基于氨基酸指紋圖譜的扁形綠茶品種分析

趙明明 金鈺 周有祥

摘要：利用全自動(dòng)氨基酸分析儀測(cè)定230份扁形茶葉樣品中游離氨基酸的含量，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉的判別得到2個(gè)函數(shù)，其中有6個(gè)變量，對(duì)訓(xùn)練集的判別正確率是64.3%，交叉驗(yàn)證的判別正確率是63.5%，僅能初步區(qū)分龍井43與烏牛早。

關(guān)鍵詞：扁形茶;游離氨基酸;主成分分析;判別分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S571.1;Q517? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2018）22-0120-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.033? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： The contents of free amino acids in 230 flat tea samples were measured by full-automatic amino acid analyzer and statistical analysis were performed. The results showed that two functions and six variables were obtained by discriminant analysis of Longjing Group，Longjing 43 and Wuyi Early Tea. The correct rate of discrimination for training set was 64.3%，and the correct rate of cross-validation was 63.5%. A preliminary distinction could be made between Longjing 43 and Wuniuzao.

Key words： flat tea; free amino acids; principal component analysis; discriminant analysis.

扁形綠茶，是由鮮茶葉逐漸壓扁成形而成的一種外形扁平的綠茶，有西湖龍井、茅山青峰、千島玉葉和雀舌茶等名優(yōu)品種[1]。由于綠茶中含有大量的氨基酸[2]，大多數(shù)的氨基酸都具有呈味特性[3]，如脯氨酸、絲氨酸、甘氨酸等主要呈甜味，酪氨酸、亮氨酸、異亮氨酸主要呈苦味，天冬氨酸、谷氨酸以酸味為主。茶葉中特有的茶氨酸，同樣也是重要的呈味物質(zhì)[4]。茶葉中的氨基酸是茶葉口感和滋味的主要貢獻(xiàn)成分，也是茶葉品質(zhì)的保障。因此，氨基酸可以作為茶葉液相色譜指紋研究的一個(gè)指標(biāo)。

由于名優(yōu)扁形茶獨(dú)特的滋味氣味，其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通綠茶，因而市面上出現(xiàn)了大量以次充好的產(chǎn)品。目前已有許多關(guān)于茶葉品種鑒別的研究，主要利用近紅外光譜、色譜、質(zhì)譜等分析技術(shù)[5，6]，結(jié)合主成分分析（PCA）、判別分析、聚類(lèi)分析等統(tǒng)計(jì)分析方法[7-9]。目前，以氨基酸為研究對(duì)象區(qū)分不同茶葉品種的研究較少，廣泛運(yùn)用的氨基酸分析方法主要有兩種：水解氨基酸和游離氨基酸，水解氨基酸是指將樣品中的蛋白質(zhì)或者肽鏈斷裂成單個(gè)氨基酸分子，而游離氨基酸檢測(cè)是直接檢測(cè)樣品中以游離狀態(tài)存在的氨基酸。由于茶葉中的蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)基本相同，由蛋白質(zhì)或者肽鏈斷裂形成的氨基酸差異較小，無(wú)法有效地反映出茶葉之間的差異。而游離氨基酸能夠更好地顯示出不同茶葉氨基酸之間的差異，因此本試驗(yàn)采用游離氨基酸方法來(lái)進(jìn)行研究，以230個(gè)龍井群體茶葉、龍井43茶葉和烏牛早茶葉為材料，采用了L-8900氨基酸分析儀分析茶葉中氨基酸的組分和含量。

1? 材料與方法

1.1? 材料

扁形綠茶采自浙江省，采樣地點(diǎn)信息見(jiàn)表1，干茶樣品粉碎后置于自封袋中，并在4 ℃下保藏。21個(gè)氨基酸混合標(biāo)樣;茶氨酸標(biāo)樣均購(gòu)自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.2? 設(shè)備與儀器

EL204型電子天平，杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司;DZKW-4型電熱恒溫水浴鍋，北京中興偉業(yè)儀器有限公司;日立L-8900型全自動(dòng)氨基酸分析儀，株式會(huì)社日立制作所。

1.3? 方法

1.3.1? 樣品前處理? 稱取茶葉樣品0.05 g于10 mL帶蓋離心管中，以20～30個(gè)樣品為一批，加入10 mL沸水，迅速置于已經(jīng)沸騰的水浴鍋中，保持溫度水浴30 min后，定容至10 mL，3 000 r/min離心10 min，取上清液過(guò)0.22 μm水性濾膜，收集濾液，待測(cè)。

1.3.2? 數(shù)據(jù)處理? 在得到的HPLC色譜圖中，首先剔除峰面積小于1萬(wàn)的色譜峰，然后采用外標(biāo)法計(jì)算22種氨基酸的含量。外標(biāo)法公式為：P=×100%，P為樣品內(nèi)含物的含量（%），C1為樣品內(nèi)含物的濃度，S0和S1分別為標(biāo)樣和樣品的峰面積，V為樣品定容體積，M0為樣品稱樣量。

