《固态速溶茶中水分茶多酚咖啡碱含量的近红外光谱编制说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固态速溶茶中水分茶多酚咖啡碱含量的近红外光谱编制说明（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1固态速溶茶固态速溶茶中水分中水分、茶多酚茶多酚、咖啡碱含量的近红外光谱咖啡碱含量的近红外光谱 快速测定法快速测定法行业行业标准编制说明标准编制说明 固态速溶茶中水分、茶多酚、咖啡碱含量的近红外光谱快速测定法行业标准是根据中华全国供销合作总社关于下达 2013 年度（第三批）供销合作行业标准制修订项目计划的通知 （供销科标便字201330 号）文件精神，由中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院牵头承担固态速溶茶中水分、茶多酚、咖啡碱含量的近红外光谱快速测定法行业标准的起草和制定工作，标准制定的计划编号为2013GH-3-004。杭州谱育科技发展有限公司、江苏大学、美町宝植物科技（中国）有限公司、
2、大闽食品(漳州)有限公司、 云南天士力帝泊洱生物茶集团有限公司等技术研究单位和速溶茶生产企业参与了本标准的起草和制定工作。 一一、标准制定的指导思想标准制定的指导思想 固态速溶茶中水分、 茶多酚、 咖啡碱等指标的国标测定方法不仅要用到价格昂贵的高效液相色谱仪、分光光度计、烘箱等，各个指标需要用不同的测定方法，费时费钱费力，操作人员要经过系统培训后才能上岗操作。 采用近红外光谱技术可以快速测定固态速溶茶中水分、茶多酚、咖啡碱等理化指标，省时省力省钱节能，并能在短时间内快速测定固态速溶茶的各项指标。 标准起草小组根据 GB/T1.1-2009标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则要求编制
3、了本标准。本标准可用于固态苏速溶茶生产企业对固态速溶茶产品的内部质量控制测定。 二二、标准起草和征求意见过程标准起草和征求意见过程 标准起草小组通过企业调研、样品采集、资料查询、指标测定、数据分析比较、盲样验证等过程，采用近红外光谱技术测定固态速溶茶中水分、茶多酚、咖啡碱等理化指标开展了研究，按标准制定的科学性、合理性、实用性、可操作性的要求，起草、编制了固态速溶茶中水分、茶多酚、咖啡碱含量的近红外光谱快速测定法行业标准（征求意见稿） 。 三三、标准制订的主要内容标准制订的主要内容 1 1. .标准的结构标准的结构、技术要素及表述规则技术要素及表述规则 根据 GB/T1.1-2009标准化工作
4、导则第 1 部分：标准的结构和编写规则要求进行编制。 2.2.标准标准适用范围适用范围 2.1 本标准规定了固态速溶茶中水分、茶多酚、咖啡碱含量的近红外光谱快速测定方法的原理、术2语和定义、仪器、定标模型验证及评价、测定、结果处理和表示、异常样品的确认和处理等。 2.2 本标准适用于近红外光谱仪快速测定各种固态速溶茶中水分、茶多酚、咖啡碱含量。 2.3 本标准不适用于仲裁检验。对于仲裁检验应以国家标准方法为准。 3 3. .测定案例测定案例 3.1 样品采集 样品收集主要包括两个阶段，其中首批针对全国速溶茶企业共采集到固态速溶绿茶、固态速溶红茶样品 82 份； 第二批针对龙头企业进行样品采集，
5、 其中 A 企业 56 份样品 （固态速溶红茶 42 份、固态速溶绿茶 14 份） ，B 企业 50 份样品（固态速溶红茶 20 份、固态速溶绿茶 30 份） ，另外为样品数据库的广泛性考虑，采集了企业 C 的固态速溶黑茶样品 42 份。 3.2 样品光谱采集 首批全国性样品采用瑞士 Buchi N-200 傅里叶变换近红外光谱仪采集光谱，二批次定点采集的企业样品采用谱育科技 EXPEC1330 型近红外分析仪进行光谱扫描，速溶黑茶样品采用布鲁克 MPA傅立叶变换近红外光谱仪进行采谱。建模及模型验证工作均采用谱育科技仪器配套的化学计量学软件 RIMP。 Buchi N-200 傅里叶变换近红外
