‘凌云白毫茶’制茶的红外光谱差异分析

王小虎，王 睿，叶靖平，覃福方，周礼芹*

1. 广西科学院/非粮生物质酶解国家重点实验室，广西 南宁 530007；2. 广西大学 生命科学与技术学院，广西 南宁 530004；3. 广西广茗投资有限公司，广西 百色 533000

中国是茶的故乡，已有近五千年的历史。‘凌云白毫茶’作为全国优良茶树品种及广西壮族自治区极具区域特色的茶树品种之一，更是受到了普遍欢迎。‘凌云白毫茶’属小型乔木型、大叶类、中生种，植株高大，枝芽肥壮，叶片柔软，茸毛长密。以‘凌云白毫茶’茶树品种鲜叶加工的‘凌云白毫茶’，原名‘白毛茶’，又称‘凌云白毛茶’，因其外形白毫满披而得名，属于绿茶[1]，原产于桂西凌云、岑王老山以及青龙山一带海拔为500 ～ 1500 m的山上[2]。‘凌云白毫茶’茶汤清绿明亮，内含物丰富，具有促进消化、提神醒脑等多种功效[3-5]。‘凌云白毫茶’茶树鲜叶可加工绿茶、红茶、白茶、黄茶、黑茶、青茶等六大茶类产品[6-7]，故有“一茶千化”的美名[8-9]。傅里叶变换红外光谱（FTIR）[10]是通过测量干涉图和对干涉图进行傅里叶变化的方法来测定红外光谱，具有简便快捷、高速高效、成本低廉等优点，广泛用于茶叶的种类鉴定、产地鉴定及茶树群体种质资源鉴别等[11]。本研究以‘凌云白毫茶’茶树品种鲜叶为原料，分别制成绿茶、红茶、黄茶、白茶及黑茶，利用傅里叶变换红外光谱对其异同进行比较分析，以期为‘凌云白毫茶’茶树品种的进一步加工利用及产品鉴定等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

‘凌云白毫茶’鲜叶原料来自于岑王老山地区（东经 106°26′42″，北纬 24°25′42″）茶园，采摘单芽分别加工成绿茶、红茶、黄茶、白茶及黑茶。

1.2 试验方法

将‘凌云白毫茶’鲜叶及其制成的五种茶样品分别烘干、磨碎，过80 mm筛后经傅里叶变换红外光谱仪测定，每个样品3组重复。

2 结果与分析

2.1 红外光谱分析

由图1可知，‘凌云白毫茶’加工的红茶、绿茶、黄茶、白茶及黑茶的红外光谱的波形整体上极为相似，在3400 cm-1～ 2800 cm-1波数范围内均有一个明显的吸收峰和两个微弱的吸收峰；在 4000 cm-1～ 3400 cm-1及 2800 m-1～ 1800 cm-1波数范围内均没有明显的吸收峰；在1800 cm-1～ 1300 cm-1及指纹区 1300 cm-1～ 500 cm-1波数范围内均具有较多且较为复杂的吸收峰，表明5种茶类产品含有的物质大致相同。但是，仍有一些吸收峰的强度、具体位置以及形状不同。结合表1可见，在2200 cm-1～ 1680 cm-1及800 cm-1～ 500 cm-1波数范围内不同的茶的吸收峰存在较大差异。绿茶在3300 cm-1波数处有两个吸收峰，其他4种茶在该波数处只有一个吸收峰，且其在660 cm-1、600 cm-1以及545 cm-1波数处没有吸收峰，而其他4种茶均具有其相应的吸收峰；只有黄茶在580 cm-1波数处没有相应的吸收峰；而白茶在1550 cm-1及760 cm-1左右波数处不具有吸收峰；黑茶在550 cm-1、540 cm-1及525 cm-1波数处没有相应的吸收峰。对‘凌云白毫茶’鲜叶和加工的5种茶类产品的红外光谱的吸收峰进一步分析，得到‘凌云白毫茶’鲜叶及其制成的5种茶类产品的红外光谱的完整的特征峰及其峰位归属，如表1所示。

图1 ‘凌云白毫茶’生茶及其制成的五种茶类产品的傅里叶变换红外光谱Figure 1 Fourier transform infrared spectroscopy analysis of Lingyun baihao raw tea and its five kinds of tea products

