指紋圖譜技術(shù)在茶葉研究中的應(yīng)用

蔡向陽(yáng)（黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息學(xué)院，湖北黃岡 438002）

指紋圖譜技術(shù)在茶葉研究中的應(yīng)用

蔡向陽(yáng)
（黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息學(xué)院，湖北黃岡 438002）

茶葉已經(jīng)成為現(xiàn)代人所必須的一種飲品，其味甘甜醇厚，延綿悠長(zhǎng)，深得很多人的喜愛(ài)。而茶葉質(zhì)量的高低好壞影響著茶的口感和市場(chǎng)。因此，技術(shù)性地辨別茶葉質(zhì)量的高低，是大多數(shù)商家所做的必要功課。在如今的茶葉質(zhì)量檢測(cè)中，指紋圖譜技術(shù)被廣泛使用。本文介紹了指紋圖譜技術(shù)的內(nèi)涵以及其作用方式，其次，本文指出了指紋圖譜技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用，最后根據(jù)分析，本文闡述了這一技術(shù)的發(fā)展前景。將指紋圖譜技術(shù)廣泛應(yīng)用于茶葉質(zhì)量控制中，以保證茶葉的品質(zhì)。

指紋圖譜技術(shù)；茶葉；品質(zhì)研究

茶葉已經(jīng)成為現(xiàn)代人所必須的一種飲品，其味甘甜醇厚，延綿悠長(zhǎng)，深得很多人的喜愛(ài)。不同的茶葉來(lái)自不同的產(chǎn)地，其氣味色澤都明顯不一樣。而茶的品質(zhì)和這些氣味色澤等息息相關(guān)，不同的茶葉品質(zhì)呈現(xiàn)的茶物質(zhì)組成部分均不同。不言而喻，茶葉質(zhì)量的高低好壞影響著茶的口感和市場(chǎng)。因此，技術(shù)性地辨別茶葉質(zhì)量的高低，是大多數(shù)商家所做的必要功課。在如今的茶葉質(zhì)量檢測(cè)中，指紋圖譜技術(shù)被廣泛使用。本文介紹了指紋圖譜技術(shù)的內(nèi)涵及其作用方式，其次，本文指出了指紋圖譜技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用，最后根據(jù)分析，本文闡述了這一技術(shù)的發(fā)展前景。將指紋圖譜技術(shù)廣泛應(yīng)用于茶葉質(zhì)量控制中，以保證茶葉的品質(zhì)。

1　指紋圖譜技術(shù)的簡(jiǎn)介

1.1色譜指紋圖譜

色譜指紋圖譜在茶葉品質(zhì)中的檢測(cè)原理是以品種之間的相似性進(jìn)行檢測(cè)，而不是以個(gè)體的獨(dú)特性為特征進(jìn)行檢測(cè)。色譜指紋圖譜技術(shù)在茶葉分析中，利用某一種茶葉的特性與待檢測(cè)的茶葉進(jìn)行各種匹配，匹配的是相似性而不是其完整性。色譜指紋圖譜的檢測(cè)是一種模糊匹配而不是精確分析。在這種技術(shù)檢測(cè)中，需要全面完整地匹配樣品茶葉與待檢測(cè)茶葉的各方面品質(zhì)，然后根據(jù)這些檢測(cè)結(jié)果的分析得出待檢測(cè)茶葉的品種和品質(zhì)等。色譜指紋圖譜技術(shù)是一種模糊匹配，而不是非常精準(zhǔn)的分析與計(jì)算。色譜指紋圖譜技術(shù)主要分為四大類(lèi)，一種是液相色譜，一種是氣象色譜，一種是薄層色譜，一種是毛細(xì)管的色譜。液相色譜的特點(diǎn)是適用性較廣，檢測(cè)速度很快，靈敏度很高，流動(dòng)相可供選擇范圍較為廣泛，分離性能好等。但是液相色譜的缺點(diǎn)是遇到較為復(fù)雜的色譜實(shí)驗(yàn)條件比較苛刻，使得實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性難度比較大。薄層色譜的特點(diǎn)是可在一個(gè)同板分析很多個(gè)樣本，且檢測(cè)靈活，可適應(yīng)多種成分的分離，有很多的色彩圖像，直觀性很強(qiáng)。同時(shí)還輔之以功能團(tuán)顯色劑來(lái)檢測(cè)更多的成分。薄層色譜的缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境要求較高，對(duì)溫度還有濕度要求高。氣相色譜的特點(diǎn)是分離效能高、分析速度快，適用于一些植物揮發(fā)油成分并且可轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)的成分測(cè)定。毛細(xì)管電泳特點(diǎn)也是分析速度快、高分辨率和分離效能高等。

