基于计算机技术下氟铝交互化学处理对茶叶化学成分的影响分析

于静怡,王 军,于晓峰

(1.北京理工大学,北京 100081；2.郑州市科技工业学校,河南郑州 450052)

根据资料到2017年6月,我国干毛茶产量达到268万吨,茶园面积约4500万亩。随着茶叶产量不断增加,茶叶的质量与品质,决定着茶产业结构的走向,影响着茶叶经济效益的提升。特别是近年来,全国各地的茶园出现土壤酸化严重、茶叶农残、重金属富集严重等问题,严重阻碍了我国茶叶产业高效发展。因此,加大茶叶化学成分分析、剖析茶园土壤特性、深化茶叶生长机理等,成为当下提升茶叶品质的重要举措。其中,探讨氟、铝等茶树高富集元素对茶叶品质的影响,是优化茶树栽培技术与产业结构的主要方式。

1 茶叶生长机理与化学品质研究现状

茶叶的生长依赖于茶园的各种介质,例如,土壤、大气、雨水、农肥等。这些介质因素,往往决定了茶叶的色、香、味、型等品质的高低,特别是影响了茶叶中富含的化学成分。

1.1 茶叶品质研究进展

据调查发现,茶叶在浸泡过程中散发出的香气与浓厚的口感,主要来源于茶叶中不同化学成分含量。比如,在茶叶中富含了涩味的茶多酚；香味的氨基酸；苦味的咖啡碱；以及甜味的可溶性糖。当茶叶中富含的咖啡碱含量,超过固定的阈值时,茶叶的品质会逐渐降低,茶汤出现明显的苦味。为了改善茶叶中各种化学成分组成结构,目前主要是通过施肥的方法进行干预调控,可以少量施加一些钾肥、磷肥、氮肥等,不仅能够促进茶树的生长,还能保障茶叶营养的均衡。

1.2 氟、铝对茶叶品质的影响

氟、铝是茶树中含量比较高的两种元素,尤其是我国南方地区的茶园,多为富铝酸性土壤,导致茶叶中的铝元素含量比较高。研究表明,茶叶中的氟、铝元素不是茶树生长的必需元素,但是却对茶树的生长与茶叶的品质有着十分重要的影响。例如,氟处理后的茶叶中叶绿素含量会降低,叶片结构变得松散,而含氟量高的茶叶,没食子儿茶素含量降低；适量的铝元素可以提高儿茶素的含量,尤其是在红茶中适当添加一些铝盐能够提升茶叶的品质,无论是色、香、味上都具有明显的提升。所以,合理的控制茶叶中氟、铝含量,能够促进茶叶品质的提升。

2 氟铝交互化学处理对茶叶化学成分的影响分析

由于氟、铝两种元素对于茶叶中化学成分有突出的影响效果,所以越来越多的研究人员参与到这方面的研究中。但是大多数人主要是关注氟或铝,单一元素对于茶叶品质的影响,而对于氟铝交互研究相对较少。

2.1 氟铝单一化学处理对茶叶的影响

2.1.1 茶叶化学成分含量的影响

通过根部施肥或者叶喷肥的方式,能够改变茶树所吸收F或者Al元素的含量。例如,通过施加铝肥可以提高茶叶中氨基酸、咖啡碱、可溶性糖以及茶多酚的含量。其中,茶叶面施肥的方式比根部施肥的方式,能够更快、更高的促进化学元素的吸收。但是如果铝肥添加过量,也很容易使得茶叶的品质有所下降。例如,当铝肥用量超过2g/m2的时候,茶叶中咖啡碱与茶多酚的含量会增多,茶叶所浸泡出来的茶汤发苦发涩；而茶树种植过程中氟元素的增加,会使茶叶颜色发黄,光合作用明显减弱,茶叶中叶绿素、儿茶素含量降低,极大的影响了茶叶的品质。

2.1.2 茶树中氟、铝元素浓度的影响

茶树中所吸收的F、Al元素,主要来源于自然界与人为施肥,特别是近些年部分茶园为了提高茶叶的品质,会在茶园的土壤中会适当的添加一些铝肥。人为的施肥,一方面有利于茶叶品质的提升；另一方面也影响了茶树的生长。据报道,随着人为施肥过程中铝元素浓度的增加,茶树根、茎与叶对于铝的吸收含量不断增加。合理的铝元素浓度,可以促进铝元素的吸收,提高茶叶的品质；而在高浓度铝元素环境中,会直接的阻碍茶叶对于铝元素的吸收,同时抑制了茶树根部对钾、钙、镁等元素吸收效果。所以,在进行人工施肥的过程中,对于氟、铝元素浓度的选择是十分重要的。

