紅外光譜多級鑒別不同種類的茶葉*

梁奇峰，侯紅娜

(嘉應學院化學與環境學院，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

(嘉應學院化學與環境學院，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準光譜，運用主體成分分析、二階導數光譜分析和譜圖檢索等方法對茶葉進行多級鑒別。結果表明，單樅、鐵觀音和奇蘭三種茶葉的紅外標準光譜相似，但在1800～600 cm-1間光譜的峰型和峰強存在明顯的差異，據此可以對三種茶葉的種類進行鑒別。利用傅里葉變換紅外光譜識別不同種類的茶葉，快速準確，有一定的實用價值。

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國、消費國和貿易國。因此，應該對茶葉的產地、品質進行嚴格監控，盡量避免茶葉市場以次充好、以假亂真的現象發生。目前，評定茶葉的品質一般是采用感官和理化審評相結合的方法[2]。茶葉的感官評審是在一定的環境、設備條件下，依靠評茶人員自身的專業技能來完成的。在整個審評過程中，從審評環境、審評設備到評茶員自身，有許多因素會對最終的審評結果產生影響，導致評審結果出現偏差。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準測定影響茶葉品質的各個化學成分的含量，操作繁瑣，所需時間較長[4]。因此，快速準確地鑒別茶葉品質是當前茶葉行業面臨的一項重要任務。

傅立葉變換紅外光譜技術具有樣品用量少、分辨率高、掃描速度快、操作方便、結果直觀的優點，在中藥、食品等領域的定性定量分析已經有了很多成功的應用[5-10]，用在茶葉類別和品質檢測中的報道還不多[11-14]。本文利用茶葉的紅外光譜，運用主體成分分析、二階導數譜圖分析和譜圖檢索等方法，對不同種類的茶葉進行鑒別，力求在茶葉的快速識別上提供一種新的思路。

1　實驗部分

1.1實驗儀器和條件設置

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32次，分辨率4 cm-1，實驗溫度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，對譜圖統一進行基線校正、縱坐標歸一化和11點平滑處理。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準譜圖，供檢索。將各種茶葉樣品的標準譜圖經數據處理得到相應的二階導數光譜。

2　結果與討論

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酵的茶，三者的主體成分大致相同，但由于茶葉產地、制茶工藝等條件的差異，各種茶葉中主要成分的含量會有所不同。可以預測，三種茶葉的紅外光譜出現的吸收峰數、峰位應大致相同，但峰形、峰強會有差異。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有一個弱峰，單樅在1693 cm-1有一個弱峰；奇蘭、單樅在1548 cm-1、1534 cm-1、1514 cm-1有三個連續的弱峰，而鐵觀音沒有；奇蘭在1071 cm-1有一個弱峰，而單樅和鐵觀音沒有。依據上述特征，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紅外二階導數光譜分析

紅外二階導數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；在1700～1600 cm-1，奇蘭、單樅和鐵觀音有3個相似峰，其中奇蘭、鐵觀音三個峰的強度相差不大，而單樅的則是中間弱、兩邊強；在1550～1500 cm-1，鐵觀音只有一個尖銳的強峰，而奇蘭和單樅有三個峰；在1100～1050 cm-1，奇蘭有兩個較尖銳明顯的峰，單樅和鐵觀音的兩個峰則是一強一弱；在760 cm-1，單樅、鐵觀音和奇蘭都有一個較強的峰，但三者之間又以單樅的峰型最為尖銳，強度最大。依據上述特征，可以進一步地鑒別單樅、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數光譜

2.3譜圖檢索分析

在未參加建立標準譜圖的30個樣品譜圖中隨機挑選出單樅、鐵觀音和奇蘭樣品譜圖各10個，利用OMNIC 7.4軟件檢索功能進行譜圖檢索，得到各種茶葉間的相關系數如表1。

表1　單樅、鐵觀音和奇蘭紅外光譜的相關系數

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

3　結　論

單樅、鐵觀音和奇蘭三種茶葉的紅外光譜圖相似，但由于茶葉的產地、制茶工藝等不同條件會造成茶葉中的各化學成分的含量會有區別，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有明顯的差異。本文利用主體成分分析法、二階導數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行了鑒別，得到了理想的效果。實驗表明，利用傅

里葉變換紅外光譜鑒別不同種類的茶葉，快速準確，有一定的實用價值。

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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

嘉應學院自然科學項目(No: 2011KJY12)。

梁奇峰(1973-)，男，碩士，副教授，從事應用化學研究工作。

O657.33

A

1001-9677(2016)01-0119-03