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1、学科名称农业工程河南省高校青年骨干教师培养计划培养对象考核报告项目名称： 信阳毛尖茶品质快速检测研究起止时间： 2015.12 至 2018.12培养对象姓名：张红梅专业技术职务:副教授学 校：河南农业大学4张红梅，范帅，张少，刘阳光，郭志宇，高毛毛，侯明涛.一种梳状载体伸缩式菜大豆采摘台. 中国，实用新型，专利号ZL.02、代表性著作、论文（请注明著作或论文名称、出版单位或发表刊物名称、期号、出版或发表时间、所有著、作者姓 名以及作者排序等）1张红梅，邹光宇，王淼森，肖助中，田辉，王万章.基于传感器陈列多特征优化融合的茶叶 品质检测研究J.传感技术学报,2018, 31 （3） ： 492-
2、4962张红梅，陈新昌，刘新萍.论如何做好高校新生的班主任工作J.河南教育，2017, 12:35-363张红梅，史景钊，王万章.农业机械化及其自动化复合型人才培养方法探索J ,河南教育， 2017, 8：110-1114王淼森，陈蒋，王万章，朱晨辉，李连豪，张红梅，邹光宇.小麦玉米配套种植与免耕避茬 播种试验研究研.河南农业大学学报,2018, 52 （4） ：575-581（通讯作者）5邹光宇，王万章，王淼森，肖竣中，张红梅.电子鼻/电子舌融合技术的茶叶品质检测研究JL 食品科学，已录用网络已发（通讯作者）6 Mingtao Hou, Hongmei zhang,Miaosen Wang,
3、Wanzhang Wang,Liquan Yang. Distinguish of different maize variety based on bionic electronic nose. CIE46 proceeding,2016（M 讯作者）7农机维修DIY, 2015,河南大学出版社，陈新昌主编，张红梅副主编四、资助项目决算表列出经费使用方向，包括购实实验仪器设备、耗材、图书资料、学术交流等费用。项目金额4. 8万元实验测试、分析费（对信阳毛尖茶茶的香气物质组分进行定性和定量分析）：1. 0万元；购买相关资料图书（模式识别、MATLAB. DPS数据处理系统）及办公用品：0.5
4、万元；仪器设备费（传感器20个TGS系列，日本费加罗生产，每个200元，合计0.4 万元；日本电产微型气泵1个0.6万元），总计1.0万元；实验材料费（包括茶叶、试剂等消耗品购置费用）：0.5万元。学术会议费、差旅费及论文发表费1.8万元。五、考核结论主要内容包括：项目完成情况，在教学水平、科研能力、团队建设、社会服务等方面完成培养计 划情况，今后发展意见建议和努力方向。考核等次意见。考核专家组长:六、鉴定专家名单姓名职称学科专业领域单位签字七、学校意见校长签名:填表日期：表18.HO1河南省教育厅制一、基本情况姓名张红梅性别 女民族汉出生日期1977.2所在单位河南农业大学行政职务无专业职务
5、副教授研究专长农业机械化学历研究生学位博士电子信箱电话研究项目项目名称信阳毛尖茶品质快速检测研究一级学科农业工程学科门类农业机械化研究类别加、基础2、应用3、教学类资助金额2.4万元学校配套金额2.4万元成果形式A.著作曲.论文C.教材结项种类7A.正常B.提前C.延期获奖情况无姓名单位职称承担任务何玉静河南农业大学讲师试验设计李赫河南农业大学副教授传感器阵列优化杨立权河南农业大学博士研究生茶叶品质分析邹光宇河南农业大学硕士研究生程序设计二、总结报告主要内容：项目预期计划执行情况；成果内容、特色及创新点，主要学术价值和应用价值; 在教学水平、科研能力、团队建设、社会服务等方面的完成情况；不足之
