一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，包括樣液制備、采集檢測信息、構(gòu)建Logistic回歸判別連接函數(shù)和各等級樣品判別結(jié)果概率。本發(fā)明的判別方法，有效地解決了“人工審評”過程由于“感官疲勞”而不能長時(shí)間進(jìn)行審評的問題；較好地消除了不同審評人員間的判別結(jié)果誤差，提高了滋味等級審評結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性；審評全過程方便快捷，消耗時(shí)間短，每個(gè)樣品從制樣到完成判別的全過程僅需5min；模型分析結(jié)果表明具有良好的穩(wěn)定性，與人工審評結(jié)果的一致性高于90％。本發(fā)明具有很好的實(shí)用價(jià)值，對武夷巖茶生產(chǎn)過程中自動(dòng)化控制手段的應(yīng)用，以及最終茶葉產(chǎn)品品質(zhì)的評價(jià)表述及銷售流通具有重大意義。
【專利說明】
一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種茶葉等級判別方法，具體涉及一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，屬食品技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]武夷巖茶屬于閩北烏龍茶，產(chǎn)于福建省北部武夷山地區(qū)，中國十大名茶之一，因其獨(dú)特的“巖骨花香”而名滿天下，一直以來就是我國傳統(tǒng)名茶中的精品。武夷巖茶品質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜，其等級評價(jià)“首重巖韻”，以滋味“清、香、甘、活”者為上，傳統(tǒng)的品質(zhì)評價(jià)需要依靠審評員的“感官”完成，不但審評周期較長，而且容易受到各種主觀和外界因素的干擾，數(shù)據(jù)的“一致性”和“量化性”都不足，難以客觀且穩(wěn)定地表征巖茶的實(shí)際品質(zhì)，因此有必要尋找一種標(biāo)準(zhǔn)化且易操作的手段實(shí)現(xiàn)武夷巖茶滋味品質(zhì)等級的穩(wěn)定判別。
[0003]電子舌是一種典型的人工味覺系統(tǒng)(Artificial Taste System，ATS)它由低選擇性、非特異性的交互敏感傳感器陣列，配以合適的模式識別或多元統(tǒng)計(jì)方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分析。電子舌所測定的不是某一化學(xué)成分的定量定性結(jié)果，而是獲得所測物質(zhì)味覺的整體信息。電子舌的構(gòu)成主要有:味覺傳感器陣列、信號激發(fā)采集系統(tǒng)和模式識別系統(tǒng)。其中的味覺傳感器陣列是電子舌的核心組件，它是由幾個(gè)甚至幾十個(gè)不同傳感器構(gòu)成，每個(gè)傳感器仿佛人的“味蕾”一樣，可以感受一類化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對人味覺的模擬。依據(jù)傳感器的工作原理，電子舌傳感器可分為:電位型傳感器，阻抗譜型傳感器和伏安型傳感器三大類。
[0004]伏安型電子舌傳感器是由若干貴金屬工作電極和I個(gè)參比電極構(gòu)成。通過控制系統(tǒng)控制提供電脈沖，由采集系統(tǒng)測量和儲(chǔ)存響應(yīng)電流多頻脈沖，測量過程把幾個(gè)不同脈沖時(shí)間間隔的常規(guī)大幅脈沖電勢作為不同的頻率段組合在一起，作為脈沖電勢激發(fā)信號，隨著頻率的增高，脈沖時(shí)間間隔減小到一定程度，由于同一個(gè)頻段內(nèi)前后兩個(gè)脈沖電勢之間的交互作用，使得激發(fā)信號偏離原始的常規(guī)大幅脈沖伏安法，向小幅脈沖伏安法和階梯脈沖伏安法靠近，這樣不同電極在不同的頻率下對被測溶液樣品呈現(xiàn)出不同的區(qū)分效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對滋味指紋的采集。
[0005]利用電子舌的檢測信息進(jìn)行巖茶滋味等級的判別，其數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì)即是對電子舌所獲得的“指紋數(shù)據(jù)”進(jìn)行分類預(yù)測，統(tǒng)計(jì)學(xué)對該類問題的分析方法有很多，常見的解決方案主要有:“Logistic回歸分析法”和“判別分析法”。當(dāng)輸出變量是二分類變量時(shí)，采用“二項(xiàng)Logistic回歸分析”，當(dāng)輸出變量是多分類變量時(shí)，通常采用“多項(xiàng)Logistic回歸分析”。當(dāng)“多項(xiàng)Logistic回歸分析”用于解決I個(gè)或多個(gè)協(xié)變量與一個(gè)有序分類因變量關(guān)系時(shí)，該方法也被稱為“等級回歸分析”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0008]—種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，其特征在于判別方法的步驟如下:
[0009](I)樣液制備:稱取5.0g待檢茶葉樣品，加沸水110mL，加蓋浸泡3min后，濾出茶湯，冷卻至室溫，即為樣液；
