鄒　翠，楊　軍（青島黃海學院，山東 青島 266427）

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計算機系統(tǒng)在茶葉品質(zhì)鑒定中的開發(fā)與應用

鄒翠，楊軍
（青島黃海學院，山東 青島 266427）

摘要：茶葉品質(zhì)鑒定主要針對干茶、茶湯等，基于茶葉底形狀等表觀數(shù)據(jù)，結(jié)合茶湯中生物活性物質(zhì)含量分析茶葉的檔次，這可以規(guī)范市場且更利于消費者選擇茶葉，本文闡述了計算機系統(tǒng)軟件發(fā)開在茶葉品質(zhì)鑒定的優(yōu)越性，以計算機視覺技術(shù)、電子鼻、電子舌為探針，結(jié)合色譜分析和光譜分析技術(shù)，深入分析了計算機系統(tǒng)在茶葉品質(zhì)鑒定中的開發(fā)與應用，這為茶葉品質(zhì)的鑒定提供了一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：茶葉；計算機系統(tǒng)；品質(zhì)鑒定

鄒翠（1983-），女，山東即墨人，本科，講師，研究方向：計算機軟件方面。

楊軍（1983-），男，山東平度人，本科，中教二級，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化。

1　信息化下的計算機系統(tǒng)

信息化是現(xiàn)代后工業(yè)社會發(fā)展的重要標志之一，與傳統(tǒng)的單維度計算機系統(tǒng)相比，信息化下的計算機系統(tǒng)能夠以數(shù)據(jù)庫和云計算為依托，對面廣量大的多種信息進行統(tǒng)計和整合處理而作出精確的分析與預測。

1.1傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)

計算機技術(shù)是20世紀后期人類最偉大的發(fā)明之一，發(fā)展非常迅速。其運算速度從上世紀80年代至今已經(jīng)提高了幾十個數(shù)量級。同時，計算機系統(tǒng)的應用也已普及到人類活動的方方面面?！坝嬎憧茖W”已成為繼理論科學和實驗科學之后，人類認識自然界的另一大科學方法。微軟公司推出的Windows 98、XP、Vista、7系統(tǒng)和蘋果公司推出的Mac OS X、Unix系統(tǒng)，已成為大部分個人計算機普遍使用的計算機系統(tǒng)。對于科研活動中應用的由多部件組成的計算機系統(tǒng)，也可以采用基于串并聯(lián)關(guān)系的RBD（可靠性框圖）模型來計算系統(tǒng)的可用性。

1.2計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)軟件開發(fā)

計算機數(shù)據(jù)軟件開發(fā)主要基于Visual Basic、Visual C++、Visual Foxpro、Delphi、JAVA等語言，計算機數(shù)據(jù)軟件開發(fā)必須有隱藏性和共享性兩點，前者保證計算機使用者的個人隱私，后者保證計算機數(shù)據(jù)共享平臺的可運行性。在現(xiàn)今大數(shù)據(jù)環(huán)境下，計算機數(shù)據(jù)軟件的開發(fā)主要用于云計算、數(shù)據(jù)庫的共享與計算。

1.3數(shù)據(jù)軟件開發(fā)在農(nóng)業(yè)的應用

數(shù)據(jù)軟件在農(nóng)業(yè)中已得到廣泛應用，如：Android的農(nóng)業(yè)信息管理系統(tǒng)、COM技術(shù)的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)、ZigBee技術(shù)的農(nóng)用環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、組件式GIS的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟信息服務系統(tǒng)、ArcGIS Engine的農(nóng)業(yè)資源管理信息系統(tǒng)等。以上農(nóng)業(yè)信息管理系統(tǒng)不論是從農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)管理、農(nóng)產(chǎn)品的銷售模式，還是農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)模式管理，都體現(xiàn)了現(xiàn)代信息系統(tǒng)以及大數(shù)據(jù)、云計算時代對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的影響。以茶葉生產(chǎn)銷售為例，茶葉的種植中運用農(nóng)業(yè)氣象、地理分析系統(tǒng)，可以提高茶葉產(chǎn)量。茶葉成品銷售可利用RFID茶葉物流追溯系統(tǒng)；茶葉品質(zhì)鑒定可以利用茶葉色選機智能圖像采集處理系統(tǒng)等。

2　計算機系統(tǒng)在茶葉品質(zhì)鑒定中的軟件開發(fā)

