本發(fā)明涉及食品檢測，尤其是涉及一種速溶茶貯藏時間判別及品質(zhì)預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、當前，速溶綠茶的保質(zhì)期管理領(lǐng)域面臨著諸多技術(shù)難題。市場上大量預(yù)包裝的速溶綠茶，在冷庫中長期貯藏半年乃至一年后，盡管其外觀與香氣表象上保持良好，商家常按新品價格出售，然而實則速溶綠茶在貯藏過程中化學(xué)成分已發(fā)生顯著變遷。一旦出庫，這些產(chǎn)品極易迅速陳化，品質(zhì)劣化現(xiàn)象頻發(fā)。貯藏時間作為影響速溶綠茶品質(zhì)的關(guān)鍵因素，其變化不僅直接關(guān)乎速溶綠茶的顏色、香氣、滋味等感官特性，還可能對茶葉中的營養(yǎng)成分及揮發(fā)性物質(zhì)的穩(wěn)定性造成深遠影響。

2、鑒于此，深入探究不同貯藏時間對速溶綠茶品質(zhì)的具體影響，對于生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)化貯藏條件、提升產(chǎn)品質(zhì)量具有至關(guān)重要的現(xiàn)實意義。近年來，科研工作者們已著手探索茶葉貯藏期的品質(zhì)智能評價方法，至今尚未有研究將計算機視覺技術(shù)、電子鼻技術(shù)與電子舌技術(shù)三者有機融合，共同用于全面評估速溶綠茶在貯藏過程中的品質(zhì)變化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種速溶茶貯藏時間判別及品質(zhì)預(yù)測方法，旨在系統(tǒng)地探討并實踐智能評價技術(shù)在追溯不同貯藏時間速溶綠茶品質(zhì)影響方面的應(yīng)用。通過細致分析不同貯藏時間下速溶綠茶的關(guān)鍵品質(zhì)指標及揮發(fā)性物質(zhì)的變化規(guī)律，結(jié)合先進的智能評價技術(shù)，并基于前期研究中篩選出的最優(yōu)模型關(guān)鍵品質(zhì)指標及揮發(fā)性物質(zhì)預(yù)測模型，構(gòu)建貯藏時間的判別及預(yù)測模型。同時，本發(fā)明還深入探討如何運用融合策略，以進一步提升分類和預(yù)測的準確性，從而構(gòu)建起一套科學(xué)、系統(tǒng)的品質(zhì)評估體系。該體系的建立，將為速溶綠茶的貯藏管理以及市場銷售提供堅實的理論支撐與實踐依據(jù)。

2、本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、本發(fā)明的目的是提供一種速溶茶貯藏時間判別及品質(zhì)預(yù)測方法，所述方法包括如下步驟：

4、步驟一：選擇速溶綠茶為原材料，進行貯藏，并分別取第0天、第30天、第60天、第90天、第120天、第150天、第180天貯藏日期的速溶綠茶作為綠茶樣品，將綠茶樣品分為茶湯組的樣品和茶粉組的樣品，茶湯組的樣品與沸水進行沖泡得到茶湯，茶粉組的樣品為茶粉；

5、步驟二：采用圖像采集裝置分別采集速溶綠茶的茶湯組與茶粉組的視覺圖像信息，采用電子鼻裝置作為嗅覺傳感器系統(tǒng)采集茶湯組與茶粉組中的風(fēng)味信息電子舌裝置則模擬人的味覺系統(tǒng)搜集茶湯組中的風(fēng)味信息與滋味信息，并基于國標gb?5009.3-2016《食品中水分的測定》測得茶粉組樣品中的水分含量，利用高效液相色譜測定速溶綠茶中化學(xué)品質(zhì)成分；

6、步驟三：運用hs-spme條件對綠茶樣品進行前處理后對速溶綠茶運用gc-ms條件定量測量揮發(fā)性物質(zhì)的含量；

7、步驟四：分別運用線性判別分析(lda)與主成分分析(pca)分析對風(fēng)味信息、滋味信息數(shù)據(jù)進行降維處理，建立基準回歸問題預(yù)測模型，對多源數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合。

