浅析化学计量学方法在茶叶成分鉴定中的应用

2017-02-04阳学文

福建茶叶 2017年4期

关键词：计量学茶叶化学

阳学文

（萍乡学院，江西萍乡337055）

浅析化学计量学方法在茶叶成分鉴定中的应用

阳学文

（萍乡学院，江西萍乡337055）

近几年，国内市场对茶叶的需求量不断加大。茶叶种植面积也在不断扩大。另外，茶叶对人体的保健功能也逐渐受到重视。因此，人们开始对茶叶的成分进行了更为细致的研究。同时，由于环境污染的加剧，对茶叶的受污染情况进行了解，也需要从茶叶的成分鉴定入手。化学计量学的方法，即是对茶叶内所含成分的鉴定分析方法之一。本文全面阐述了化学计量法的原理、内容、应用。重点分析了化学计量学方法在茶叶成分鉴定中的优越性。最后，通过实例论证，简述了化学计量学方法在茶叶成分检测中的流程。

化学计量学；茶叶成分；鉴定；应用

化学计量学相对客观、理性，在化学成分检测中，被广泛应用。在茶叶成分的鉴定中也有化学计量学的身影。通过化学计量学的方法，人们能很方便地得出区域范围内茶叶的化学成分，从而在营养学角度和健康学角度，对茶叶的基本情况有一定的了解和判断。

1 化学计量学方法的应用

利用分析化学对物质成分进行鉴定是一般的检测方法。而化学计量学则是根据化学反应中的主要数据进行汇总，并从中提取出反映一定现象的有效数值，进而评估和测试。

1.1 化学计量学的原理

化学学科发展历经了几个世纪，但化学计量学的诞生相对较晚。传统的化学，主要包含了化学实验的前期过程和化学实验本身的步骤，注重实验的环境和方法环节，而对于得出的化学数据却缺乏足够的认知和分析。化学计量学的出现就是为了解决这个问题。从概念性的角度来看，化学计量学就是通过化学反应，得出的数据进行汇总和分析，并得出一定的结论。化学计量学应用的原理如下，即将化学反应规律和化学反应方程式，作为主要的根本性措施。然后，收集化学反应测量的数据。最后再利用计算机、统计学原理等，对前述的数据进行读取信息。在上世纪七十年代，欧洲的化学家首先提出了利用这些原理，来解决化学中的科研问题。化学计量学开始成为一个分支学科。在近代社会得到迅速的发展。1.2化学计量学方法的主要内容

传统的化学只注重如何得到化学实验数据。而化学计量学则注重实验后的处理，即将得到的数据进行信息转化。因此，我们使用化学计量学方法，看重的就是其能够将实验数据进行信息转化。例如：在对茶叶的成分进行检测中，需要使用化学计量学方法，选择合适的实验模型、实验用具并严格控制检测的实验过程步骤，从而保证数据的科学、合理、真实。最终，假定我们检测出该茶叶中含有大量的硒元素，这是传统化学的工作。铺垫工作完成了，下面就该化学计量学方法登场产生作用了。从实验得出的数据中，我们可以将其与人体细胞所含化学成分作比较。硒元素在人体内可以防止细胞老化，从而延缓人体的衰老，预防身体器官机能的下降。从而得出，该茶叶对人体有益寿延年的功效，根据人体每天所需硒元素的不同，可以每天取固定数量的茶叶作为饮品。

1.3 化学计量学方法在生活中的应用

化学在生活中应用很广泛，化学计量学方法的用途就有多广泛。通过其对化学数据的处理，可以使人们更加对某种物质有着具体深入的了解。例如：随着食品安全越来越受到人们的关注，相关政府部门定期对市场上出售的农作物，进行农药检测已经成为常态，降低对人体健康危害的风险。如果在对某玉米的农药残留检测中，测出含有C12H14Cl2N2的成分，这是传统化学实验的机理和功劳。但是对于普通消费者来说，究竟其是怎样的化学成分，对人体有何危害，则不得而知。通过化学计量学方法，从数据库中比对得出主要成分是1-1-二甲基-4-4-联吡啶阳离子盐。这是构成“百草枯”的主要成分，是一种农药剧毒产品，对人的伤害极大，致死率高。并根据含量的数量，得出该批玉米不合格的结论。

2 化学计量学方法在茶叶成分中的检测分析

茶叶也属于人们可以饮用食用的农作物产品，因此也适用化学计量学进行测量和提取信息的范畴。对茶叶的检测主要是内含化学成分的检测。

2.1 茶叶的主要功能性成分

构成茶叶的成分有很多，其中包括有水分和蛋白质，造成颜色呈现的成分还有叶绿素、胡萝卜素等等。茶叶中的大部分成分是茶多酚。例如：儿茶素等各自氧化缩合物。茶多酚溶于水的性质非常好，很容易被人吸收。其对人体的健康的重要作用明显，能够预防心血管疾病。一谈起茶，人们常说其对健康有好处，更多的原因即来源于此。其次，还有色素类成分，如β-胡萝卜素等，这些天然的色素使茶叶呈现出绿色、红色、褐色等不同的颜色，同时也能够对人体起到一定的保健作用，胡萝卜素就有提高免疫力的效果。第三类功能性成分就是各类微量元素。其中含量相对较多的就是锌、硒、锰等元素。这些微量元素都是人体所必需。