目前應用于茶葉品質(zhì)鑒定方面的主要幾種類型的數(shù)據(jù)軟件：圖像處理軟件，包括圖像采集照片的降噪處理、增強處理、畫圖處理和邊緣提取處理等；波譜分析軟件，包括分光光譜處理軟件、原子吸收光譜處理軟件、高效液相色譜分析軟件等；生物統(tǒng)計及繪圖軟件，SPSS、Excel等。

2.1視覺技術(shù)軟件在茶葉色澤品質(zhì)鑒定中的開發(fā)

計算機視覺技術(shù)也就是計算機數(shù)字圖像處理系統(tǒng)在20世紀70年代應用于遙感圖片和生物醫(yī)學圖片的分析，進而很快在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尤其是農(nóng)產(chǎn)品檢測領(lǐng)域得到非常廣泛的應用。它主要利用仿生技術(shù)用計算機代替部分人類視覺的功能，收集所測對象的數(shù)字圖像，在計算機程序語言的命令下模擬人的判別標準理解和識別數(shù)字圖像，進而對所采集的圖像進行有目的的分類或分級。

計算機視覺技術(shù)輔助茶葉品質(zhì)鑒定可以使供試產(chǎn)品的品質(zhì)指標定量化和標準化，同時，計算機圖像處理只要確定采集圖像的光源一致，采集圖像的位置一致，其精度優(yōu)于人的視覺精度，也會排除人類視覺的主觀性，計算機視覺技術(shù)采集的圖像配合相應的軟件也能夠更精確、靈敏地分辨出供試產(chǎn)品的顏色、外形變化。以茶葉外形數(shù)量化特征的采集為例，茶葉的平均幅寬和干茶面積與茶葉品質(zhì)的相關(guān)性最大，并且表現(xiàn)出以上兩項數(shù)據(jù)值在一定范圍內(nèi)茶葉嫩度、緊結(jié)度越好，即茶葉品質(zhì)越好。芽蒂長、芽頭芽蒂比、芽厚度、芽寬度厚度比與芽茶直立性顯著相關(guān)。相對計算機視覺技術(shù)，雖然測量數(shù)據(jù)達到了認可，但是在實驗過程中仍存在一定范圍的誤差以及人工耗費。除了外形數(shù)量化，計算機視覺系統(tǒng)對茶湯的色澤判定也可排除人為主觀因素，人眼視覺錐細胞以電磁光譜中的紅、黃、綠三種波段的光為吸收基色，分別可視波長范圍內(nèi)的物體，以這一特征為設(shè)計原理，計算機視覺系統(tǒng)開發(fā)出的RGB模型和HSI模型能夠分辨所采集物體的顏色飽和度、灰度以及顏色種類。

2.2電子鼻軟件在茶葉香氣品質(zhì)鑒定中的開發(fā)

茶葉香氣是茶葉品質(zhì)鑒定中最重要的指標之一，一般以人的感官為依托的茶葉品質(zhì)評價的準確性會受到審評人員在審評過程中的生理、心理狀況影響，即使工作經(jīng)驗豐富的審評員也有一定程度允許的主觀誤差，為提高茶葉品質(zhì)鑒別的準確性和可重復性，有必要采用儀器輔助鑒定。

茶葉香氣可以通過頂空吸附法、超臨界CO2萃取法、常壓水蒸氣蒸餾萃取法、減壓蒸餾萃取法、固相微萃取法等提取，現(xiàn)已分離鑒定茶葉香氣成分有七百余種，如醇類的新異異長葉烯-8-醇、洋常春藤醇、雌三稀醇等；烯類的大根香葉稀等；酮類的α-異佛爾酮等、酯類的黃葵內(nèi)酯等；醛類的青葉醛等；還有其他氧化物，如異香樹煉環(huán)氧化物等。對于茶葉香氣成分用氣象質(zhì)譜分析技術(shù)，分離鑒定提取的茶葉香氣成分。在這種分析方法的基礎(chǔ)上，輔以電子鼻仿生系統(tǒng)能夠更直接的分析茶葉香氣成分與人類感官的相關(guān)性，從而為茶葉品質(zhì)鑒定提供另一個相關(guān)數(shù)據(jù)指標。仿生鼻是相對于視覺仿生系統(tǒng)以及聽覺仿生系統(tǒng)較為晚發(fā)展起步的電子仿生系統(tǒng)，它以人類嗅覺產(chǎn)生機制為生物理論依據(jù)，通過采集氣味信號分子完成對所采集樣品定性和定量研究，主要分為樣品采集、檢測和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。利用仿生電子鼻的傳感器，主要有金屬氧化物半導體型傳感器、導電性聚合物型傳感器、質(zhì)量型傳感器、光學纖維傳感器等，分析采樣標本中的吡咯、吲哚、呋喃等化學結(jié)構(gòu)的生物活性物質(zhì)，以VC++6.0開發(fā)的嗅覺識別軟件，用主成分分析法、偏最小二乘法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡法等算法分析樣品中的氣味分子，以達到定性定量分析茶葉中香氣成分的目的。

