间的模型和.模型, 结果表明.模型的预测性能更好,该模型的为.,却为.。 对比基于上述两种技术建立的模型性能,得出基于计算机视觉技术建立的模型性能都 要好于基于高光谱成像技术的。 .探讨名优绿茶滋味品质化学评价的近红外光谱表征方法和电子舌表征方法。 以绿茶滋味化学鉴定法为参考测量,分别建立基于近红外光谱技术和电子舌技术的绿 茶滋味品质快速评价模型。在名优绿茶滋味品质的近红外光谱预测模型建立过程中, 利用联合区间偏最乘法结合遗传算法优选特征变量,结果表明 由这些方法优选出的个变量建立的预测模型,即能达到很好的预测效果,模型的 为.,为.。分别采用方法和最小二乘支持向量机. ?摘要 方法建立名优绿茶滋味品质的电子舌预测模型,结果表明建立的.模型性能 优于模型的,.模型对预测集样本的为.,为.。 本研究旨在提高茶叶品质感官审评结果的客观性和确定性,为茶叶品质检测制定 科学合理、统一量化的评价 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 提供参考依据,研究结果能为茶叶品质的量化评价的 仪器化开发提供研究基础。 关键词:名优绿茶,无损检测新技术,感官评价,绿茶滋味化学鉴定 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 . ,, . ? .,。 ? . . “” .’ ? .,. . : 百 . . .’ . .. . .,. ., ., ; , . ’ . 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究? , ... . . . .. ’. ?.,.? . .., . ,,八,, , . ? ’,. , .... . . ? ’ ?. . . , . . ’ ?., .. 砌. . ,. . . .?’.. ? , 却 ..,., . , ? ., ; . ’.. . . .. . ’ . . . .,..,. .?江苏大学博士学位论文:’名优绿茶品质感官评价的仪器化表 征研究. ., 砌 . ., . : ,,?目 录 目 录 第一章绪论??。??。 .我国茶业产业的发展状况??. .茶叶品质检测方法及研究现状??。 ..茶叶品质的常规检测方法. ...茶叶品质的感官审评方法...茶叶品质的理化检测方法?. ...茶叶品质常规检测方法存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .. ..茶叶品质的快速、无损检测新技术研究现状? ...基于计算机视觉技术的茶叶品质检测研究. ...基于电子舌技术的茶叶品质检测研究??.. ...基于电子鼻技术的茶叶品质检测研究??. ...基于测色技术的茶叶品质检测研究。 ...基于近红外光谱技术的茶叶品质检测研究 ...基于高光谱成像技术的茶叶品质检测研究 .研究的目的和意义? .论文研究对象确定及研究的主要内容??. ..研究对象确定?. ..研究的主要内容?. .小结第二章名优绿茶外形品质感官评价的仪器表征??。 .基于计算机视觉技术的名优绿茶外形品质感官评价的仪器表征 ..试验材料与方法? ...茶叶样本收集??~ ...绿茶外形品质的感官审评? ...试验装置及干茶叶的可见光图像采集...干茶叶可见光图像特征提取 ...模型建立方法及评价指标? ..结果与讨论??。 ...茶叶外形品质的感官审评结果分析 ...偏最小二乘回归模型建立及预测? ... 神经网络.模型建立及预测??。 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 ... 模型与.模型结果比较.基于高光谱成像技术的名优绿茶外形品质感官 评价的仪器表征 ..材料与方法 ...茶叶样本收集及茶叶外形品质的感官审评. ...试验装置及干茶叶的高光谱图像采集...干茶叶的高光谱图像标定.. ..结果与讨论?:?. ...高光谱图像区域的选择??. ...特征波长图像的选取??.. ...特征波长图像的颜色特征和纹理特征提取 ...偏最乘回归模型建立及预测 ... 神经网络.模型建立及预测 ... 模型与.模型结果比较??。 .名优绿茶外形品质感官评价的不同仪器表征方法比较?. ./、结第三章名优绿茶汤色品质感官评价的仪器表征??。。 .茶叶汤色品质的测色技术检测原理 .试验材料与方法??.. ..试验仪器? ..茶叶样本收集?.. ..绿茶汤色品质的感官审评 ..茶汤的色度值测定 .结果与讨论? ..茶叶汤色品质的感官审评结果分析?.. ..茶汤色差测定值与感官审评结果的相关性分析??. ..基于逐步回归方法的特征变量提取及模型建立 ..基于主成分分析方法的特征变量提取及模型建立? ..