2.2 氟铝交互化学处理对茶叶的影响

2.2.1 氟铝交互化学处理对茶叶化学成分的影响

单一化的施肥结构体系,已经无法满足现代茶叶产业的发展。主要是因为我国现有的茶叶产业园区中土壤成分不同,所构成的茶叶生产环境,具有明显的差异性。因此,研究者通过进行氟、铝交互处理茶叶的研究,探讨其对于茶叶品质的影响,为茶树的种植提供合理的规划。研究表明,在高铝浓度下(80mg/L),氟含量添加到8mg/L时,所处理的茶叶中氨基酸的含量为最佳,即该浓度下的氟元素,能够缓解高铝浓度对于茶叶的毒害。而在高氟浓度下(12mg/L),铝元素含量越高,越有利于茶多酚含量降低,降低茶叶中所存在的苦涩味道。通过氟铝交互化学处理,能够清晰的掌握合理的施肥工艺,为茶树的种植与茶叶的品质提供稳定而合理的保障。

2.2.2 氟铝交互化学处理对茶叶研究的局限性

然而,在氟铝交互化学处理的研究过程中,往往需要耗费大量的人力、资源、时间等要素,这给研究的成果转化并运用到实际的种植中,带来了严重的阻碍。尤其是,在考察氟铝两种元素在不同浓度下,对于茶叶中各个化学成分含量影响中,单是进行施肥种植茶叶就要耗费数以万计的培养周期。与此同时,在进行试验结果处理的过程中,还需要合理的数据处理与统计方法。

3 计算机技术对氟铝交互化学处理对茶叶化学成分的影响

所以,为了便于试验成果的快速转化,往往会与计算机技术相互结合,无论是在数据统计处理,还是建立构效模型中都有明显优势。

3.1 加快交互数据的统计处理能力

在氟铝交互化学处理茶叶的实验中,为了分析不同浓度氟、铝浓度,对不同种类茶叶以及土壤环境等的影响,需要建立合理的实验规划,正交实验室日常我们使用最多的实验方法,但是其得出来的结果,却很难进行显著性分析。利用现代计算机技术,例如,DPS分析软件、SPSS分析软件、Origin画图软件等,能够进行氟铝元素在各个处理浓度下,显著性分析与相关性分析,为实验结果的准确性提供了稳定的保障。与此同时,利用这些软件可以将实验结果从数据转换成图片,或者视频的方式展示到人们的面前,提高实验成果的可读性,在处理交互数据的统计问题中起到了攻坚作用。

3.2 提高实验结果的可预测性

现代计算机技术正朝着大数据处理的方向发展,通过计算机技术能够在最短的时间内完成大数据处理,并提供科学的实验成果。例如,在氟铝交互化学处理实验中,往往需要对茶叶中多种化学成分进行分析,通过计算机技术可以利用少量的实验数据,构建数学回归方程模型；还可以结合主效因子分析或者交互效应分析等方法,得出具有科学依据的实验结果。这不但缩短了试验的过程,简化了整个实验的步骤,同时还提供了具有良好性能的数学模型,为后续的研究工作提供重要的参考依据。

3.3 提升实验结果的分享性

计算机技术在处理数据的过程中,不仅是提高了运算的功能,还增加了对于实验数据的存储能力。特别是通过氟铝交互实验数据库的建立,可以收集统计具有参考价值的实验成果数据,并通过互联网与其他同行进行分享交流,为后续的研究工作方向与重点提供合理的建议。例如,通过收集不同类型茶,包括乌龙茶、红茶、花茶等的实验数据,可以建立不同属性茶叶的实验结果数据库；而收集不同茶园中所分析的数据,结合数据库的统计资料,可以为种植不同茶叶所需氟、铝施肥用量提供指导。这在很大程度上,解决了现有的实验结果无法实现分享的问题。

4 结论

利用施肥的方式能够有效调控茶叶品质,无论是在色、香、味还是茶叶内部所蕴含的各种化学成分。所以,越来越学者们在关注茶叶的种植以及茶叶品质问题,合理的调控施肥中氟、铝的含量,能够有效的改善茶叶的品质。通过现有的计算机技术,从实验设计到数据处理与分享上能够很好解决实验问题,降低实验过程中带来的风险与能耗,这对完善茶园的种茶环境与土壤质量,有十分重要的参考依据。

[1]万晶琼,段双梅,赵雪,等.陶罐烤茶和芭蕉叶烤茶的化学成分与感官品质研究[J].云南农业大学学报(自然科学),2016(6):1085-1090.

[2]张晓卫.茶叶化学成分样品制备的优化方法[J].福建茶叶,2016(1):16-17.

[3]肖正东,程鹏,马永春,等.不同种植模式下茶树光合特性、茶芽性状及茶叶化学成分的比较[J].南京林业大学学报(自然科学版),2011(2):15-19.