一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測定的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測 定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自"神農(nóng)嘗百草，得'茶'而解之"時(shí)，茶葉已經(jīng)被認(rèn)為具有藥用價(jià)值。近年來國內(nèi) 外的大量研宄也表明茶葉具有抗癌、抗衰老、防治心腦血管疾病、提高人體免疫力乃至抗艾 滋病等多種奇特功效。這些奇特功效是茶葉中各種有效成分綜合作用的結(jié)果。茶葉主要功 能性成分包括多酚、生物堿、茶氨酸、黃酮醇、酚酸等。茶葉的分類與其成分含量關(guān)系密切， 因此可通過對茶葉特征成分含量的檢測來進(jìn)行茶葉品種和品質(zhì)分類。而中國是產(chǎn)茶大國， 中國茶樹品種資源豐富，不同茶葉產(chǎn)地種植了多種茶樹品種。茶樹品種不同，茶葉的滋味肯 定不同；而同一品種的茶葉，其滋味也受產(chǎn)地環(huán)境的影響而不同。在國內(nèi)外，茶葉種類分類 和品質(zhì)鑒定大多數(shù)是通過人的感官審評來評定的。但人的感覺器官的靈敏度易受外界因素 的干擾，從而影響評定的準(zhǔn)確性；而且感官審評方法要求評茶人員具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一 般的人員很難滿足上述的要求，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些人為誤差。因此，長期以來，茶葉科 研工作者都致力于茶葉種類品質(zhì)的量化識(shí)別研宄，期望采用科學(xué)的儀器測定茶葉，用科學(xué) 計(jì)量上的品質(zhì)指標(biāo)來評價(jià)茶葉品質(zhì)。
[0003] 數(shù)量分類是將數(shù)學(xué)的方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)引入植物分類學(xué)研宄中。主成分分析是利 用降維的思想，將原來的指標(biāo)重新組合成一組彼此無關(guān)、信息互不重疊的新的綜合指標(biāo)；同 時(shí)根據(jù)一定原則和實(shí)際需要，從中抽取較少的幾個(gè)綜合指標(biāo)來反映原來指標(biāo)所攜帶的較高 比例的信息量。在茶葉種類和品質(zhì)的量化識(shí)別中，近年來機(jī)器視覺技術(shù)、光譜技術(shù)、電子鼻 技術(shù)和電子舌技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，為茶葉種類和品質(zhì)量化識(shí)別提供了廣闊的前景。通過 主成分分析，以可見-近紅外光譜、氨基酸、同位素、礦質(zhì)元素、氣味、湯色等為指標(biāo)進(jìn)行茶 品種和品質(zhì)分類。主成分分析和聚類分析多是應(yīng)用在茶葉香氣成分、礦質(zhì)元素和蛋白質(zhì)指 標(biāo)上，也有少量應(yīng)用單獨(dú)應(yīng)用于個(gè)別少量的茶多酚、纖維素等指標(biāo)上。章劍揚(yáng)等采用主成 分分析和聚類分析方法可以找到表達(dá)不同茶類和產(chǎn)地的主要金屬元素，且可以進(jìn)行模擬量 化，還可能找出不同茶類品質(zhì)變化的趨勢。李志偉運(yùn)用主成分分析的方法，對茶葉樣本的特 征性指標(biāo)（鉀、鈣、磷、蛋白質(zhì)）進(jìn)行分類分析。郭麗等采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法 (HS-SPME-GC-MS)測定12個(gè)白茶樣的香氣成分，利用主成分分析法構(gòu)建白茶的香氣質(zhì)量評 價(jià)模型，模型具有客觀性和可操作性，可替代感官審評法對白茶香氣品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。