逐步回归方法与方法提取特征变量建立的模型结果比较??. .. 神经网络.模型建立? .. 模型与.模型结果比较?。 .,、结第四章名优绿茶滋味品质感官评价的仪器表征.基于化学分析方法的 名优绿茶滋味品质感官评价的仪器表征? ..试验材料与方法.. 目 录 ...试验仪器与材料...茶叶样本收集. ...绿茶滋味品质的感官审评? ...游离氨基酸总量测定 ...茶多酚含量测定??.. ...咖啡因和儿茶素单体含量测定..结果与讨论??. ...茶叶滋味品质的感官审评结果分析 ...茶叶内滋味化学成分含量分析??. ...偏最乘回归模型建立及预测 ... 神经网络.模型建立及预测... 模型与模型结果比较??.. .基于近红外光谱技术的名优绿茶滋味品质感官评价的仪器表征 ..近红外光谱技术预测绿茶滋味感官品质的基本原理. ..近红外光谱技术预测绿茶滋味感官品质步骤. ..试验材料与方法.. ...试验材料??. ...绿茶滋味品质的感官审评??二二二:二??。 ...近红外光谱采集及光谱预处理??. ..结果与讨论??。 ...偏最小二乘回归模型建立及预测. ... 神经网络.模型建立及预测... 模型与模型结果比较.基于电子舌技术的名优绿茶滋味品质感官评价的仪器 表征..电子舌预测绿茶滋味感官品质的基本原理?. .. .电子舌系统. ..试验材料与方法. 。..试验材料及绿茶滋味品质的感官审评...电子舌传感器数据采集..结果 与讨论??.. ...偏最小二乘回归模型建立及预测 ... 神经网络.模型建立及预测??。 ... 模型与.模型结果比较 .名优绿茶滋味品质感官评价的不同仪器表征方法的结果比较? 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 .小结第五章名优绿茶叶底品质感官评价的仪器表征 .基于计算机视觉技术的名优绿茶叶底品质感官评价的仪器表征. ..试验材料与方法? ...茶叶样本收集 ...茶叶底品质的感官审评...试验装置及叶底可见光图像采集? ...叶底可见光图像特征提取? ..结果与讨论 ...茶叶叶底品质感官审评结果分析。 ...偏最小二乘回归模型建立及预测. ... 神经网络?模型建立及预测 ... 模型与.模型结果比较??. .基于高光谱成像技术的名优绿茶叶底品质感官评价的仪器表征 ..材料与方法??. ...茶叶样本收集及叶底品质感官审评 ...试验装置及叶底高光谱图像采集。 ...叶底高光谱图像的标定..结果与讨论 ...高光谱图像波段的筛选...高光谱图像的特征波长优选及特征图像提 取?.. ...图像的颜色特征和纹理特征提取。 ...偏最小二乘回归模型建立及预测 ... 神经网络.模型建立及预测 ... 模型与.模型结果比较 .名优绿茶叶底品质感官评价的不同仪器表征方法比较? .,、结..... 第六章名优绿茶滋味品质化学评价的的仪器表征?. .基于近红外光谱技术的名优绿茶滋味品质化学评价的仪器表征 ..试验材料与方法?。 ...茶样准备及茶汤溶液制备? ...茶汤近红外光谱采集. ...茶汤原始光谱预处理 ...氨基酸、茶多酚光密度值测量及滋味总得分值计算?。 目 录 ...特征变量筛选方法?.. ..结果分析与讨论?. ...基于特征光谱区间筛选??。 ...基于特征变量筛选...? ... .模型结果 ...模型性能比较与讨论?...?. .基于电子舌技术的名优绿茶滋味品质化学评价的仪器表征..试验材料与方 法 ...样本收集及茶汤制备??. ...电子舌传感器响应值采集 ...氨基酸、茶多酚光密度值测量及滋味总得分值计算?. ..结果分析与讨论 ...偏最、乘回归模型建立及预测??.. ...最小二乘支持向量机.模型建立及预测?.. ... 模型和.模型结果比较.本章小结第七章结论与展望 .论文的主要结论.论文的主要创新点? .展望?。 致 参考文献...??. 博士期间发表论文。...? 博士期间申请专利?. .??...............................博士期间参与 研究课题.... 博士期间获得的个人荣誉附录??.。?.?。.??.。 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 缩略词索引 主成分分析法 一血 ? 交互验证均方根误差 叫 预测均方根误差 ?? 相关系数偏最小二乘算法 神经网络 ??? ??表没食子儿茶素 一.儿茶素 ??巳 表没食子儿茶素没食子酸酯 ..没食子儿茶素没食子酸酯 ?一 表儿茶素没食子酸酯 ??标准正态变量变换 间隔偏最小二乘法 ??玛 ?? 遗传算法 最小二乘支持向量机第一章绪论 第一章绪论 .我国茶业产业的发展状况 茶是一种有益于人体健康的天然保健饮料,目前已成为世界上消费量最大的 饮料 之一。