梁奇峰，侯紅娜

(嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東　梅州　514015)

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紅外光譜多級鑒別不同種類的茶葉*

梁奇峰，侯紅娜

(嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東梅州514015)

通過測定單樅、鐵觀音和奇蘭三種茶葉的紅外標(biāo)準(zhǔn)光譜，運(yùn)用主體成分分析、二階導(dǎo)數(shù)光譜分析和譜圖檢索等方法對茶葉進(jìn)行多級鑒別。結(jié)果表明，單樅、鐵觀音和奇蘭三種茶葉的紅外標(biāo)準(zhǔn)光譜相似，但在1800～600 cm-1間光譜的峰型和峰強(qiáng)存在明顯的差異，據(jù)此可以對三種茶葉的種類進(jìn)行鑒別。利用傅里葉變換紅外光譜識別不同種類的茶葉，快速準(zhǔn)確，有一定的實(shí)用價(jià)值。

茶葉種類；鑒別；紅外光譜

茶、咖啡和可可是世界三大健康飲品之一，茶葉含有多種與人體健康密切相關(guān)的生化成份，如咖啡堿、茶多酚、氨基酸、維生素、礦物元素等，具有降脂助消化、抑制心血管疾病、抗癌等多種功效[1]。我國是世界上最大的茶葉生產(chǎn)國、消費(fèi)國和貿(mào)易國。因此，應(yīng)該對茶葉的產(chǎn)地、品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，盡量避免茶葉市場以次充好、以假亂真的現(xiàn)象發(fā)生。目前，評定茶葉的品質(zhì)一般是采用感官和理化審評相結(jié)合的方法[2]。茶葉的感官評審是在一定的環(huán)境、設(shè)備條件下，依靠評茶人員自身的專業(yè)技能來完成的。在整個(gè)審評過程中，從審評環(huán)境、審評設(shè)備到評茶員自身，有許多因素會(huì)對最終的審評結(jié)果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致評審結(jié)果出現(xiàn)偏差。而且，對于大批量的茶樣，感官審評的效率較低[3]。茶葉的理化審評是按照茶葉國家檢測標(biāo)準(zhǔn)測定影響茶葉品質(zhì)的各個(gè)化學(xué)成分的含量，操作繁瑣，所需時(shí)間較長[4]。因此，快速準(zhǔn)確地鑒別茶葉品質(zhì)是當(dāng)前茶葉行業(yè)面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。

傅立葉變換紅外光譜技術(shù)具有樣品用量少、分辨率高、掃描速度快、操作方便、結(jié)果直觀的優(yōu)點(diǎn)，在中藥、食品等領(lǐng)域的定性定量分析已經(jīng)有了很多成功的應(yīng)用[5-10]，用在茶葉類別和品質(zhì)檢測中的報(bào)道還不多[11-14]。本文利用茶葉的紅外光譜，運(yùn)用主體成分分析、二階導(dǎo)數(shù)譜圖分析和譜圖檢索等方法，對不同種類的茶葉進(jìn)行鑒別，力求在茶葉的快速識別上提供一種新的思路。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)儀器和條件設(shè)置

美國Nicolet公司的AVATAR 360紅外光譜儀，測定范圍4000～400 cm-1，掃描次數(shù)32次，分辨率4 cm-1，實(shí)驗(yàn)溫度23～25 ℃，濕度50%～70%。譜圖處理軟件為OMNIC 7.4。

1.2樣品來源和預(yù)處理

樣品來源：市售鳳凰單樅茶、安溪鐵觀音茶、福建奇蘭茶，低溫干燥避光保存。

樣品預(yù)處理：將茶葉粉碎，過180目顆粒篩后，在60 ℃下干燥7 h至恒重，收集到干燥器備用。

1.3譜圖的測定和處理

取茶葉樣品粉末與干燥的溴化鉀粉末按照1:40的比例充分混合研磨均勻，在5 MPa的壓力下壓片7 s，得到透明試樣薄片。以同樣粒度制得的干燥KBr片作背景，測定各茶葉樣品的紅外光譜圖，對譜圖統(tǒng)一進(jìn)行基線校正、縱坐標(biāo)歸一化和11點(diǎn)平滑處理。每種茶葉樣品采集50張光譜圖，選擇其中信噪比較好的20張譜圖，用OMNIC 7.4軟件處理得到平均譜圖，加入建立的茶葉紅外譜庫中，作為各種茶葉樣品的標(biāo)準(zhǔn)譜圖，供檢索。將各種茶葉樣品的標(biāo)準(zhǔn)譜圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到相應(yīng)的二階導(dǎo)數(shù)光譜。