1.2光譜指紋圖譜

光譜指紋圖譜的原理是利用不同的生物有機(jī)官能團(tuán)在紅外光譜中有各自特征的吸收峰，低波數(shù)的有機(jī)官能團(tuán)能發(fā)出高度特征的指紋區(qū)這樣的特征來(lái)判定物體的物理結(jié)構(gòu)從而推斷出其特征。簡(jiǎn)而言之，就是不同的物體會(huì)有不同的物理結(jié)構(gòu)，通過(guò)其釋放出來(lái)的波段長(zhǎng)短度來(lái)檢測(cè)其吸收峰的強(qiáng)弱，根據(jù)吸收峰的不同判定物質(zhì)的成分和含量。其作用機(jī)理是，通過(guò)光譜指紋圖譜技術(shù)分析，根據(jù)不同的紅外光譜圖譜的分析和解釋?zhuān)梢园l(fā)現(xiàn)待檢測(cè)茶葉樣品中的官能團(tuán)，通過(guò)對(duì)這些官能團(tuán)的分析與檢測(cè)，最終可以分析和得出不同的樣品的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)，紅外光譜是表征物質(zhì)化學(xué)組成，研究其在分子層次上的結(jié)構(gòu)及分子間相互作用的有力手段。光譜指紋圖譜的特征是鑒別能力強(qiáng)，圖譜的信息含量也大，定量分析需要與化學(xué)成分相結(jié)合。簡(jiǎn)便快捷，對(duì)茶葉等物品只需要做簡(jiǎn)單的壓片處理而無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模的分離，檢測(cè)的儀器也比較普遍，操作比較簡(jiǎn)單?？梢?jiàn)，光譜指紋圖譜技術(shù)方便快捷，效果顯著。因此，光譜指紋圖譜技術(shù)廣泛應(yīng)用于中藥等藥材品質(zhì)的檢測(cè)中。

1.3波普指紋圖譜

波普的一般概念都被大家普遍理解為電磁波，電磁波是一種磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，其以光速運(yùn)行。根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)的長(zhǎng)短可以劃分多個(gè)區(qū)域。其作用機(jī)理是，當(dāng)用電磁波照射那些物體時(shí)，分子便會(huì)吸收與分子級(jí)差差不多的電磁波，從而引起分子的共振、轉(zhuǎn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)能級(jí)躍遷。波普的分析方法大概有四種，一種是紫外光譜，一種是紅外光譜，一種是核磁共振譜，一種是質(zhì)譜。紅外光譜有其自己的特征，它利用自己的紅外來(lái)判定物體的結(jié)構(gòu)，可用于定量分析。它是判斷兩個(gè)化合物是否相同的一種波普?qǐng)D譜技術(shù)。核磁共振譜是由核磁共振產(chǎn)生的。核磁共振現(xiàn)象是由原子核自旋能級(jí)躍遷產(chǎn)生的。由于核自旋能級(jí)的能差很小，因此它吸收電磁波的頻率在無(wú)線(xiàn)電波的范圍內(nèi)。核磁共振比紅外光譜更準(zhǔn)確地判斷化合物的類(lèi)別。紫外線(xiàn)可見(jiàn)光譜又稱(chēng)之為電子光譜，它涉及分子中電子從一個(gè)分子軌道向另一個(gè)更高級(jí)的分子軌道的躍遷。紫外光譜主要應(yīng)用于有共軛體系的化合物。質(zhì)譜，就是質(zhì)量的圖譜，或者說(shuō)是有質(zhì)量的排列。質(zhì)譜法的特征是其靈敏度超過(guò)其他波普指紋圖譜技術(shù)，這是一種可以確定分子式的物理方法，分析速度極快，幾秒甚至更短時(shí)間就可以完成一次分析。由此可見(jiàn)，波普指紋圖譜技術(shù)有很明顯的特征和實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性，靈敏度高，信息直觀，操作性強(qiáng)。

