一种基于浊度差的茶叶等级快速检测方法

1.本发明涉及食品等级评定技术领域，尤其涉及一种基于浊度差的茶叶等级快速检测方法。


背景技术：

2.现场、可及、便捷的绿茶等级测定是茶叶质量安全的发展趋势，也是困扰研究人员的难点之一。与此同时，不同等级茶叶间的巨大价格差异加重了消费者对等级与价格是否相符的关注。例如，西湖龙井，中国十大名茶之一，它的最高等级和最低等级之间(每500g)的价格差为15～20倍。茶叶感官审评方法是茶叶等级判定的国家标准，外形、汤色、香气、滋味和叶底是决定茶叶等级与品质的审评因子。然而，茶叶感官审评需要通过职业资格考试的评茶员在标准的审评室内使用标准的审评器具进行审评，因此，茶叶感官审评不适用于茶叶等级的现场快速测定。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于浊度差的茶叶等级快速检测方法，该方法可用于现场、快速、便捷地测定茶叶等级。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供了一种基于浊度差的茶叶等级快速检测方法，包括以下步骤：
6.将待测等级的茶叶与水混合，进行第一冲泡，得到第一茶汤；测定所述第一茶汤的浊度值，得到第一浊度；
7.将所述第一茶汤与第一含钙离子溶液混合，进行第二冲泡，得到第二茶汤；测定所述第二茶汤的浊度值，得到第二浊度；
8.计算所述第二浊度与第一浊度的差值，得到第一浊度差；
9.将与所述待测等级的茶叶相同种类的已知等级的茶叶与水混合，进行第三冲泡，得到第三茶汤；测定所述第三茶汤的浊度值，得到第三浊度；
10.将所述第三茶汤与第二含钙离子溶液混合，进行第四冲泡，得到第四茶汤；测定所述第四茶汤的浊度值，得到第四浊度；
11.计算所述第四浊度与第三浊度的差值，得到第二浊度差；
12.比较第一浊度差与第二浊度差，判定茶叶的等级。
13.优选的，所述待测等级的茶叶的质量与水的体积之比为1g:50ml。
14.优选的，所述第一冲泡的温度为25℃；所述第一冲泡的时间为20min。
15.优选的，所述第一含钙离子溶液和第二含钙离子溶液包括氯化钙溶液；所述第二茶汤和第四茶汤中钙离子的浓度为500mg/l。
16.优选的，所述第二冲泡的时间为10min。
17.优选的，所述已知等级的茶叶的质量与水的体积之比为1g:50ml。
18.优选的，所述第三冲泡的温度为25℃；所述第三冲泡的时间为20min。
19.优选的，所述第四冲泡的时间为10min。
20.优选的，所述第一浊度差和第二浊度差的n次测定平均值存在显著差异，则茶叶等级不同；所述显著差异的显著水平为0.05。
21.优选的，所述n＝3～5。
22.本发明提供了一种基于浊度差的茶叶等级快速检测方法，本发明利用钙离子加速绿茶茶膏的形成，使得绿茶茶汤出现雾状沉淀，引起绿茶茶汤浊度的增加，测定未知等级的茶叶在钙离子加速前后茶汤的浊度值并计算浊度差，与已知等级的茶汤的浊度差进行比较，依据浊度差的大小判别茶叶的等级。
23.本发明中钙离子增加茶汤浊度值的机理为：茶膏的主要成分为茶多酚、总糖和咖啡因，在茶多酚中，儿茶素占大多数，而在儿茶素中，表没食子儿茶素(egc)、表没食子儿茶素没食子酸酯(egcg)、表儿茶素(ec)和表儿茶素没食子酸酯(ecg)参与最多，钙离子通过没食子酸基团与表没食子儿茶素没食子酸酯键合，由此缩短分子之间的距离并加强与咖啡因连接的静电相互作用；钙离子对茶汤沉淀物的形成表现出强烈的促进作用，具有剂量-效应关系，茶汤沉淀物的生成即引起茶汤浑浊，茶汤浊度值增加。
24.本发明的方法可操作性高，测定操作简单，测定仪器便捷可携带；测定时间短，不需要在标准的审评室内进行，也不需要标准的审评器具，方法可获得性高；无需具有评茶员资格，不依赖于评茶员的知识与经验。因此，该方法可用于现场、快速、便捷地测定绿茶等级。
25.本发明的方法能够简便快捷地在现场判定同一品牌绿茶的等级高低，对于没有经过质检的茶叶，可以通过本发明方法判定哪一个等级更高，防止以次充好。
附图说明
26.图1为冲泡时间对绿茶茶汤浊度的影响趋势图；