2.3電子舌軟件在茶葉湯色品質(zhì)鑒定的開發(fā)

茶葉滋味化學成分較為復雜，以人類味覺感知劃分，有苦味物質(zhì)，如咖啡堿、花青素等；鮮爽味有茶氨酸、琥珀酸等；甜味有可溶性糖類、甘氨酸等；酸味有抗壞血酸、茶黃素等。在茶葉品質(zhì)鑒定中，以茶湯鮮爽、回甘為上品。電子舌是上世紀八十年代以人類味蕾受體分為脂質(zhì)（酸、苦、咸）和蛋白質(zhì)（甜、鮮、苦）受體不同為原理研究的用以模擬人類味覺產(chǎn)生的儀器。跟據(jù)傳感器不同可分為電位型、伏安型和光學型電子舌。電子舌技術(shù)運用于茶葉品質(zhì)鑒定可以避免茶葉審評人員的“味覺疲勞”。研究電子舌與感官評分、茶湯高效液相色譜-質(zhì)譜法成分分析結(jié)果三者之間的關(guān)系并且做出數(shù)據(jù)庫，可以為茶葉品質(zhì)鑒定提供便捷、智能化的審評途徑。

3　茶葉品質(zhì)鑒定中的軟件開發(fā)的可行性分析

茶葉品質(zhì)鑒定的軟件開發(fā)主要基于現(xiàn)代計算機語言系統(tǒng)，為茶葉品質(zhì)鑒定提供更加智能、高效的審評途徑。同時，可以有機聯(lián)系電子設(shè)備，如電子視覺設(shè)備、電子鼻、電子舌等智能設(shè)備之間的協(xié)同效應。

3.1技術(shù)層次的交互性

電子視覺系統(tǒng)已經(jīng)較為完善，不論從色彩還是形狀，都能為茶葉的干茶、茶湯以及葉底等提供高效的智能采集，可以指導茶葉生產(chǎn)與消費。電子鼻和電子舌的應用均是為了分辨茶葉的分子成分，但其區(qū)別是電子鼻不僅可以定性、定量的檢測茶湯香氣成分，還可以檢測干茶香氣成分，這與電子視覺系統(tǒng)的干茶檢測有機聯(lián)系起來；電子舌對茶湯滋味的“品嘗”與電子鼻“聞到”的茶香相關(guān)聯(lián)，可以更全面、客觀的評定一杯茶湯的品質(zhì)。

3.2軟件系統(tǒng)的兼容性

現(xiàn)代計算機系統(tǒng)均是依靠幾種計算機語言編程軟件，故以上各種檢測系統(tǒng)間的相互兼容合作，在兼容性的計算機系統(tǒng)，如Windows XP系統(tǒng)、Windows 7系統(tǒng)下均能夠運行，數(shù)據(jù)處理軟件雖然針對各種設(shè)備有不同軟件，但是綜合處理分析可以通過生物統(tǒng)計軟件及畫圖軟件完成。

3.3資源信息的共享性

對于茶葉品質(zhì)鑒定的香氣成分和味覺成分已有數(shù)據(jù)庫模型可供查詢和應用，同時，茶葉品質(zhì)鑒定中還在發(fā)現(xiàn)新的化學成分，此項數(shù)據(jù)庫正在不斷完善中。但是，把茶葉品質(zhì)鑒定中的各個感官和化學成分定性定量相互聯(lián)系還不夠完善，尤其是我國茶葉品種繁多，且近年來和以后還會研發(fā)出新的茶葉品種的條件下，這一方面工作還是任重而道遠。

4　結(jié)　語

在茶葉品質(zhì)鑒定中，計算機系統(tǒng)的開發(fā)和利用至關(guān)重要，通過大量的數(shù)據(jù)采集，分析數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，然后引入到軟件中，對茶葉的品質(zhì)進行鑒定，科學的對茶湯的澄清度、香氣以及滋味進行評價，掃除掉了人為不客觀的經(jīng)驗判斷，這樣是茶葉品質(zhì)評價的最大保證。相信不遠的將來，在利用了科學的計算機系統(tǒng)對茶葉品質(zhì)進行科學的劃分和篩選，會使得品嘗在我們口中的茶葉更加芬芳，更加回味悠長。

參考文獻

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