1.4生物指紋圖譜

生物指紋圖譜技術(shù)是一種利用基因?qū)W形成的技術(shù)。它的基本原理是利用DNA技術(shù)研究茶葉基因的特征從而發(fā)現(xiàn)茶葉的基因規(guī)律。這種通過(guò)研究茶基因特征，根據(jù)其作用于特定生物細(xì)胞后傳達(dá)出一定的規(guī)律和其反應(yīng)套件。這個(gè)生物指紋圖案在一定水平上表現(xiàn)了茶葉的細(xì)胞與一定生物反應(yīng)之后出現(xiàn)的特征。生物指紋圖譜解決了化學(xué)成分與茶葉細(xì)胞的相關(guān)性，是生物指紋圖譜的更為高級(jí)的一種形式，也是研究生物圖譜的更高一層的階段。生物指紋圖譜的特點(diǎn)主要是利用不同的基因擁有不同的生物，這樣也在一定程度上體現(xiàn)了生物的多樣性。在農(nóng)業(yè)上利用生物指紋圖譜劃分不同的物種，也是因?yàn)樯顳NA的不同，這才能產(chǎn)生不同的生物品種，從而鑒定不同的生物品質(zhì)。

2　指紋圖譜技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，指紋圖譜技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了。很多的藥物和植物的相關(guān)質(zhì)量控制都已經(jīng)采用指紋圖譜技術(shù)。美國(guó)的食品監(jiān)管局強(qiáng)制規(guī)定食品必須要經(jīng)過(guò)指紋圖譜技術(shù)的認(rèn)定與監(jiān)督。世界衛(wèi)生組織也規(guī)定，食品的質(zhì)量監(jiān)管必須經(jīng)過(guò)指紋圖譜技術(shù)的檢測(cè)，以完成相關(guān)的品質(zhì)檢測(cè)。

2.1色譜指紋圖譜技術(shù)在茶葉研究中的應(yīng)用

色譜指紋圖譜技術(shù)已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史，在二十世紀(jì)六十年代開(kāi)始，色譜指紋圖譜技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于茶葉的品質(zhì)分析。宋冠群（2003）發(fā)現(xiàn)色譜指紋圖譜技術(shù)可以分析十幾種中國(guó)的茶葉，對(duì)于這些茶葉的分析，已經(jīng)形成了一定的圖譜數(shù)據(jù)。有學(xué)者在二十一世紀(jì)初用色譜指紋進(jìn)行聚類(lèi)分析，進(jìn)而檢測(cè)了茶葉的品質(zhì)。王麗鴛（2008）根據(jù)色譜指紋圖譜技術(shù)，發(fā)現(xiàn)不同的產(chǎn)地生產(chǎn)出來(lái)的茶的品質(zhì)和口感非常不一致。因此，她建議不同產(chǎn)地不同品種的茶葉應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的口感和品質(zhì)來(lái)劃分。進(jìn)一步地，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)不同的茶葉經(jīng)過(guò)色譜指紋圖譜技術(shù)的分析，其品種的差別與歸類(lèi)的準(zhǔn)確可達(dá)到90%。

2.2光譜指紋技術(shù)在茶葉研究中的應(yīng)用

光譜指紋技術(shù)也是歷史悠久。日本在二十世紀(jì)末開(kāi)始使用光譜指紋技術(shù)分析多種茶葉的組成成分。有學(xué)者在二十世紀(jì)應(yīng)用過(guò)光譜指紋技術(shù)分析過(guò)黑茶的成分從而辨別出黑茶的品質(zhì)。SCHUL（1999）發(fā)現(xiàn)利用光譜指紋技術(shù)分析出綠茶的品質(zhì)，從而建立可以用來(lái)測(cè)量茶多酚等的模型。我國(guó)引入光譜指紋技術(shù)比較晚，在二十世紀(jì)的八十年代才開(kāi)始應(yīng)用光譜指紋技術(shù)檢測(cè)茶的品質(zhì)。在這一技術(shù)引進(jìn)后，大批學(xué)者用來(lái)檢測(cè)茶葉的質(zhì)量和種類(lèi)，有學(xué)者通過(guò)檢測(cè)不同的紅茶綠茶黑茶等發(fā)現(xiàn)光譜指紋技術(shù)相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確且快捷。在二十世紀(jì)末和二十一世紀(jì)初，光譜指紋技術(shù)廣泛應(yīng)用于茶葉的品質(zhì)檢測(cè)中，也通過(guò)核共振等技術(shù)發(fā)現(xiàn)不同茶葉的原產(chǎn)地的區(qū)別。