27.图2为钙离子浓度与钙离子作用时间对绿茶茶汤浊度的影响趋势图；
28.图3为实施例1中不同等级绿茶的浊度差比较图。
具体实施方式
29.本发明提供了一种基于浊度差的茶叶等级快速检测方法，包括以下步骤：
30.将待测等级的茶叶与水混合，进行第一冲泡，得到第一茶汤；测定所述第一茶汤的浊度值，得到第一浊度；
31.将所述第一茶汤与第一含钙离子溶液混合，进行第二冲泡，得到第二茶汤；测定所述第二茶汤的浊度值，得到第二浊度；
32.计算所述第二浊度与第一浊度的差值，得到第一浊度差；
33.将与所述待测等级的茶叶相同种类的已知等级的茶叶与水混合，进行第三冲泡，得到第三茶汤；测定所述第三茶汤的浊度值，得到第三浊度；
34.将所述第三茶汤与第二含钙离子溶液混合，进行第四冲泡，得到第四茶汤；测定所述第四茶汤的浊度值，得到第四浊度；
35.计算所述第四浊度与第三浊度的差值，得到第二浊度差；
36.比较第一浊度差与第二浊度差，判定茶叶的等级。
37.在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
38.本发明将待测等级的茶叶与水混合，进行第一冲泡，得到第一茶汤；测定所述第一茶汤的浊度值，得到第一浊度。
39.本发明对所述待测等级的茶叶种类没有特殊的限定，本领域熟知的茶叶品种均可；在本发明的实施例中，具体为绿茶。
40.在本发明中，所述待测等级的茶叶的质量与水的体积之比优选为1g:50ml；所述水优选为蒸馏水；在本发明的实施例中，具体为市售屈臣氏蒸馏水。本发明对所述待测等级的茶叶与水混合的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将茶叶充分浸泡于水中即可。
41.在本发明中，所述第一冲泡的温度优选为25℃；所述第一冲泡的时间优选为20min。完成所述第一冲泡后，本发明优选将所得物料过滤，除去茶叶，得到第一茶汤。
42.本发明对所述测定第一茶汤的浊度值的方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的浊度测定方法测定即可；在本发明的实施例中，具体为便携式浊度计。
43.得到第一茶汤后，本发明将所述第一茶汤与第一含钙离子溶液混合，进行第二冲泡，得到第二茶汤；测定所述第二茶汤的浊度值，得到第二浊度。在本发明中，所述第一含钙离子溶液包括氯化钙溶液；本发明对所述氯化钙溶液的浓度没有特殊的限定，能够满足茶汤中钙离子浓度即可；所述第二茶汤中钙离子的浓度为500mg/l。
44.本发明对所述第一茶汤与第一含钙离子溶液混合的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将物料充分混合即可。
45.在本发明中，所述第二冲泡的时间优选为10min，温度优选为25℃。
46.完成所述第二冲泡后，本发明优选无需后处理，直接测定所得第二茶汤的浊度。
47.得到第一浊度和第二浊度后，本发明计算所述第二浊度与第一浊度的差值，得到第一浊度差。在本发明中，所述第一浊度差为第二浊度与第一浊度之差的绝对值，所述第一浊度差＝第二浊度-第一浊度。本发明对所述计算方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的方法作差即可。
48.本发明将与所述待测等级的茶叶相同种类的已知等级的茶叶与水混合，进行第三冲泡，得到第三茶汤；测定所述第三茶汤的浊度值，得到第三浊度。
49.在本发明中，所述已知等级的茶叶与所述待测等级的茶叶种类相同，加工企业相同，茶树品种相同，采摘时间相同；所述已知等级的茶叶的质量与水的体积之比优选为1g:50ml。
50.在本发明中，所述第三冲泡的温度优选为25℃；所述第三冲泡的时间优选为20min。完成所述第三冲泡后，本发明优选将所得物料过滤，除去茶叶，得到第三茶汤。
51.得到第三茶汤后，本发明将所述第三茶汤与第二含钙离子溶液混合，进行第四冲泡，得到第四茶汤；测定所述第四茶汤的浊度值，得到第四浊度。
