红外光谱指纹图谱在普洱茶中的应用研究

吴 娜 ，苟高章 ，陈显兰 ，杨光明 ，刘 卫 ，*

（1.红河学院理学院，云南蒙自 661199；2.云南省高校“地方特色资源利用与新材料”重点实验室，云南蒙自 661199）

茶叶中含有茶多酚、蛋白质、咖啡碱、茶多糖等多种成分，其中茶多酚是一类多酚类化合物的总称，具有很高的药用价值和多重抗性，被誉为“21世纪对人类健康产生巨大影响的化合物”[1]，加之其它的功效，茶叶备受大众的喜爱[2]。特别是云南普洱茶，因其独特出众，成为领先品牌[3]。普洱茶种类异常之多，成分变化复杂，也因源产地、储藏年份和生产工艺等方式的不同，可直接造成其具有不同的品质[4]。在普洱茶品质分析方面，主要是研究其香气成分分析[5，6]普遍采用的是感官鉴别法[7]，但此方法与个人经验积累有关系，并具有偶然因素，会对鉴别造成影响。因此，科学的识别方法成为茶工作者和化学家追求的热点。加之，茶叶市场混乱，存在掺伪商品。故研究快速、准确的普洱茶陈化年份和掺伪鉴别方法，对于促进普洱茶的健康发展和制度完善，具有重要意义[8]。

随着当代技术的迅猛发展，利用红外光谱技术对样品进行检测越来越广泛，被作为一种有效的中药整体化学成分快速检测方法[9-15]。不再是对样品的简单测试和结构的定性分析，它与其它测试手段结合而形成新的测量手段，如色谱技术与红外光谱仪的联合为深化认识复杂的混合物体系中各种组份的化学结构创造了机会；用显微镜方法与红外光谱技术相结合，变可成像，用于研究不均匀的形态体系结构，由于红外光谱技术能够有效的利用其特征谱来区分其它化合物，这就使得该方法和其它方法有很大差别[16]。另外，红外光谱具有无需样品前处理或前处理要求非常简单[17]，指纹图谱技术具有整体性和特征性[18-22]，借助于指纹图谱和红外光谱技术，对普洱茶进行红外光谱指纹图谱研究，可以通过多维分析测定手段对普洱茶中复杂多源物质体系进行检测[23]，尽可能全面地获取普洱茶的物质基础—化学成分群的特征信息，并用于普洱茶的质量控制、质量评价[24]。结合红外光谱分析法，建立一种快速、高效、准确鉴定不同年份和不同批次普洱茶的方法鲜见报道。文章利用红外光谱分析法对不同年份不同批次的普洱茶进行系统检测分析，运用数据处理技术挖掘普洱茶主题特征因子信息，筛选鉴别普洱茶的差异性特征，构建普洱茶红外光谱指纹图谱，并对图谱进行分析。有效保护普洱茶的正宗、道地和纯正等经济和文化价值，提高品牌普洱茶的市场价值和质量水平，发挥品牌普洱茶的地域优势、市场价值，为普洱茶的鉴别提供可行依据[25-30]。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

快速开盖万能高速粉碎机（DFY-C400D），电子天平（CP224C，奥豪斯仪器（上海）有限公司），FW-4A粉末压片机（天津市拓普仪器有限公司），八零后防爆灯泡（德清县人杰电光源材料厂），傅立叶变换红外光谱仪（iS50FT-IR，美国赛默飞世尔科技），玛瑙研体，干燥箱，不同目颗粒筛（GB6003-85浙江上虞市华丰五金仪器有限公司）。分析纯甲醇、无水乙醇，溴化钾。

1.2 材料

大益牌普洱系列生茶和熟茶，具体信息见表1-1。

表1-1 不同年限不同批次普洱茶编号

1.3 红外光谱仪检测条件

温度：室温；分辨率为4 cm-1；波段范围：400-4000 cm-1。注意：使用傅立叶红外光谱仪前预热30 min；再将压好的样品片置于样品仓中，放置1 min；测量时重复扫描16次获得红外光谱。在压片时，保持室内外的温度基本一致。

1.4 实验步骤

1.4.1 样品前处理

将购买的普洱茶样品用多功能粉碎机粉碎，分别过60目、80目、100目、120目、200目的筛子，并将过筛的样品粉末置于干燥的密封袋中编号保存，待用。

1.4.2 样品的制备

称取过了60目筛的样品与KBr按照1：50的比例混合，总质量为200 mg，放置于玛瑙研体中并在红外灯下研磨5 min，再于粉末压片机中压片，得到厚度均匀、透明度适中的片状样品，放入傅立叶红外光谱仪样品池中待测。