申金明 對不同地區(qū)的綠茶和紅茶所含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、多酚、咖啡堿、氨基酸等6個(gè)化學(xué) 參數(shù)作為分類依據(jù)，運(yùn)用模糊K均值聚類分析方法對其進(jìn)行分類。陳椽根據(jù)茶葉制法和品 質(zhì)的不同，參照習(xí)慣上的分類，按照黃烷醇含量的次序，將茶分為綠茶、黃茶、黑茶、白茶、青 茶、紅茶六大類，符合茶葉內(nèi)在變化由簡到繁、由少到多的逐步發(fā)展的規(guī)律，加強(qiáng)了分類的 系統(tǒng)性和科學(xué)性?？岛幍韧ㄟ^高效液相色譜/二極管陣測器（HPLC/DAD)同時(shí)測定茶葉 中5種兒茶素和咖啡堿，采用聚類分析，并以這6種活性成分為指標(biāo)對紅茶、黑茶、綠茶、烏 龍茶等茶葉進(jìn)行分類。未見將21個(gè)特征成分其中包含茶多酚、茶氨酸、生物堿、酚酸和黃烷 醇5大類功能成分為指標(biāo)的分類研宄方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測定的方法，能 夠?qū)崿F(xiàn)不同茶種類特別是鐵觀音和白茶的有效區(qū)分，為茶葉分類提供一個(gè)客觀、可靠的方 法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測定的方法，選取茶葉標(biāo)準(zhǔn)樣，測定標(biāo)準(zhǔn)樣中 21種特征成分的含量為指標(biāo)建立樣本矩陣，應(yīng)用主成分分析法和聚類分析法，選取主成分 中權(quán)重最大的化學(xué)成分為區(qū)分因子，以區(qū)分因子作為自變量，計(jì)算同一類茶葉標(biāo)準(zhǔn)樣之間 的平方歐氏距離，獲得標(biāo)準(zhǔn)樣的平方歐氏距離范圍，再測定待測樣的區(qū)分因子的特征成分 含量，分別計(jì)算其與茶葉標(biāo)準(zhǔn)樣的平方歐氏距離范圍，判定待測樣的種類。
[0006] 所述的21種特征成分為茶氨酸、沒食子酸、沒食子酸兒茶素（GC)、咖啡堿、茶葉 堿、表沒食子兒茶素（EGC)、兒茶素（C)、綠原酸、可可堿、咖啡酸、對香豆酸、表兒茶素（EC)、 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG)、表兒茶素沒食子酸 酯（ECG)、蘆丁、阿魏酸、芥子酸、楊梅素、槲皮素、山奈酚。
[0007] 所述的高效液相色譜-二級管陣列檢測器法的條件為：采用C18色譜柱，柱溫為 30~50°C，以乙腈和0. 1-lwt. %甲酸溶液的混合液為流動(dòng)相梯度洗脫，流動(dòng)相流速為0. 8mL/ min ;檢測波長為：茶氨酸203nm、其它成分為280nm，檢測時(shí)間為70min，進(jìn)樣量為5-20 μ L。
[0008] 所述的茶產(chǎn)品的前處理為：將1.0 OOOg茶葉、濃縮茶或茶樹葉片干樣樣品均勻粉 碎，或于液氮中冷凍60s后取出、迅速搗碎，采用50wt. %乙醇溶液進(jìn)行超聲提取20min，加水 定容至50mL，5000rpm/min離心，上清液經(jīng)0. 22 μ m有機(jī)濾膜過濾，備用。
[0009] 本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于： 1)可以同時(shí)對多酚、生物堿、茶氨酸、黃酮醇、酚酸進(jìn)行測定，提高茶產(chǎn)品中各種有效成 分的分離度，較全面地反映茶葉的化學(xué)成分和品質(zhì)特性，有利于茶葉質(zhì)量控制，通過譜圖建 立茶葉指紋圖譜，為原產(chǎn)地域和地理標(biāo)志名茶的保護(hù)提供技術(shù)支持。
[0010] 2)不需要對樣品做特殊處理，就能將茶產(chǎn)品中酚酸、兒茶素、黃烷酮、生物堿、茶氨 酸等五種不同類別的21種特征成分很好地分離，節(jié)省了檢測時(shí)間和成本。
