一种揉捻叶细胞破碎率的检测方法

技术领域

本发明涉及茶叶加工技术领域，具体涉及一种揉捻叶细胞破碎率的检测方法。

背景技术

揉捻是红茶加工过程中的重要一环，不仅可以塑造茶叶外形，还影响着香气、汤色和滋味等品质的形成。该工序是通过外力的作用，破坏细胞结构，使细胞内含物质特别是多酚类化合物外溢。随后，溢出的化合物与生物酶及大量氧气接触，可发生一系列生化反应，形成决定茶叶香气、滋味等品质的化合物。而如果揉捻不充分，使得叶片细胞破碎率较低、内含物质外溢较少，便会影响后续的发酵工序，即减少品质相关化合物的生成，最终导致成品茶质量降低。因此，需要在茶叶加工过程中快速准确地判断揉捻叶的细胞破碎率，以确保加工工序的顺利进行，从而获得品质稳定的茶产品。

目前，最常用的揉捻叶细胞破碎率判别方法为重铬酸钾染色法。该方法以重铬酸钾为染料，通过将揉捻叶浸泡于10％的重铬酸钾溶液中，5分钟后经清水多次冲洗，再由实验人员估算染色面积与叶片面积的比值，以作为细胞破碎率。重铬酸钾是一种强氧化剂，对人体皮肤有强烈的刺激性，且具有致癌、致突变等毒性作用。由此可见，利用该种方法进行揉捻叶细胞破碎率测定，不仅容易因人为估算而造成实验误差，使用重铬酸钾还会影响实验操作人员的身体健康，对环境造成污染，因此不宜在茶叶生产过程中广泛应用。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种揉捻叶细胞破碎率检测的前处理方法。

实现上述目的的技术方案如下。

一种揉捻叶细胞破碎率检测的前处理方法，包括以下步骤：

1)取揉捻叶，于温度80-100℃中水浴处理1-5min；

2)将处理后的揉捻叶展开，拭去揉捻叶表面多余的水分，然后将揉捻叶平铺于拍照背景上；

3)在稳定的光源下，对揉捻叶进行拍照。

在其中一些实施例中，步骤1)所述揉捻叶为红茶揉捻叶。

在其中一些实施例中，步骤1)所述揉捻叶采用初揉后的揉捻叶。

在其中一些实施例中，步骤1)所述揉捻叶采用复揉后的揉捻叶。

在其中一些实施例中，步骤1)采用温度90-100℃水浴处理1-3min。

在其中一些实施例中，步骤1)采用温度94-96℃水浴处理1-1.5min。

在其中一些实施例中，步骤1)采用温度95℃水浴处理1min。

在其中一些实施例中，步骤2)所述的拍照背景采用白色背景板或白色纸张。

本发明的另一个目的是在于提供一种揉捻叶细胞破碎率的检测方法。

实现上述目的的技术方案如下。

一种揉捻叶细胞破碎率的检测方法，包括以下步骤：(1)根据上述前处理方法得到的照片，导入计算机；(2)使用OTSU法删除背景；(3)裁剪叶片区域，选取目标颜色并进行相似度评估；(4)固定阈值分割细胞破碎区域；(5)计算并保存结果。

在其中一些实施例中，步骤(3)所述的相似度采用公式“v＝-sqrt[(R-r)^2+(G-g)^2+(B-b)^2]”进行评估。

本发明所述方法通过采用水浴处理，在合适的处理温度和处理时间下，能够促进破碎细胞外溢的茶多酚氧化，形成茶色素，以用于判别叶片破损细胞(即叶片红变区域)；同时适当的温度会破坏叶片中的叶绿体，减少绿色背景对红变区域判别的影响，从而能够很好地检测揉捻叶的细胞破碎率。而且，不管是初揉后的揉捻叶或复揉后的揉捻叶，都适合本发明所述方法检测细胞破碎率，应用广泛。本发明所述方法降低了实验操作难度，避免了现有重铬酸钾染色法中的有毒有害化学物质的使用，无污染，对人与环境友好，提高了实验安全性。其次，经过上述前处理后，采用计算机分析替代人为估算获得细胞破碎率结果。本发明所述方法简单可控，能减少实验中由人为因素产生的误差，提高细胞破碎率测定的准确度，同时加快分析速度，提升工作效率。

附图说明

图1：细胞破碎率分析流程图。

图2：实施例1中不同温度处理下的英红九号红茶揉捻叶，A.常温水浴；B.50℃水浴；C.60℃水浴；D.70℃水浴；E.80℃水浴；F.90℃水浴；G.100℃水浴。

图3：实施例1中不同温度处理下英红九号红茶揉捻叶的细胞破碎率，不同小写字母间代表存在显著性差异(p<0.05)。

图4：实施例3中经95℃水浴处理1分钟后的英红九号红茶在制品，A.萎凋叶；B.初揉后的揉捻叶；C.复揉后的揉捻叶。

图5：对比例1中不同处理下的英红九号红茶揉捻叶，A.对照无处理；B.10％重铬酸钾溶液染色5分钟后；C.95℃水浴1分钟后。

具体实施方式

本发明下列实施例未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂，均为市售产品。

除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。

本发明的术语"包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或组分，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组分。

在本发明中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。

实施例1

1)以茶树品种英红九号的一芽二叶为原料进行红茶加工，取同一批初揉后的红茶揉捻叶3-5克，进行水浴处理，水浴温度分别为常温、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，处理时间为1分钟；