1.4.3 样品分析

按照1.3的仪器条件进行检测分析，检测前需要背景扫描。

2 结果与讨论

2.1 样品总量的选择

样品总量的多少，不仅影响压片的效果还影响样品的红外光谱分析，因此通过单因素试验考察了样品（101）与KBr的总量分别为50 mg、100 mg、150 mg、200 mg时的压片效果和光谱图。按照样品与KBr的比例为1：100进行压片，压片后依次置于红外光谱仪样品池中于1.3条件下检测。结果见图2-1。由图和试验过程可知：当样品总量为50 mg时，由于总量太少，不利于压片，不能形成厚度适中，透明或半透明的片状；当样品总量为100 mg时，波数和吸收强度过于偏大且与其它两组峰走势脱离，故不易选取；当总量为150 mg和200 mg时，两组特征图走势基本一致，但是总量为200 mg时在波数为3407时有明显的吸收峰，故最终选择200 mg。

图2-1 不同样品总量的红外光谱对比图

2.2 样品与KBr比例的选择

普洱茶（101）与KBr混合比例不同影响检测结果，若茶叶比例过多导致测试样品不透明而影响检测效果，如果太少则不能够检测出茶叶中的化学成分，所以合理的混合比例是本实验的关键。试验在固定茶叶样品与 KBr总量为 200 mg，分别考察样品混合比例为 1：50、1：100、1：150 和1：200对检测结果的影响，检测结果如图2-2所示。从实验结果与图谱可知：各比例的红外光谱图走势基本一致，但波数为3000附近，混合比例为1：150的样品吸收不够突出，不宜选取；当样品与KBr混合比例为1：50、1：100、1：200的红外光谱图吸收强度具有相似性，但波数为2341仅有混合比为1：50的样品外光谱图表现出强烈吸收。因此，普洱茶与KBr混合比例为 1：50。

图2-2 不同样品颗粒度的红外光谱图

2.3 研磨时间的选择

样品（101）与KBr混合的均匀度对检测结果也存在影响，特别是分散效果差，直接影响制样以及样品的红外光谱分析和评价。试验固定样品总量为200 mg、样品与KBr的配比1：50，考察研磨时间3 min，5 min，10 min的检测效果。实验结果表明，研磨时间的长短对检测结果是有影响的，但波数在3500附近时，研磨时间为5 min的样品有很强的吸收峰，同时附近的吸收峰分离度较好，因此制样时应研磨5 min。

2.4 样品颗粒度的选择

通过单因素实验，将样品与KBr总量为200 mg，配比为1：50，研磨时间5 min，考察粉碎机粉碎样品后分别过60目、80目、100目、120目、200目筛子的筛选样品检测效果情况，实验结果见图2-2。由图可知：当筛子目数为100目时，没有很强烈的吸收峰，而且走势与其它目数的也截然不同；波数在1~664之间时，过筛120目的样品吸收弱；当波数在3500附近，过60目筛的样品出现强烈吸收，过80目和200目筛的样品未出现。因此，样品颗粒度大小对检测结果有影响，选择过60目筛红外光谱图效果相对好。

2.5 不同年限不同批次普洱茶指纹图谱的建立

在优化好的制样条件下，采用红外光谱仪进行检测，建立普洱茶生、熟茶的红外光谱指纹图谱并进行了比较，实验结果见图2-3、2-4。

图2-3 不同年限不同批次熟茶红外光谱指纹图谱

图2-4 不同年限不同批次生茶红外光谱指纹图谱

由图可知，红外光谱指纹图谱的变化趋势基本相似，主要区别是来源于其信号强度和特征峰。熟茶901在波数3500附近有强吸收峰，但熟茶601有吸收但相对弱。同理普洱茶生茶504、505和606进行实验，从红外光谱指纹上没有较明显的区别。将生茶和熟茶的红外光谱指纹图谱进行对比，生茶吸收峰相对较多，吸收强度有区别，在波数为1500至3000这个范围时，熟茶的特征吸收更明显，可用于样品区分。

2.6 方法重复性实验

取熟茶901按照建立的方法进行重复实验，实验结果表明重复性较好，能满足指纹图谱的测定要求。

3 结论

实验以大益牌7542普洱茶（101）为研究对象，探讨建立其红外光谱指纹图谱的方法，并建立不同年限不同批次普洱茶红外光谱指纹图谱，同时进行对比和进行重复性考察。通过对其指纹图谱进行特征分析，说明来不同年限不同批次普洱生熟茶之间具有一定的相似性和差异性，可以使用该方法对普洱茶进行快速鉴别。