6、处及努力方向。研究结果：信阳毛尖茶品质快速检测研究项目基本按预期计划完成，主要研究结果如下：1、主要进行茶叶茶香气成分研究，对不同等级的信阳毛尖茶香气进行系统研究，分析 茶叶的特征香气，基于电子鼻技术建立对其品质呈正相关的物质含量的预测模型，以便为 茶叶品质和香气物质含量的快速无损检测方法研究奠定基础。研究过程中对4个等级的信阳毛尖茶的香气分析鉴定结果如下：在鉴定出的香气化合 物中含量比较多的依次为：十六酸、十四酸、十二酸、芳樟醇、香叶醇、亚油酸、亚麻酸 甲酯、橙花叔醇、叶绿醇、邻苯二甲酸二异丁酯，在4个品质的茶叶香气物质中，这10种 化合物占总检出量的比例分别为73. 45%. 68.96%
7、、65.82%、73.57%、66. 56%,是香气的主 导成分。本研究显示信阳毛尖茶香气成分中酸的含量较高。与信阳毛尖茶品质呈正相关的 香气物质为香叶醇、橙花叔醇、顺-茉莉酮和紫罗酮，随茶叶等级的增加这些物质的含 量也增加。探索了信阳毛尖茶香气物质含量的电子鼻无损检测方法。采用二次多项式逐步回归建 立香气物质香叶醇、橙花叔醇、顺-茉莉酮和B-紫罗酮含量与电子鼻信号之间关系的模型。 通过测试集对二次多项式逐步回归模型进行计算得到的香叶醇、橙花叔醇、顺-茉莉酮和B- 紫罗酮含量预测值和测试值的相关系数分别为0. 97、0. 94. 0.90和0量4,相应ERR分别为 1.7%. 2.5%、5.9
8、%和3. 2%o利用定量分析方法建立信阳毛尖茶香气物质含量与电子鼻信号 之间相关关系的数学模型，并将该模型用于茶叶香气物质的预测是可行的。2、主要利用电子鼻技术对茶叶的品质进行检测，并对检测结果进行处理，开展了气敏 传感器阵列信号特征提取、优化和模式识别方法研究和茶叶成分茶多酚、氨基酸和咖啡碱 的化学检测研究。氨基酸是一类以鲜味为主的物质，是茶饮料滋味鲜爽和醇和的重要组成之一。鲜叶氨 基酸的含量一般为干物量的虬 嫩叶含量较多，老叶较少。关于它与绿茶品质的关 系，在过去的研究中，无论是以成茶为材料，还是以鲜叶为材料，都一直肯定了它们之间 具有显著的正相关。本研究对不同品质等级的信阳毛尖茶化学成分
9、含量测定结果如表2-1 所示。由表2-1可以看出不同品质的茶叶氨基酸含量从高级到低级依次降低，这与本人以 前研究结果不同品质的茶叶测样品中的氨基酸含量与品质呈显著的正相关相吻合。与郭桂 义研究结果是一致的：绿茶中的氨基酸含量与品质呈显著的正相关，氨基酸含量高，绿茶 品质好。茶多酚在茶汤中含量最高，是茶汤滋味浓度和汤色的决定因素，是绿茶的重要品质成 分；但它又是绿茶苦涩味形成的主要物质。关于茶多酚与绿茶品质关系的研究结果不尽一 致，有些认为它与绿茶品质呈正相关，有的则认为呈负相关。事实上茶多酚对绿茶品质的 影响是很复杂的，由于其含量较高，是决定茶汤浓度的主要物质，在一定范围内必然对品 质有积极作
10、用；同时它又是绿茶苦涩味形成的主要物质；而它与氨基酸又是表现为负相关, 故当超出一定限度后，便会对品质带来消极影响，因此，用简单相关很难确切反应茶多酚 与绿茶品质的关系。表2-1说明1级茶叶的茶多酚含量较高，茶多酚含量在低于24虬而王 晓萍研究认为茶多酚含量在24%之内，绿茶级别随茶多酚含量的增大而提高，超过这一范围, 苦涩味增加，则绿茶的级别随茶多酚的含量提高而下降。本研究4个等级信阳毛尖茶的茶 多酚含量都低于24%。咖啡因是茶饮料中另外一种重要的滋味和功能成分。咖啡因在茶汤中主要呈苦味，有 良好的提神效果，但没有药用咖啡因的副作用。咖啡因在茶叶中含量较稳定，成茶咖啡因 含量主要取决于品种。