【附圖說明】
[0011] 圖1是52個(gè)茶樣散點(diǎn)分布圖。
[0012] 圖2是不同茶葉間樹狀圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測定的方法，選取茶葉標(biāo)準(zhǔn)樣，測定標(biāo)準(zhǔn) 樣中21種特征成分的含量為指標(biāo)建立樣本矩陣，應(yīng)用主成分分析法和聚類分析法，選取主 成分中權(quán)重最大的化學(xué)成分為區(qū)分因子，以區(qū)分因子作為自變量，計(jì)算同一類茶葉標(biāo)準(zhǔn)樣 之間的平方歐氏距離，獲得標(biāo)準(zhǔn)樣的平方歐氏距離范圍，再測定待測樣的區(qū)分因子的特征 成分含量，分別計(jì)算其與茶葉標(biāo)準(zhǔn)樣的平方歐氏距離范圍，判定待測樣的種類。
[0014] 所述的21種特征成分為茶氨酸、沒食子酸、沒食子酸兒茶素（GC)、咖啡堿、茶葉 堿、表沒食子兒茶素（EGC)、兒茶素（C)、綠原酸、可可堿、咖啡酸、對香豆酸、表兒茶素（EC)、 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG)、表兒茶素沒食子酸 酯（ECG)、蘆丁、阿魏酸、芥子酸、楊梅素、槲皮素、山奈酚。標(biāo)準(zhǔn)樣品用50wt.%乙醇配制成 lmg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液，用逐級稀釋法配成不同濃度的混合標(biāo)樣，-20°C保存?zhèn)溆谩?br>[0015] 所述的高效液相色譜-二級管陣列檢測器法的條件為：采用C18色譜柱，柱溫為 30~50°C，以乙腈和0. 1-lwt. %甲酸溶液的混合液為流動(dòng)相梯度洗脫(見表1)，流動(dòng)相流速 為0. 8mL/min ;檢測波長為：茶氨酸203nm、其它成分為280nm，檢測時(shí)間為70min，進(jìn)樣量為 5_20 u L0
[0016] 所述的茶產(chǎn)品的前處理為：將1.0 OOOg茶葉、濃縮茶或茶樹葉片干樣樣品均勻粉 碎，或于液氮中冷凍60s后取出、迅速搗碎，采用50wt. %乙醇溶液進(jìn)行超聲提取20min，加水 定容至50mL，5000rpm/min離心，上清液經(jīng)0. 22 μ m有機(jī)濾膜過濾，備用。
[0017] 表1梯度洗脫程序： 主成分分析
對照（1)的21項(xiàng)特征成分含量進(jìn)行主成分分析，以各化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)品為變量，按照下 列（1)按照下列計(jì)算各主成分與變量的相關(guān)系數(shù)，獲得相關(guān)系數(shù)矩陣；再以相關(guān)系數(shù)矩陣 為基礎(chǔ)，將主成分按照方差貢獻(xiàn)率大小降維排列，取累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到80%以上的前N個(gè) 主分；計(jì)算各化學(xué)成分占該N個(gè)主成分的權(quán)重，分別選取權(quán)重最大的化學(xué)成分為各主成分 中代表主成分作為區(qū)分因子。選擇新得到的變量盡可能地表征原變量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征而不丟 失?目息。
[0018] 根據(jù)奇異值分解（SVD)，對量測矩陣Y進(jìn)行分解 Y = USVt (1) t表示轉(zhuǎn)置，USV分別表示為得分矩陣、特征值矩陣和載荷矩陣，以此作為茶葉含量判 定的依據(jù)。
[0019] 聚類分析 平方歐式距離的測定方法為采用SPSS的Analyze模塊下層次聚類分析中的組間聯(lián)結(jié) 法，以區(qū)分因子作為自變量，計(jì)算同一產(chǎn)地的標(biāo)準(zhǔn)樣之間的平方歐式距離。
[0020] 以樣品的21個(gè)特征成分指標(biāo)含