一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法

本发明属于食品加工，具体地，本发明涉及一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法。

背景技术：

1、以下对相关背景技术进行说明，但是，应该理解这些说明并不一定构成本发明的现有技术。

2、红茶是以茶树camellia sinensis(linnaeus.)o.kuntze的芽、叶、嫩茎为原料，经萎凋、揉捻、发酵、干燥和精制加工工艺制成的。挥发性化合物是决定红茶品质的关键因素之一。迄今为止，已有400多种挥发性化合物在红茶中被找到。它由红茶独特的加工工序形成，其在发酵过程中的变化尤为明显，影响红茶的品质及经济价值。发酵过程中，多酚类物质的氧化降解及挥发性化合物的产生是形成红茶独特香气及滋味品质的关键。目前的生产中，对于红茶香气质量的评价，主要采用传统的感官审评，然而这种评价方法易受现场环境，审评员自身状态以及经验水平的影响。同时，描述性的感官审评结果难以量化，而且重复性差，无法满足红茶香气品质客观评价的需求。

3、在红茶的发酵过程中，挥发性有机物种类大致呈现先增加后减少的趋势。顺-己酸-3-己烯酯、顺-3-壬烯-1-醇等具有青草气和粗青气的挥发性化合物成分减少；同时，具有花果香的芳香挥发性代谢物，如水杨酸甲酯、香叶醇、苯乙醇、苯乙醛等在红茶发酵过程中变化显著。随着技术的发展，气相色谱质谱联用仪常用于挥发性化合物的全面、准确检测。但其需要对样品进行复杂的前处理且消耗大量的化学试剂，同时还需要专业的操作人员进行实验。因而，研究快速无损、准确可靠的挥发性化合物定量检测方法，对实现红茶发酵挥发性化合物质量在线监测具有重要意义。

4、因而探究一种能克服前述缺陷、能够定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法较为迫切。

技术实现思路

1、本发明提出了一种新的定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，其优点在于：首次建立了红茶发酵特征香气快速定量预测的方法。本发明提供了一种仅由4种气敏材料构成的简单比色传感阵列。本发明提供了一种比色传感器csa耦合光谱技术定量监测气体的新方法。本发明克服了光谱技术无法直接监测气体的瓶颈。本发明基于光谱技术获取了更为丰富的传感阵列特征。本发明基于同一比色传感器实现了红茶发酵5种特征挥发性化合物的定量预测。本发明可实现14min内挥发性化合物的快速、准确定量预测。本发明提出的挥发性化合物定量监测方法成本低、分析速度快，填补了现有技术的空白。

2、根据本发明的一个方面，本发明提供了一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，包括下述步骤：第一步：筛选红茶发酵特征挥发性化合物；第二步：选择传感阵列气敏材料；第三步：构建比色传感阵列；第四步：优化反应参数，获取传感信息及提取特征；第五步：构建和优化特征挥发性化合物定量预测模型，其中，所述第二步中选择的传感阵列气敏材料为四种卟啉铁、溴甲酚绿、甲基红、酚红。

3、优选地，所述第一步中筛选得到的红茶发酵特征挥发性化合物为五种，分别是：芳樟醇、苯乙醛、己醛、水杨酸甲酯和香叶醇5。

4、优选地，所述第三步中构建的比色传感阵列为由卟啉铁、溴甲酚绿、甲基红、酚红构成的2*2阵列。

5、优选地，所述第四步包括：采用欧氏距离法分析嗅觉传感系统响应差值。

6、优选地，所述第四步包括通过竞争自适应重加权采样法从气敏材料筛选特征波长，利用支持向量回归中文和最小二乘支持向量机中文算法构建红茶发酵特征挥发性化合物的定量预测模型。

7、优选地，所述第三步包括：利用n-n-二甲基乙酰胺溶解卟啉铁，利用无水乙醇溶液分别溶解溴甲酚绿、甲基红、酚红，超声30min后制备成四种浓度为2mg/ml的溶液。

