廬山云霧茶紅外光譜研究

陳劍 占小翠

摘要[目的]建立可用于鑒別廬山云霧茶的紅外指紋圖譜。[方法] 分析8種不同海拔高度廬山云霧茶的紅外圖譜。[結(jié)果]廬山云霧茶具有獨特而穩(wěn)定的紅外指紋圖譜。[結(jié)論]建立的廬山云霧茶紅外指紋圖譜可為其科學(xué)評價與品質(zhì)鑒定提供新技術(shù)，可用于質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞廬山云霧茶；紅外光譜；指紋圖譜

中圖分類號S571文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）36-13031-02

Abstract[Objective] To establish the infrared fingerprints to identify Lushan mist tea. [Method] IR fingerprints of Lushan mist tea from 8 different altitudes were analyzed. [Result] Lushan mist tea showed unique and stable characteristics of IR fingerprints. [Conclusion] The IR fingerprints of Lushan mist tea can provide a new technology for scientific evaluation and quality identification， which can be used for quality control.

Key wordsLushan mist tea； Infrared spectroscopy； Fingerprint

茶葉為山茶科植物山茶的葉芽，作為飲品在我國已有數(shù)千年的歷史，為世界三大飲品（茶、咖啡和可可）之首[1]。廬山云霧茶在我國十大名茶之列，具有悠久的傳統(tǒng)工藝和深厚的文化底蘊，以“味醇、色秀、香馨、液清”而久負盛名。長久以來，國內(nèi)外成品茶的質(zhì)量控制仍是以專家的感官審評為主，即通過人的視覺、嗅覺、味覺、觸覺對茶葉的形狀、色澤、香氣和滋味進行鑒定[2]。外界的干擾因素會對人的感光靈敏度造成影響，使審評結(jié)果不準確。

紅外光譜分析方法是鑒定化合物及其結(jié)構(gòu)的重要方法之一，應(yīng)用廣泛，對樣品要求低（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，純物質(zhì)還是混合物，有機物還是無機物）而且基本無需預(yù)處理，較之色譜技術(shù)便于在線分析，對樣品無損傷。紅外光譜特征的差異在一定程度上反映了中藥化學(xué)成分的差異，可用來評價中藥的真實性及產(chǎn)品質(zhì)量的一致性[3]。紅外指紋圖譜一是系統(tǒng)性，即圖譜所反映的化學(xué)成分應(yīng)包括中藥有效部位所含大部分或指標成分的全部；二是特征性，即指紋圖譜中反映的化學(xué)成分信息具有高度選擇性，這些信息的綜合結(jié)果，將能特征地區(qū)分中藥的真?zhèn)闻c優(yōu)劣，成為中藥自身的“化學(xué)條碼”；三是重現(xiàn)性，指所建立的指紋圖譜在規(guī)定的方法與條件下，不同的操作者和不同的實驗室應(yīng)能得到相同的指紋圖譜，其誤差應(yīng)在允許范圍內(nèi)，也是作為標準方法所必備的特征之一[4]。目前，國際上采用指紋圖譜對植物藥進行質(zhì)量控制，效果顯著。華中地區(qū)的廬山云霧茶用紅外指紋圖譜對其主成分的分析未見相關(guān)報道。筆者對不同海拔高度的廬山云霧茶進行比較研究，建立廬山云霧茶紅外指紋圖譜，旨在對實際生產(chǎn)中的栽培及加工選擇最佳的方式提供理論基礎(chǔ)，并為保證廬山云霧茶的優(yōu)良品質(zhì)，提高其在市場上的競爭力提供參考。

1材料與方法

1.1材料

主要儀器：電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海電子儀器廠；電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司；傅立葉變換外光分光光度計（Bruker TENSOR27），德國布魯克；手提式高速中藥粉碎機（DFT50），溫嶺市大德中藥機械有限公司。