茶叶 七.是中国的主要经济作物之一,据 年中国茶叶行业发展报告对外公布【】,年中国茶叶种植面积万公顷和产 量.万吨均居世界第一。出口量.万吨和出口金额.亿美元均 居世界第二,茶业农业产值达亿元。据海关统计,年我国茶叶出口到 多个国家和地区,出口量万吨,创汇.亿美元;其中绿茶是最主要的出口贸 易品种,为.万吨,出口金额为.亿美元’】。茶叶在农业产业结构调整、农 民增收和出口创汇等方面具有十分重要的地位和作用。 在中国的茶叶产业中,名优茶正在取代大宗茶,成为茶叶产业的主导产品,名优 茶的迅速发展有力地提升了茶叶的质量与茶叶产业的效益。全国名优茶产量从 年.万吨快速增长到年的.万吨,以平均每年.%的速度增长。到 年名优茶产量占总产量的.%,但产值却占了茶业总产值的.%【。名优茶在茶 叶产业的产值中占有非常重要的比值,与此不相适应的是,我国茶叶行业的检测和分 级技术相对落后,难以客观、快速对茶叶品质好坏和级别做出判断,致使国内名优茶 市场较混乱,存在着严重的以次充好、以假乱真现象。这不仅损害了消费者利益,也 不利于名优茶的品牌保护,严重影响到茶叶产业的可持续发展。同时随着发达国家绿 色技术标准的提高,贸易壁垒的限制,我国茶叶出口也面临着新的挑战,要改变目前 茶叶行业以次充好、鱼目混珠的不良状况,除加强市场监管外,提高茶叶品质检测的 技术水平,强化科学检测手段,是当前亟待解决的问题。 .茶叶品质检测方法及研究现状 茶叶内含有人体所必需的蛋白质、氨基酸、维生素等多种营养成分,还含有茶多 酚、咖啡碱等多种药效成分。研究表明,这些药效成分具有降血脂、抗癌、预防心血 管疾病、延缓衰老、减肥等多种功效眇】。茶叶品质的好坏,直接跟茶叶内这些有益 成分含量及比例有关。江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 茶叶品质检测主要以茶叶感官审评和理化检测两种常规检测方法为主。随着计算 机技术的发展,快速、无损检测新技术在茶叶的品质检测中逐步得到应用。茶叶品质 的检测发展经历了三个阶段,第一阶段为茶叶品质的感官审评方法,该方法是由有经 验的评茶专家依靠视觉、嗅觉、味觉和触觉对茶叶品质的审评项目一形状、汤色、香 气、滋味和叶底特征逐项做出评价。第二阶段为茶叶理化检测方法,从世纪 年代起,随着现代分析测试仪器的使用,国内外研究者开展了茶叶内部成分的理化检 测研究,探讨茶叶的品质状况与茶叶内部成分含量的关系,从计量的数据来 鉴定茶叶 品质的优劣,这个阶段建立了茶叶品质的感官审评和理化检测方法相结合的综合评 定。第三阶段为世纪末发展起来的茶叶品质检测的新技术评价方法,包括:计算 机视觉技术、光谱技术、电子鼻、电子舌等【】。随着计算机技术和传感器技术的发展, 国内外研究者将上述新技术应用于茶叶品质的快速、无损检测中,为茶叶品质的量化 评价提供了广阔的前景,也是茶叶品质检测技术的发展趋势。但目前将快速、无损检 测新技术代替评茶师的相应各部分感官来对茶叶品质进行评价还处于初步研究阶段。 ..茶叶品质的常规检测方法 目前世界各国对茶叶品质好坏、等级划分、价格的确定,主要以感官审评方法为 主,并以理化检测方法为辅进行综合评判。 ...茶叶品质的感官审评方法 茶叶品质感官审评方法是一种古老而又有效的评价方法,该方法主要针对茶叶品 质、等级、制作等质量问题进行评判,具体审评内容包括茶叶外形、汤色、香气、滋 味和叶底五项评价项目。茶叶品质感官审评过程包括取样、把盘、干茶审评外部品质、 开汤审评内部品质以及结果分析,整个过程由经验丰富的评茶师及辅助人员在规范的 评茶实验室完成川。感官审评结果是否准确,除与评茶师的经验有关外,还与环境条 件、设备条件、规定有序的评茶方法如评茶用具、评茶水质、茶水比例、评茶步骤 及方法等有关,这些环节中任一环节控制不当,都将导致审评结论出现偏差【】。 为了优化茶叶感官审评方法,傅志民【】提出了建立大众化的评茶人员的招募、培 训和进退机制,注重审评环境的规划以及审评实验的设计,同时探索出感官审评的辅 助评价仪器来弥补评茶员在某些方面的不足。张利平】就茶叶感官审评过程中如何减 少误差进行分析,认为提高审评结果准确度的关健在于理论与实践经验相结合,严格 第一章绪论 控制环境和设备等评茶条件,保证评茶人员的良好操作规范。相对于大宗茶,名优茶 具有其独特的品质,因此沿用传统的感官审评方法对于颇有讲究的名优茶的 感官审评 不完全适用,在某些方面不能很好地反映名优茶的品质特征。针对名优茶的感官审评, 龚淑英】提出了系统的专门用于名优绿茶的感官审评方法以及具体的技术要点。一些 研究者对名优茶的冲泡条件包括冲泡时间、冲泡温度、使用水质等也进行了大量探索 和研究【。 ...