一种茶叶挥发性物质含量测定方法和系统与流程

1.本公开涉及茶叶检测领域，具体涉及一种茶叶挥发性物质含量测定方法和系统。


背景技术：

2.茶叶挥发性物质主要包括醇类、酮类、醛类、酯类、酸类、酚类和过氧化物类等具有挥发性的物质，也是茶香的来源。有些是低沸点芳香物质，有些是高沸点芳香物质，一般情况下茶叶的发酵程度不同，得到的香型也会不同，而且发酵程度越足，高沸点芳香物质越多。但是并不是茶叶中的挥发性物质越多越好，而是跟挥发性物质中的组成有关，醇类例如香叶醇一般会具有玫瑰花香气，而醛类如低级醛类具有强烈刺鼻气味，会影响到茶香的品质。因此，在进行茶叶品质评估时通常会对茶叶挥发性物质进行审评，而人工审评的方式效率低、主观性强，已经逐渐被现有的一些检测方法替代。
3.现有技术中出现了采用近红外方法对茶叶挥发性物质进行定性或者半定量检测，如电子鼻（气味分析系统），能够实现检测茶叶香气与品种；再如，中国农科院茶叶研究所也提出一种茶叶加工过程中挥发性气体实时采集鉴定方法和装置（公开号，cn110618213a），利用气相色谱-质谱联用仪对热脱附后的挥发性气体进行分析鉴定，分析出气体成分。然而，上述方式都是建立在挥发性气体全部析出并收集到的情况下完成的，而且检测过程漫长而且繁杂，现有技术中也出现过超声、微波加速茶叶挥发性物质析出的手段，然而也需要控制相应的超声或微波手段的持续使用，以免将不易挥发的物质激发成易挥发性物质而使得检测数据失常。