2.2 化学计量学方法在茶叶成分鉴定中的优越性

鉴定茶叶成分时，使用化学计量学方法，有较多的优越性。首先，化学计量学方法简便、高效。虽然对茶叶成分的鉴定过程，有可能还是使用的传统的化学实验鉴定方法。但是，在对实验结果的处理上，化学计量学方法使实验结果更加条理和简单易懂，不需要额外的增加实验步骤和负担，即可得出合理的成分鉴定结论；其次，是化学计量学方法的科学性。化学计量学综合运用了计算机技术和统计学原理，对于实验结果，能够在较短的时间内从海量的数据库中寻找对比、差距、来源，从而得出客观、公正的数据信息结果；最后，化学计量学鉴定的全面性。茶叶有较长的种植历史。但是在过程中，时至今日，难免受到环境污染的影响，茶叶内除了本身所含的化学成分外，还有可能掺杂了重金属超标、农药残留超标等问题。使用化学计量学方法，能够在鉴定茶叶功能性成分的同时，得出有害物质的成分比例。

3 化学计量学方法在茶叶成分中的鉴定

目前，用化学计量学的方法来鉴定茶叶中的成分，技术已经相对比较成熟。但是，在数据库等化学计量学数据存储及应用方面，还能有进一步研究的价值和空间。

3.1 化学计量学方法在茶叶成分中的一般步骤

我们最常用的化学计量学方法，可以对化学成分进行主分量分析以及利用偏最小二乘法的原理等等。在这里，我们以化学计量学方法来鉴定茶叶中所含的成分。

3.1.1 前期准备

在化学计量学方法鉴定茶叶成分前。首先应当合理准备样本，即茶叶。对茶叶的选择应使用统计学中的抽样统计。因为我们不可能一次性把一片茶园内的茶叶都进行鉴定。同时，考虑到光照、水分、土壤成分等不同，个体间又存在差异，因此，还需要尽可能多的收集茶叶样本。比较常规的做法是，以某片种植茶叶的茶园为例，在茶园的中心位置、周边位置以及其他区域位置，各选择一定的茶叶作为数据收集样本，最后根据检测的数据来判断误差和平均值，以保证茶叶成分鉴定结果的有效性。

3.1.2 检测中期

在对茶叶选好样本后，应当选择合理的茶叶成分鉴定模式。比较简单的检测方法可以选择使用光谱仪进行分析，方便快捷，操作简单。而手动操作的检测方法，就需要通过化学实验来进行鉴定。这里以手动操作方法为例，先对茶叶的基本构成元素进行定性，我们通常用的方法是钠熔法，不断缩小检测范围，确定茶叶中所含的基本元素；然后，就是对所含元素的数量进行检测，一般会用到元素分析仪，对茶叶中的碳、氢、钠等化学物质进行定量分析；最后，根据原子比I=元素含量U/原子量P× 100%的公式，来计算并确定出各元素的组成比例。

3.1.3 检测后期

在主分量分析方法的作用下，得出各元素相关变量。然后使用高等代数的线性转化方式。在保持变量总方差不变的前提下，使第一变量的方差最大，从而得出茶叶成分中的第一主成份。以此类推，直到完全标明茶叶中各类成分及其比例。在求解相关系数矩阵特征根时，假设Pi作为特征根贡献率，S1、S2等分别为系数。则Pi=Si/（S1+S2+……+Si）。最后，根据特征根来介绍茶叶内的化学元素成分意义。

3.2 化学计量学方法在茶叶成分中的实例分析

绝大多数常见的茶叶类型已经通过化学计量学的方法进行了成分鉴定，茶叶的新品种或者变种需要利用化学计量学方法来进行成分鉴定，因此，茶叶成分的比例掌握也已经相对比较明晰。随着重金属和农药对茶叶的污染加剧，利用化学计量学方法，检测茶叶中的有毒化学成分成为新的应用方式。通过检测重金属和农药在茶叶中的残留，可以为消费者选购茶叶提供参考。

3.3 化学计量学方法在茶叶成分检测中的展望

建立一个庞大而丰富的数据库，这是化学计量学得以实施的保障。在当今互联网高速发展的情况下，社会进入了“大数据”时代，为化学计量学方法鉴定茶叶成分提供了更为快速、更为庞大的应用分析数据库。未来将使茶叶成分的鉴定更加复杂和多元化，提供的鉴定结果也更加准确，指导意义也将更权威。