2　結(jié)果與討論

2.1主體成分分析

鳳凰單樅茶、安溪鐵觀音和奇蘭都屬于半發(fā)酵的茶，三者的主體成分大致相同，但由于茶葉產(chǎn)地、制茶工藝等條件的差異，各種茶葉中主要成分的含量會(huì)有所不同?？梢灶A(yù)測，三種茶葉的紅外光譜出現(xiàn)的吸收峰數(shù)、峰位應(yīng)大致相同，但峰形、峰強(qiáng)會(huì)有差異。從圖1可知，三者均在2923 cm-1、2847 cm-1、1645 cm-1、1518 cm-1、1451 cm-1、1368 cm-1、1236 cm-1、1145 cm-1、1036 cm-1、825 cm-1、765 cm-1有吸收峰，各吸收峰的強(qiáng)弱順序依此是單樅茶、鐵觀音和奇蘭。另外，奇蘭和鐵觀音在1730 cm-1有一個(gè)弱峰，單樅在1693 cm-1有一個(gè)弱峰；奇蘭、單樅在1548 cm-1、1534 cm-1、1514 cm-1有三個(gè)連續(xù)的弱峰，而鐵觀音沒有；奇蘭在1071 cm-1有一個(gè)弱峰，而單樅和鐵觀音沒有。依據(jù)上述特征，可以直觀地鑒別單樅、鐵觀音、奇蘭三種茶葉。

圖1　單樅、鐵觀音和奇蘭的紅外光譜

2.2紅外二階導(dǎo)數(shù)光譜分析

紅外二階導(dǎo)數(shù)譜的吸收峰帶寬變窄，峰形變銳，光譜分辨率提高。從圖2可知，在1750～1700 cm-1奇蘭有雙峰，而鐵觀音和單樅為單峰，且單樅的峰比較強(qiáng)；在1700～1600 cm-1，奇蘭、單樅和鐵觀音有3個(gè)相似峰，其中奇蘭、鐵觀音三個(gè)峰的強(qiáng)度相差不大，而單樅的則是中間弱、兩邊強(qiáng)；在1550～1500 cm-1，鐵觀音只有一個(gè)尖銳的強(qiáng)峰，而奇蘭和單樅有三個(gè)峰；在1100～1050 cm-1，奇蘭有兩個(gè)較尖銳明顯的峰，單樅和鐵觀音的兩個(gè)峰則是一強(qiáng)一弱；在760 cm-1，單樅、鐵觀音和奇蘭都有一個(gè)較強(qiáng)的峰，但三者之間又以單樅的峰型最為尖銳，強(qiáng)度最大。依據(jù)上述特征，可以進(jìn)一步地鑒別單樅、鐵觀音、奇蘭三種茶葉。

圖2　單樅、鐵觀音和奇蘭的紅外二階導(dǎo)數(shù)光譜

2.3譜圖檢索分析

在未參加建立標(biāo)準(zhǔn)譜圖的30個(gè)樣品譜圖中隨機(jī)挑選出單樅、鐵觀音和奇蘭樣品譜圖各10個(gè)，利用OMNIC 7.4軟件檢索功能進(jìn)行譜圖檢索，得到各種茶葉間的相關(guān)系數(shù)如表1。

表1　單樅、鐵觀音和奇蘭紅外光譜的相關(guān)系數(shù)

從表1可以看出，單樅、鐵觀音和奇蘭三者之間的相關(guān)系數(shù)都較高，說明三種茶葉的整體特征非常相似的(都是半發(fā)酵的烏龍茶品種)，但同種茶葉間的相關(guān)系數(shù)都是最大的，依此可準(zhǔn)確鑒別出未知茶葉樣本的種類。建立各種茶葉紅外標(biāo)準(zhǔn)譜庫，利用紅外軟件的譜圖檢索功能，是快速、準(zhǔn)確的鑒定茶葉種類比較簡便有效的方法。

3　結(jié)　論

單樅、鐵觀音和奇蘭三種茶葉的紅外光譜圖相似，但由于茶葉的產(chǎn)地、制茶工藝等不同條件會(huì)造成茶葉中的各化學(xué)成分的含量會(huì)有區(qū)別，三種茶葉的紅外光譜在1800～600 cm-1間紅外光譜的峰型和峰強(qiáng)有明顯的差異。本文利用主體成分分析法、二階導(dǎo)數(shù)譜圖分析法和譜圖檢索法對單樅、鐵觀音和奇蘭三種茶葉進(jìn)行了鑒別，得到了理想的效果。實(shí)驗(yàn)表明，利用傅

里葉變換紅外光譜鑒別不同種類的茶葉，快速準(zhǔn)確，有一定的實(shí)用價(jià)值。

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Identification of Tea Varieties by Fourier Transform Infrared Spectroscopy*

LIANG Qi-feng， HOU Hong-na

(School of Chemistry and Environment, Jiaying University, Guangdong Meizhou 514015, China)

Standard infrared spectras of Dancong, Tieguanyin and Qilan tea was detected and applied for identification of tea varieties using the main compositions analysis, the second derivative spectra analysis and spectra retrieval methods. The results showed that although all tea samples had similar spectrum,but the spectras of different kinds of teas gave obvious difference between 1800 cm-1to 600 cm-1. It was concluded that the three kinds of teas could be successfully identificated by those three methods. It provided a quickly and accurately way to assess tea varieties.

tea varieties; identification; FT-IR

嘉應(yīng)學(xué)院自然科學(xué)項(xiàng)目(No: 2011KJY12)。

梁奇峰(1973-)，男，碩士，副教授，從事應(yīng)用化學(xué)研究工作。

O657.33

A

1001-9677(2016)01-0119-03