得到的扁形綠茶230個(gè)樣品中氨基酸含量數(shù)據(jù)采用z-score標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行處理。PCA采用SIMCA-P 11.5軟件分析，逐步判別分析采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 扁形綠茶氨基酸的基本描述統(tǒng)計(jì)

采用SPSS中的K-S法分別分析3類(lèi)茶葉22個(gè)特征化合物的分布。結(jié)果表明，Tau和Thr呈正態(tài)分布[Asymp.sig.（2-tailed）<0.05]。同時(shí)繪制茶葉樣品的箱線圖（圖1），由圖1可知，3類(lèi)茶葉樣品中22種氨基酸的含量總體趨勢(shì)類(lèi)似，但是在Thr、Glu、Met、Arg及L-Theanine含量上有較大的變化。

2.2? 扁形綠茶氨基酸的方差分析

采用SPSS中的獨(dú)立樣本T-Test雙尾檢測(cè)，分析了230份扁形綠茶中22種氨基酸的含量，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，烏牛早中的Asp、Ser、Glu、Ala、Cys、Ile、Phe、His、Trp以及Arg的含量均顯著高于龍井群體和龍井43，但龍井群體和龍井43中氨基酸含量之間沒(méi)有明顯差異。方差分析結(jié)果表明，龍井茶（龍井群體和龍井43總和）和烏牛早之間的部分氨基酸含量之間存在一定的差異性，為后續(xù)化學(xué)計(jì)量學(xué)分析提供參考。

2.3? 扁形綠茶氨基酸的主成分分析（PCA）

以PCA方法對(duì)22個(gè)氨基酸進(jìn)行分析，其主成分PVEs圖如圖2所示，前3個(gè)主成分的PVEs為63.2%，超過(guò)了總PVEs的2/3。

以前兩個(gè)主成分繪制PCA得分圖，結(jié)果（圖3）表明，以扁形綠茶中的氨基酸為指標(biāo)，龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉之間的分離效果不理想。3個(gè)品種的茶葉之間無(wú)明顯界限，只能初步區(qū)分。從圖4得分載荷圖可以看出，在第一主成分上，Cys、Ala、Met和Pro的影響較大;在第二主成分上，對(duì)區(qū)分影響較大的是G-ABA、Lys、Val、Phe和Ser。

2.4? 扁形綠茶氨基酸的逐步判別分析

以龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉的氨基酸含量為基礎(chǔ)，將茶葉氨基酸原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，輸入SPSS軟件中對(duì)數(shù)據(jù)做逐步判別分析。龍井群體賦值為1，龍井43為2，烏牛早為3。圖5是根據(jù)典型判別函數(shù)得分值做出的分類(lèi)圖。從圖5中可知，通過(guò)茶葉中氨基酸含量做判別分析，能初步區(qū)分龍井43與烏牛早，而龍井群體無(wú)法有限區(qū)分。由于龍井群體是龍井茶最早的品種，天然有性繁殖，而龍井43為從龍井群體中單株選育出來(lái)的品種，無(wú)性繁殖，因而品種特征明顯，所以龍井43能與烏牛早初步區(qū)分，但是與龍井群體不易區(qū)分。表3是扁形綠茶數(shù)據(jù)判別分析的結(jié)果。逐步判別分析對(duì)訓(xùn)練集的64.3%進(jìn)行了正確的分類(lèi)，而其內(nèi)部交叉驗(yàn)證的準(zhǔn)確率是63.5%。在訓(xùn)練集當(dāng)中，龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉預(yù)測(cè)的正確率分別是71.9%、51.9%和69.8%，而交叉驗(yàn)證的正確率分別為71.9%、50.6%和67.9%。由于部分的龍井43和烏牛早茶樣品被誤判為龍井群體，因此，龍井群體的正確率最高，龍井43最低，烏牛早居中。

3? 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)采用PCA法分析了3個(gè)扁形綠茶品種之間游離氨基酸的特征信息。結(jié)果表明，3個(gè)扁形綠茶品種之間沒(méi)有明顯的分類(lèi)界限。采用逐步判別分析對(duì)龍井茶和烏牛早樣品進(jìn)行判別，在判別分析中對(duì)龍井群體茶葉的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為71.9%，對(duì)烏牛早茶葉的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為67.9%，由于龍井43茶葉大量被誤判為龍井群體茶葉，因此龍井43茶葉的預(yù)測(cè)只有50.6%的準(zhǔn)確率。而在散點(diǎn)圖中，龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉相互交叉在一起，但龍井43與烏牛早能初步區(qū)分。由于龍井43是從龍井群體中選育出來(lái)的品種，這兩種茶葉在內(nèi)含物質(zhì)上有很大的相似。因此，在分類(lèi)研究中有大量的龍井43被誤判為龍井群體導(dǎo)致無(wú)法有效區(qū)分這兩種茶葉。而龍井43與烏牛早能初步區(qū)分，說(shuō)明檢測(cè)扁形茶游離氨基酸含量對(duì)區(qū)分扁形茶品種有一定作用。

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