淺析化學計量學方法在茶葉成分鑒定中的應用

陽學文

（萍鄉學院，江西萍鄉337055）

淺析化學計量學方法在茶葉成分鑒定中的應用

陽學文

（萍鄉學院，江西萍鄉337055）

近幾年，國內市場對茶葉的需求量不斷加大。茶葉種植面積也在不斷擴大。另外，茶葉對人體的保健功能也逐漸受到重視。因此，人們開始對茶葉的成分進行了更為細致的研究。同時，由于環境污染的加劇，對茶葉的受污染情況進行了解，也需要從茶葉的成分鑒定入手。化學計量學的方法，即是對茶葉內所含成分的鑒定分析方法之一。本文全面闡述了化學計量法的原理、內容、應用。重點分析了化學計量學方法在茶葉成分鑒定中的優越性。最后，通過實例論證，簡述了化學計量學方法在茶葉成分檢測中的流程。

化學計量學；茶葉成分；鑒定；應用

化學計量學相對客觀、理性，在化學成分檢測中，被廣泛應用。在茶葉成分的鑒定中也有化學計量學的身影。通過化學計量學的方法，人們能很方便地得出區域范圍內茶葉的化學成分，從而在營養學角度和健康學角度，對茶葉的基本情況有一定的了解和判斷。

1 化學計量學方法的應用

利用分析化學對物質成分進行鑒定是一般的檢測方法。而化學計量學則是根據化學反應中的主要數據進行匯總，并從中提取出反映一定現象的有效數值，進而評估和測試。

1.1 化學計量學的原理

化學學科發展歷經了幾個世紀，但化學計量學的誕生相對較晚。傳統的化學，主要包含了化學實驗的前期過程和化學實驗本身的步驟，注重實驗的環境和方法環節，而對于得出的化學數據卻缺乏足夠的認知和分析。化學計量學的出現就是為了解決這個問題。從概念性的角度來看，化學計量學就是通過化學反應，得出的數據進行匯總和分析，并得出一定的結論。化學計量學應用的原理如下，即將化學反應規律和化學反應方程式，作為主要的根本性措施。然后，收集化學反應測量的數據。最后再利用計算機、統計學原理等，對前述的數據進行讀取信息。在上世紀七十年代，歐洲的化學家首先提出了利用這些原理，來解決化學中的科研問題。化學計量學開始成為一個分支學科。在近代社會得到迅速的發展。1.2化學計量學方法的主要內容

傳統的化學只注重如何得到化學實驗數據。而化學計量學則注重實驗后的處理，即將得到的數據進行信息轉化。因此，我們使用化學計量學方法，看重的就是其能夠將實驗數據進行信息轉化。例如：在對茶葉的成分進行檢測中，需要使用化學計量學方法，選擇合適的實驗模型、實驗用具并嚴格控制檢測的實驗過程步驟，從而保證數據的科學、合理、真實。最終，假定我們檢測出該茶葉中含有大量的硒元素，這是傳統化學的工作。鋪墊工作完成了，下面就該化學計量學方法登場產生作用了。從實驗得出的數據中，我們可以將其與人體細胞所含化學成分作比較。硒元素在人體內可以防止細胞老化，從而延緩人體的衰老，預防身體器官機能的下降。從而得出，該茶葉對人體有益壽延年的功效，根據人體每天所需硒元素的不同，可以每天取固定數量的茶葉作為飲品。

1.3 化學計量學方法在生活中的應用

化學在生活中應用很廣泛，化學計量學方法的用途就有多廣泛。通過其對化學數據的處理，可以使人們更加對某種物質有著具體深入的了解。例如：隨著食品安全越來越受到人們的關注，相關政府部門定期對市場上出售的農作物，進行農藥檢測已經成為常態，降低對人體健康危害的風險。如果在對某玉米的農藥殘留檢測中，測出含有C12H14Cl2N2的成分，這是傳統化學實驗的機理和功勞。但是對于普通消費者來說，究竟其是怎樣的化學成分，對人體有何危害，則不得而知。通過化學計量學方法，從數據庫中比對得出主要成分是1-1-二甲基-4-4-聯吡啶陽離子鹽。這是構成“百草枯”的主要成分，是一種農藥劇毒產品，對人的傷害極大，致死率高。并根據含量的數量，得出該批玉米不合格的結論。

2 化學計量學方法在茶葉成分中的檢測分析

茶葉也屬于人們可以飲用食用的農作物產品，因此也適用化學計量學進行測量和提取信息的范疇。對茶葉的檢測主要是內含化學成分的檢測。

2.1 茶葉的主要功能性成分

構成茶葉的成分有很多，其中包括有水分和蛋白質，造成顏色呈現的成分還有葉綠素、胡蘿卜素等等。茶葉中的大部分成分是茶多酚。例如：兒茶素等各自氧化縮合物。茶多酚溶于水的性質非常好，很容易被人吸收。其對人體的健康的重要作用明顯，能夠預防心血管疾病。一談起茶，人們常說其對健康有好處，更多的原因即來源于此。其次，還有色素類成分，如β-胡蘿卜素等，這些天然的色素使茶葉呈現出綠色、紅色、褐色等不同的顏色，同時也能夠對人體起到一定的保健作用，胡蘿卜素就有提高免疫力的效果。第三類功能性成分就是各類微量元素。其中含量相對較多的就是鋅、硒、錳等元素。這些微量元素都是人體所必需。

