韓麗瑤，李 梁*，張一帆，蒲繼鋒，池福敏

（1.西藏農牧學院，西藏 林芝 860000；2.西藏農牧科學院 農業(yè)質量標準與檢測研究所，西藏 拉薩 850032）

我國茶葉種類繁多，主要有綠茶、紅茶、黑茶、白茶、黃茶和青茶（烏龍茶）六大類茶，其中約有70%是綠茶[1]。綠茶是歷史上最早的茶類，鮮葉經過殺青、揉捻、干燥后制成的茶[2]，由于沒有經過發(fā)酵處理，茶葉的大部分天然物質得以保存，如茶多酚、兒茶素、咖啡堿、氨基酸、維生素、醇類和酚類等生化成分[3]，能預防癌癥、延緩衰老、降血脂及美容養(yǎng)顏等[4-7]，對人體有較強保健作用。然而，茶樹種類、栽培方式、加工方法、地理環(huán)境和氣候都會對綠茶品質有不同程度的影響[8-11]。

目前，對茶葉品質的判定主要還是由專家靠視覺、嗅覺、聽覺和觸覺等感官來分析茶葉的顏色、形狀與氣味等[12-14]。此方法雖然簡便、快速，但個人情感喜好、環(huán)境因素都極易影響感官評定的準確性。近年來，近紅外光譜技術發(fā)展迅速，尤其是傅立葉變換紅外光譜法（FTIR）。通過與標準圖譜比較，確定出官能團、順反異構、取代基及其位置等來鑒定樣品，可對固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)的有機化合物進行結構分析。傅里葉變換紅外光譜儀信噪比大、分辨率高、重現性好，在對整個化合物分子進行鑒別時，測出的指紋圖譜具有高度特征性。袁敏、張銘光和袁鵬等人[15]采用熱裂解色譜/質譜法對茶葉的指紋圖譜進行了研究，發(fā)現同等級茶葉的相關系數＞0.900，不同等級茶葉的相關系數＜0.820，說明不同等級茶葉間存在一定的差異；王繼坤、陳橋等人[16]采用光譜/色譜法對茶葉的真實屬性進行了研究，通過對平均分離大小對比，發(fā)現不同產地的偏離大小與緯度有一定關系，為以后茶葉產地鑒別研究奠定了基礎。因此，不同種類、品質、產地的茶葉，由于內在成分含量的差異，在對整個化合物分子進行鑒別時，針對指紋區(qū)的指紋圖譜進行研究，可以很好的鑒別茶葉產地和品質。我國采用紅外光譜技術對茶葉產地分析的研究較少，尤其是對綠茶產地的分類研究。本試驗采用紅外指紋圖譜技術對不同產地的綠茶進行分析比較，試圖為綠茶產地研究提供參考。

1 材料與方法

1 材料與儀器

1.1.1 材料

50批綠茶樣品分別采集于安徽、福建、貴州、山東、四川、西藏、浙江等7個省30個主產縣，樣品信息見表1，光譜純KBr（國藥集團化學試劑公司）。

1.1.2 儀器設備

真空干燥箱（上海躍進醫(yī)療器械有限公司）；中藥材粉碎機LD-2000A 型（盛大機械有限責任公司）；F-P400 行星式球磨儀（湖南弗卡斯實驗儀器有限公司）；震蕩篩（浙江正泰電器股份有限公司）；瑪瑙研缽（上海弘毅儀器設備有限責任公司）；BJ-15 型粉末壓片機（天津博君科技有限公司）；電子天平（上海瑞堂科技有限公司）；紅外燈（飛利浦(中國)投資有限公司）；FTIR-660S 傅里葉紅外光譜儀（安捷倫科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