茶叶品质的理化检测方法 随着现代分析测试仪器的出现,国内外许多高校和研究机构开展了茶叶内部成分 的理化检测研究,探索了茶叶的颜色、滋味、香气等物理特征与其内部化学成分之间 的关系,研究茶叶内部的组成成分及含量与茶叶品质的关系,用量化的数据来评价茶 叶品质的好坏,如茶汤的水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱等与茶叶品质之间的关 系。】等用理化方法测定红茶的化学成分,并分析了化学成分与茶叶品质的 关系,得出茶黄素是与红茶品质关系最密切的成分。等】研究了红茶 感官品质与其茶鲜叶中化学成分之间的相关关系,得出茶鲜叶中的多酚类、表儿茶素 没食子酸酯、表没食子儿茶素没食子酸酯含量以及茶黄素类物质 与茶叶的感官评价呈正相关。等【】研究发现绿茶中氨基酸和儿茶素与感官评分 密切相关。等】研究了肯尼亚红茶的化学成分与感官评分之间的量化关系。 王月根等【】研究了茶叶内部成分含量与茶叶感官品质的关系,研究表明氨基酸与粗纤 维含量可以作为茶叶理化审评的指标。程启坤【研究表明氨基酸与滋味鲜度密切相 关、茶多酚与滋味浓度密切相关、氨基酸与茶多酚的比值与滋味醇度密切相关,并拟 定了绿茶滋味化学鉴定公式,由多个绿茶样本验证了此公式的适用性,发现利用 该公式计算得出的滋味得分与感官审评结果吻合率较高。施兆鹏等【】研究认为夏季绿 茶中儿茶素和茶多酚总量与茶叶的苦涩味呈显著正相关。杨亚军】研究表明茶多酚总 量、儿茶素总量及、、等与绿茶品质呈显著的二次曲线关系。 ...茶叶品质常规检测方法存在的问题 茶叶品质感官审评方法的发展时间较长,经过研究者对该方法的大量优化探索研 究,其检测方法和步骤相对规范,已在茶叶生产和贸易中形成了共识。尽管如此,该 方法仍存在诸多缺陷,如感官审评人员要经过专业培训,审评结果受到评茶 师的嗜好 差异、身体状态、审评环境等多种因素影响,且评判的结果随机性大,主观性强,重 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 复性差。对于批量生产的茶叶,使用感官审评方法只能抽样检查,难免出现漏检现象, 劳动强度也大。茶叶品质的理化检测技术已相对成熟,与感官审评方法相比,该方法 检测结果客观、准确,但理化检测方法只能检测茶叶的内部成分状况,测定的是单个 成分的含量。‘茶叶品质是茶叶内所有成分相互配合,彼此协调的综合反映,因此利用 理化检测方法并不能全面反映茶叶的品质状况,该方法还存在操作步骤烦琐、耗时长、 费用高等缺陷。 长期以来,国内外学者研究利用科学仪器来测定茶叶品质,期望用科学计量上的 品质指标来评判茶叶品质。随着光学、材料科学、计算机科学、光电子学、信息处理 等先进技术的发展,研究者逐步将计算机视觉技术、电子舌技术、电子鼻技术、测色 技术、光谱分析技术等一些快速、无损检测新技术应用到茶叶品质的检测中, 研究表 明这些新技术的应用能使茶叶品质的量化表达成为可能,是茶叶品质仪器化表征的发 展趋势。 ..茶叶品质的快速、无损检测新技术研究现状 ...基于计算机视觉技术的茶叶品质检测研究 计算机视觉技术是通过仪器模拟人眼来实现部分人类视觉的功能,计算机视觉系 统一般由图像输入设备、图像采集卡、图形显示卡、计算机、通讯/输入输出设备等 组成,通过图像输入设备将待测对象的模拟图像映射成数字图像,并模拟人的判别准 则去理解和识别图像,达到对待测对象品质进行检测的目的【。与人工视觉相比,计 算机视觉具有分析精度高、处理内容丰富、可进行复杂的非线性处理,且可将待测对 象的品质指标进行量化和标准化,减少人为因素和外界环境因素的影响。计算机视觉 技术能提高生产的柔性和自动化程度【,用人眼检验大批量生产线上的产品品质,效 率低且精度不高,而将计算机视觉技术应用于批量生产线上,能大大提高生产效率, 实现自动化操作,且计算机视觉易于实现信息集成,是实现计算机集成制造的基础技 术。近年来,该技术除在工业产品检测中得到广泛应用外【强,在苹果、柑橘等水果 的等级定级和缺陷检测【,种子鉴别【’、植物生长监控弓】、鸡蛋裂纹和新鲜度 品质检测【中也得到广泛应用。 从茶叶品质的感官审评方法看,茶叶品质的审评因子如茶叶外形形状的粗细、条 索、嫩度和色泽、茶汤的颜色、叶底的形状和色泽等都与视觉密切相关,而评茶员对 茶叶色泽的评判会受到光线强度、评茶员的视觉生理和心理等诸多因素影响,不同人 第一章绪论 的辨色能力也存在差异,即使同一人也会对茶叶色泽评价有差异。而且茶叶品质的感 官评价是对照一组标准茶样进行,标准茶样的色泽会随着存储时间变化而变化。因此 评茶员只能凭经验参照茶叶品质分级标准评判茶叶的色泽,很难保证茶叶等级的客观 评价。而由计算机视觉系统获取茶叶外形、茶汤、叶底的可见光图像,将它们的形状 特征和颜色特征的模拟量转换成数值,能实现茶叶品质特征的量化和标准化。