8、优选地，所述第四步还包括经过反应后，采用高光谱系统采集阵列中卟啉铁、溴甲酚绿、甲基红、酚红四种材料点的响应光谱信息，获得以所述四种材料点中心，10pixels为半径的一个圆形区域内的平均反射光谱，光谱波长为370.38～1036.54nm。

9、根据本发明的定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法与现有技术比较至少具有以下有益效果在于：

10、1.本发明所构建的比色传感器阵列简单，即，由4种材料构成的2*2阵列，成本低。例如，相比于3*4或者4*4能够减少材料，缩短构建时间。

11、2.本发明所构建的比色传感器阵列对于红茶发酵过程特征挥发性化合物的响应灵敏度高、特异性好。如，响应前后的色差强度大，表明响应灵敏度高；模型效果好，如4个特征光谱构建的cars-lssvm模型的预测集相关系数为0.80，高于现有技术。

12、3.本发明采用高光谱系统提取比色传感器阵列的特征响应光谱，突破了光谱技术对气体直接检测的瓶颈，相比于传统的阵列rgb颜色特征，多维的光谱信息可以获得传感阵列更为丰富的特征信息；同时比色传感阵列与光谱技术的联用突破了光谱技术无法直接监测挥发性物质的瓶颈。

13、4.本发明利用竞争性自适应重加权算法进行原始数据降维，高效提取传感阵列的特征光谱，结合智能回归算法建立鲁棒性强、准确性高的定量预测模型，实现了红茶发酵过程特征挥发性化合物的快速定量监测，实现结果为14min即可完成，相比于gcms的一个多小时节省了大量时间。此外，本发明的方法具有分析速度快、成本低、样品无需预处理且便于在线无损检测的特点。

技术特征：

1.一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，其特征在于，所述第一步中筛选得到的红茶发酵特征挥发性化合物为五种，分别是：芳樟醇、苯乙醛、己醛、水杨酸甲酯和香叶醇5。

3.根据权利要求2所述的一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，其特征在于，所述第三步中构建的比色传感阵列为由卟啉铁、溴甲酚绿、甲基红、酚红构成的2*2阵列。

4.根据权利要求3所述的一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，其特征在于，所述第四步包括：采用欧氏距离法分析嗅觉传感系统响应差值。

5.根据权利要求3或4所述的一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，其特征在于，所述第四步包括通过竞争自适应重加权采样法从气敏材料筛选特征波长，利用支持向量回归中文和最小二乘支持向量机中文算法构建红茶发酵特征挥发性化合物的定量预测模型。

6.根据权利要求5所述的一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，其特征在于，所述第三步包括：利用n-n-二甲基乙酰胺溶解卟啉铁，利用无水乙醇溶液分别溶解溴甲酚绿、甲基红、酚红，超声30min后制备成四种浓度为2mg/ml的溶液。

7.根据权利要求6所述的一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，其特征在于，所述第四步还包括经过反应后，采用高光谱系统采集阵列中卟啉铁、溴甲酚绿、甲基红、酚红四种材料点的响应光谱信息，获得以所述四种材料点中心，10pixels为半径的一个圆形区域内的平均反射光谱，光谱波长为370.38～1036.54nm。

技术总结
本发明提供了一种定量监测红茶发酵特征挥发性化合物的方法，包括下述步骤：第一步：筛选红茶发酵特征挥发性化合物；第二步：选择传感阵列气敏材料；第三步：构建比色传感阵列；第四步：优化反应参数，获取传感信息及提取特征；第五步：构建和优化特征挥发性化合物定量预测模型，其中，所述第二步中选择的传感阵列气敏材料为四种卟啉铁、溴甲酚绿、甲基红、酚红。根据本发明的方法成本低、分析速度快，填补了现有技术的空白。

技术研发人员：李露青,李梦辉,董帅,宁井铭
受保护的技术使用者：安徽农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15