技术实现要素：

4.本公开提供一种茶叶挥发性物质含量测定方法和系统，实现通过对待检测茶叶的近红外光谱的定性分析，再根据气相色谱质谱的在线分析得到的光谱定性结果进行比对，进而根据比对结果控制待检测茶叶的微波加热进程，使得在高沸点芳香物质已经析出的情况下停止继续微波作用，使得挥发性物质的检测快速且准确。本公开提供以下技术方案来解决上述技术问题：作为本公开实施例的一个方面，提供一种茶叶挥发性物质含量测定方法，包括如下步骤：获取待检测茶叶的近红外光谱数据；根据近红外光谱数据对待检测茶叶进行挥发性物质的定性分析得到光谱定性结果；将所述待检测茶叶置入微波加热设备进行微波加热；抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的在线分析得到色谱质谱定性结果与所述光谱定性结果进行比对；如果色谱质谱定性结果中的物质组成未完全出现光谱定性结果中的物质组成，则控制微波加热设备继续进行微波加热；
如果色谱质谱定性结果中的物质组成完全出现了光谱定性结果中的物质组成，则控制微波加热设备停止微波加热，继续抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的定性和定量分析得到色谱质谱定量结果。
5.较佳地，继续抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的定性和定量分析得到色谱质谱定量结果之后还包括如下步骤：取出所述微波加热设备中的茶汤；将所述茶汤采用近红外光谱分析或者液相色谱质谱分析获取茶汤中的水溶性物质的定性和定量分析结果。
6.较佳地，如果色谱质谱定性结果中的物质组成未完全出现光谱定性结果中的物质组成，则控制微波加热设备继续进行微波加热，具体包括如下步骤：读取色谱质谱定性结果和光谱定性结果；将所述色谱质谱定性结果和光谱定性结果进行比对，如果光谱定性结果中的某一组成未出现在色谱质谱定性结果中，则生成未完全出现的比对结果，根据所述未完全出现的比对结果控制微波加热设备继续加热。
7.较佳地，将所述待检测茶叶置入微波加热设备进行微波加热包括如下步骤：将称量后的待检测茶叶置于样品瓶中；将所述样品瓶内加入固定量的水，盖上具有通气管的样品瓶瓶塞，将所述样品瓶置入微波加热设备进行微波加热。
8.较佳地，抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的在线分析得到色谱质谱定性结果具体包括如下步骤：将所述通气管插入气相色谱质谱设备的进样口；将采集到的色谱图中的每个峰与标准光谱库进行匹配得到色谱质谱定性结果。
9.较佳地，将采集到的色谱图中的每个峰与标准光谱库进行匹配后还包括如下步骤：将进行匹配后的匹配度进行统计，将匹配度大于75%的所述标准光谱库对应的挥发性物质作为色谱质谱定性结果。
10.较佳地，获取待检测茶叶的近红外光谱数据具体包括如下步骤：将待检测茶叶进行研磨压制成饼状样品；采用近红外光谱仪采集所述饼状样品的近红外光谱数据。
11.较佳地，根据近红外光谱数据对待检测茶叶进行挥发性物质的定性分析得到光谱定性结果具体包括如下步骤：对所述近红外光谱数据进行预处理；将预处理后的近红外光谱数据通过近红外光谱仪配套的光谱分析软件进行主成分定性分析。
12.作为本公开实施例的另一个方面，提供一种茶叶挥发性物质含量测定系统，包括：近红外光谱仪，用于获取待检测茶叶的近红外光谱数据，根据近红外光谱数据对待检测茶叶进行挥发性物质的定性分析得到光谱定性结果；样品瓶，用于作为待检测茶叶的微波加热容器，并将抽取出的挥发性物质输送到气相色谱质谱设备；
微波加热设备，用于对所述样品瓶进行可控的微波加热；气相色谱质谱设备，用于接收样品瓶传输过来的挥发性物质，并对所述挥发性进行气相色谱质谱在线分析得到色谱质谱定性结果；计算机，用于获取色谱质谱定性结果与光谱定性结果，并将两者进行比对；如果色谱质谱定性结果中的物质组成未完全出现光谱定性结果中的物质组成，则控制微波加热设备继续进行微波加热；如果色谱质谱定性结果中的物质组成完全出现了光谱定性结果中的物质组成，则控制微波加热设备停止微波加热，继续抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的定性和定量分析得到色谱质谱定量结果。
13.较佳地，所述茶叶挥发性物质含量测定系统还包括研磨设备和压制设备，所述研磨设备用于将所述待检测茶叶研磨成粉末；所述压制设备用于将所述粉末压制成饼状样品。
14.本公开的有益效果为：实现通过对待检测茶叶的近红外光谱的定性分析，再根据气相色谱质谱的在线分析得到的光谱定性结果进行比对，进而根据比对结果控制待检测茶叶的微波加热进程，使得在高沸点芳香物质已经析出的情况下停止继续微波作用，进而使得挥发性物质的检测快速且准确。另外，在挥发性物质挥发完全后，继续抽取挥发性物质进行气相色谱质谱的分析，实现了在线分析，使得挥发性物质的检测数据更为可信；而且，还可以将茶汤用于水浸出物的检测，实现了水浸出物和挥发性物质的同时检测，提高了检测效率。
附图说明
15.图1为茶叶挥发性物质含量测定方法流程图；图2为获取待检测茶叶的近红外光谱数据步骤流程图；图3为待检测茶叶近红外光谱数据的挥发性物质的定性分析的步骤流程图；图4为将所述待检测茶叶置入微波加热设备进行微波加热的步骤流程图；图5为步骤s40的流程图；图6为实现水溶性物质的定性和定量分析的流程图；图7为茶叶挥发性物质含量测定系统示意图。
具体实施方式
16.以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
17.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
18.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括a、b、c中的至少一种，可以表示包括从a、b和c构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
19.另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。
本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
20.可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。
21.实施例1作为本公开实施例的一个方面，如图1所示，提供一种茶叶挥发性物质含量测定方法，包括如下步骤：s10、获取待检测茶叶的近红外光谱数据；s20、根据近红外光谱数据对待检测茶叶进行挥发性物质的定性分析得到光谱定性结果；s30、将所述待检测茶叶置入微波加热设备进行微波加热。