8、進一步地，步驟一中，貯藏方式如下：將速溶綠茶分裝至密封的鋁箔袋中，放置于溫度25±2℃、濕度60±2％rh的恒溫恒濕箱中貯藏。

9、進一步地，所述圖像采集裝置包括：

10、暗箱、支架、光源、相機和盛裝容器；

11、所述支架、光源、相機和盛裝容器均設(shè)于暗箱內(nèi)部；

12、所述光源、相機分別與支架連接；

13、所述相機、光源、盛裝容器從上到下依次設(shè)置；

14、所述盛裝容器用于盛裝綠茶樣品。

15、進一步地，所述暗箱包括黑色啞光亞克力板，呈立方體(400mm×400mm×600mm)，在暗箱箱體前側(cè)面設(shè)置側(cè)滑槽和底凹槽以實現(xiàn)前面板上下滑動并插入底凹槽，使暗箱內(nèi)部形成封閉空間，避免外部光環(huán)境對樣本采集造成影響；

16、所述支架包括承載臺(300mm×300mm)、支撐桿(高400mm)和調(diào)節(jié)架，所述承載臺和支撐桿連接，所述調(diào)節(jié)架和支撐桿連接，在承載臺中心點設(shè)計階梯式圓槽用于固定盛裝容器，以確保每次采集位置一致，并且調(diào)節(jié)架用于調(diào)節(jié)光源及相機與盛裝容器之間的距離；

17、所述光源采用國際照明委員會(cie)規(guī)定的近似于日光真實分辨率的d65環(huán)形無影光源，其色溫6500k，內(nèi)徑75mm、外徑120mm，可發(fā)射均勻一致的光線，從而獲得更高質(zhì)量的數(shù)字圖像信息。；

18、所述相機選用尼康d5100(cmos)，通過數(shù)據(jù)線與計算機連接并用軟件調(diào)整相機參數(shù)以實現(xiàn)圖像采集。

19、進一步地，風(fēng)味信息的搜集包括如下過程：

20、首先稱取5g茶粉置于50ml頂空瓶中，將0.5g茶粉溶解于150ml超純水中制備茶湯后取15ml置于50ml頂空瓶中，頂空瓶均使用墊片密封瓶蓋，并在25℃環(huán)境溫度下靜置60min以確保頂空氣體達到飽和狀態(tài)；隨后以1l/min的速率吸取潔凈空氣對電子鼻的氣道和氣室進行120s的清洗；將進樣口針頭插入頂空瓶內(nèi)，以1l/min的速率吸取樣品氣體進行60秒的檢測；對于每個速溶綠茶樣品(包括茶湯和茶粉)，均進行6次重復(fù)實驗，每次重復(fù)實驗中樣品檢測5次。

21、進一步地，滋味信息的搜集包括如下過程：

22、將0.5g茶粉溶解于150ml超純水中，充分混合后取30毫升茶湯作為待測樣品，裝載于50ml容量的容器中；在25℃的環(huán)境溫度下，設(shè)定采集頻率為每秒一次，傳感器信號放大倍數(shù)為100倍，對所述待測樣品進行120s的檢測。

23、進一步地，樣品水分含量的測定包括如下過程：

24、參考國標gb?5009.3-2016《食品中水分的測定》測試方式，將混合均勻的速溶綠茶粉樣品迅速磨細至顆粒小于2mm，不易研磨的樣品應(yīng)切碎，稱取2g-10g試樣，精確度至0.001g，放入稱量瓶中，試樣厚度不超過5mm，加蓋，精密稱量后，置于101℃～105℃干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，干燥3h后，蓋好取出，放入干燥器內(nèi)冷卻0.5h后稱量，然后再放入101℃～105℃干燥箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器內(nèi)冷卻0.5h后再稱量，并重復(fù)以上操作至前后兩次質(zhì)量差不超過2mg，即為恒重，樣品水分含量測試的計算公式如下：

25、其中，m1為稱量皿與樣品的質(zhì)量(g)；m2為稱量皿與樣品干燥后的質(zhì)量(g)；m3為稱量皿的質(zhì)量(g)。

26、進一步地，所述前處理包括如下過程：

27、hs-spme條件前處理條件為在65℃的恒溫磁力攪拌加熱臺下，將2.0g茶湯與茶粉與20μl內(nèi)標物癸酸乙酯(用乙醇溶液定量至0.01mg/ml)混合平衡15min，將spme纖維涂層(50/30μm?dvb/car/pdms)引入萃取頭插入頂空瓶上方萃取30min，最后將萃取頭插入gc-ms進樣器中在260℃下解析5min，聯(lián)合運用中g(shù)c條件為氦氣用作載氣，以1ml/min流速通過hdb-wax柱(30m×250μm×0.25μm)。，采用不分流進樣，進樣口溫度260℃，加熱程序為：初始溫度40℃保持5分鐘，隨后以5℃/min的速度升至70℃，再以3℃/min的速度升至180℃，繼續(xù)5℃/min的速度升至220℃，最后以20℃/min的升溫速率升至250℃并維持2.5min，ms條件為離子源和入口溫度分別設(shè)置為230℃和260℃，四極桿溫度為150℃，電子能量為70ev，掃描范圍為29-450amu。