6、光谱仪参数：光谱采集范围：4000-10000 cm-1，光谱分辨率：2cm-1，扫描速度：78 次/min，噪音水平：RMS=410-5。 EXPEC1330 仪器参数：波长范围：1000-1800nm，波长准确性：0.2nm，波长重复性：0.05nm，工作温度：0-40，检测器：铟镓砷。取点间隔：1nm，扫描次数：30。 布鲁克 MPA 参数：光谱采集范围：4000-10000 cm-1，光谱分辨率：4 cm-1，扫描次数 32 次。扫描前仪器均充分预热半小时以上，扫描过程中保持仪器台面水平稳定，实验室温湿度在仪器工作温湿度范围内并维持一致，按照仪器装样要求进行装样，对每个样品进行两次装样
7、扫描，取两次扫描的平均光谱作为样品最终分析光谱。 3.3 定量校正方法 RIMP 软件中提供了偏最小二乘（PLS）和人工神经网络（ANN）两种定量校正方法，其中 ANN较适用于对大样本的分析，因此本实验采用了 PLS 在全谱区对速溶茶样品中水分、咖啡碱及茶多酚建立定量校正模型。 3.4 光谱预处理方法 为了去除噪音、基线和样品不均匀等影响，利用 RIMP 软件对采集的光谱数据进行必要的光谱预处理，预处理方法为：标准正态变量变换(SNV)、去趋势校正(DT)、Savitzky-Golay 平滑、Savitzky-Golay 导数、均值中心化。 33.5 固态速溶茶样品理化成分测定 固态速溶茶中水
8、分、 咖啡碱和茶多酚采用 GBT 31740.1-2015 中规定的方法进行理化值检测分析。 企业检测和标准要求精度见表 1。 表表 1.1.采样企业理化指标测定值精度比较采样企业理化指标测定值精度比较 项目 企业 A 企业 B 企业 C 国标精度要求 水分 平行两次测定值之差0.18 平行两次测定值之差0.15 平行两次测定值之差0.1 平行两次测定值每 100g 不超过 0.2g 咖啡碱 0.65% 5% 1.29% 5% 茶多酚 0.66% 2% 0.98% 5% 3.6 固态速溶茶样品近红外光谱采集与理化指标分布 图图 1.1 全国全国速溶茶速溶茶样品样品近红外光谱图近红外光谱图图图
9、1.2 A 企业固态速溶茶企业固态速溶茶近红外光谱图近红外光谱图 图图 1.3 B 企业固态速溶茶企业固态速溶茶近红外光谱图近红外光谱图图图 1.4C 企业企业固态固态速溶黑茶近红外光谱图速溶黑茶近红外光谱图 图图 1. 固态速溶茶样品近红外光谱图固态速溶茶样品近红外光谱图 上图分别为四批固态速溶茶的近红外光谱图，按茶多酚含量梯度分别将全国范围内采集的茶多酚制品 82 个样品分为校正集（74 个）和验证集（8 个） ，A 企业分为校正集（49 个）和验证集（44个） ，B 企业 50 个样品分为校正集（45 个）和验证集（5 个）,固态速溶黑茶 42 个样品分为校正集（36 个）和验证集（6
10、个） ，样本分集和理化指标信息见表 2。 表表 2. 样本分集及样本分集及理化指标值理化指标值分布分布 3.7 建模结果与评价 采用 1.3 中的方法分别应用两家企业校正集数据进行建模，预测验证集数据，模型参数如下。模型指标中 SEC/SEP 为标准分析误差，表示样品近红外法测定值与参考方法测定值间残差的标准差，对于校正样品用 SEC 表示，验证样品用 SEP 表示，表达式见公式（1） ，SEC 越小说明近红外分析结果与化学分析结果越吻合。 SEC/SEP =?（?）? ? ?（1） SECV 为交叉验证标准偏差，是校正过程中进行交叉验证时得到的近红外法测定值与参考方法测定值间残差的标准差，
11、通过SECV可以大致评估模型的准确度， SECV越小模型效果越好， 表达式见公式 （2） 。 SECV =?（?）? ? ?（2） Bias 为平均偏差，即偏差之和除以样品数，表达式见公式（3） 。 Bias =?（y? y?）?（3） 上述公式中： y?表示验证样品 i 的组分近红外法测定值；y?表示验证样品 i 的组分参考方法测定值；n 表示样品数； 样品来 源 统计项 目 检测项 目 校正集 验证集 样品数 /只 最小值 /% 最大值 /% 平均值 /% 方差 样品数 /只 最小值 /% 最大值 /% 平均值 /% 方差 全国性 样品 水分 74 2.16 10.36% 4.52 1.6