22.s40、抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的在线分析得到色谱质谱定性结果与所述光谱定性结果进行比对；如果色谱质谱定性结果中的物质组成未完全出现光谱定性结果中的物质组成，则执行s50、控制微波加热设备继续进行微波加热；如果色谱质谱定性结果中的物质组成完全出现了光谱定性结果中的物质组成，则执行s60、控制微波加热设备停止微波加热，继续抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的定性和定量分析得到色谱质谱定量结果。
23.基于上述步骤，本公开实施例实现通过对待检测茶叶的近红外光谱的定性分析，再根据气相色谱质谱的在线分析得到的光谱定性结果进行比对，进而根据比对结果控制待检测茶叶的微波加热进程，使得在高沸点芳香物质已经析出的情况下停止继续微波作用，进而使得挥发性物质的检测快速且准确。
24.下面分别对本公开实施例的各步骤进行详细说明。
25.s10、获取待检测茶叶的近红外光谱数据；本实施例中，如图2所示，获取待检测茶叶的近红外光谱数据具体包括如下步骤：s101、将待检测茶叶进行研磨压制成饼状样品；其中，研磨压制采用研磨器和压制设备实现。
26.s102、采用近红外光谱仪采集所述饼状样品的近红外光谱数据。其中，所述近红外光谱仪可采用傅立叶变换近红外光谱仪，具有较高的分辨率和扫描速度，需要工作在常温干燥环境，如25℃、湿度为20%rh的室内环境。
27.s20、根据近红外光谱数据对待检测茶叶进行挥发性物质的定性分析得到光谱定性结果；其中，如图3所示，s20又具体包括如下步骤：s201、对所述近红外光谱数据进行预处理；所述预处理包括多元散射校正法，用于对光谱进行线性变换，进而实现对漫反射的校正。
28.s202、将预处理后的近红外光谱数据通过近红外光谱仪配套的光谱分析软件进行主成分定性分析。所述光谱分析软件可为opus光谱采集分析软件或specwin light光谱分析软件。
29.s30、将所述待检测茶叶置入微波加热设备进行微波加热。所述微波加热设备可采
用微波恒温加热水浴锅。
30.本实施例中，如图4所示，将所述待检测茶叶置入微波加热设备进行微波加热包括如下步骤：s301、将称量后的待检测茶叶置于样品瓶中；s302、将所述样品瓶内加入固定量的水，盖上具有通气管的样品瓶瓶塞，将所述样品瓶置入微波加热设备进行微波加热。
31.s40、抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的在线分析得到色谱质谱定性结果与所述光谱定性结果进行比对；本实施例中，如图5所示，步骤s40具体包括如下步骤：s401、将所述通气管插入气相色谱质谱设备的进样口；s402、将采集到的色谱图中的每个峰与标准光谱库进行匹配得到色谱质谱定性结果。
32.本实施例中，将进行匹配后的匹配度进行统计，将匹配度大于75%的所述标准光谱库对应的挥发性物质作为色谱质谱定性结果。
33.如果色谱质谱定性结果中的物质组成未完全出现光谱定性结果中的物质组成，则执行s50、控制微波加热设备继续进行微波加热；本实施例中，读取色谱质谱定性结果和光谱定性结果；将所述色谱质谱定性结果和光谱定性结果进行比对，如果光谱定性结果中的某一组成未出现在色谱质谱定性结果中，则生成未完全出现的比对结果，根据所述未完全出现的比对结果控制微波加热设备继续加热。
34.如果色谱质谱定性结果中的物质组成完全出现了光谱定性结果中的物质组成，则执行s60、控制微波加热设备停止微波加热，继续抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的定性和定量分析得到色谱质谱定量结果。
35.本实施例中，继续抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的定性和定量分析得到色谱质谱定量结果之后，如图6所示，还包括如下步骤：s70、取出所述微波加热设备中的茶汤；s80、将所述茶汤采用近红外光谱分析或者液相色谱质谱分析获取茶汤中的水溶性物质的定性和定量分析结果。采用上述方式，本公开实施例实现了水浸出物和挥发性物质的同时检测，提高了检测效率。
36.实施例2作为本公开实施例的另一个方面，本实施例提供一种茶叶挥发性物质含量测定系统100，如图7所示，包括：近红外光谱仪1，用于获取待检测茶叶的近红外光谱数据，根据近红外光谱数据对待检测茶叶进行挥发性物质的定性分析得到光谱定性结果；其中，所述近红外光谱仪可采用傅立叶变换近红外光谱仪，具有较高的分辨率和扫描速度，需要工作在常温干燥环境，如25℃、湿度为20%rh的室内环境。
37.本实施例中，还需要对所述近红外光谱数据进行预处理；所述预处理包括多元散射校正法，用于对光谱进行线性变换，进而实现对漫反射的校正。将预处理后的近红外光谱数据通过近红外光谱仪配套的光谱分析软件进行主成分定性分析。所述光谱分析软件可为
opus光谱采集分析软件或specwin light光谱分析软件。
38.样品瓶2，用于作为待检测茶叶的微波加热容器，并将抽取出的挥发性物质输送到气相色谱质谱设备；微波加热设备3，用于对所述样品瓶进行可控的微波加热；所述微波加热设备可采用微波恒温加热水浴锅。可通过计算机控制微波恒温加热水浴锅的微波加热或者直接由人工来控制实现；本实施例中，可将称量后的待检测茶叶置于样品瓶中；将所述样品瓶内加入固定量的水，盖上具有通气管的样品瓶瓶塞，将所述样品瓶置入微波加热设备进行微波加热。
39.气相色谱质谱设备4，用于接收样品瓶传输过来的挥发性物质，并对所述挥发性进行气相色谱质谱在线分析得到色谱质谱定性结果；本实施例中，将所述通气管插入气相色谱质谱设备的进样口；将采集到的色谱图中的每个峰与标准光谱库进行匹配得到色谱质谱定性结果。例如，将进行匹配后的匹配度进行统计，将匹配度大于75%的所述标准光谱库对应的挥发性物质作为色谱质谱定性结果。
40.计算机5，用于获取色谱质谱定性结果与光谱定性结果，并将两者进行比对；如果色谱质谱定性结果中的物质组成未完全出现光谱定性结果中的物质组成，则控制微波加热设备继续进行微波加热；如果色谱质谱定性结果中的物质组成完全出现了光谱定性结果中的物质组成则控制微波加热设备停止微波加热，继续抽取挥发性物质，并进行气相色谱质谱的定性和定量分析得到色谱质谱定量结果。
41.本实施例中，所述茶叶挥发性物质含量测定系统还包括研磨设备和压制设备，所述研磨设备用于将所述待检测茶叶研磨成粉末；所述压制设备用于将所述粉末压制成饼状样品。
42.作为一种优选的实施方式，所述茶叶挥发性物质含量测定系统100还具有液相色谱质谱分析设备6，用于将取出后的茶汤采用进行液相色谱质谱分析获取茶汤中的水溶性物质的定性和定量分析结果。采用上述方式，本实施例实现了水浸出物和挥发性物质的同时检测，提高了检测效率。
43.尽管已经示出和描述了本公开的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本公开的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。