原料與試劑：收集8種不同海拔高度廬山云霧茶，購自廬山鑫柏茶莊，見表1；無水乙醇（AR），江西洪都生物化學(xué)有限公司；溴化鉀，光譜純。

1.2樣品制備及紅外光譜分析

1.2.1樣品制備方法。

將20 g待測標準茶葉樣品放置在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)40 ℃下干燥至恒重。將干燥處理后的待測茶葉放入粉碎機內(nèi)粉碎90 s，過160目篩（孔徑0.084 mm），干燥密閉容器內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2樣品紅外圖譜測定。

將傅立葉紅外光譜儀開機后預(yù)熱30 min，取樣品粉末：溴化鉀按照1∶150 g/ml充分混合并放置于瑪瑙研缽內(nèi)，在紅外燈輻射條件下充分研磨1～2 min，將研磨好的混合物進行壓片，置于紅外光譜儀中進行測試。光譜采集使用的儀器為MATRIXI型傅立葉變換近紅外光譜儀，測量附件為漫反射積分球和樣品旋轉(zhuǎn)器采樣附件。光譜范圍分辨率4 cm-1，波數(shù)范圍：4 000～400 cm-1，掃描次數(shù)32次，掃描時扣除H2O和CO2的干擾。測量環(huán)境條件為溫度24～27 ℃，濕度40%～50%，掃描測定紅外光譜。

1.3方法學(xué)考察

1.3.1精密度試驗[5]。

取同一海拔高度廬山云霧茶樣品，按“1.2.2”項下方法壓片后連續(xù)掃描測定5次，重復(fù)測定5次。采用OPUS Version 4.2軟件比較5張廬山云霧茶紅外光譜圖。

1.3.2穩(wěn)定性試驗[6]。

取同一海拔高度廬山云霧茶樣品，按“1.2.2”項下方法壓片后每隔1 h測定1次，共測定6次，5 h內(nèi)紅外光譜圖非常相似。采用OPUS Version 4.2軟件比較廬山云霧茶6張紅外圖譜。

1.3.3重復(fù)性試驗。

取同一海拔高度廬山云霧茶樣品5份，按“1.2.2”項下方法壓片后連續(xù)掃描測定，采用OPUS Version 4.2軟件比較所得5張紅外光譜圖。

2結(jié)果與分析

2.1方法學(xué)考察

2.1.1精密度試驗[5]。

采用OPUS Version 4.2軟件比較5張廬山云霧茶紅外光譜圖，顯示所得紅外圖譜基本重合，譜圖間相關(guān)系數(shù)分別為0.999 7、0.995 8、0.996 5、0.998 0、0998 7，RSD為1.59%，表明該試驗儀器精密度良好。

2.1.2穩(wěn)定性試驗[6]。

5 h內(nèi)紅外光譜圖非常相似。采用OPUS Version 4.2軟件比較廬山云霧茶6張紅外圖譜。顯示在5 h內(nèi)所得紅外圖譜相關(guān)系數(shù)為1.000 0、0.999 7、0.999 8、0.998 8、0.998 7和0.997 2，RSD為1.05%。由此表明，該試驗樣品在5 h內(nèi)穩(wěn)定。

2.1.3重復(fù)性試驗。

采用OPUS Version 4.2軟件比較所得5張紅外光譜圖，紅外光譜圖間相關(guān)系數(shù)為1.000 0、0.988 0、1.015 2、0.986 8和0.975 1，RSD為1.52%。由此表明，該試驗所用方法重復(fù)性良好。

2.2廬山云霧茶紅外指紋圖譜分析所有樣品紅外圖譜經(jīng)德國布魯克公司提供的OPUS Version 4.2軟件標準化處理后存入計算機圖譜庫。由于各樣品紅外圖譜相似程度高，特征明顯，用計算機對8種不同海拔高度廬山云霧茶紅外圖譜（圖1）進行平均化處理后，作為指紋圖譜存入數(shù)據(jù)庫，以此建立快速比較方法，所有樣品經(jīng)過快速比較，與標準圖譜進行比照，計算相似度。通過計算機對8批廬山云霧茶樣品的紅外光譜圖譜進行數(shù)據(jù)平均后所得到的紅外指紋圖譜（圖2）。