11、一般认为，咖啡因含量与绿茶品质之间呈正相关，咖啡因含量高， 茶叶品质好。王晓萍认为，当咖啡因含量在4.5%以下时，其含量的增加有益于绿茶品质的 提高，而超过这一含量时，绿茶的品质则随其含量的提高而下降。表2-1所示的咖啡因含 量也与茶叶品质明显的呈正相关，与王晓萍结论一致，样品都在4.5%的范围与茶叶品质明 显的呈正相关。研究结果表明，信阳毛尖茶叶的氨基酸、茶多酚和咖啡因含量不同品质之间存在类似 的情况。信阳毛尖茶氨基酸、茶多酚和咖啡因含量对其品质等级有很大的影响。氨基酸、 茶多酚和咖啡因含量与其品质之间存在明显的正相关。该部分研究已申报国家发明专利。3、多特征优化融合研究：主要进行传感器多特
12、征优化融合，多种无损检测方法的数据 融合。分别提取电子鼻传感器信号的总体平均值、上升阶段斜率平均值和相对稳态平均值 作为特征值。对电子鼻传感器阵列进行多特征数据融合优化。首先对原始数据进行归一化 处理价统一值的量纲和数量级，通过因子载荷分析，去除各个象限内主成分投影较小和投 影重叠的因子，对多特征向量矩阵进行优化，最后采用单因素方差分析，缩小不同品质茶 叶组内间距，增大组间间距，更利于实现茶叶品质的区分，结果显示，主成分分析(PCA)可 有效区分3种不同等级茶叶，因子载荷优化使各品质茶叶组内间距减小，单因素方差优化 使一级与二级茶叶区分效果更明显，线性判别分析(LDA)效果要优于PCA分析，3
13、个不同等 级的茶叶可得到极为明显的区分。研究结果表明，用多特征优化融合可有效提取电子鼻对 茶叶的响应信息，有利于对不同品质茶叶进行识别。该部分研究成果已发表在传感器技术 学报。M特色及创新：1、利用茶叶的传感器阵列信号建立模型对茶叶的呈味物质茶多酚、氨基酸和咖啡碱进 行定量预测。2、提出通过传感器阵列信号和GC/MS数据融合方法来探讨茶叶品质评价方式。主要学术和应用价值：以信阳毛尖茶气味指纹图谱为依据，研究信阳毛尖品质的检测方法，建立预测茶叶内 部质量的数学模型。不仅能为信阳毛尖茶品牌提供全面的科学的质量检验报告，还能为有 个性的信阳毛尖茶提供物理化学与感官指标，使人们能科学的、有依据的、直观
14、的评判信 阳毛尖，能真实反映信阳毛尖的物质成分、产地数据、年代数据等信息。采用信阳毛尖气 味指纹图谱来检测分析信阳毛尖品质。茶叶香气，就像是人的指纹一样具有唯一性。茶因 其生长地域不同，各有其特征。其特性，因生长环境有各自的特征。气候不同、品种不同、 树龄不同都有不同特征，就像不同民族、性别、年龄的人一样有自己唯一DNA的特征一样。 这样我们利用信阳毛尖茶特有的气味特征建立与种类、产区、特性、成分等，几乎包含了 信阳毛尖品质的所有内核的品质指标之间的关系。应用气味指纹图谱做标识，可建立一个 品牌下的一系列不同风格的各具特色的、个性化的、不易被假冒的信阳毛尖茶品牌。就能 用比对法解决现今市场上各
15、种假冒问题，这对净化茶叶市场，维护消费者的合法权益，推 动河南茶产业乃至世界茶产业的发展都将起着重大促进作用。教学水平：以培养“创新型人才”为契机，以“河南省高等学校青年骨干教师培养技术”依托， 结合所授课程优化教学内容，所担任的本科生课程农业物料学基础、研究生课程现 代测试技术和农业工程新技术中引入研究课题相关的内容：味觉、嗅觉和视觉识别 技术。主持教学课题1项，发表教研论文2篇。课题团队在项目实施过程中结合学科发展, 优化了该课程结构，更新了教学内容。将专业教育，学科专业教育与教师教育有机结合， 有利于培养学生的创新精神和创新实践能力，使教师教学水平得到提升。科研能力：通过本项目的培养团队
16、人员多次进行研讨并参加相关学术交流会议使在科研能力得到 很大的提升。在研究过程中团队成员认真负责互相配合加强了科研基础和团队合作力。通 过本课题的研究发表学术论文4篇，主持国家自然科学基金项目1项，授权专利4项。团队建设：通过本项目的实施加强了团队建设，提高了团队成员学术水平、业务素质和服务生产 能力。本团队共有5人其中副教授2人，讲师1人，博士研究生1人，硕士研究生1人。 其中1人为国家大豆产业体系岗位专家，1人为河南省现代玉米产业体系农机岗位专家。组 织团队成员参加学术会议和培训3人次。通过本项目培养1名博士研究生和1名硕士研究生已顺利毕业。社会服务：围绕河南特色作物信阳毛尖开展其品质检测