12、1 8 2.37 5.54 3.79 1.21 咖啡碱 74 0.28 12.42 6.07 2.24 8 4.61 7.76 5.98 1.08 茶多酚 74 2.16 49.45 24.04 10.09 8 2.37 39.77 25.39 11.91 A 企业 样品 水分 49 3.31 5.48 4.00 0.54 4 4.00 5.02 4.32 0.48 咖啡碱 15 2.8 8.75 4.66 1.83 2 3.48 6.68 5.08 1.6 茶多酚 14 11.3 36.2 23.28 9.03 4 11.9 36.00 25.08 11.37 B 企业 样品 水分 45 1
13、.78 5.7 3.21 1.0 5 2.59 5.81 3.64 1.32 咖啡碱 45 5.9 9.8 7.66 1.0 5 6.2 8.6 7.34 0.96 茶多酚 45 16.3 69.92 38.73 13.74 5 17.41 53.74 36.74 14.74 C 企业 样品 水分 36 3.1 13.25 6.77 2.40 6 3.58 8.51 5.64 1.93 咖啡碱 36 2.38 13.29 9.28 2.15 6 5.81 10.56 8.30 1.95 茶多酚 36 11.7 48.1 25.69 9.84 6 11.9 42.9 25.87 11.85 5表
14、表 3. 全国范围全国范围固态速溶茶样品固态速溶茶样品数据数据模型参数模型参数（BuchiN-200） 性质名称 SEC RC SECV SEP Bias/% 主因子 样本个数 性质范围/% 水分 0.36 0.96 0.43 0.24 0.06 5 69 2.16, 8.87 咖啡碱 0.36 0.99 0.43 0.55 -0.07 7 72 0.28, 12.42 茶多酚 1.59 0.98 2.11 0.97 0.37 6 64 10.05,49.45 表表 4. A 企业企业固态速溶茶样品固态速溶茶样品模型参数模型参数（EXPEC1330） 性质名称 SEC RC SECV SEP
15、Bias/% 主因子 样本个数 性质范围/% 水分 0.41 0.67 0.44 0.39 0.05 5 48 3.31, 5.48 表表 5. B 企业固态速溶茶样品企业固态速溶茶样品模型参数模型参数（EXPEC1330） 性质名称 SEC RC SECV SEP Bias/% 主因子 样本个数 性质范围/% 水分 0.33 0.95 0.38 0.26 0.12 4 42 1.78, 5.7 咖啡碱 0.30 0.96 0.42 0.36 0.14 5 43 5.9, 9.2 茶多酚 1.35 0.99 1.65 2.37 0.24 6 44 16.3, 69.92 表表 6. C 企业企
16、业固态速溶黑茶固态速溶黑茶模型参数模型参数（布鲁克 MPA） 性质名称 SEC RC SECV SEP Bias/% 主因子 样本个数 性质范围/% 水分 0.41 0.98 0.55 0.35 0.10 5 34 3.1, 11.27 咖啡碱 0.46 0.98 0.62 0.75 0.15 6 36 2.38, 13.29 茶多酚 1.62 0.99 1.89 1.57 -0.45 5 36 11.7, 48.1 观察上述数据可以看出 B 企业数据所建立模型效果较好，两家企业样品数据均采用 EXPEC1330采集光谱，综合两家校正集数据同样按照 1.3 中方法建立模型，预测验证集共 9 个数据，预测结果和固态速溶茶综合模型如下(其中茶多酚含量预测结果除去了一个异常结果)。 表表 7. 固态速溶茶固态速溶茶模型