廬山云霧茶紅外指紋圖譜顯示：3 375.3 cm-1處的強且寬的吸收帶是羥基的特征峰，說明茶葉中存在羥基，該伸縮振動是由于茶葉的醇羥基、其他羥基和吸收水分中游離和締合的羥基振動引起的；2 923.4 cm-1附近的吸收峰通過歸屬，判斷應(yīng)為CH3的碳氫不對稱伸縮振動，峰形較窄，說明茶葉中有與苯環(huán)相連的甲氧基和甲基；2 360.9 cm-1處的吸收峰通過歸屬為水和二氧化碳吸收峰；1 643.5 cm-1附近的吸收峰通過歸屬，判斷為酰胺的伸縮振動吸收峰；1 452.2 cm-1處的吸收峰通過歸屬為C=C芳環(huán)的伸縮振動吸收峰；1 368.9 cm-1附近的吸收峰通過歸屬，判斷應(yīng)為脂肪族在CH3和酚羥基上的C-H彎曲振動；1 239.0 cm-1處的吸收峰通過歸屬，判斷為苯羥基和羥酸類中C=O鍵的伸縮振動和OH面內(nèi)變形振動；1 146.9 cm-1和1 036.9 cm-1的吸收峰通過歸屬，判斷為醚的特征吸收為C-O-C的伸縮振動；610.5 cm-1附近的吸收峰通過歸屬，判斷為C-H面外彎曲振動。其中波數(shù)3 375.3 cm-1的吸收峰為水分子吸收峰，可以忽略。在紅外測定過程中，樣品的水分含量顯著地影響粉碎后顆粒度的大小、形狀及其分布，導(dǎo)致樣品光譜發(fā)生變化，從而影響其預(yù)測結(jié)果。并通過與其他成分的水合作用，導(dǎo)致某成分最佳波長點發(fā)生變化，水分影響壓片的透明度。此外，樣品粒度的差異直接影響樣品對紅外光的吸收和散射，從而導(dǎo)致光譜的變異。綜上推測，紅外圖譜說明，廬山云霧茶含有茶多酚、咖啡因、揮發(fā)油、蛋白質(zhì)、氨基酸、茶多糖、類脂、色素類等物質(zhì)，與文獻報道一致[6]。

3結(jié)論

傅立葉紅外光譜法在廬山云霧茶的鑒定應(yīng)用中具有明顯的專屬性和特征性。通過對8種不同海拔高度廬山云霧茶紅外圖譜進行研究，紅外指紋圖譜顯示，在波數(shù)3 375.3、2 923.4、2 360.9、1 643.5、1 452.2、1 368.9、1 239.0、1 146.9、1 036.9、610.5 cm-1均有吸收，其中波數(shù)3 375.3 cm-1的吸收峰為水分子吸收峰，可以忽略。所有樣品相似度均在95%以上，紅外圖譜特征明顯，反映出該品種質(zhì)量較為穩(wěn)定。該研究初步建立了廬山云霧茶紅外指紋圖譜，可以作為其鑒別和質(zhì)量控制的依據(jù)。

參考文獻

[1] 李愛國，胡子祥.茶葉甄選與鑒別[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，2003：53-54.

[2] 王秀萍，洪秀云.試論成茶身份特征“指紋”鑒定的緊迫性[J].茶葉科學(xué)技術(shù)，2005（2）：20.

[3] 冀憲領(lǐng)，蓋英萍，牟志美，等.白僵蠶的紅外指紋圖譜鑒別研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2007，27（1）：66-69.

[4] 周玉新.中藥指紋圖譜研究技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：8.

[5] 李洪宇，張麗華，苑廣信，等.牛黃解毒丸紅外指紋圖譜的研究[J].成都醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2010，5（1）：36-38.

[6] 蘇燕評，劉小芬.醉魚草紅外指紋圖譜的研究[J].海峽藥學(xué)，2011，23（4）：34-35.