红外光谱多级鉴别不同种类的茶叶*

梁奇峰，侯红娜

(嘉应学院化学与环境学院，广东　梅州　514015)



红外光谱多级鉴别不同种类的茶叶*

梁奇峰，侯红娜

(嘉应学院化学与环境学院，广东梅州514015)

通过测定单枞、铁观音和奇兰三种茶叶的红外标准光谱，运用主体成分分析、二阶导数光谱分析和谱图检索等方法对茶叶进行多级鉴别。结果表明，单枞、铁观音和奇兰三种茶叶的红外标准光谱相似，但在1800～600 cm-1间光谱的峰型和峰强存在明显的差异，据此可以对三种茶叶的种类进行鉴别。利用傅里叶变换红外光谱识别不同种类的茶叶，快速准确，有一定的实用价值。

茶叶种类；鉴别；红外光谱

茶、咖啡和可可是世界三大健康饮品之一，茶叶含有多种与人体健康密切相关的生化成份，如咖啡碱、茶多酚、氨基酸、维生素、矿物元素等，具有降脂助消化、抑制心血管疾病、抗癌等多种功效[1]。我国是世界上最大的茶叶生产国、消费国和贸易国。因此，应该对茶叶的产地、品质进行严格监控，尽量避免茶叶市场以次充好、以假乱真的现象发生。目前，评定茶叶的品质一般是采用感官和理化审评相结合的方法[2]。茶叶的感官评审是在一定的环境、设备条件下，依靠评茶人员自身的专业技能来完成的。在整个审评过程中，从审评环境、审评设备到评茶员自身，有许多因素会对最终的审评结果产生影响，导致评审结果出现偏差。而且，对于大批量的茶样，感官审评的效率较低[3]。茶叶的理化审评是按照茶叶国家检测标准测定影响茶叶品质的各个化学成分的含量，操作繁琐，所需时间较长[4]。因此，快速准确地鉴别茶叶品质是当前茶叶行业面临的一项重要任务。

傅立叶变换红外光谱技术具有样品用量少、分辨率高、扫描速度快、操作方便、结果直观的优点，在中药、食品等领域的定性定量分析已经有了很多成功的应用[5-10]，用在茶叶类别和品质检测中的报道还不多[11-14]。本文利用茶叶的红外光谱，运用主体成分分析、二阶导数谱图分析和谱图检索等方法，对不同种类的茶叶进行鉴别，力求在茶叶的快速识别上提供一种新的思路。

1　实验部分

1.1实验仪器和条件设置

美国Nicolet公司的AVATAR 360红外光谱仪，测定范围4000～400 cm-1，扫描次数32次，分辨率4 cm-1，实验温度23～25 ℃，湿度50%～70%。谱图处理软件为OMNIC 7.4。

1.2样品来源和预处理

样品来源：市售凤凰单枞茶、安溪铁观音茶、福建奇兰茶，低温干燥避光保存。

样品预处理：将茶叶粉碎，过180目颗粒筛后，在60 ℃下干燥7 h至恒重，收集到干燥器备用。

1.3谱图的测定和处理

取茶叶样品粉末与干燥的溴化钾粉末按照1:40的比例充分混合研磨均匀，在5 MPa的压力下压片7 s，得到透明试样薄片。以同样粒度制得的干燥KBr片作背景，测定各茶叶样品的红外光谱图，对谱图统一进行基线校正、纵坐标归一化和11点平滑处理。每种茶叶样品采集50张光谱图，选择其中信噪比较好的20张谱图，用OMNIC 7.4软件处理得到平均谱图，加入建立的茶叶红外谱库中，作为各种茶叶样品的标准谱图，供检索。将各种茶叶样品的标准谱图经数据处理得到相应的二阶导数光谱。

2　结果与讨论

2.1主体成分分析

凤凰单枞茶、安溪铁观音和奇兰都属于半发酵的茶，三者的主体成分大致相同，但由于茶叶产地、制茶工艺等条件的差异，各种茶叶中主要成分的含量会有所不同。可以预测，三种茶叶的红外光谱出现的吸收峰数、峰位应大致相同，但峰形、峰强会有差异。从图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，各吸收峰的强弱顺序依此是单枞茶、铁观音和奇兰。另外，奇兰和铁观音在1730 cm-1有一个弱峰，单枞在1693 cm-1有一个弱峰；奇兰、单枞在1548 cm-1、1534 cm-1、1514 cm-1有三个连续的弱峰，而铁观音没有；奇兰在1071 cm-1有一个弱峰，而单枞和铁观音没有。依据上述特征，可以直观地鉴别单枞、铁观音、奇兰三种茶叶。

图1　单枞、铁观音和奇兰的红外光谱

2.2红外二阶导数光谱分析

红外二阶导数谱的吸收峰带宽变窄，峰形变锐，光谱分辨率提高。从图2可知，在1750～1700 cm-1奇兰有双峰，而铁观音和单枞为单峰，且单枞的峰比较强；在1700～1600 cm-1，奇兰、单枞和铁观音有3个相似峰，其中奇兰、铁观音三个峰的强度相差不大，而单枞的则是中间弱、两边强；在1550～1500 cm-1，铁观音只有一个尖锐的强峰，而奇兰和单枞有三个峰；在1100～1050 cm-1，奇兰有两个较尖锐明显的峰，单枞和铁观音的两个峰则是一强一弱；在760 cm-1，单枞、铁观音和奇兰都有一个较强的峰，但三者之间又以单枞的峰型最为尖锐，强度最大。依据上述特征，可以进一步地鉴别单枞、铁观音、奇兰三种茶叶。

图2　单枞、铁观音和奇兰的红外二阶导数光谱

2.3谱图检索分析

在未参加建立标准谱图的30个样品谱图中随机挑选出单枞、铁观音和奇兰样品谱图各10个，利用OMNIC 7.4软件检索功能进行谱图检索，得到各种茶叶间的相关系数如表1。

表1　单枞、铁观音和奇兰红外光谱的相关系数

从表1可以看出，单枞、铁观音和奇兰三者之间的相关系数都较高，说明三种茶叶的整体特征非常相似的(都是半发酵的乌龙茶品种)，但同种茶叶间的相关系数都是最大的，依此可准确鉴别出未知茶叶样本的种类。建立各种茶叶红外标准谱库，利用红外软件的谱图检索功能，是快速、准确的鉴定茶叶种类比较简便有效的方法。

3　结　论

单枞、铁观音和奇兰三种茶叶的红外光谱图相似，但由于茶叶的产地、制茶工艺等不同条件会造成茶叶中的各化学成分的含量会有区别，三种茶叶的红外光谱在1800～600 cm-1间红外光谱的峰型和峰强有明显的差异。本文利用主体成分分析法、二阶导数谱图分析法和谱图检索法对单枞、铁观音和奇兰三种茶叶进行了鉴别，得到了理想的效果。实验表明，利用傅

里叶变换红外光谱鉴别不同种类的茶叶，快速准确，有一定的实用价值。

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[3]蒋建明.再说茶叶感官审评于误差控制[J].广东茶叶,2008(3):14-16．

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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

嘉应学院自然科学项目(No: 2011KJY12)。

梁奇峰(1973-)，男，硕士，副教授，从事应用化学研究工作。

O657.33

A

1001-9677(2016)01-0119-03