一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測定的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于分析化學領域，具體涉及一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測 定的方法。
【背景技術】
[0002] 自"神農嘗百草，得'茶'而解之"時，茶葉已經被認為具有藥用價值。近年來國內 外的大量研宄也表明茶葉具有抗癌、抗衰老、防治心腦血管疾病、提高人體免疫力乃至抗艾 滋病等多種奇特功效。這些奇特功效是茶葉中各種有效成分綜合作用的結果。茶葉主要功 能性成分包括多酚、生物堿、茶氨酸、黃酮醇、酚酸等。茶葉的分類與其成分含量關系密切， 因此可通過對茶葉特征成分含量的檢測來進行茶葉品種和品質分類。而中國是產茶大國， 中國茶樹品種資源豐富，不同茶葉產地種植了多種茶樹品種。茶樹品種不同，茶葉的滋味肯 定不同；而同一品種的茶葉，其滋味也受產地環境的影響而不同。在國內外，茶葉種類分類 和品質鑒定大多數是通過人的感官審評來評定的。但人的感覺器官的靈敏度易受外界因素 的干擾，從而影響評定的準確性；而且感官審評方法要求評茶人員具有豐富的實踐經驗，一 般的人員很難滿足上述的要求，不可避免地會產生一些人為誤差。因此，長期以來，茶葉科 研工作者都致力于茶葉種類品質的量化識別研宄，期望采用科學的儀器測定茶葉，用科學 計量上的品質指標來評價茶葉品質。
[0003] 數量分類是將數學的方法和計算機技術引入植物分類學研宄中。主成分分析是利 用降維的思想，將原來的指標重新組合成一組彼此無關、信息互不重疊的新的綜合指標；同 時根據一定原則和實際需要，從中抽取較少的幾個綜合指標來反映原來指標所攜帶的較高 比例的信息量。在茶葉種類和品質的量化識別中，近年來機器視覺技術、光譜技術、電子鼻 技術和電子舌技術等新技術的發展，為茶葉種類和品質量化識別提供了廣闊的前景。通過 主成分分析，以可見-近紅外光譜、氨基酸、同位素、礦質元素、氣味、湯色等為指標進行茶 品種和品質分類。主成分分析和聚類分析多是應用在茶葉香氣成分、礦質元素和蛋白質指 標上，也有少量應用單獨應用于個別少量的茶多酚、纖維素等指標上。章劍揚等采用主成 分分析和聚類分析方法可以找到表達不同茶類和產地的主要金屬元素，且可以進行模擬量 化，還可能找出不同茶類品質變化的趨勢。李志偉運用主成分分析的方法，對茶葉樣本的特 征性指標（鉀、鈣、磷、蛋白質）進行分類分析。郭麗等采用頂空固相微萃取-氣質聯用法 (HS-SPME-GC-MS)測定12個白茶樣的香氣成分，利用主成分分析法構建白茶的香氣質量評 價模型，模型具有客觀性和可操作性，可替代感官審評法對白茶香氣品質進行評價。申金明 對不同地區的綠茶和紅茶所含纖維素、半纖維素、木質素、多酚、咖啡堿、氨基酸等6個化學 參數作為分類依據，運用模糊K均值聚類分析方法對其進行分類。陳椽根據茶葉制法和品 質的不同，參照習慣上的分類，按照黃烷醇含量的次序，將茶分為綠茶、黃茶、黑茶、白茶、青 茶、紅茶六大類，符合茶葉內在變化由簡到繁、由少到多的逐步發展的規律，加強了分類的 系統性和科學性。康海寧等通過高效液相色譜/二極管陣測器（HPLC/DAD)同時測定茶葉 中5種兒茶素和咖啡堿，采用聚類分析，并以這6種活性成分為指標對紅茶、黑茶、綠茶、烏 龍茶等茶葉進行分類。未見將21個特征成分其中包含茶多酚、茶氨酸、生物堿、酚酸和黃烷 醇5大類功能成分為指標的分類研宄方法。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測定的方法，能 夠實現不同茶種類特別是鐵觀音和白茶的有效區分，為茶葉分類提供一個客觀、可靠的方 法。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案： 一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測定的方法，選取茶葉標準樣，測定標準樣中 21種特征成分的含量為指標建立樣本矩陣，應用主成分分析法和聚類分析法，選取主成分 中權重最大的化學成分為區分因子，以區分因子作為自變量，計算同一類茶葉標準樣之間 的平方歐氏距離，獲得標準樣的平方歐氏距離范圍，再測定待測樣的區分因子的特征成分 含量，分別計算其與茶葉標準樣的平方歐氏距離范圍，判定待測樣的種類。