52.完成所述第四冲泡后，本发明优选无需后处理，直接测定所得第四茶汤的浊度。
53.在本发明中，所述第二含钙离子溶液优选包括氯化钙溶液；本发明对所述氯化钙溶液的浓度没有特殊的限定，能够满足茶汤中钙离子浓度即可；所述第四茶汤中钙离子浓度为500mg/l。
54.在本发明中，所述第四冲泡的时间优选为10min。
55.在本发明中，所述第一冲泡和第三冲泡的时间、所述第二冲泡和第四冲泡过程中钙离子的浓度以及作用时间优选通过单因素优化实验优化而得。本发明对所述单因素实验的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的单因素实验方法进行即可。在本发明的实施例中，第一冲泡和第三冲泡时间的优化过程为：以黄山毛峰特级一等为实验样品，将绿茶与市售屈臣氏蒸馏水按照液固比1:50(g:ml)、在室温25℃冲泡一定时间，冲泡时间分别设定为5、10、20、30、45、60分钟，冲泡后滤去茶叶，测定茶汤浊度值，每次实验重复三次，数据表现为平均值
±
标准偏差。钙离子浓度与钙离子作用时间对绿茶浊度的影响优化过程为：以黄山毛峰特级一等为实验样品，将绿茶与市售屈臣氏蒸馏水按照液固比1:50(g:ml)、在室温25℃冲泡20分钟，20分钟后滤去茶叶，测定茶汤浊度值，向所得茶汤中加入氯化钙溶液，作用一定时间后，测定茶汤浊度值，每次实验重复三次，数据表现为平均值
±
标准偏差；测定钙离子浓度的作用时，钙离子作用时间为10分钟，钙离子浓度分别为0,100,200,300,400,500,600mg/l；测定钙离子作用时间时，钙离子浓度为500mg/l，钙离子作用时间分别为5、10、15、20、30分钟。
56.本发明对所述浊度值的测定方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的浊度测定方法测定即可；在本发明的实施例中，具体是采用便携式浊度计测定。
57.得到第三浊度和第四浊度后，本发明计算所述第四浊度与第三浊度的差值，得到第二浊度差。本发明对所述计算方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的方法作差即可。在本发明中，所述第二浊度差为第四浊度与第三浊度之差的绝对值，所述第二浊度差＝第四浊度-第三浊度。
58.得到第一浊度差和第二浊度差后，本发明比较第一浊度差与第二浊度差，判定茶叶的等级。在本发明中，所述第一浊度差和第二浊度差的n次测定平均值存在显著差异，则茶叶等级不同；所述显著差异的显著水平为0.05。在本发明中，所述n＝3～5。本发明优选按照上述方法和条件分别测定n次第一浊度差和第二浊度差，然后对第一浊度差的n次测定值和第二浊度差的n次测定值进行方差分析。
59.在本发明中，所述显著差异优选由方差分析(analysis ofvariance，anova)测定；本发明对所述方差分析的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
60.在本发明中，所述第一浊度差和第二浊度差中，浊度差数值大的茶叶，等级高。
61.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
62.实施例1
63.1)冲泡时间对绿茶浊度的影响
64.以黄山毛峰特级一等为实验样品，将绿茶与市售屈臣氏蒸馏水按照液固比1:50(g:ml)、在室温25℃冲泡一定时间，冲泡时间分别设定为5、10、20、30、45、60分钟，冲泡后滤去茶叶，测定茶汤浊度值，每次实验重复三次，数据表现为平均值
±
标准偏差，所得结果见图1。
65.由图1可知，在冲泡温度为室温25℃时，冲泡时间对绿茶茶汤浊度有显著影响：5～20分钟，随着冲泡时间增加，绿茶茶汤的浊度增加；当冲泡时间持续增加到60分钟时，浊度
没有显著变化，表明当绿茶在25℃的室温水中冲泡时，其茶汤浊度在20分钟时达到最大值并随之倾向于稳定。因此，冲泡时间选择为20分钟。
66.2)钙离子浓度与钙离子作用时间对绿茶浊度的影响