2.2 生化成分分析

根据表1所见，由‘凌云白毫茶’制成的五种茶类产品的红外光谱，在3400 cm-1～ 2800 cm-1、1630 cm-1左右及 1500cm-1～ 890 cm-1波数范围内的吸收峰大致相同，这代表了其所含有的化学成分大致相同[12]。3300 cm-1左右处的吸收峰是-OH的伸缩振动吸收峰、2920 cm-1左右的吸收峰是C-H的伸缩振动吸收峰、1610 cm-1～ 1550cm-1是多酚芳环骨架中C=C的伸缩振动吸收峰、1250 cm-1～ 1100 cm-1波数范围内的吸收峰是C-O的伸缩振动吸收峰以及1030 cm-1左右的吸收峰是C-O-C的弯曲振动吸收峰，证明了这五种茶产品中均具有多酚成分；1900 cm-1～1680 cm-1波数范围内的吸收峰是C=O的伸缩振动吸收峰、1450 cm-1左右处的吸收峰是苯环的振动吸收峰、1380 cm-1～ 1320 cm-1是C-H的弯曲振动吸收峰、1030 cm-1左右的吸收峰是C-O-C的弯曲振动吸收峰、900 cm-1～ 750 cm-1波数范围均归属于多糖特征谱，证明了这五种茶中均具有多糖成分；1400 cm-1～ 1300 cm-1波数范围内的吸收峰是C-H的伸缩振动吸收峰和N-H的弯曲振动吸收峰、1250 cm-1～ 1000 cm-1波数范围内的吸收峰是C-O的伸缩振动吸收峰、800 cm-1～ 600 cm-1是O-C-H的弯曲振动吸收峰、650 cm-1～ 500 cm-1波数范围内存在C-O的面外弯曲振动吸收峰，证明了这五种茶中均具有蛋白质成分。这与前人研究证明的茶叶内主要成分包括茶多酚、蛋白质、多糖、氨基酸及生物碱等物质基本相符[11]。然而在2200 cm-1～ 1680 cm-1、1610 cm-1～ 1550 cm-1及 800 cm-1～ 500 cm-1波数范围内不同的茶的吸收峰存在较大差异，这为‘凌云白毫茶’的进一步加工及鉴定提供了理论依据。

2.3 内含成分比较

为了进一步对‘凌云白毫茶’鲜叶及其制成的五种茶类产品所含成分进行比较分析，本试验以550 cm-1处的吸收峰强度为标准，得出这六种茶样的吸收峰的强度比，如表2所示。由‘凌云白毫茶’生茶制成的五种茶样的吸收峰强度均比鲜叶大，证明这五种茶样所含有的成分要多于鲜叶，具有更高的营养价值。红茶和黄茶在 3300 cm-1、2920 cm-1、1510 cm-1、1240 cm-1以及1030 cm-1处的吸收峰强度比较高，证明其中具有相对较多的茶多酚；在1450 cm-1、1370 cm-1、1320 cm-1、1030 cm-1以及 890 cm-1处的吸收峰强度也较高，证明其具有较多的多糖成分；此外红茶和黄茶在1370 cm-1、1320 cm-1、1240 cm-1、1030 cm-1以及610 cm-1处也具有较高的吸收峰强度，证明红茶和黄茶中还具有较多的蛋白质。综上，‘凌云白毫茶’的鲜叶经进一步加工制成红茶和黄茶后具有更多的营养成分。

2.4 主成分分析

主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）可以对数据进行简化分析。图2对‘凌云白毫茶’鲜叶及其制成的五种茶类茶样的1800 cm-1～ 900 cm-1波数范围内的红外光谱图一阶导数进行了PCA分析，横坐标为主成分1，纵坐标为主成分2，生茶、绿茶、红茶、黄茶、白茶及黑茶分别聚集，说明其可以对不同种类的茶进行有效区分。

2.5 聚类分析

图3对‘凌云白毫茶’鲜叶及其制成的五种茶类茶样的1800 cm-1～ 900 cm-1波数范围内的红外光谱图一阶导数进行了聚类分析。生茶、红茶、白茶及黑茶均各自聚为一类，说明不同种类的茶之间存在显著差异，且通过聚类分析的方法可以有效地将其区分鉴别。

图3 ‘凌云白毫茶’生茶及其制成的五种茶的聚类分析Figure 3 Cluster analysis of Lingyun baihao tea and its five kinds of tea products

3 讨论

通过对‘凌云白毫茶’的鲜叶及其制成的五种茶类产品的茶样进行傅里叶变换红外光谱分析可见，五种茶样和鲜叶的波形在整体上极为相似，尤其是在3400 cm-1～ 2800 cm-1波数范围内均具有较稀疏的吸收峰，在1800 cm-1～500 cm-1波数范围内具有较密集的吸收峰，且在3400 cm-1～ 2800 cm-1、1500 cm-1～ 1200 cm-1及610 cm-1～ 520 cm-1波数范围内的吸收峰极为相似，证明了这六种茶样中均具有茶多酚、多糖以及蛋白质等物质。但在2200 cm-1～ 1680 cm-1及800 cm-1～ 500 cm-1波数范围内不同茶样的吸收峰存在较大差异，经分析后发现绿茶和白茶经进一步加工处理后保留了更多的原来鲜叶的品性，而黄茶则改变了更多的原来鲜叶的品性。此外本研究对‘凌云白毫茶’的鲜叶及其制成的五种茶类产品的吸收峰强度进行了比较分析，发现茶鲜叶经加工处理后具有更高的营养价值，特别是加工成红茶和黄茶含有更多的茶多酚、多糖及蛋白质等营养物质。这可为‘凌云白毫茶’茶树品种的进一步加工利用及鉴定提供理论依据。