[0006] 所述的21種特征成分為茶氨酸、沒食子酸、沒食子酸兒茶素（GC)、咖啡堿、茶葉 堿、表沒食子兒茶素（EGC)、兒茶素（C)、綠原酸、可可堿、咖啡酸、對香豆酸、表兒茶素（EC)、 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG)、表兒茶素沒食子酸 酯（ECG)、蘆丁、阿魏酸、芥子酸、楊梅素、槲皮素、山奈酚。
[0007] 所述的高效液相色譜-二級管陣列檢測器法的條件為：采用C18色譜柱，柱溫為 30~50°C，以乙腈和0. 1-lwt. %甲酸溶液的混合液為流動相梯度洗脫，流動相流速為0. 8mL/ min ;檢測波長為：茶氨酸203nm、其它成分為280nm，檢測時間為70min，進樣量為5-20 μ L。
[0008] 所述的茶產品的前處理為：將1.0 OOOg茶葉、濃縮茶或茶樹葉片干樣樣品均勻粉 碎，或于液氮中冷凍60s后取出、迅速搗碎，采用50wt. %乙醇溶液進行超聲提取20min，加水 定容至50mL，5000rpm/min離心，上清液經0. 22 μ m有機濾膜過濾，備用。
[0009] 本發明的顯著優點在于： 1)可以同時對多酚、生物堿、茶氨酸、黃酮醇、酚酸進行測定，提高茶產品中各種有效成 分的分離度，較全面地反映茶葉的化學成分和品質特性，有利于茶葉質量控制，通過譜圖建 立茶葉指紋圖譜，為原產地域和地理標志名茶的保護提供技術支持。
[0010] 2)不需要對樣品做特殊處理，就能將茶產品中酚酸、兒茶素、黃烷酮、生物堿、茶氨 酸等五種不同類別的21種特征成分很好地分離，節省了檢測時間和成本。
【附圖說明】
[0011] 圖1是52個茶樣散點分布圖。
[0012] 圖2是不同茶葉間樹狀圖。
【具體實施方式】
[0013] 一種茶葉種類鑒別和21種特征成分含量測定的方法，選取茶葉標準樣，測定標準 樣中21種特征成分的含量為指標建立樣本矩陣，應用主成分分析法和聚類分析法，選取主 成分中權重最大的化學成分為區分因子，以區分因子作為自變量，計算同一類茶葉標準樣 之間的平方歐氏距離，獲得標準樣的平方歐氏距離范圍，再測定待測樣的區分因子的特征 成分含量，分別計算其與茶葉標準樣的平方歐氏距離范圍，判定待測樣的種類。
[0014] 所述的21種特征成分為茶氨酸、沒食子酸、沒食子酸兒茶素（GC)、咖啡堿、茶葉 堿、表沒食子兒茶素（EGC)、兒茶素（C)、綠原酸、可可堿、咖啡酸、對香豆酸、表兒茶素（EC)、 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG)、表兒茶素沒食子酸 酯（ECG)、蘆丁、阿魏酸、芥子酸、楊梅素、槲皮素、山奈酚。標準樣品用50wt.%乙醇配制成 lmg/mL的標準液，用逐級稀釋法配成不同濃度的混合標樣，-20°C保存備用。
[0015] 所述的高效液相色譜-二級管陣列檢測器法的條件為：采用C18色譜柱，柱溫為 30~50°C，以乙腈和0. 1-lwt. %甲酸溶液的混合液為流動相梯度洗脫(見表1)，流動相流速 為0. 8mL/min ;檢測波長為：茶氨酸203nm、其它成分為280nm，檢測時間為70min，進樣量為 5_20 u L0
[0016] 所述的茶產品的前處理為：將1.0 OOOg茶葉、濃縮茶或茶樹葉片干樣樣品均勻粉 碎，或于液氮中冷凍60s后取出、迅速搗碎，采用50wt. %乙醇溶液進行超聲提取20min，加水 定容至50mL，5000rpm/min離心，上清液經0. 22 μ m有機濾膜過濾，備用。
[0017] 表1梯度洗脫程序： 主成分分析
對照（1)的21項特征成分含量進行主成分分析，以各化學成分標準品為變量，按照下 列（1)按照下列計算各主成分與變量的相關系數，獲得相關系數矩陣；再以相關系數矩陣 為基礎，將主成分按照方差貢獻率大小降維排列，取累積方差貢獻率達到80%以上的前N個 主分；計算各化學成分占該N個主成分的權重，分別選取權重最大的化學成分為各主成分 中代表主成分作為區分因子。選擇新得到的變量盡可能地表征原變量數據結構特征而不丟 失?目息。
[0018] 根據奇異值分解（SVD)，對量測矩陣Y進行分解 Y = USVt (1) t表示轉置，USV分別表示為得分矩陣、特征值矩陣和載荷矩陣，以此作為茶葉含量判 定的依據。
[0019] 聚類分析 平方歐式距離的測定方法為采用SPSS的Analyze模塊下層次聚類分析中的組間聯結 法，以區分因子作為自變量，計算同一產地的標準樣之間的平方歐式距離。
[0020] 以樣品的21個特征成分指標含