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专利名称：一种识别茶叶种类和/或等级的方法
技术领域：
本发明涉及一种识别茶叶种类和/或等级的方法。
背景技术：
在国内外，茶叶品质大多数是通过人的感官评定的，由于茶叶香气的整体特征信 息的成因和构造非常复杂，茶叶的品质并不是通过某种成分的量化就能表达的，它是 茶叶中各种成分的综合反映。外界条件变化和自身情绪变化会影响人的感觉器官的灵 敏度，从而影响评定结果的准确性。
电子鼻(Electronic Nose)，又称人工嗅觉分析系统(Artificial Olfactory)， 是20世纪90年代发展起来的一种新颖的分析、识别和检测技术，是由传感系统和自 动化模式识别系统组成的针对各种气味进行识别的人工智能系统，它的工作原理类似 人的鼻子，故称之为"电子鼻"。电子鼻融合了当今最为活跃的材料学、电子信号学、
应用数学、传感和计算机科学等领域的新成果， 一产生就受到了国外科学界的极大的 重视和普遍的关注。
目前又出现了一种新型的电子鼻，HERACLES Electronic Nose，它是根据气相色 谱的原理制成的一种人工智能气味识别系统。它与传统的传感器型电子鼻相比，具有 检测更快速、分析检测范围更大的特点，并且避免了传感器型电子鼻的传感器中毒现 象。

发明内容
本发明提供了一种识别茶叶种类和/或等级的方法。
本发明提供的识别茶叶种类和/或等级的方法，是用HERACLES Electronic Nose 对待测茶叶的种类和/或等级进行识别。
所述方法中，HERACLES Electronic Nose的进样口温度可为180-300°C ，如180-250 。C或250-300°C。
所述方法中，HERACLES Electronic Nose的检测器温度可为190-300°C ，如190-280 。C或280-300°C。
所述方法中，HERACLES Electronic Nose的检测柱升温程序可为4(TC保留1-10s， 以1-l(TC/s的速度升温到26(TC保留1-15 s。检测柱升温程序具体可为4(TC保留 l-2s，以1-5°C/s的速度升温至26(TC保留l-5s。检测柱升温程序具体还可为4(TC保 留2-10s，以5-10°C/s的速度升温至26(TC保留5-15s。
3所述方法中，HERACLES Electronic Nose的进样时间可为1-100s,如1-20s或 20-100s。
所述方法中，HERACLES Electronic Nose的进样方式具体可为顶空气进样。 当HERACLES Electronic Nose采用顶空气进样时，涉及的参数如下 顶空气发生温度可为50-100°C，如50-80。C或80-100°C。 顶空气发生时间可为10-40min，如10-20min或20-40min。 顶空气进样量可为lml-5ml，如lral-3ml或3ml-5ral。 所述方法中，用于检测的样本具体可为用水提取待测茶叶得到的提取液。 本发明首次将服RACLES Electronic Nose应用于茶叶种类和/或等级的识别，并 且通过大量试验，得到了最佳的参数设定范围，采用该范围内的参数时，识别指数非 常高。采取本发明方法识别茶叶品质，具有如下优点样品前处理简单；整个实验过 程没有利用有机溶剂，无污染；检测速度快，顶空气发生步骤所需时间与气相色谱的 相应步骤接近，但每个样本的分析识别时间仅需3分钟左右，远小于气相色谱的0. 5-1 小时；识别准确率高；步骤简单、操作方便，便于大规模推广应用。
具体实施例方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验 方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中的试剂，如无特殊说明，均为从 常规生化试剂可以购买得到的。
以下实施例中所用的电子鼻为法国Alpha M0S仪器公司的HERACLES ElectroniN0S6。
以下实施例中所用的茶叶样本如下
实施例1至实施例3的茶叶样本(四种茶叶，每种茶叶取5个样本)如下 花茶福建茉莉花茶(一级)；绿茶信阳毛尖(夏茶 一级)；红茶祁门红 茶(一级)；青茶安溪铁观音(一级)；以上样本均为市售散装。 实施例4至实施例6的茶叶样本如下
信阳磨盘山茶场的五个等级的毛尖茶样m240、 m180、 m110、 m80、 m20;每个等 级取5个样本。
实施例7至实施例9的茶叶样本如下
信阳狮河港茶场的五个等级的毛尖茶样s珍品、s纯芽、s次芽、s春尾、s二采 芽；每个等级取5个样本。
以下区分指数(Discrimination Index,简称DI)代表电子鼻对样本的识别能力， 由下列公式计算而来DI = [1-(每个组群空间面积的总和/包容所有组群的总空间面积)]X100。 在样本的主成分分析(PCA)图谱中，如果组群之间没有叠加时，DI为正值，当
组群之间有叠加时，DI为负值，表明样品之间不能完全区分。DI的最大值为100，
DI在80-100之间就表明有效的区分，DI值越大，区分越好。
实施例1、不同种类茶叶的识别 每个茶叶样本分别进行检测，具体如下
用250mL开水冲泡5g待测茶叶5分钟，得到茶水。将5ral茶水放入样品瓶(样 品瓶规格为10ml)中，然后将样品放置于顶空气发生装置，顶空气发生温度为5(TC， 顶空气发生时间为40min。然后用电子鼻进样针抽取顶空气，注射到电子鼻进样口中， 顶空气进样量为lml。
电子鼻的设置如下进样口温度180。C;检测器温度19(TC;进样时间ls;柱升
温程序为4CTC保留ls，以l°C/s的速度升温到260。C保留ls。 每个样本进行6次重复试验。
经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果 显示第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为91. 435%、 2. 656%， 由PC1 (X轴)-PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为91。其中PC1和PC2 的累积方差贡献率之和为94.091%，大于85%，这说明PC1和PC2已经包含了样品很 大的信息量，能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为91，这说明不同种类的样 本能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指 数一致，重复性极好。采用本发明的方法识别不同种类的茶叶，分析识别时间短，样 品前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
