茯磚茶烘房發(fā)花的數(shù)學(xué)模型

袁夢(mèng)　袁文杰

【摘 要】以某茯磚茶企業(yè)烘房發(fā)花的茶樣為研究對(duì)象，建立多元回歸模型與聚類分析模型，并進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)度分析，對(duì)茶樣進(jìn)行品質(zhì)分類。進(jìn)一步建立了烘房發(fā)花與溫度濕度的數(shù)學(xué)模型，表明金花的形成受溫度的影響較大。

【關(guān)鍵詞】茯磚茶;發(fā)花;多元回歸;聚類分析;灰色關(guān)聯(lián)度

中圖分類號(hào)： TS272 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）14-0082-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.038

茯磚茶具有較強(qiáng)的降脂減肥作用，能顯著調(diào)節(jié)人體代謝平衡，受到廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。茯磚茶制造以三級(jí)或四級(jí)黑毛茶為原料，經(jīng)過(guò)毛茶篩分，半成品拼配，汽蒸漚堆，壓制成型，發(fā)花干燥，成品包裝等工序制成[1-3]。其中發(fā)花干燥是茯磚茶加工制造的獨(dú)有工序，主要通過(guò)發(fā)花在磚內(nèi)形成“金花”。建立茯磚茶烘房發(fā)花的數(shù)學(xué)模型，提出烘房生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化方案，為今后的茯磚茶的生產(chǎn)提供參考，對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

1 模型的建立與求解

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

選取某企業(yè)2018年9個(gè)批次的茶樣，編號(hào)1～9，其中9號(hào)茶樣添加了誘發(fā)劑。1～3號(hào)茶樣為同批黑毛茶原料，夏季生產(chǎn)。4～6號(hào)為同批黑毛茶原料，秋季生產(chǎn)。7～9號(hào)茶樣為同批黑毛茶原料，冬季生產(chǎn)。表1記錄了烘房的溫度與濕度控制條件及發(fā)花完成時(shí)間。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，分析茯磚茶的品質(zhì)與烘房溫濕度的關(guān)系，提出烘房生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化方案。

1.2 分析與假設(shè)

為了分析產(chǎn)品的品質(zhì)，首先對(duì)9個(gè)茯磚茶茶樣進(jìn)行了金花菌數(shù)量分析，見(jiàn)表2。

按照以下茯磚茶的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：

香氣：+++++濃郁菌香氣，++++菌花香偏淡，+++有點(diǎn)青草味，++青草味較重，+有霉味;

滋味：+++++滑爽 醇和回甘無(wú)苦澀，++++醇和無(wú)苦澀，+++略苦，++苦澀，回甘差，+有酸味;

湯色：+++++深紅明亮，++++鮮紅明亮，+++橙紅明亮，++橙黃，+棕黃;

葉底：+++++深褐，++++黃褐，+++淺黃褐，++淺青褐，+青褐。

表3給出了9個(gè)茶樣的感官評(píng)定結(jié)果。

1.3 茶樣分級(jí)

1.3.1 多元回歸方程的建立

由感官評(píng)定的四個(gè)因素的結(jié)果轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)分值（1～5），再結(jié)合金花菌數(shù)量，約定符號(hào)：y：茶樣質(zhì)量;x1金花菌數(shù)量;x2：香氣;x3滋味;x4湯色;x5葉底;建立多元線性回歸模型，利用MATLAB得出與F對(duì)應(yīng)的概率P<0.05。

1.3.2 聚類分析模型的建立

用上述5個(gè)因素的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，聚類得到樹(shù)形圖，橫軸為茶樣編號(hào)，縱軸為類間的最長(zhǎng)距離。得到茶樣聚類成3類：

第一類：5，9

第二類：2，3，6，8

第三類：1，4

對(duì)每一類分別求平均得分，第一類：4.86;第二類：4.05;第三類：3.43。

1.3.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析

通過(guò)最后的數(shù)據(jù)分析，可以看出：品質(zhì)差的黑毛茶原料不能產(chǎn)出好的茯磚茶，品質(zhì)好的黑毛茶原料并不一定能產(chǎn)出質(zhì)量最好的茯磚茶。茯磚茶的質(zhì)量還會(huì)涉及許多其他因素，比如烘房發(fā)花的溫度與濕度。