另外, 利用计算机视觉技术将标准茶样以图像形式存入计算机,能保持标准茶样原有的色泽 和形状,可供每年茶叶品质评价作参考。 国内外研究者发现将干茶叶平铺后,能呈现出一定的纹理,具有明显的外形特征 和颜色特征,因此利用计算机视觉系统获取平铺后茶叶的可见图像,通过提取茶叶可 见光图像的纹理特征和颜色特征,即可表征出干茶叶的形状和颜色特征,基于此,国 内外研究者利用计算机视觉技术鉴别茶叶的种类、等级和色泽类型。等【】利 用计算机视觉技术监视茶叶在杀青过程中的颜色变化,建立了鲜茶叶杀青过程中 值的变化与鲜茶叶失水率的模型。等【】利用计算机视觉技术监测红茶发酵 过程中茶汤颜色的变化,利用人工神经网络方法建立了基于颜色空间的颜色识别 模型。林刚等【删以炒青绿茶为研究对象,探索了利用计算机视觉系统量化茶叶品质因 子的可行性。该研究者提取了茶叶的项形状特征系数,通过分析这些形状特征系 数与茶叶品质的关系,得出其中的项形状特征系数与其品质之间极显著相关。计时 鸣等【】研究利用计算机视觉技术识别茶叶的颜色和形状特征,并建立了茶叶茶梗的多 维判别的识别模式。蔡健荣?研究利用计算机视觉技术定量描述茶叶的色泽,选择 颜色空间描述茶叶的颜色特征,并对颜色描述系统模型进行了改进。研究表明当 年新茶和隔年茶的色泽特征相差很大,新茶的色调值较绿,而储存年代越久,其色调 变成棕褐色,饱和度和明度则随储存年代的增加呈下降趋势。陈全胜等利用计算机视 觉技术结合模式识别方法,建立了不同种类茶叶的判别模型、茶叶的色泽类型判别模 型【。何勇,李晓丽等利用多光谱成像仪获取茶叶在、和三 个波长下的图像,分别提取图像的形状特征和三个通道下的灰度共生矩阵纹理特征, 对不同品种的绿茶进行识别【.。 上述研究表明,计算机视觉技术能评价茶叶的品质,但这些研究只是定性鉴别, 。 并未实现量化分析。 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 ...基于电子舌技术的茶叶品质检测研究 电子舌 技术,又称人工味觉技术,是世纪年代中期发 展起来的一种分析液体品质状况的智能化技术【。它主要由味觉传感器阵列、信号处 理系统和模式识别系统组成,其中传感器阵列工作原理是模仿人和生物概念的舌头, 由味觉传感器阵列获取待测液体试样的响应信号,通过适当的多元统计方法分析传感 器的输出信号,得出反映待测液体试样的味觉特征结果。该技术与普通的化学分析方 法不同,传感器阵列输出的不是待测液内部的成分信息,而是其内部成分的整体信息,’ 从而能对样品的味觉特征做出总体评价。电子舌技术具有快速、准确、重复性好等优 点【,已广泛应用于酒类鉴别【。、乳品检测【撕、果汁品质检测【。】、鱼肉品质 检。】等。 茶叶是一种风味饮料,不同种类茶或同一种茶因产地不同都有各自独特的滋味特 征,目前这些独特的滋味特征是由人的味觉器官来判别的。茶叶滋味是茶叶 内茶多酚、 氨基酸、咖啡碱等多种呈味成分相互配合、彼此协调后的综合反映,而电子舌系统的 味觉传感器阵列相当于人体的“味觉器官”,各传感器既具有选择性又具有交互敏感 性。当传感器与被测液体接触时,各传感器上的响应信号会发生不同程度的变化,这 些响应信号是各传感器对茶汤内各种滋味成分的有选择性作用的结果,且输出的响应 信号是待测茶汤溶液的整体信息,因此,可利用电子舌技术来研究评价茶叶的品质状 况。 目前国内外研究者将电子舌技术应用于茶叶种类鉴别、等级评判以及茶叶呈味物 质的测定方面,也有一些研究者将电子舌技术应用于茶叶品质的感官评价方面。 等【】利用电子舌技术结合主成分分析方法鉴别种不同种类的茶叶,取得了 较满意的结果。等【踯】采用不同频段下的大振幅脉冲循环伏安法、电子舌, 研究鉴别种国产饮料和种不同种类的龙井茶。等【】利用电子舌鉴别不同等 级的龙井茶,结果表明电子舌的区分结果与感官审评结果具有很好的一致性。陈全胜 等【】利用电子舌鉴别个等级的炒青绿茶,结果表明,采用模式识别方法结合 主成分分析法建立的评判模型, 能成功地评判不同等级的茶叶。等【】通过全 固态的电子舌微系统技术,对立顿红茶、种韩国产的绿茶和咖啡碱进行鉴别分析, 结果表明采用方法能区分开红茶、绿茶、咖啡碱和不同品种的绿茶。他们还研 究利用电子舌建立了代表绿茶滋味成分的和预测模型,结果表明电子舌技 第一章绪论 术能较好的预测代表苦味的咖啡碱、代表苦味和涩味的单宁酸、代表甜味的蔗糖和葡 萄糖、代表由酸到甜变化范围的一精氨酸和茶氨酸以及儿茶素总量。等【踟利 用电子舌技术预测绿茶的滋味成分含量,采用神经网络方法结合主成分分析法建立了 茶叶中咖啡碱和主要的儿茶素、和成分含量的预测模型,结果 表明电子舌技术能很好的预测绿茶的主要滋味成分含量。等【】采用电子舌结合主 成分分析法,鉴别不同产地和不同等级的茶叶。