[0010](2)采集檢測信息:選用伏安型電子舌，將其復(fù)合電極浸入樣液中；以0.2v為電位步進(jìn)電壓，采集各個(gè)電極在IHz，1Hz和10Hz，三個(gè)加電頻率和對應(yīng)的步進(jìn)加電電壓下的脈沖最高值、最高值拐點(diǎn)、最低值、最低值拐點(diǎn)，獲得電子舌檢測信息，將該檢測信息導(dǎo)出后，選取其中的“max plOv鈀電極IHz的電位值”為變量Xi; “min plOv鈀電極IHz的電位值”為變量X2; “d2pl0v鈀電極IHz的電位值”為變量X3; “min p2v鈀電極IHz的電位值”為變量X4; “maxp9v鈀電極10Hz的電位值”為變量X5; “max p7v金電極10Hz的電位值”為變量X6; “max p6v鈦電極10Hz的電位值”為變量X7，以上變量的單位為“毫伏”；所述伏安型電子舌的復(fù)合電極為鉑電極、金電極、鎢電極、銀電極、鈦電極和鈀電極;所述采集檢測信息，于復(fù)合電極的加電電壓為+10V?-10V的范圍內(nèi)，選取其脈沖值拐點(diǎn)電位，構(gòu)建電子舌滋味檢測信息;所述“max P1v鈀電極IHz的電位值”指該變量值是在1v的加電電壓和IHz的電頻率下，采集獲得鈀電極響應(yīng)電位的最大值；“min plOv鈀電極IHz的電位值”指該變量值是在1v的加電電壓和IHz的電頻率下，采集獲得的鈀電極響應(yīng)電位的最小值；“d2pl0v鈀電極IHz的電位值”指該變量是在1v的加電電壓和IHz的電頻率下，采集獲得的鈀電極電位變化拐點(diǎn)的對應(yīng)電位值。
[0011](3)利用已知等級的樣品，構(gòu)建Logistic回歸判別連接函數(shù):
[0012 ] Log i s t i c回歸判別連接函數(shù)的表達(dá)式分別為:
[0013]Linkl級
[0014]=3.128-(17539.404Xi_772.891X2_187291.898X3_82947.127X4+107598.920X5-36914.754X6+5663.373X7)
[0015]Link2級
[0016]=6.330-( 17539.404Χι_772.891X2_187291.898X3_82947.127X4+107598.920X5-36914.754X6+5663.373X7)
[0017]所述“Linkl級”代表樣品滋味等級為I級的連接函數(shù)；“Link2級”代表樣品滋味等級為2級的連接函數(shù)；
[0018](4)各等級樣品判別結(jié)果概率:
[0019]各等級樣品判別結(jié)果概率的公式為:
[0020]Pi級=1/〔 l+Exp(_Linkl級)〕
[0021]P激=1/〔1+Exp(-Link2級)〕_Pi 級
[0022]P激=1-p^-p激
[0023]所述P1級，P2級，P3級的數(shù)值，為“電子舌檢測信息”判定的各滋味等級歸屬的概率，其最大值所對應(yīng)的P的等級，即為茶樣的滋味等級。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0025]1、本發(fā)明的基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，有效解決了“人工審評”過程由于“感官疲勞”而不能長時(shí)間進(jìn)行的問題；
[0026]2、判別標(biāo)準(zhǔn)的相對固定性，較好地消除了不同審評人員間的判別結(jié)果誤差，提高了滋味等級審評結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性；
[0027]3、審評全過程方便快捷，消耗時(shí)間短，每個(gè)樣品從制樣到完成判別的全過程僅需5min；
[0028]4、由于判別模型采用多位資深審評員在良好狀態(tài)下進(jìn)行的大樣本量茶樣審評數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)完成構(gòu)建，同時(shí)，模型分析結(jié)果表明模型具有良好的穩(wěn)定性，與人工審評結(jié)果的一致性也高于90 %，因此該判別結(jié)果具有很好的實(shí)用價(jià)值，能夠很好地輔助實(shí)現(xiàn)武夷巖茶滋味分級標(biāo)準(zhǔn)的一致性、客觀性和通用性，對茶葉生產(chǎn)過程中自動(dòng)化控制手段的應(yīng)用，以及最終茶葉產(chǎn)品品質(zhì)的評價(jià)表述及銷售流通掃清障礙。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了充分公開本發(fā)明的一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，以下結(jié)合實(shí)施例加以說明。
[0030]實(shí)施例1，一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，包括以下步驟:
[0031 ] (I)樣液制備:稱取5.0g武夷巖茶為待檢茶葉樣品，加沸水110mL，加蓋浸泡3min后，濾出茶湯，冷卻至室溫，即為樣液；
