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安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)在茶葉加工智能化品控方面取得重要進(jìn)展

2022-10-09 09:36:42 來源：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 閱讀量：6500

　　茶產(chǎn)業(yè)是我國傳統(tǒng)特色產(chǎn)業(yè)，也是助推偏遠(yuǎn)山區(qū)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要支柱產(chǎn)業(yè)。在“十二五”、“十三五”期間，我國茶葉完成了從傳統(tǒng)手工、半機(jī)械加工向機(jī)械化加工的產(chǎn)業(yè)升級，實(shí)現(xiàn)了茶葉清潔化、機(jī)械化、連續(xù)化加工。盡管如此，目前茶葉加工中品質(zhì)評判和決策實(shí)施仍然依賴制茶師傅的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，存在準(zhǔn)確度低、一致性差、無法量化評判的缺陷，尚缺乏科學(xué)準(zhǔn)確、快速量化的智能評判方法?；诖耍枞~品質(zhì)控制與綜合利用團(tuán)隊(duì)在前期工作基礎(chǔ)上，對我國主產(chǎn)的紅、綠茶加工關(guān)鍵工序品質(zhì)評判技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)研究，開發(fā)了茶葉加工品質(zhì)的智能化評判技術(shù)和方法，以期為“十四五”期間實(shí)現(xiàn)茶葉智能化加工提供技術(shù)支撐。相關(guān)結(jié)果近期相繼發(fā)表在食品科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Food Chemistry》(中科院一區(qū)，IF=9.231)和《Journal of Food Engineering》(中科院一區(qū)，IF=6.203)。

　　前兩項(xiàng)研究分別針對工夫紅茶發(fā)酵過程中外觀和內(nèi)質(zhì)的品質(zhì)變化規(guī)律，定向開發(fā)靶標(biāo)物的原位可視化定量檢測技術(shù)。在第一項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)自搭建了低成本的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，用以模擬人的視覺功能對發(fā)酵茶樣的外觀品質(zhì)進(jìn)行快速感知。針對發(fā)酵中引起外觀變化的關(guān)鍵指標(biāo)兒茶素、茶黃素和葉綠素等，分析了各品質(zhì)指標(biāo)與視覺圖像中顏色變量的相關(guān)性，并篩選了相關(guān)性較強(qiáng)的特征顏色變量；通過多樣本結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)建模，分別建立了各品質(zhì)指標(biāo)的定量預(yù)測模型；通過逐一提取像素級信息進(jìn)行模型反演，并結(jié)合化學(xué)偽彩色成像，繪制了發(fā)酵過程關(guān)鍵品質(zhì)指標(biāo)含量及分布的可視化圖。在第二項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)針對發(fā)酵過程酚類物質(zhì)氧化減少引起的內(nèi)質(zhì)變化，以酚類物質(zhì)為關(guān)鍵指標(biāo)。基于苯硼酸和兒茶酚可逆共價(jià)結(jié)合的原則，選取苯硼酸作為與多酚類物質(zhì)定向結(jié)合的受體，鄰苯二酚紫和茜素紅S被用作反應(yīng)的指示劑，開發(fā)了指示劑置換陣列IDA傳感器。首先驗(yàn)證了IDA與EGCG標(biāo)準(zhǔn)品反應(yīng)的可行性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)受體加入指示劑中，指示劑呈現(xiàn)明顯的顏色變化和紫外吸收峰的偏移；當(dāng)反應(yīng)物EGCG加入受體-指示劑混合體系后，EGCG競爭性結(jié)合受體，使指示劑脫離處理，呈現(xiàn)原來的顏色?；诖?，將IDA傳感器用于真實(shí)發(fā)酵樣的檢測，發(fā)現(xiàn)不同發(fā)酵程度茶樣的顯色反應(yīng)呈現(xiàn)出差異，并且顯色差異值與發(fā)酵樣中的多酚濃度呈現(xiàn)較強(qiáng)的相關(guān)性。采用化學(xué)計(jì)量學(xué)手段，建立了IDA顯色差異值與多酚含量的關(guān)聯(lián)模型，通過計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)采集IDA顯色差異值即可快速預(yù)測出多酚含量，從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵程度的定性、定量評判。與傳統(tǒng)人工視覺評判相比，前兩項(xiàng)研究所開發(fā)的技術(shù)裝備具有成本低廉、準(zhǔn)確度高、結(jié)果準(zhǔn)確量化的優(yōu)勢，適用于紅茶發(fā)酵過程品質(zhì)的在線監(jiān)測。

　　在第三項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)針對綠茶加工水分的快速檢測開展了研究，開發(fā)了綠茶殺青過程水分在線檢測技術(shù)。水分是農(nóng)產(chǎn)品(包括茶葉)加工中的關(guān)鍵監(jiān)測指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)加工中水分在線監(jiān)測對于優(yōu)化加工決策和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。近紅外光譜技術(shù)能夠成功地應(yīng)用于茶葉水分檢測，但多是基于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備所開發(fā)的檢測模型。受儀器成本、尺寸和檢測條件等因素的限制，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備目前無法直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。而為每一臺光譜儀開發(fā)一個(gè)專用的監(jiān)測模型效率較低，需要重新采樣和校正的繁瑣過程。因此，研究團(tuán)隊(duì)提出實(shí)驗(yàn)室高光譜向在線近紅外進(jìn)行模型傳遞的研究思路，實(shí)現(xiàn)了綠茶殺青環(huán)節(jié)的水分在線監(jiān)測。(王玉潔)【原文】

　　原標(biāo)題：我院茶葉品質(zhì)控制與綜合利用團(tuán)隊(duì)在茶葉加工智能化品控方面取得重要進(jìn)展

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