28、進一步地，步驟四中，數(shù)據(jù)分析采用spss24統(tǒng)計分析軟件進行單因素分析；

29、步驟四中，采用simca?18軟件進行正交偏最小二乘判別分析(opls-da)，并計算預(yù)測變量重要性投影(vip)，分類和預(yù)測模型的建立使用python軟件進行；

30、數(shù)據(jù)降維方法使用主成分分析(pca)與線性判別分析(lda)，特征融合采用的回歸模型分別使用pearson相關(guān)系數(shù)算法、rfe算法、粒子群優(yōu)化算法(pso)、lasso回歸統(tǒng)計學(xué)算法模型分析數(shù)據(jù)間的相關(guān)性分析。預(yù)測模型采用隨機森林模型(rf)。

31、進一步地，步驟四中，對預(yù)測模型進行評估，預(yù)測模型的評估指標分別如下：

32、決定系數(shù)

33、交叉驗證均方根誤

34、預(yù)測均方根誤差

35、相對百分偏差

36、式中，n為數(shù)據(jù)集的樣品個數(shù)；xi為預(yù)測模型建立過程中第i個樣品的實際值；為預(yù)測模型建立過程中所有樣品的實際值的平均值；yi為預(yù)測模型建立過程中第i個樣品的預(yù)測值；為預(yù)測模型建立過程中所有樣品預(yù)測值的平均值。

37、進一步地，r2、rpd越大，rmsec、rmsep越小，建立的模型越可靠。當rpd大于等于3.0時，表明模型的預(yù)測效果顯著且令人滿意；當rpd介于2.5到3.0之間時，表示模型的預(yù)測現(xiàn)可接受但仍有改進空間；而當rpd小于等于2.5時，則表明模型的預(yù)測效果未能達到可接受水平，需要進一步優(yōu)化改進。進一步地，所述包括以下步驟：

38、步驟一：本方法首先對速溶綠茶樣品進行品質(zhì)指標測定，并利用計算機視覺、電子鼻和電子舌技術(shù)收集相關(guān)數(shù)據(jù)。隨后，將剩余樣品分裝入密封的鋁箔袋中，并置于溫度為25℃±2℃、濕度為60％rh±2％的恒溫恒濕環(huán)境中進行貯藏，以備后續(xù)分析。在接下來的180天周期內(nèi)(具體為30天、60天、90天、120天、150天和180天)，每間隔30天便從該環(huán)境中隨機抽取30份樣品進行實驗分析。計算機視覺圖像信息采集使用圖像采集裝置，該裝置主要由以下組件構(gòu)成：暗室、支撐結(jié)構(gòu)、照明設(shè)備、攝像機以及樣品容器。暗室采用黑色啞光亞克力板制成，呈立方體形，尺寸為400mm×400mm×600mm。其前側(cè)設(shè)有滑軌和底部插槽，前面板可沿滑軌上下滑動并卡入底部插槽，形成密閉空間，有效屏蔽外界光線對樣本采集的干擾。支撐結(jié)構(gòu)由平臺、支柱和調(diào)節(jié)裝置組成，平臺尺寸為300mm×300mm，中心設(shè)計有階梯狀圓孔，用于穩(wěn)固放置樣品容器，確保每次采集時樣品位置的一致性。調(diào)節(jié)裝置則能夠靈活調(diào)整照明設(shè)備及攝像機與樣品之間的距離，以滿足不同的拍攝需求。照明設(shè)備選用符合國際照明委員會d65標準的環(huán)形無影燈，其色溫為6500k，內(nèi)徑75mm、外徑120mm，能夠提供均勻一致的光照條件，為數(shù)字圖像采集創(chuàng)造更優(yōu)的環(huán)境，攝像機選用尼康d5100型號，通過數(shù)據(jù)線與計算機相連，并利用軟件對攝像機參數(shù)進行微調(diào)，實現(xiàn)精準的圖像捕捉功能。