17、研究，采用仿生技术对信阳毛尖茶中咖啡 碱的含量进行快速检测，探讨信阳毛尖品质和成分的检测方法，为信阳毛尖茶品牌提供全 面科学的质量检验技术提供理论基础。为提高我国在茶叶无损检测领域的研究水平、提高 信阳毛尖茶叶附加值、增加农民收入做出应有的贡献。团队根据农业生产技术工作需要配合有关部门主动开展技术培训和推广服务工作。根 据生产需要，团队成员多次到西平、长葛、鹤壁、辉县、驻马店等及农机企业进行生产指 导和技术服务，解答目前农业生产中出现的农产品安全、农药残留和质量检测有关问题， 为解决农业生产问题提供技术支撑。主要进行的社会服务如下：(1)网络电视直播农事早知道为全省党员干部讲授农业生产中出现的
18、问题(2)为“2017年度河南省基层农机技术推广人员培训班”讲授绿色农业生产技术、 农产品检测技术与方法(3)参与12316专家服务热线答疑2次。不足之处及努力方向：传感器阵列信号多特征融合、不同类型传感器信号融合和识别说明是一个难点。数据 融合的方法以及如何实现。目前研究的人比较少，没有一定的参考依据，该部分研究进展 较慢，部分研究结果还不是很完善。茶叶香气品质的评定是一个极为复杂的问题，仅靠气相色谱检测出的香气组分浓度来 评价香气品质还不够全面，以后会和一些新型检测方法结合起来多方位的进行茶香品质的 分析以期得到更为全面科学的分析结果。今后需要加强与从事该研究的科研院合作交流，要与国际接轨
19、，在新的现代测试技术 方面开展国际合作研究，加快国内问题的解决，提高团队成员的业务能力和学术水平。进 一步加强技术培训和宣传工作，为农业生产发挥作用。培养对象签字：年 月 日三、培养期成果一览1、承担主要教学科研项目及获奖、获得专利情况（请注明项目名称、项目来源、项目经费、项目起讫时间、所有项目完成人姓名以及项目完成人 排序等。如成果获得相应科技奖励，请注明授奖单位、奖励名称、级别及日期；如成果获得专利, 请注明获准专利国别、类别及专利号）项目：1基于数据融合的信阳毛尖茶品质检测技术研究，国家自然基金，20万元，2016.1-2018. 12,张 红梅、刘小花、杨立权、侯明涛、种东风.2校企协
20、同农业工程专业学位研究生实践创新能力培养研究，全国工程专业学位研究生教育， 2016,1-2017,12,张红梅、徐广印、孙育峰、余永昌、胡建军、李保谦、王万章、史景钊、刘 新萍、李赫、何玉静、陈新昌、张开飞、李祥付、田辉、刘少林.3河南省玉米产业体系农业机械岗位专家，河南省科技厅，20万元，2018. 1-2018. 12,张红梅、 王万章、何勋、张开飞、杨立权、朱晨辉、种东风、邹光宇.4农作物秸秆揉切机刀片摩擦磨损特性及其耐用度实验研究，河南省高等学校重点项目，5万元 2015. 7-2-17.9,张开飞、余泳昌、张红梅、李祥付、王小飞、徐铭辰、魏富德.5河南省玉米机械化生产种植模式研究，
21、河南省科技厅，2015-2016, 5万元，何玉静、王玲、刘 宝、孙卫平、吴昂、李祥付、张开飞、王万章、陈静、朱娟花、李赫、张红梅、陈新昌、张苗 苗、赵彬彬.荣誉：1河南农业大学，河南农业大学教书育人先进个人，20162河南农业大学，河南农业大学青年教师讲课大赛三等奖，20163中国农业工程学会，指导学生参加东方红农业装备创新大赛获二等奖，指导教师：何玉静、张 红梅，2015专利：1张红梅，王玲，余永昌，何玉静.一种基于特征香气的茶叶品质快速检测方法.中国，发明专 利，专利号：ZL.22张红梅，侯明涛，杨立权.基于多排滚子链的挤搓式玉米脱粒机.中国，发明专利，专利号：ZL.83张红梅，周雪亮，弓银，张开飞，侯明涛，王万章.小型玉米秸秆切割机.中国，实用新型，专利号：ZL.0