同时分析了感官审评数据与电子舌传 感器响应信号之间的相关关系,找到了与不同品种茶叶的滋味属性相关性较高的传感 器。等【研究采用电子舌结合主成分分析法鉴别不同地理位置和不同海拔高 度的斯里兰卡红茶,同时该研究还初步建立了电子舌传感器响应值与滋味感官属性评 分值之间的相关模型,结果表明电子舌能较好的预测滋味属性的苦味、酸味、甜味和 饭后感。吴瑞梅等【】研究利用电子舌对绿茶的滋味品质进行快速评价,该研究以绿茶 滋味化学鉴定法为参考测量,分别利用偏最小二乘回归和偏最小二乘支持向 量机?方法建立了绿茶滋味品质的评价模型,结果表明建立的.非 线性模型能很好的预测绿茶的滋味品质。 以上研究证明了电子舌能鉴别茶叶种类、等级、预测茶叶的滋味成分,但只停留 在探讨电子舌代替评茶师感官评价绿茶滋味品质的可行性上,且建立的电子舌传感器 响应值与茶叶滋味感官评分值之间的模型是线性的。而茶叶的滋味品质是茶叶内各种 复杂滋味成分相互配合、彼此协调后综合作用的结果,在茶叶内滋味成分与感官评分 之间是复杂的非线性关系,因此有必要探讨电子舌传感器响应值与滋味感官评分之间 的非线性模型。 ...基于电子鼻技术的茶叶品质检测研究 电子鼻又称人工嗅觉系统,是模仿生物嗅觉机理的一种智能系统,主要由气 敏传 感器阵列、信号处理单元和模式识别单元组成。传感器阵列中的每个传感器对被测气 体的灵敏度反应是不同的,且传感器阵列对不同气味的响应图谱也不同,通过不同气 味响应图谱的分析能达到识别不同气味的目的网。电子鼻具有测定速度快、测定范围 广、不需要对待测样品进行前处理等优点,已广泛应用于食品、烟草、环境监测和医 学等领域。 茶叶香气是决定茶叶品质的重要因子之一,受茶树品种、产地、季节、制作工艺 等因素影响。不同种类、不同等级的茶叶具有其独特的香气风格,即使是同一类茶, 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 也有其地域性香气特点。人工感官审评茶叶香气除辨别香型外,主要比较香气的纯异、 高低和长短。茶叶香气是性质不同、含量差异较大的许多香气物质组成的混合物,目 前已鉴定的香气物质约有种左右,但主要香气成分仅为数十种,且含量微乎其微 川。电子鼻的传感器阵列相当于生物的嗅觉系统,具有交叉灵敏度高、响应 频带宽等 特点,测量得到的电子鼻响应图谱不是茶叶中的某种或几种香气成分的定性与定量结 果,而是茶叶中香气成分的整体信息,且各传感器的敏感性和选择性可达 级。由此可见,不同品质的茶叶,其电子鼻的指纹图谱是不同的,通过对电子鼻的指 纹图谱分析,能对茶叶品质进行客观评价。 国内外一些学者研究利用电子鼻技术评价茶叶的品质。等】用金属氧化物 电子鼻区分正常干燥、过干燥、正常干燥发酵、正常发酵过干燥、欠发酵正常干燥的 五种加工工艺的茶叶,并考察了电子鼻代替茶叶感官审评方法的可行性,结果表明采 用神经网络方法结合主成分分析法建立的判别模型,其识别率可达到%。等【嘲 利用电子鼻研究鉴别个不同等级的西湖龙井茶,并对顶空体积、顶空平衡时 间等条件进行优化,发现顶空体积对判别结果影响显著,而顶空时间的影响不显著。 分别采用、和方法建立判别模型,结果表明的判别效果好于 和的,该模型的识别率达到%以上。等【明研究利用电子鼻技术 在线监测红茶发酵过程中的挥发性物质变化,结果表明,电子鼻对不同发酵程度红茶 气味的识别结果与感官审评方法和比色法检测结果具有一定的相关性。等 【刚 研究采用电子鼻结合主成分分析法鉴别不同地理位置和不同海拔高度的斯里兰卡红 茶。同时该研究还初步建立了电子鼻传感器响应值与香气分属性感官评价值之间的 模型,结果表明香草香和甜香的预测效果较好,其他的较差。等【】利用电 子鼻区分不同等级的炒青绿茶,分别采用、和模式识别方法建立判 别模型,结果表明,判别模型性能最好,其识别率达到%。 上述文献研究了利用电子鼻技术评价茶叶的品质、在线监控茶叶的发酵过程的可 行性,但对电子鼻技术应用于茶叶品质的感官评价方面研究的很少。 ...基于测色技术的茶叶品质检测研究 测色技术【叫是应用亨特?.宰%宰表色系,采用标准光源和~小视场测定 待测物颜色的三个分量值、、,其中代表明度,代表红绿色度,在正值时 表示红色程度,在负值时表示绿色程度,代表黄蓝色度,在正值时表示黄色程度, 第一章绪论 在负值时表示蓝色程度,由测量的、、值和计算得到的系列衍生指标值来表达待 测物的颜色状况。 茶叶色泽包括干茶色泽、汤色和叶底色泽三个方面,茶叶色泽是茶叶质量优次的 最直观表达,是茶叶色、香、味、形诸要素的综合反映,茶叶色泽的变化实质反映了 茶叶内化学成分含量的变化。感官审评茶叶外形色泽时主要观看干茶叶的颜色的深浅 以及茶叶色面的亮暗程度,汤色审评主要从色度、亮度和清浊度三个方面去评比,叶 底色泽审评主要看叶底颜色的深浅程度及亮度。