茶葉樣品放入真空干燥箱中后抽出干燥箱內空氣，使茶葉在60℃下干燥至恒重。烘干后的茶葉放入粉碎機內粉碎，100 s 后取出茶粉過200 目篩，裝入塑封袋中封好并標記名稱。按照1:50 的比例分別稱取準備好的試樣和干燥的溴化鉀粉末，混合均勻后放入瑪瑙研缽內，在紅外燈照射下研磨10 min。將研磨好的混合粉末樣品放入壓片模具內，將壓片機壓力逐漸加至12 T 后保持3 min，制成厚度適中的透明圓片狀樣品。實驗時，保持實驗環(huán)境溫度為20℃～27℃，濕度為15%。

1.2.2 光譜測量

傅立葉紅外光譜儀在使用前需開機預熱30 min，預熱完成后用鑷子將樣品放入樣品倉中，關閉倉門，穩(wěn)定后開始測量。將儀器參數設置為分辨率4 cm-1，光譜范圍400～4000 cm-1，在防止H2O 和CO2干擾的情況下掃描50 次?？刂茰囟仍?0℃～120℃之間，每隔2 min 測量一次，重復5 次，取平均值。

1.3 數據處理

用OMNIC 8.2 軟件對采集到的光譜數據進行平滑、基線校正、去噪等處理，再將初步處理后的光譜數據導入軟件Origin 9.0 進行圖譜分析，最后采用SPSS 軟件進行系統(tǒng)聚類分析。

2 結果與分析

2.1 方法學考察

2.1.1 精密度

任意選取一個樣品，連續(xù)測定5 次，紅外光譜圖具有一致性，相關系數分別為0.9997、0.9993、1.0000、0.9995 和0.9998，說明儀器具有良好的精密度。

表1 茶樣及來源Table1 Tea samples and the origin

2.1.2 重現性

任意選取一個樣品，分成5份壓片，測定每一份樣品壓片的紅外光譜，紅外光譜基本一致。相關系數分別為1.0000、0.9988、0.9999、0.9994 和0.9997，說明該方法重現性良好。

2.1.3 穩(wěn)定性

任意選取一個樣品，保存在真空干燥器中，每隔0.5 h 測定一次，共測定6 次。記錄5 h 內的光譜圖，紅外光譜圖無顯著差異，相關系數分別為0.9993、0.9999、0.9996、1.0000 和0.9999，說明處理好的樣品在5 h 內穩(wěn)定。

2.2 指紋圖譜分析

2.2.1 共有性

將所有綠茶樣品的紅外光譜圖加和，取平均值后得到平均光譜（圖1），從平均光譜中共確定了12個峰作為不同產地綠茶紅外指紋圖譜共有的吸收峰，不同產地間共有峰的位置不完全相同，在相差5 cm-1及以內的被認為是共有峰。進行初步歸屬，結果如表2，這些峰主要分布在3500～600 之間，1648 cm-1附近存在的吸收峰反映出的是蛋白質中C-O，1363 cm-1附近的振動吸收峰反映出的是酚類物質，1232 cm-1附近存在的吸收峰反應出的是醇類物質，1200～950 cm-1是多糖的特征光譜區(qū)，在900～400 cm-1的范圍內吸收峰變少，峰強度也開始變弱，反映出苯環(huán)上取代基和鹵化物的存在[17-19]。共有峰所反應出的是不同產地綠茶中共同含有的茶多酚、多糖、氨基酸和兒茶素等化合物，與綠茶的功效和營養(yǎng)價值相吻合。

圖1 50個綠茶樣品的平均紅外光譜Fig.1 Average peaks in the infrared spectrum of 50 green tea samples

2.2.2 特征性

將每7個產地綠茶樣品的紅外光譜數據分別相加求平均值，得到7個產地各自的平均光譜圖（圖2）。從圖中可以看出不同產地綠茶的紅外圖譜非常相似，峰位都基本相同，由此說明不同產地綠茶的化學成分基本相同。而指紋區(qū)的差異反映出不同地區(qū)的土壤、氣候及海拔等方面對綠茶化學成分及其含量的影響。

表2 7個產地紅外光譜圖共有峰的歸屬Table 2 Common peaks in the infrared spectrum of the green tea samples from 7regions