[0032](2)采集檢測信息:選用Smartouge伏安型電子舌，將電子舌復(fù)合電極，即鉑電極、金電極、鎢電極、銀電極、鈦電極和鈀電極，分別浸入步驟(I)的樣液中，采集各個(gè)電極在加電頻率為1Hz、1Hz和10Hz以及加電電壓為+1V?-1OV范圍內(nèi)以0.2v為電位步進(jìn)電壓，獲得電子舌檢測信息所對應(yīng)的乂1?)(7的值分別為41 = 4.242\10—4、乂2 = 3.639 \10—4、父3 =5.261X10—5、Χ4 = 3.207Χ10—4、Χ5 = 3.412Χ10—4、Χ6 = 9.946Χ10—5、Χ7 = 2.843Χ10—5;
[0033](3)構(gòu)建Logistic回歸判別函數(shù):
[0034]利用電子舌的檢測信息，經(jīng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行Logistic回歸分析，獲得滋味等級為1、2等級樣品的1git連接函數(shù)Link Funct1n，其表達(dá)式分別為:
[0035]Linkl級
[0036]=3.128-(17539.404Xi_772.891X2_187291.898X3_82947.127X4+107598.920X5-36914.754X6+5663.373X7);
[0037]Link2級
[0038]=6.330-(17539.404Χι_772.891X2_187291.898X3_82947.127X4+107598.920X5-36914.754X6+5663.373X7);
[0039]將電子舌檢測結(jié)果，S卩X1-X7的值分別代入兩個(gè)連接函數(shù)“Linkl級”和“Link2級”，計(jì)算結(jié)果為Linkl 級=-0.777，Link2 級=2.425 ；
[0040](4)各等級樣品的分布概率:
[0041]將計(jì)算獲得的“Linkl級”和“Link2級”數(shù)值帶入其等級歸屬概率公式:
[0042]Pi級=l/(l+Exp(_Linkl級)；
[0043]P激=1/(1+Exp(-Link2 級)-Pi 級；
[0044]P激=1-p^-p激；
[0045]計(jì)算結(jié)果為，P^=0.685、P2 級=0.234、P3級=0.081，因?yàn)?0.685>0.234>0.081，所以Pi級〉P激〉P3級，因此，該茶樣滋味等級被判定為I級的概率最大，達(dá)68.5% ,故確定該茶湯滋味等級為I級。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，其特征在于判別方法如下: (1)樣液制備:稱取5.0g待檢茶葉樣品，加沸水I 1mL，加蓋浸泡3min后，濾出茶湯，冷卻至室溫，即為樣液； (2)采集檢測信息:選用伏安型電子舌，將其復(fù)合電極浸入樣液中；以0.2v為電位步進(jìn)電壓，采集各個(gè)電極在IHz，1Hz和10Hz，三個(gè)加電頻率和對應(yīng)的步進(jìn)加電電壓下的脈沖最高值、最高值拐點(diǎn)、最低值、最低值拐點(diǎn)，獲得電子舌檢測信息，將該檢測信息導(dǎo)出后，選取其中的“max plOv鈀電極IHz的電位值”為變量Xi; “min plOv鈀電極IHz的電位值”為變量X2;“d2pl0v鈀電極IHz的電位值”為變量X3; “min p2v鈀電極IHz的電位值”為變量X4; “max p9v鈀電極10Hz的電位值”為變量X5; “max p7v金電極10Hz的電位值”為變量X6; “max p6v鈦電極I OOHz的電位值”為變量X7 ； (3)構(gòu)建Logistic回歸判別連接函數(shù): L ο g i s t i c回歸判別連接函數(shù)的表達(dá)式分別為: Linkl級 =3.128-(17539.404Χι-772.891Χ2-187291.898X3-82947.127X4+107598.920X5-36914.754X6+5663.373X7); Link2級 =6.330-(17539.404X1-772.891X2-187291.898X3-82947.127X4+107598.920X5-36914.754X6+5663.373X7); 所述“Link I級”代表樣品滋味等級為I級的連接函數(shù)；“Link2級”代表樣品滋味等級為2級的連接函數(shù)； (4)各等級樣品判別結(jié)果概率: 各等級樣品判別結(jié)果概率的公式為: Pm= I/〔 I+Exp(-Linkl級)〕； P2 級=I/〔1+Exp(-Link2級)〕-P璨； P3級=1_P燦-P激； 所述Pi級、P2級、P3級的數(shù)值，為“電子舌檢測信息”判定的各滋味等級歸屬的概率，其最大值所對應(yīng)的P的等級，為茶樣的滋味等級。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，其特征在于所述采集檢測信息，于電子舌復(fù)合電極加電電壓為+10V?-10V的范圍內(nèi)，選取其脈沖值拐點(diǎn)電位，構(gòu)建電子舌滋味檢測信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，其特征在于變量的單位為“毫伏”。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電子舌檢測信息的武夷巖茶滋味等級判別方法，其特征在于所述電子舌為伏安型電子舌，其復(fù)合電極為鉑電極、金電極、鎢電極、銀電極、鈦電極和鈀電極。
【文檔編號】G01N27/48GK105866223SQ201610186782
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】葉乃興, 趙峰, 張丹丹, 鄭德勇, 陳丹, 葉小輝, 王麗, 楊江帆
【申請人】福建農(nóng)林大學(xué)