紅外光譜指紋圖譜在普洱茶中的應(yīng)用研究

吳 娜 ，茍高章 ，陳顯蘭 ，楊光明 ，劉 衛(wèi) ，*

（1.紅河學(xué)院理學(xué)院，云南蒙自 661199；2.云南省高校“地方特色資源利用與新材料”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南蒙自 661199）

茶葉中含有茶多酚、蛋白質(zhì)、咖啡堿、茶多糖等多種成分，其中茶多酚是一類多酚類化合物的總稱，具有很高的藥用價(jià)值和多重抗性，被譽(yù)為“21世紀(jì)對人類健康產(chǎn)生巨大影響的化合物”[1]，加之其它的功效，茶葉備受大眾的喜愛[2]。特別是云南普洱茶，因其獨(dú)特出眾，成為領(lǐng)先品牌[3]。普洱茶種類異常之多，成分變化復(fù)雜，也因源產(chǎn)地、儲(chǔ)藏年份和生產(chǎn)工藝等方式的不同，可直接造成其具有不同的品質(zhì)[4]。在普洱茶品質(zhì)分析方面，主要是研究其香氣成分分析[5，6]普遍采用的是感官鑒別法[7]，但此方法與個(gè)人經(jīng)驗(yàn)積累有關(guān)系，并具有偶然因素，會(huì)對鑒別造成影響。因此，科學(xué)的識(shí)別方法成為茶工作者和化學(xué)家追求的熱點(diǎn)。加之，茶葉市場混亂，存在摻偽商品。故研究快速、準(zhǔn)確的普洱茶陳化年份和摻偽鑒別方法，對于促進(jìn)普洱茶的健康發(fā)展和制度完善，具有重要意義[8]。

隨著當(dāng)代技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用紅外光譜技術(shù)對樣品進(jìn)行檢測越來越廣泛，被作為一種有效的中藥整體化學(xué)成分快速檢測方法[9-15]。不再是對樣品的簡單測試和結(jié)構(gòu)的定性分析，它與其它測試手段結(jié)合而形成新的測量手段，如色譜技術(shù)與紅外光譜儀的聯(lián)合為深化認(rèn)識(shí)復(fù)雜的混合物體系中各種組份的化學(xué)結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)；用顯微鏡方法與紅外光譜技術(shù)相結(jié)合，變可成像，用于研究不均勻的形態(tài)體系結(jié)構(gòu)，由于紅外光譜技術(shù)能夠有效的利用其特征譜來區(qū)分其它化合物，這就使得該方法和其它方法有很大差別[16]。另外，紅外光譜具有無需樣品前處理或前處理要求非常簡單[17]，指紋圖譜技術(shù)具有整體性和特征性[18-22]，借助于指紋圖譜和紅外光譜技術(shù)，對普洱茶進(jìn)行紅外光譜指紋圖譜研究，可以通過多維分析測定手段對普洱茶中復(fù)雜多源物質(zhì)體系進(jìn)行檢測[23]，盡可能全面地獲取普洱茶的物質(zhì)基礎(chǔ)—化學(xué)成分群的特征信息，并用于普洱茶的質(zhì)量控制、質(zhì)量評價(jià)[24]。結(jié)合紅外光譜分析法，建立一種快速、高效、準(zhǔn)確鑒定不同年份和不同批次普洱茶的方法鮮見報(bào)道。文章利用紅外光譜分析法對不同年份不同批次的普洱茶進(jìn)行系統(tǒng)檢測分析，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理技術(shù)挖掘普洱茶主題特征因子信息，篩選鑒別普洱茶的差異性特征，構(gòu)建普洱茶紅外光譜指紋圖譜，并對圖譜進(jìn)行分析。有效保護(hù)普洱茶的正宗、道地和純正等經(jīng)濟(jì)和文化價(jià)值，提高品牌普洱茶的市場價(jià)值和質(zhì)量水平，發(fā)揮品牌普洱茶的地域優(yōu)勢、市場價(jià)值，為普洱茶的鑒別提供可行依據(jù)[25-30]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

快速開蓋萬能高速粉碎機(jī)（DFY-C400D），電子天平（CP224C，奧豪斯儀器（上海）有限公司），F(xiàn)W-4A粉末壓片機(jī)（天津市拓普儀器有限公司），八零后防爆燈泡（德清縣人杰電光源材料廠），傅立葉變換紅外光譜儀（iS50FT-IR，美國賽默飛世爾科技），瑪瑙研體，干燥箱，不同目顆粒篩（GB6003-85浙江上虞市華豐五金儀器有限公司）。分析純甲醇、無水乙醇，溴化鉀。

1.2 材料

大益牌普洱系列生茶和熟茶，具體信息見表1-1。

表1-1 不同年限不同批次普洱茶編號

1.3 紅外光譜儀檢測條件

溫度：室溫；分辨率為4 cm-1；波段范圍：400-4000 cm-1。注意：使用傅立葉紅外光譜儀前預(yù)熱30 min；再將壓好的樣品片置于樣品倉中，放置1 min；測量時(shí)重復(fù)掃描16次獲得紅外光譜。在壓片時(shí)，保持室內(nèi)外的溫度基本一致。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

1.4.1 樣品前處理

將購買的普洱茶樣品用多功能粉碎機(jī)粉碎，分別過60目、80目、100目、120目、200目的篩子，并將過篩的樣品粉末置于干燥的密封袋中編號保存，待用。

1.4.2 樣品的制備

稱取過了60目篩的樣品與KBr按照1：50的比例混合，總質(zhì)量為200 mg，放置于瑪瑙研體中并在紅外燈下研磨5 min，再于粉末壓片機(jī)中壓片，得到厚度均勻、透明度適中的片狀樣品，放入傅立葉紅外光譜儀樣品池中待測。