圖2 7個產地綠茶樣品的平均紅外光譜Fig.2 Average peaks in the infrared spectrum of green tea samples from 7 regions

為了比較7個不同產地綠茶的FTIR 光譜差異，本試驗比較了各產地綠茶的指紋區(qū)圖譜（圖3）。經分析可知，不同產地綠茶平均紅外光譜峰形相似，不同峰位處出現差異。其中，安徽、西藏和福建產地所產綠茶在1515 cm-1附近出現C=O 及C=C 雙鍵的吸收峰(峰a)，且福建所產綠茶該峰吸收較強。西藏、貴州、四川所產綠茶在1370 cm-1附近出現氨基吸收峰(峰b)，且西藏產地的該峰吸收較強。西藏、四川、福建產地所產綠茶在775 cm-1附近出現O-H 和N-H小而尖的吸收峰。西藏和貴州產地的綠茶無其他差異峰，說明這兩個產地所產的綠茶較為相似；山東產地所產綠茶特征峰較少，與其他產地所產綠茶有較大差異。

圖3 7個產地綠茶的 FTIR 平均光譜比較Fig.3 Contrast the average peaks in the infrared spectrum of green tea sample from 7 regions

2.3 聚類分析

聚類分析可以明確樣本間的相關關系，在SPSS 軟件中采用離差平方和法和歐氏距離法進行聚類分析，聚類后得到樹狀圖(圖4)。結果表明，以5 為臨界值進行分類可明顯區(qū)分安徽、四川、貴州、山東、浙江5個地區(qū)的樣品，西藏、福建綠茶樣品有一定區(qū)分度，但差距不明顯；當臨界值為10 時，50個茶葉樣本能明顯的進行區(qū)分；以10 為距離進行區(qū)分可將樣品分為三類：安徽單獨歸為一類；四川、西藏、福建、貴州的茶葉樣品聚為一類；山東、浙江的茶葉樣品聚為一類，當臨界值大于20 時，所有茶葉樣本聚為一大類。

3 結論與討論

圖4 50個茶樣的系統(tǒng)聚類分析圖Fig.4 Dendrogram of 50 tea samples by using cluster analysis

本試驗將綠茶粉末與溴化鉀混合后壓片制成樣品后，運用FTIR 光譜技術對我國不同產地的 50個綠茶樣品進行了研究。采用平均值法建立了紅外指紋圖譜，綠茶中各種化學成分的整體信息結果都能在紅外光譜的峰位、峰形和峰強度中得以體現。在對共有峰的分析中可發(fā)現，不同產地所產綠茶中都有氨基酸、萜類、多酚類物質及其氧化物等化學成分；在對不同產地綠茶的平均光譜的比較中發(fā)現，不同產地所產綠茶的紅外光譜走勢基本相同，只在峰位、峰形和峰強度等方面存在一定差別。通過聚類分析可判斷出綠茶的產地差別與相似程度。

本試驗選用綠茶的主要產地分布在我國西南、華南及江南的廣大產區(qū)。結果表明，產地的地理位置相鄰或接近的綠茶樣品的FTIR 光譜相似，含有的主要成分及含量也相近，如四川、西藏、貴州等地。由此可見，茶葉品質與地理環(huán)境有一定的聯(lián)系，試驗結果也顯示山東與四川等地所產綠茶的FTIR 光譜差異較大，這兩個產地相距較遠，氣候環(huán)境差異也較大。這表明不同的緯度、海拔高度具有不同的光照時間和相應的溫度特征，海拔高的地方溫度較低，光照較強，抑制茶葉的生物活性與代謝速率，影響生化物質的含量，從而影響茶葉的生物特征，相應的紅外光譜也會有一定差別。西藏和福建地理位置相距較遠，氣候環(huán)境差異較大，但綠茶樣品的FTIR 光譜相似，經調查得知西藏所栽茶樹均是從福建引進的，由此可見茶葉的品質還與自身遺傳基因有關。