39、步驟二：精確稱取5g茶粉，并將其放置于50ml的頂空瓶中；接著，將0.5g茶粉溶解在150ml的超純水中，制備成茶湯，然后從中取15毫升茶湯同樣置于50ml的頂空瓶中。兩個頂空瓶均使用墊片密封瓶蓋，并在25℃的環(huán)境溫度下靜置60min，以確保頂空氣體達到飽和。隨后，以1l/min的速率通入潔凈空氣，對電子鼻的氣道和氣室進行為期120s的清洗操作。之后，將進樣口針頭插入頂空瓶內(nèi)，同樣以1l/min的速率吸取樣品氣體，進行為期60s的檢測。對于每一個速溶綠茶樣品，都進行6次重復(fù)實驗，且在每次重復(fù)實驗中，對樣品進行5次的檢測。對于速溶綠茶的滋味信息采集，將0.5g茶粉溶解于150ml超純水中，充分混合后取30ml茶湯作為待測樣品，裝入50ml容量的容器中。在25℃的環(huán)境溫度下，設(shè)置采集頻率為每秒一次，傳感器信號放大倍數(shù)為100倍，對待測樣品進行120s的檢測。

40、步驟三：將樣品進行水分含量測試對于樣品水分測定參考國標gb?5009.3-2016《食品中水分的測定》測試方式，具體方法如下，將混合均勻的速溶綠茶粉樣品迅速磨細至顆粒小于2mm，不易研磨的樣品應(yīng)切碎，稱取2g-10g試樣精確度至0.001g，放入此稱量瓶中，試樣厚度不超過5mm，加蓋，精密稱量后，置于101℃～105°c干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，干燥3h后，蓋好取出，放入干燥器內(nèi)冷卻0.5h后稱量。然后再放入101℃～105℃干燥箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器內(nèi)冷卻0.5h后再稱量。并重復(fù)以上操作至前后兩次質(zhì)量差不超過2mg，即為恒重。

41、步驟四：采用hs-spme-gc-ms分別對速溶綠茶樣本進行揮發(fā)性成分含量測定，在65℃的恒溫磁力攪拌加熱臺下，將2.0g樣品與20μl內(nèi)標物癸酸乙酯(用乙醇溶液定量至0.01mg/ml)混合平衡15min，將spme纖維涂層引入萃取頭插入頂空瓶上方萃取30min，將萃取頭插入gc-ms進樣器中在260℃下解析5min。以1ml/min流速通過hdb-wax柱(30m×250μm×0.25μm)。采用不分流進樣，進樣口溫度260℃。加熱程序為：初始溫度40℃保持5min，隨后以5℃/min的速度升至70℃，再以3℃/min的速度升至180℃，繼續(xù)5℃/min的速度升至220℃，以20℃/min的升溫速率升至250℃并維持2.5min。離子源和入口溫度分別設(shè)置為230℃和260℃，四極桿溫度為150℃，電子能量為70ev，掃描范圍為29-450amu。

42、步驟五：對采集的數(shù)據(jù)分別進行l(wèi)da與pca降維處理。建立正交偏最小二乘判別分析(opls-da)對數(shù)據(jù)進行回歸分析采用的回歸模型分別使用pearson相關(guān)系數(shù)算法、rfe算法、粒子群優(yōu)化算法(pso)、lasso回歸統(tǒng)計學(xué)算法模型分析數(shù)據(jù)間的相關(guān)性分析。預(yù)測模型采用隨機森林模型(rf)進行預(yù)測。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

44、1、本發(fā)明提供速溶茶貯藏時間判別及品質(zhì)預(yù)測方法，通過細致分析不同貯藏時間下速溶綠茶的關(guān)鍵品質(zhì)指標及揮發(fā)性物質(zhì)的變化規(guī)律，結(jié)合先進的智能評價技術(shù)，并基于前期研究中篩選出的最優(yōu)模型關(guān)鍵品質(zhì)指標及揮發(fā)性物質(zhì)預(yù)測模型，構(gòu)建貯藏時間的判別及預(yù)測模型

45、2、本發(fā)明提供速溶茶貯藏時間判別及品質(zhì)預(yù)測方法，本發(fā)明深入探討如何運用融合策略，以進一步提升分類和預(yù)測的準確性，從而構(gòu)建起一套科學(xué)、系統(tǒng)的品質(zhì)評估體系。該體系的建立，將為速溶綠茶的貯藏管理以及市場銷售提供堅實的理論支撐與實踐依據(jù)。