茶叶色泽感官审评的这些特征可通过 测色技术获取的、、三个分量值及其产生的系列衍生值来表达。 世纪七十年代开始,日本研究者将色差分析法应用于茶叶色泽的测定与品质 评价研究中。严俊等【恻分析认为亨特?木%宰表色系具有均匀的颜色空间,其颜色 表达直观,与人的视觉相一致,是茶叶色泽测定中首选的最佳表色系。随后,严俊等 研究采用.型色差计,对祁红工夫红茶的干茶外观色泽、干茶粉末色泽、茶 汤色泽、完整叶底色泽及粉末叶底色泽进行了研究,采用多元逐步回归法筛选出与茶 样感官评分最相关的色差参数,探求了祁红工夫红茶各测色项目色度值与感官审评项 目之间的相关关系,结果表明干茶外观色度值与干茶色泽得分、外形总分的复相关系 一 数最高,分别为.、.。而由干茶外观色泽、干茶粉末色泽、茶汤色泽、完 整叶底色泽及粉末叶底色泽与感官审评总得分的相关性分析表明,由干茶外观色度值 建立的多元回归方程,其复相关系数最高,为.,个供试茶样的误差绝对值 在.~.分,平均误差为.,小于半个等级即.分。赖国亮等【】应用严 俊、林刚介绍的方法对炒青绿茶的干茶外观色泽、粉末色泽、茶汤色泽进行测定,采 用多元逐步回归法分析了各色度值与其感官审评单项因子的相关关系,结果表明干茶 粉末色度值与干茶感官评分的复相关系数为.,茶汤色度值与汤色感官评分的复 相关系数为.,干茶粉末色度值与品质总评分的复相关系数为.。该研究认 为用测色技术对炒青绿茶的品质进行管理是可行的。陆建良等【】通过测定个绿 茶,个乌龙茶和个红茶样品的色差参数,对各种茶类的色差参数与各茶样的感 官审评结果进行相关性分析。结果表明,感官审评结果与汤色测定值有较高的相关性, 其中绿茶、乌龙茶感官汤色评分和总评分与色度、值均呈显著负相关,且绿茶、 乌龙茶的汤色评分和总分与明度均呈显著或极显著正相关;红茶汤的、值与红 茶感官总得分均呈显著或极显著正相关,红茶汤的明度与感官总分呈显著负相关。 江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 该研究进一步证明了色彩色差计在茶叶色泽测定上的可信度。 上述研究结果表明,将测色技术应用于茶叶品质的感官评价是可行的。但以上研 究都是利用逐步回归方法筛选出与茶叶颜色感官品质最相关的几个参数建立量化模 型。而等【研究得出茶叶颜色的各测色仪参数之间存在非常显著的相关性。 因此,用逐步回归方法筛选出其中的几个参数建模,必定会丢失部分特征信息,降低 所建模型的精度。且上述研究所建立的色度测定值及色度计算值与感官评分间的量化 模型都是简单的线性回归,然而茶叶品质是各种复杂内部成分相互作用的结果,在茶 叶内生化参数与感官评分间是复杂的非线性关系。因此,利用简单的线性模型预测茶 叶品质,难以保证预测结果的准确性、稳定性和一致性。 ...基于近红外光谱技术的茶叶品质检测研究 近红外 ,光是指波长介于可见光区与中红外区之间的电磁波, 其波长范围约为.,】。近红外光谱的吸收谱带是中红外吸收基频 。 的倍频及合频,光谱信息中 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 了分子中单个化学键的基频振 动的倍频和合频信息,这些倍频和合频信息主要是.键为,,,等的吸 收,不同基团在近红外区的吸收位置和吸收强度均不同。基团数量、相邻基团的性质、 氢键的存在也会影响谱峰位置的强度。根据朗伯.比尔吸收定律,随着样品成分含量 的变化,其光谱特征也将发生变化【】,根据近红外谱区包含的待测物的不同光谱特 征,实现对待测物的定性和定量分析。近年来,近红外光谱分析技术被应用于农畜产 品的水份、蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素、糖度、酸度、氨基酸、茶多酚等有机物含 量的测定【?嗍;农产品品质检测【。;石油化工、食品卫生、纺织和医药等领域 也得到了越来越多的关注【孙。 近红外光谱信息主要是含氢基团如.、.、?、.等的倍频和合频 吸收。茶叶内含有茶多酚、氨基酸、蛋白质、多糖纤维素、半纤维素、淀粉和果胶 等有机成分,这些有机成分都含有各种氢基团,因此茶叶的近红外光谱中包含有大量 氢基团的倍频与合频吸收峰。通过分析茶叶的近红外光谱数据,并结合多元校正方法, 可对茶叶的品质进行定性定量分析。 国内外研究者利用近红外光谱技术检测茶叶品质主要集中在茶叶种类和等级鉴 别、茶叶内部成分的定量分析上。陈全胜等利用近红外光谱技术结合模式识别方法成 功地鉴别了不同品种、不同等级、不同类别的茶叶【肄。该团队还利用近红外光谱 第一章绪论 技术结合、.、.等多元校正方法,建立了茶叶的茶多酚、咖啡因、 主要儿茶素等多种内部成分含量的预测模型,并研究了不同的光谱预处理方法以及不 同的主成分数对模型预测结果的影响【】。