2)轻柔地将处理后的红茶揉捻叶展开，拭去红茶揉捻叶表面多余的水分，然后将红茶揉捻叶平铺于白色背景板或白色纸张上(如有需要，可借助玻璃板、空烧杯等类似物品展平红茶揉捻叶，拍照前须将其移除)；

3)在稳定的光源下，对红茶揉捻叶进行拍照(见图2)；

4)使用计算机分析照片，获取细胞破碎率：

(a)将照片导入计算机；(b)使用OTSU法删除背景；(c)裁剪叶片区域，选取目标颜色并采用公式“v＝-sqrt[(R-r)^2+(G-g)^2+(B-b)^2]”进行相似度评估；(d)固定阈值分割细胞破碎区域；(e)计算并保存结果。流程请参见图1。

随着水浴处理温度的上升，叶片的红变水平与褪绿程度逐渐升高。通过单因素方差分析和Tukey多重比较发现，80-100℃水浴处理的效果优于常温水浴以及50-70℃水浴处理的效果(见图3)。

实施例2：

1)以茶树品种英红九号的一芽二叶为原料进行红茶加工，取同一批初揉后的红茶揉捻叶3-5克，进行水浴处理，水浴温度分别为常温、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，处理时间分别为1分钟、3分钟和5分钟。

2)轻柔地将处理后的红茶揉捻叶展开，拭去红茶揉捻叶表面多余的水分，然后将红茶揉捻叶平铺于白色背景板或白色纸张上(如有需要，可借助玻璃板、空烧杯等类似物品展平红茶揉捻叶，拍照前须将其移除)

3)在稳定的光源下，对红茶揉捻叶进行拍照；

4)使用计算机分析照片，获取细胞破碎率：

(a)将照片导入计算机；(b)使用OTSU法删除背景；(c)裁剪叶片区域，选取目标颜色并采用公式“v＝-sqrt[(R-r)^2+(G-g)^2+(B-b)^2]”进行相似度评估；(d)固定阈值分割细胞破碎区域；(e)计算并保存结果。

经单因素方差分析和Tukey多重比较发现，将处理时间延长至5分钟时，80-100℃的水浴处理效果没有受到较大影响，而50-70℃的水浴处理效果并未获得改善(见表1)。

本发明的发明人发现，将红茶揉捻叶于温度为80-100℃中水浴处理1-5分钟时，能够通过所述前处理方法快速准确地用于检测红茶揉捻叶的细胞破碎率。

表1不同水浴处理后所测得的红茶揉捻叶细胞破碎率

实施例3：

1)以茶树品种英红九号的一芽二叶为原料进行红茶加工，分别取同一批萎凋叶、初揉后的揉捻叶和复揉后的揉捻叶3-5克，进行95℃水浴处理(1min)；

2)轻柔地将处理后的萎凋叶、初揉后的揉捻叶和复揉后的揉捻叶展开，得到叶片，拭去叶片表面多余的水分，然后将叶片平铺于白色背景板或白色纸张上(如有需要，可借助玻璃板、空烧杯等类似物品展平叶片，拍照前须将其移除)

3)在稳定的光源下，对叶片进行拍照(参见图4)；

4)使用计算机分析照片，获取细胞破碎率：

(a)将照片导入计算机；(b)使用OTSU法删除背景；(c)裁剪叶片区域，选取目标颜色并采用公式“v＝-sqrt[(R-r)^2+(G-g)^2+(B-b)^2]”进行相似度评估；(d)固定阈值分割细胞破碎区域；(e)计算并保存结果。

将萎凋叶、初揉后的揉捻叶和复揉后的揉捻叶三者进行对比，通过肉眼观察可发现，萎凋叶的红变程度最低，复揉后的揉捻叶的红变程度最高，初揉后的揉捻叶的红变程度介于两者之间。说明该方法可用于判别细胞破碎程度(红茶加工过程为先萎凋后揉捻，未经揉捻的萎凋叶细胞破碎率低，因此红变程度最低)。

通过单因素方差分析与Tukey多重比较发现，萎凋叶的平均细胞破碎率为4.0％，初揉后的揉捻叶其平均细胞破碎率为67.0％，复揉后的揉捻叶其平均细胞破碎率为91.0％，而且它们两两之间均存在显著性差异(见表2)。

本发明的发明人发现，将红茶在制品在温度为95℃中水浴处理1分钟时，本实施例所述方法可用于区分不同红茶在制品之间的细胞破损程度。

表2英红九号不同红茶在制品的细胞破碎率

对比例1：

1)以茶树品种英红九号的一芽二叶为原料进行红茶加工，分别取同一批初揉后的红茶揉捻叶和复揉后的红茶揉捻叶9-15克，并均分为3份(共获得6个样品，两两一组)。一组进行95℃水浴处理(1min)，其他步骤和实施例1相同；一组不进行水浴处理，后续操作步骤与实施例1中步骤3)和步骤4)相同；剩余一组进行10％重铬酸钾溶液染色(染色5分钟后用清水多次冲洗，再由实验人员估算染色面积与叶片面积的比值，得到细胞破碎率)，以作对比。

本发明的发明人发现，使用重铬酸钾染色后，红茶揉捻叶通体变色，且初揉后红茶揉捻叶和复揉后红茶揉捻叶之间不存在明显差异；而95℃水浴处理1分钟后，两种红茶揉捻叶均发生红变，且复揉后红茶揉捻叶的红变程度高于初揉后红茶揉捻叶的红变程度(参见图5)。由此说明，在体现红茶不同揉捻叶之间的差异时，热水浴处理优于重铬酸钾染色法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。