2.2 化學計量學方法在茶葉成分鑒定中的優越性

鑒定茶葉成分時，使用化學計量學方法，有較多的優越性。首先，化學計量學方法簡便、高效。雖然對茶葉成分的鑒定過程，有可能還是使用的傳統的化學實驗鑒定方法。但是，在對實驗結果的處理上，化學計量學方法使實驗結果更加條理和簡單易懂，不需要額外的增加實驗步驟和負擔，即可得出合理的成分鑒定結論；其次，是化學計量學方法的科學性。化學計量學綜合運用了計算機技術和統計學原理，對于實驗結果，能夠在較短的時間內從海量的數據庫中尋找對比、差距、來源，從而得出客觀、公正的數據信息結果；最后，化學計量學鑒定的全面性。茶葉有較長的種植歷史。但是在過程中，時至今日，難免受到環境污染的影響，茶葉內除了本身所含的化學成分外，還有可能摻雜了重金屬超標、農藥殘留超標等問題。使用化學計量學方法，能夠在鑒定茶葉功能性成分的同時，得出有害物質的成分比例。

3 化學計量學方法在茶葉成分中的鑒定

目前，用化學計量學的方法來鑒定茶葉中的成分，技術已經相對比較成熟。但是，在數據庫等化學計量學數據存儲及應用方面，還能有進一步研究的價值和空間。

3.1 化學計量學方法在茶葉成分中的一般步驟

我們最常用的化學計量學方法，可以對化學成分進行主分量分析以及利用偏最小二乘法的原理等等。在這里，我們以化學計量學方法來鑒定茶葉中所含的成分。

3.1.1 前期準備

在化學計量學方法鑒定茶葉成分前。首先應當合理準備樣本，即茶葉。對茶葉的選擇應使用統計學中的抽樣統計。因為我們不可能一次性把一片茶園內的茶葉都進行鑒定。同時，考慮到光照、水分、土壤成分等不同，個體間又存在差異，因此，還需要盡可能多的收集茶葉樣本。比較常規的做法是，以某片種植茶葉的茶園為例，在茶園的中心位置、周邊位置以及其他區域位置，各選擇一定的茶葉作為數據收集樣本，最后根據檢測的數據來判斷誤差和平均值，以保證茶葉成分鑒定結果的有效性。

3.1.2 檢測中期

在對茶葉選好樣本后，應當選擇合理的茶葉成分鑒定模式。比較簡單的檢測方法可以選擇使用光譜儀進行分析，方便快捷，操作簡單。而手動操作的檢測方法，就需要通過化學實驗來進行鑒定。這里以手動操作方法為例，先對茶葉的基本構成元素進行定性，我們通常用的方法是鈉熔法，不斷縮小檢測范圍，確定茶葉中所含的基本元素；然后，就是對所含元素的數量進行檢測，一般會用到元素分析儀，對茶葉中的碳、氫、鈉等化學物質進行定量分析；最后，根據原子比I=元素含量U/原子量P× 100%的公式，來計算并確定出各元素的組成比例。

3.1.3 檢測后期

在主分量分析方法的作用下，得出各元素相關變量。然后使用高等代數的線性轉化方式。在保持變量總方差不變的前提下，使第一變量的方差最大，從而得出茶葉成分中的第一主成份。以此類推，直到完全標明茶葉中各類成分及其比例。在求解相關系數矩陣特征根時，假設Pi作為特征根貢獻率，S1、S2等分別為系數。則Pi=Si/（S1+S2+……+Si）。最后，根據特征根來介紹茶葉內的化學元素成分意義。

3.2 化學計量學方法在茶葉成分中的實例分析

絕大多數常見的茶葉類型已經通過化學計量學的方法進行了成分鑒定，茶葉的新品種或者變種需要利用化學計量學方法來進行成分鑒定，因此，茶葉成分的比例掌握也已經相對比較明晰。隨著重金屬和農藥對茶葉的污染加劇，利用化學計量學方法，檢測茶葉中的有毒化學成分成為新的應用方式。通過檢測重金屬和農藥在茶葉中的殘留，可以為消費者選購茶葉提供參考。

3.3 化學計量學方法在茶葉成分檢測中的展望

建立一個龐大而豐富的數據庫，這是化學計量學得以實施的保障。在當今互聯網高速發展的情況下，社會進入了“大數據”時代，為化學計量學方法鑒定茶葉成分提供了更為快速、更為龐大的應用分析數據庫。未來將使茶葉成分的鑒定更加復雜和多元化，提供的鑒定結果也更加準確，指導意義也將更權威。

4 結論

用化學計量學方法來鑒定茶葉成分有其必要性。在鑒定的過程中，需要合理選擇茶葉樣本，科學選擇測定模式方法，并對實驗數據應用化學計量學方法進行分析，得出最終結果。隨著“大數據”時代的發展，未來化學計量學方法在鑒定茶葉成分中將有更大的作為和空間。

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萍鄉市科技項目關于艾草特色食品的研發

陽學文（1973-），女，江西萍鄉人，碩士研究生，講師，研究方向：化學。