[发明专利]一种基于拉曼光谱指纹技术的祁门红茶产地的识别方法

说明书

本发明公开了一种基于拉曼光谱指纹技术的祁门红茶产地的识别方法，属于农产品和食品产地识别技术领域。本发明中识别祁门红茶产地的方法，包括：(1)制备红茶茶汤；(2)将红茶茶汤和纳米银溶胶混合均匀，干燥，进行拉曼检测，得到红茶粉的原始拉曼光谱数据；计算其相对峰强；(3)将相对峰强分别结合化学计量法线性判别分析、K最近邻法和随机森林法，构建判别模型；(4)将待测样品按照(1)、(2)进行拉曼光谱数据的采集，计算得到相对峰强；然后利用(3)的判别模型预测其所属类别，确定待测样品的产地。本发明构建的判别模型整体正确识别率高，能够有效地对小产区祁门红茶及大产区祁门红茶进行有效识别分类。

技术领域

本发明涉及一种基于拉曼光谱指纹技术的祁门红茶产地的识别方法，属于农产品和食品产地识别技术领域。

背景技术

祁门红茶是世界三大高香红茶之一，具有“色艳、形美、香高、味醇”的特点，香名远播，备受欢迎，美称群芳最、红茶皇后。祁门红茶的传统产区覆盖范围并不仅仅是祁门县所辖行政区域内，还包括贵池、东至、黄山黟县等地，通常认为祁门县区域是祁门红茶的核心产区。茶叶是一种具有地理特征的农产品，具有特定区域的品质和价格属性；而且，不同产地的农产品带给消费者的消费体验具有较大差异，主要表现在以下几个方面：(1)感官差异；(2)营养价值差异；(3)文化精神差异。因此，茶叶的产地识别研究很有现实意义和经济价值。

目前，识别茶叶产地的方法包括基于茶叶的外形、茶叶中的元素含量、茶叶的香气成分等；而通过茶叶外形界别茶叶的产地，存在不全面、不准确的问题；通过茶叶中的元素、香气成分界别茶叶的产地，存在需要借助全自动顶空固相微萃取、气相色谱质谱等仪器，操作复杂。

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)是近年来新兴的一种绿色分析技术，其通过对与入射光频率不同的散射光谱进行分析得到分子振动方面的信息，是一种指纹谱分析技术，具有简单、高效、准确，且具备现场分析等优势，广泛应用于农业、医药和食品等各个领域的研究。

但是，由于不同的检测对象，其结构、性能以及和拉曼检测的具体参数都存在很大的区别，如何建立一种基于拉曼光谱指纹和化学计量学识别祁门红茶产地的方法是目前亟需解决的问题。

发明内容

[技术问题]

目前未有文献公开如何基于拉曼光谱指纹技术来识别祁门红茶产地的方法。

[技术方案]

为了解决上述问题，本发明通过拉曼光谱指纹的参数调整结合化学计量分析技术(KNN、RF和LDA)实现了祁门红茶产地的识别，对于提高产品的产地和安全监管水平，规范市场秩序，保护消费者的合法权益，建设食品可追溯体系和区块链建设等具有重要的意义及应用价值。

本发明的第一个目的是提供一种基于拉曼光谱指纹技术识别祁门红茶产地的方法，包括如下步骤：

(1)红茶茶汤的制备：

收集不同产地的红茶作为样本，粉碎后，将红茶粉和沸水在100℃下加热10-20min，冷却，取上清液，得到红茶茶汤；

(2)拉曼光谱的采集：

将步骤(1)的红茶茶汤和纳米银溶胶按照体积比1：1-5混合均匀，干燥，在400-1600cm^-1范围内进行拉曼检测，剔除异常光谱数据，得到红茶粉的原始拉曼光谱数据；采用基线校正-基线偏移的方法去除基线漂移及样本背景，比对每一个样本的拉曼图谱，筛选出共有的特征峰，计算其相对峰强；

(3)构建判别模型：