1.4 烘房發(fā)花及影響因素

烘房發(fā)花改變了茯磚茶加工受自然條件的限制，提高了獲磚茶的生產(chǎn)及品質(zhì)。黑毛茶經(jīng)汽蒸、渥堆、壓制成型工序后，便可將包封好的濕磚運(yùn)進(jìn)烘房，通過(guò)控制一定的溫濕度條件，使微生物優(yōu)勢(shì)菌在一定松緊度的茶磚中繁殖，產(chǎn)生金黃色閉殼，似米蘭花粒，俗稱“金花”。因此，金花的形成受溫度、濕度、茶坯含梗量等條件的影響。

按照常識(shí)，金花的質(zhì)量與溫度、濕度并非是線性關(guān)系。記茶樣分級(jí)中的y：茶樣質(zhì)量;x6溫度;x7濕度;為了大致了解茶樣質(zhì)量與溫度、濕度的關(guān)系，首先利用表1的數(shù)據(jù)分別作出y對(duì)x6和x7的散點(diǎn)圖。根據(jù)大致趨勢(shì)，建立如下回歸模型：

直接利用MATLAB求解，得到模型的回歸系數(shù)估計(jì)值及其置信區(qū)間（置信水平為？琢=0.05）、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量R2，F(xiàn)，P的結(jié)果見(jiàn)表4。

表4顯示，R2=0.9054指因變量y的90.54%可由模型確定，F(xiàn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)F檢驗(yàn)的臨界值，P遠(yuǎn)小于？琢=0.05，因而模型從整體上來(lái)看是可用的。

結(jié)果表明，金花的形成受溫度的影響較大。

2 模型的推廣與應(yīng)用

1）對(duì)于茶樣的分級(jí)模型不僅適合于解決評(píng)分的差異性顯著判斷，還可以用于社會(huì)科學(xué)、行為科學(xué)、生物科學(xué)和數(shù)理科學(xué)等領(lǐng)域。

2）主成分分析模型中的降維技術(shù)也可用到多種多影響成分的分析中去，另外，聚類模型也可以用于生活中大部分的分級(jí)問(wèn)題。

3）對(duì)于烘房發(fā)花及影響因素建立的逐步回歸模型，可以推廣到其他領(lǐng)域，如生物科學(xué)、數(shù)理科學(xué)等，分析兩個(gè)變量之間的關(guān)系。

4）生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，茯磚茶原料中含有一定量的茶梗，有利于微生物的活動(dòng)及獲磚茶品質(zhì)的形成。同時(shí)，使用誘發(fā)劑可以促進(jìn)微生物的加速生長(zhǎng)繁殖，使“金花”提前形成。另外，茯磚茶色、香、味品質(zhì)都因誘發(fā)劑的使用而提前形成。這些都可做進(jìn)一步的研究。

【參考文獻(xiàn)】

[1]唐小林.茯磚茶發(fā)花的物質(zhì)基礎(chǔ)和環(huán)境條件綜述[J].中國(guó)茶葉加工，1996（3）：28-31.

[2]李華.運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)分析確定葡萄酒感官特性的描述[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2007（7）：114-119.

[3]Fu D，Ryan EP，Huang J，etal.Fermented camellia sinensis，F(xiàn)uzhuan Tea，regulates hyperlipidemia and transcription factors involved in lipidcatabolism[J].Food Res Int，2011，44（9）：2999-3005.

[4]Du WH，Liu Z，Shi L，etal.Hypoglycemic effect of water extract of Pu-erh tea[J].2012，60（40）：10126-10132.

[5]黃浩，黃建安，李適等.“茯茶”研究進(jìn)展[C].科技創(chuàng)新轉(zhuǎn)型升級(jí)做大做強(qiáng)湖南特色茶葉—湖南省茶葉學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)，2011.

[6]王增盛，施兆鵬，劉仲華等.論茯磚茶品質(zhì)風(fēng)味形成機(jī)理[J].茶葉科學(xué)，1991，（S1）：49-55.

[7]阮林浩，盧秦華，譚吉慧等.茯磚茶發(fā)花過(guò)程中冠突散囊菌的變化及差異性初報(bào)[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2015，6（4）：1271-1278.

[8]趙仁亮.茯磚茶加工中微生物演變及對(duì)品質(zhì)形成影響的研究[D].長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012：8-26.