3　指紋圖譜技術(shù)在茶葉質(zhì)量檢測(cè)中的未來(lái)發(fā)展前景

不言而喻，隨著茶葉市場(chǎng)的拓展和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，茶葉的品質(zhì)和質(zhì)量會(huì)更加受到人們的關(guān)注。因?yàn)槿藗兩钯|(zhì)量的提高，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對(duì)生活品質(zhì)的要求也隨之提高。品茶成為生活的一部分，一方面可以提高自身的品味，陶冶自身的情操，另一方面還可以滿(mǎn)足人們對(duì)交際需求，因此茶葉的市場(chǎng)會(huì)更加的寬廣。指紋圖譜技術(shù)作為一種非?？茖W(xué)的分析技術(shù)，有利于對(duì)茶葉品質(zhì)的鑒定，更加有利于對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。利用化學(xué)和生物科技，指紋圖譜技術(shù)的利用范圍將變得更廣，除了檢測(cè)茶葉的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)茶葉的原產(chǎn)地，還能將茶葉的種類(lèi)分析得更加細(xì)致且有條理。進(jìn)一步地，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)可以建立相關(guān)的茶葉種類(lèi)信息庫(kù)，針對(duì)客戶(hù)的需求，尋找與其需求相對(duì)應(yīng)的品種。因此，指紋圖譜技術(shù)不僅可以滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，同時(shí)還能將茶葉市場(chǎng)進(jìn)一步地劃分，讓更多的茶葉品種占領(lǐng)不一樣的市場(chǎng)。同時(shí)還可以利用生物指紋圖譜去開(kāi)發(fā)新的品種，讓我們的茶葉市場(chǎng)更加的豐富，滿(mǎn)足更多的客戶(hù)需求。由此可見(jiàn)，指紋圖譜技術(shù)在茶葉質(zhì)量檢測(cè)中的未來(lái)一片光明，我們應(yīng)該進(jìn)一步地去分析和了解指紋圖譜技術(shù)。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，茶葉已經(jīng)成為現(xiàn)代人所必須的一種飲品，其味甘甜醇厚，延綿悠長(zhǎng)，深得很多人的喜愛(ài)。不同的茶葉來(lái)自不同的產(chǎn)地，其氣味色澤都明顯不一樣。而茶的品質(zhì)和這些氣味色澤等息息相關(guān)，不同的茶葉品質(zhì)呈現(xiàn)的茶物質(zhì)組成部分均不同。不言而喻，茶葉質(zhì)量的高低好壞影響著茶的口感和市場(chǎng)。因此，技術(shù)性地辨別茶葉質(zhì)量的高低，是大多數(shù)商家所做的必要功課。在如今的茶葉質(zhì)量檢測(cè)中，指紋圖譜技術(shù)被廣泛使用。本文介紹了指紋圖譜技術(shù)的內(nèi)涵以及其作用方式，其次，本文指出了指紋圖譜技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用，最后根據(jù)分析，本文闡述了這一技術(shù)的發(fā)展前景。將指紋圖譜技術(shù)廣泛應(yīng)用于茶葉質(zhì)量控制中，以保證茶葉的品質(zhì)。

［1］郝志龍，金心怡江麗萍等.化學(xué)指紋圖譜在茶葉品質(zhì)鑒定與控制上的應(yīng)用［J］.亞熱帶農(nóng)業(yè)研究.2009（1）：60-63.

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蔡向陽(yáng)（1974-），女，湖北蘄春人，副教授，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)與科研工作。