实施例2、不同种类茶叶的识别 每个茶叶样本分别进行检测，具体如下
用250mL开水冲泡5g待测茶叶5分钟，得到茶水。将5ml茶水放入样品瓶(样 品瓶规格为10ml)中，然后将样品放置于顶空气发生装置，顶空气发生温度为8(TC， 顶空气发生时间为20min。然后用电子鼻进样针抽取顶空气，注射到电子鼻进样口中， 顶空气进样量为3 ral。
电子鼻的设置如下进样口温度25(TC;检测器温度28(TC;进样时间20s;柱升 温程序为40。C保留2s，以5。C/s的速度升温到260。C保留5s。
每个样本进行6次重复试验。
5经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果
显示第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为95. 715%、 2. 146%， 由PC1 (X轴)-PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为97。其中PC1和PC2 的累积方差贡献率之和为97.861%，大于85%，这说明PC1和PC2已经包含了样品很 大的信息量,能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为97，这说明不同种类的样 本能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指 数一致，重复性极好。采用本发明的方法识别不同种类的茶叶，分析识别时间短，样 品前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
实施例3、不同种类茶叶的识别 每个茶叶样本分别进行检测，具体如下
用250rnL开水冲泡5g待测茶叶5分钟，得到茶水。将5ml茶水放入样品瓶(样 品瓶规格为10ml)中，然后将样品放置于顶空气发生装置，顶空气发生温度为IO(TC， 顶空气发生时间为10min。然后用电子鼻进样针抽取顶空气，注射到电子鼻进样口中， 顶空气进样量为5ml。
电子鼻的设置如下进样口温度30(TC;检测器温度30(TC;进样时间100s;柱
升温程序为4(TC保留10s，以10°C/s的速度升温到260。C保留15 s。 每个样本进行6次重复试验。
经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果 显示第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为91. 334%、 3. 203%， 由PC1 (X轴)-PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为92。其中PC1和PC2 的累积方差贡献率之和为94. 537%，大于85%，这说明PC1和PC2已经包含了样品很 大的信息量，能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为92，这说明不同种类的样 本能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指 数一致，重复性极好。采用本发明的方法识别不同种类的茶叶，分析识别时间短，样 品前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
实施例4、不同等级茶叶的识别 方法同实施例1。每个样本进行6次重复试验。
经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果 显示第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为90. 832%、 3. 146%， 由PC1 (X轴)-—PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为90。其中PC1和PC2的累积方差贡献率之和为93. 978%，大于85%，这说明PC1和PC2已经包含了样品很 大的信息量，能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为90,这说明不同等级的样 本能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指 数一致，重复性极好。采用本发明的方法识别不同等级的茶叶，分析识别时间短，样 品前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
实施例5、不同等级茶叶的识别 方法同实施例2。每个样本进行6次重复试验。
经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果 显示第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为96. 805%、 2. 747%， 由PC1 (X轴)-PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为98。其中PC1和PC2 的累积方差贡献率之和为99. 552%，大于85%,这说明PC1和PC2已经包含了样品很 大的信息量，能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为98，这说明不同等级的样 本能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指 数一致，重复性极好。采用本发明的方法识别不同等级的茶叶，分析识别时间短，样 品前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
实施例6、不同等级茶叶的识别 方法同实施例3。每个样本进行6次重复试验。
经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果 显示第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为92. 665%、 3. 897%， 由PC1 (X轴)-PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为94。其中PC1和PC2 的累积方差贡献率之和为96.547%，大于85%，这说明PC1和PC2已经包含了样品很 大的信息量，能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为94，这说明不同等级的样 本能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指 数一致，重复性极好。采用本发明的方法识别不同等级的茶叶，分析识别时间短，样 品前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