67.以黄山毛峰特级一等为实验样品，将绿茶与市售屈臣氏蒸馏水按照液固比1:50(g:ml)、在室温25℃冲泡20分钟，20分钟后滤去茶叶，测定茶汤浊度值，向所得茶汤中加入氯化钙溶液，作用一定时间后，测定茶汤浊度值，每次实验重复三次，数据表现为平均值
±
标准偏差；测定茶汤中钙离子浓度的作用时，钙离子作用时间为10分钟，茶汤中钙离子浓度分别为0、100、200、300、400、500和600mg/l；测定钙离子作用时间时，茶汤中钙离子浓度为500mg/l，钙离子作用时间分别为5、10、15、20、30分钟，所得结果见图2，图2中，a为ca
2+
浓度对绿茶茶汤浊度的影响；b为ca
2+
作用时间对绿茶茶汤浊度的影响。
68.由图2可知，ca
2+
浓度和ca
2+
作用时间对绿茶茶汤浊度的影响是相似的：在实验范围内先增加随后趋于稳定。在0～500mg/l范围内，随着ca
2+
浓度增加，绿茶茶汤的浊度增加；当ca
2+
浓度浓度增加到600mg/l时，与500mg/l相比，绿茶茶汤的浊度没有显著改变。在0～10分钟内，随着ca
2+
作用时间增加，绿茶茶汤的浊度增加，而随着作用时间继续增加，绿茶茶汤浊度无显著改变。因此，ca
2+
浓度和ca
2+
作用时间的最优值分别为500mg/l和10分钟。
69.3)浊度差与绿茶等级的关系
70.以1)～2)中所得实验条件，以便携式浊度计为实验设备，分别对西湖龙井aaa级(a1)、西湖龙井aa级(a2)、西湖龙井a级(a3)、黄山毛峰特级一等(b1)、黄山毛峰特级二等(b2)、安吉白茶五星级(c1)、安吉白茶四星级(c2)和安吉白茶三星级(c3)在钙离子加速前后茶汤的浊度差进行测定，并计算相应的浊度差值，具体过程为：
71.将上述不同已知等级的绿茶与市售屈臣氏蒸馏水按照液固比1:50(g:ml)、在室温25℃冲泡20分钟，冲泡后滤去茶叶，得到第一茶汤，向所述第一茶汤中加入氯化钙溶液，得到第二茶汤，第二茶汤中钙离子浓度为500mg/l，作用10分钟后，分别测定第一茶汤和第二茶汤的浊度值，得到第一浊度值和第二浊度值，计算第一浊度值和第二浊度值的浊度差，所得结果见图3和表1。
72.表1不同已知等级茶叶的浊度差和标准偏差数据
[0073][0074][0075]
由图3和表1可知：在同一种类的绿茶中，等级越高，浊度差数值越大。
[0076]
实施例2
[0077]
将市售西湖龙井已知等级茶样d1，等级为一等，按照实施例1中3)的方法，分别测定3次，测得d1的浊度差为11.22
±
0.01，数据见表2；
[0078]
购买同品牌西湖龙井另一等级茶样，实验前覆盖等级标签，标记为d2，按照实施例1中3)的方法，分别测定3次，测得d2的浊度差为8.03
±
0.16，数据见表2；
[0079]
经anova分析，d1与d2的浊度差之间存在显著差异(显著水平0.05)，由此可判定，d2茶样的等级低于d1；揭去d2等级遮盖标签，d2为二等，与实验结果相符，说明本发明的方法能够判定同一种绿茶的等级高低。
[0080]
实施例3
[0081]
将市售杭州龙井已知等级茶样e1，等级为三等，按照实施例1中3)的方法，分别测定3次，测得e1的浊度差为11.78
±
0.68，数据见表2；
[0082]
购买同品牌杭州龙井另一等级茶样，实验前覆盖等级标签，标记为e2，按照实施例1中3)的方法，分别测定3次，测得e2的浊度差为15.06
±
0.04，数据见表2；
[0083]
经anova分析，e1与e2的浊度差之间存在显著差异(显著水平0.05)，由此可判定，e2茶样的等级高于e1；揭去e2等级遮盖标签，e2为二等，与实验结果相符，说明本发明的方法能够判定同一种绿茶的等级高低。
[0084]
表2实施例2和实施例3中不同等级茶叶的浊度差数据
[0085]
不同等级茶叶浊度差(3次测定平均值)标准偏差d111.220.01d28.030.16e111.780.68e215.060.04
[0086]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。