等【】利用近红外光谱技术预 测日本绿茶等级,该研究的茶样等级确定是由职业评茶师对各茶样进行评定的,并利 用方法建立了近红外光谱与茶样等级间的回归模型,结果表明在. 波长范围内,近红外光谱数据与茶样等级间有很高的相关性。】与”】 等利用近红外光谱分析技术建立了绿茶中的咖啡碱、抗氧化成分总含量?、表 没食子儿茶素没食子酸酯和表儿茶素含量的预测模型。结果 表明,模型对咖啡因含量和抗氧化能力的预测结果较好,含量的近红外光谱预 测值与实际测定值之间的相关系数大于.,但含量的相关系数只有.。他们 认为利用近红外光谱技术可用来预测的含量,但不能预测的含量。 等【】分别研究了基于.范围光谱仪的鲜叶可见/近红外漫反射光谱和 基于粒径为的烘干茶叶粉末在.。范围,其茶叶粉末的漫反射光谱 与茶叶中茶多酚、氨基酸和水溶性蛋白质的相关关系,结果发现基于鲜叶的近红外光 谱预测模型和基于粉末的近红外光谱预测模型效果都很好,但用来建立模型和验证模 型性能的样本只有个,且茶叶样本的选择只来自于一个品种。林新等【】收集了不 同等级、不同产地的绿茶作为研究对象,采用 的近红外品质分析仪 在?波长范围内,采集了完全无损的茶叶光谱,建立了茶多酚含量的 预测模型,模型对预测集样本的的预测值与实际测量值间的相关系数为., 预测标准差为.。阎守和【初步利用近红外光谱技术评价茶叶的化学品质、感官 品质及市场价格,该研究用大量的实验分析结果论证了法取代理化审评和感官 审评的可能性与现实性,为解决茶价与品质之间的混乱现象提出了可行的方法。吴瑞 梅等】利用近红外光谱技术快速评价绿茶的滋味品质,该研究以绿茶滋味化学鉴定 法为参考测量,利用联合区间偏最小二乘法结合遗传算法筛选特征变量,结果表明, 利用优选的个特征波长建立的模型就能很好的预测绿茶滋味品质,模型预测集相 关系数为.,预测均方根误差为.。 上述研究表明,利用近红外光谱技术鉴别茶叶的种类、等级以及检测茶叶内部成 气 分含量是可行的,而将近红外光谱技术应用于茶叶品质的感官评价方面研究得很少, 目前只有少数文献初步探讨了近红光谱数据和茶叶品质感官评价数据之间的相关关江苏大学博士学位论文:名优绿茶品质感官评价的仪器化表征研究 系。 ...基于高光谱成像技术的茶叶品质检测研究 高光谱成像技术是世纪年代发展起来的新技术,综合了光学、光电子学、电 子学、信息处理、计算机学科等领域的先进技术,该技术起步于军事领域,现已在农 畜产品品质检测中得到广泛应用【柏‘。高光谱成像技术把传统的二维成像技术和光 谱技术有机结合在一起,由高光谱成像系统获得的高光谱图像是一个三维数据块,该 数据块由~系列各个波长下的图像组成,每一特定波长对应着一幅二维图像信息,而 同一像素在不同波长图像中的灰度又提供了光谱信息,因此,高光谱图像数 据块既有 待测对象的图像信息又有其光谱信息。 茶叶内部成分反映了茶叶的品质状况,其内部成分的信息可通过高光谱数据中的 光谱信息来体现;而其图像信息又能充分反映茶叶的色泽和外形等品质特征。因此, 可利用高光谱成像技术对茶叶的内部和外部品质进行客观分析。鉴于高光谱成像技术 的特点,陈全胜,赵杰文等将高光谱成像技术应用于茶叶炒青绿茶等级的鉴别,研究 结果表明,高光谱成像技术结合适当的模式识别方法能很好的鉴别茶叶的等级 。但将高光谱成像技术应用于茶叶品质的感官评价中目前还未见相关文献报 道。 .研究的目的和意义 研究表明,利用计算机视觉、电子鼻、电子舌等快速、无损检测新技术代替评茶 师的相应感官来评价茶叶的形状、色泽、香气、滋味具有广阔的应用前景,这些技术 的引入能弥补感官审评方法及理化检测方法存在的不足,但目前研究大多集中在对茶 叶的种类和等级鉴别、茶叶内部成分的定量分析方面,将这些新技术应用于 茶叶品质 的感官评价中研究得很少。 本课题拟开展用仪器表征茶叶品质的感官特征,探讨茶叶品质各感官评价项目的 仪器化表征方法,用科学计量上的量化品质指标评价茶叶品质,从而为规范茶叶市场 秩序提供可靠依据。 第一章绪论 .论文研究对象确定及研究的主要内容 ..研究对象确定 江苏是我国的茶叶大省,有多种著名品牌茶叶,其中苏州的“碧螺春”绿茶是江苏 茶叶中最具有代表性的名优茶品牌,也是中国十大著名茶叶品牌之一。洞庭山碧 螺春茶产于太湖洞庭东西山,气候湿润,土地肥沃,空气清新,云雾弥漫,自然环境 得天独厚。洞庭碧螺春产区是我国著名的茶、果问作区,茶树和桃、李、杏、梅、柿、 桔、白果、石榴等果木交错种植,在芳香馥郁的花果的熏陶下,蕴育了碧螺春茶的花 香果味【镐】。加上严格的拣剔摊?,并经高温杀青、热揉成形、搓团显毫、文火干燥 等工艺,使碧螺春的品质具有与众不同的品质特征:外形茸毛遍布,条索纤细, 嫩绿 隐翠,清香幽雅,鲜爽生津,汤色碧绿清澈,叶底柔匀,饮后回甘【钙。年 月,洞庭山碧螺春茶被国家质检总局批准实施原产地域产品保