实施例7、不同等级茶叶的识别 方法同实施例l。每个样本进行6次重复试验。
经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果 显示第一主成分(PCI)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为90. 262%、 2. 186%,由PC1 (X轴)-PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为89。其中PC1和PC2 的累积方差贡献率之和为92.448%，大于85%,这说明PC1和PC2已经包含了样品很 大的信息量,能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为89，这说明不同等级的样 本能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指 数一致，重复性极好。釆用本发明的方法识别不同等级的茶叶，分析识别时间短，样 品前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
实施例8、不同等级茶叶的识别 方法同实施例2。每个样本进行6次重复试验。
经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果 显示第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为94. 312%、 3. 708%， 由PC1 (X轴)-PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为97。其中PC1和PC2 的累积方差贡献率之和为98.02%，大于85%，这说明PC1和PC2已经包含了样品很大 的信息量，能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为97，这说明不同等级的样本 能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指数 一致，重复性极好。采用本发明的方法识别不同等级的茶叶，分析识别时间短，样品 前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
实施例9、不同等级茶叶的识别 方法同实施例3。每个样本进行6次重复试验。
经过电子鼻自带的主成分分析(PCA)软件对所获取的数据进行分析。分析结果 显示第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的累积方差贡献率为91. 221%、 2. 132%， 由PC1 (X轴)-PC2 (Y轴)所构成的二维图谱区分指数(DI)为93。其中PC1和PC2 的累积方差贡献率之和为93. 353%，大于85%，这说明PC1和PC2已经包含了样品很 大的信息量，能够反映样品的整体信息。区分指数(DI)为93，这说明不同等级的样 本能被很好的区分，识别结果与实际相符，识别结果正确。6次重复实验中，区分指 数一致，重复性极好。采用本发明的方法识别不同等级的茶叶，分析识别时间短，样 品前处理简单，实验过程中也没有利用有机溶剂。
权利要求
1、一种识别茶叶种类和/或等级的方法，是用HERACLES Electronic Nose对待测茶叶的种类和/或等级进行识别。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述方法中，HERACLES Electronic Nose的进样口温度为180-300°C。
3、 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述方法中，HERACLES Electronic Nose的检测器温度为190-300°C 。
4、 如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于所述方法中，HERACLES Electronic Nose的检测柱升温程序为4CTC保留1-10s，以l-l(TC/s的速度升温到 26(TC保留1-15 s。
5、 如权利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于所述方法中，HERACLES Electronic Nose的进样时间为1-100s。
6、 如权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于所述方法中，HERACLES Electronic Nose的进样方式为顶空气进样。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于所述方法中，顶空气发生温度为50-100°C。
8、 如权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述方法中，顶空气发生时间 为10-40min。
9、 如权利要求6至8中任一所述的方法，其特征在于所述方法中，顶空气进 样量为1ml-5ml。
10、 如权利要求1至9中任一所述的方法，其特征在于所述方法中，用于检测 的样本为用水提取待测茶叶得到的提取液。
全文摘要
本发明公开了一种识别茶叶种类和/或等级的方法。本发明提供的识别茶叶种类和/或等级的方法，是利用HERACLES Electronic Nose对茶叶种类和/或等级进行检测和分析。采取本发明方法，样品前处理简单；整个实验过程没有利用有机溶剂，无污染；检测速度快，识别准确率高；本发明方法步骤简单，操作方便，便于大规模推广应用。
文档编号G01N30/02GK101487825SQ200910078828
公开日2009年7月22日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者倪元颖, 萍 刘, 刘远方, 莎 姜, 张晓华, 阳 李, 李景明, 陈晓明, 陈芹芹, 马丽艳 申请人:中国农业大学