1.4.3 樣品分析

按照1.3的儀器條件進(jìn)行檢測分析，檢測前需要背景掃描。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品總量的選擇

樣品總量的多少，不僅影響壓片的效果還影響樣品的紅外光譜分析，因此通過單因素試驗(yàn)考察了樣品（101）與KBr的總量分別為50 mg、100 mg、150 mg、200 mg時(shí)的壓片效果和光譜圖。按照樣品與KBr的比例為1：100進(jìn)行壓片，壓片后依次置于紅外光譜儀樣品池中于1.3條件下檢測。結(jié)果見圖2-1。由圖和試驗(yàn)過程可知：當(dāng)樣品總量為50 mg時(shí)，由于總量太少，不利于壓片，不能形成厚度適中，透明或半透明的片狀；當(dāng)樣品總量為100 mg時(shí)，波數(shù)和吸收強(qiáng)度過于偏大且與其它兩組峰走勢脫離，故不易選取；當(dāng)總量為150 mg和200 mg時(shí)，兩組特征圖走勢基本一致，但是總量為200 mg時(shí)在波數(shù)為3407時(shí)有明顯的吸收峰，故最終選擇200 mg。

圖2-1 不同樣品總量的紅外光譜對比圖

2.2 樣品與KBr比例的選擇

普洱茶（101）與KBr混合比例不同影響檢測結(jié)果，若茶葉比例過多導(dǎo)致測試樣品不透明而影響檢測效果，如果太少則不能夠檢測出茶葉中的化學(xué)成分，所以合理的混合比例是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。試驗(yàn)在固定茶葉樣品與 KBr總量為 200 mg，分別考察樣品混合比例為 1：50、1：100、1：150 和1：200對檢測結(jié)果的影響，檢測結(jié)果如圖2-2所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖譜可知：各比例的紅外光譜圖走勢基本一致，但波數(shù)為3000附近，混合比例為1：150的樣品吸收不夠突出，不宜選取；當(dāng)樣品與KBr混合比例為1：50、1：100、1：200的紅外光譜圖吸收強(qiáng)度具有相似性，但波數(shù)為2341僅有混合比為1：50的樣品外光譜圖表現(xiàn)出強(qiáng)烈吸收。因此，普洱茶與KBr混合比例為 1：50。

圖2-2 不同樣品顆粒度的紅外光譜圖

2.3 研磨時(shí)間的選擇

樣品（101）與KBr混合的均勻度對檢測結(jié)果也存在影響，特別是分散效果差，直接影響制樣以及樣品的紅外光譜分析和評價(jià)。試驗(yàn)固定樣品總量為200 mg、樣品與KBr的配比1：50，考察研磨時(shí)間3 min，5 min，10 min的檢測效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研磨時(shí)間的長短對檢測結(jié)果是有影響的，但波數(shù)在3500附近時(shí)，研磨時(shí)間為5 min的樣品有很強(qiáng)的吸收峰，同時(shí)附近的吸收峰分離度較好，因此制樣時(shí)應(yīng)研磨5 min。

2.4 樣品顆粒度的選擇

通過單因素實(shí)驗(yàn)，將樣品與KBr總量為200 mg，配比為1：50，研磨時(shí)間5 min，考察粉碎機(jī)粉碎樣品后分別過60目、80目、100目、120目、200目篩子的篩選樣品檢測效果情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2-2。由圖可知：當(dāng)篩子目數(shù)為100目時(shí)，沒有很強(qiáng)烈的吸收峰，而且走勢與其它目數(shù)的也截然不同；波數(shù)在1~664之間時(shí)，過篩120目的樣品吸收弱；當(dāng)波數(shù)在3500附近，過60目篩的樣品出現(xiàn)強(qiáng)烈吸收，過80目和200目篩的樣品未出現(xiàn)。因此，樣品顆粒度大小對檢測結(jié)果有影響，選擇過60目篩紅外光譜圖效果相對好。

2.5 不同年限不同批次普洱茶指紋圖譜的建立

在優(yōu)化好的制樣條件下，采用紅外光譜儀進(jìn)行檢測，建立普洱茶生、熟茶的紅外光譜指紋圖譜并進(jìn)行了比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2-3、2-4。

圖2-3 不同年限不同批次熟茶紅外光譜指紋圖譜

圖2-4 不同年限不同批次生茶紅外光譜指紋圖譜

由圖可知，紅外光譜指紋圖譜的變化趨勢基本相似，主要區(qū)別是來源于其信號強(qiáng)度和特征峰。熟茶901在波數(shù)3500附近有強(qiáng)吸收峰，但熟茶601有吸收但相對弱。同理普洱茶生茶504、505和606進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從紅外光譜指紋上沒有較明顯的區(qū)別。將生茶和熟茶的紅外光譜指紋圖譜進(jìn)行對比，生茶吸收峰相對較多，吸收強(qiáng)度有區(qū)別，在波數(shù)為1500至3000這個(gè)范圍時(shí)，熟茶的特征吸收更明顯，可用于樣品區(qū)分。

2.6 方法重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

取熟茶901按照建立的方法進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明重復(fù)性較好，能滿足指紋圖譜的測定要求。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)以大益牌7542普洱茶（101）為研究對象，探討建立其紅外光譜指紋圖譜的方法，并建立不同年限不同批次普洱茶紅外光譜指紋圖譜，同時(shí)進(jìn)行對比和進(jìn)行重復(fù)性考察。通過對其指紋圖譜進(jìn)行特征分析，說明來不同年限不同批次普洱生熟茶之間具有一定的相似性和差異性，可以使用該方法對普洱茶進(jìn)行快速鑒別。