基于氨基酸指紋圖譜的扁形綠茶品種分析

趙明明 金鈺 周有祥

摘要：利用全自動氨基酸分析儀測定230份扁形茶葉樣品中游離氨基酸的含量，并對其進行統計學分析。結果表明，通過對龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉的判別得到2個函數，其中有6個變量，對訓練集的判別正確率是64.3%，交叉驗證的判別正確率是63.5%，僅能初步區分龍井43與烏牛早。

關鍵詞：扁形茶;游離氨基酸;主成分分析;判別分析

中圖分類號：S571.1;Q517? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）22-0120-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.033? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： The contents of free amino acids in 230 flat tea samples were measured by full-automatic amino acid analyzer and statistical analysis were performed. The results showed that two functions and six variables were obtained by discriminant analysis of Longjing Group，Longjing 43 and Wuyi Early Tea. The correct rate of discrimination for training set was 64.3%，and the correct rate of cross-validation was 63.5%. A preliminary distinction could be made between Longjing 43 and Wuniuzao.

Key words： flat tea; free amino acids; principal component analysis; discriminant analysis.

扁形綠茶，是由鮮茶葉逐漸壓扁成形而成的一種外形扁平的綠茶，有西湖龍井、茅山青峰、千島玉葉和雀舌茶等名優品種[1]。由于綠茶中含有大量的氨基酸[2]，大多數的氨基酸都具有呈味特性[3]，如脯氨酸、絲氨酸、甘氨酸等主要呈甜味，酪氨酸、亮氨酸、異亮氨酸主要呈苦味，天冬氨酸、谷氨酸以酸味為主。茶葉中特有的茶氨酸，同樣也是重要的呈味物質[4]。茶葉中的氨基酸是茶葉口感和滋味的主要貢獻成分，也是茶葉品質的保障。因此，氨基酸可以作為茶葉液相色譜指紋研究的一個指標。

由于名優扁形茶獨特的滋味氣味，其價格遠遠高于普通綠茶，因而市面上出現了大量以次充好的產品。目前已有許多關于茶葉品種鑒別的研究，主要利用近紅外光譜、色譜、質譜等分析技術[5，6]，結合主成分分析（PCA）、判別分析、聚類分析等統計分析方法[7-9]。目前，以氨基酸為研究對象區分不同茶葉品種的研究較少，廣泛運用的氨基酸分析方法主要有兩種：水解氨基酸和游離氨基酸，水解氨基酸是指將樣品中的蛋白質或者肽鏈斷裂成單個氨基酸分子，而游離氨基酸檢測是直接檢測樣品中以游離狀態存在的氨基酸。由于茶葉中的蛋白質等大分子物質基本相同，由蛋白質或者肽鏈斷裂形成的氨基酸差異較小，無法有效地反映出茶葉之間的差異。而游離氨基酸能夠更好地顯示出不同茶葉氨基酸之間的差異，因此本試驗采用游離氨基酸方法來進行研究，以230個龍井群體茶葉、龍井43茶葉和烏牛早茶葉為材料，采用了L-8900氨基酸分析儀分析茶葉中氨基酸的組分和含量。

1? 材料與方法

1.1? 材料

扁形綠茶采自浙江省，采樣地點信息見表1，干茶樣品粉碎后置于自封袋中，并在4 ℃下保藏。21個氨基酸混合標樣;茶氨酸標樣均購自國家標準物質中心。

1.2? 設備與儀器

EL204型電子天平，杭州匯爾儀器設備有限公司;DZKW-4型電熱恒溫水浴鍋，北京中興偉業儀器有限公司;日立L-8900型全自動氨基酸分析儀，株式會社日立制作所。

1.3? 方法

1.3.1? 樣品前處理? 稱取茶葉樣品0.05 g于10 mL帶蓋離心管中，以20～30個樣品為一批，加入10 mL沸水，迅速置于已經沸騰的水浴鍋中，保持溫度水浴30 min后，定容至10 mL，3 000 r/min離心10 min，取上清液過0.22 μm水性濾膜，收集濾液，待測。

1.3.2? 數據處理? 在得到的HPLC色譜圖中，首先剔除峰面積小于1萬的色譜峰，然后采用外標法計算22種氨基酸的含量。外標法公式為：P=×100%，P為樣品內含物的含量（%），C1為樣品內含物的濃度，S0和S1分別為標樣和樣品的峰面積，V為樣品定容體積，M0為樣品稱樣量。

得到的扁形綠茶230個樣品中氨基酸含量數據采用z-score標準化進行處理。PCA采用SIMCA-P 11.5軟件分析，逐步判別分析采用SPSS 22.0軟件進行。

2? 結果與分析

2.1? 扁形綠茶氨基酸的基本描述統計

采用SPSS中的K-S法分別分析3類茶葉22個特征化合物的分布。結果表明，Tau和Thr呈正態分布[Asymp.sig.（2-tailed）<0.05]。同時繪制茶葉樣品的箱線圖（圖1），由圖1可知，3類茶葉樣品中22種氨基酸的含量總體趨勢類似，但是在Thr、Glu、Met、Arg及L-Theanine含量上有較大的變化。

2.2? 扁形綠茶氨基酸的方差分析

采用SPSS中的獨立樣本T-Test雙尾檢測，分析了230份扁形綠茶中22種氨基酸的含量，結果見表2。由表2可知，烏牛早中的Asp、Ser、Glu、Ala、Cys、Ile、Phe、His、Trp以及Arg的含量均顯著高于龍井群體和龍井43，但龍井群體和龍井43中氨基酸含量之間沒有明顯差異。方差分析結果表明，龍井茶（龍井群體和龍井43總和）和烏牛早之間的部分氨基酸含量之間存在一定的差異性，為后續化學計量學分析提供參考。

2.3? 扁形綠茶氨基酸的主成分分析（PCA）

以PCA方法對22個氨基酸進行分析，其主成分PVEs圖如圖2所示，前3個主成分的PVEs為63.2%，超過了總PVEs的2/3。

以前兩個主成分繪制PCA得分圖，結果（圖3）表明，以扁形綠茶中的氨基酸為指標，龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉之間的分離效果不理想。3個品種的茶葉之間無明顯界限，只能初步區分。從圖4得分載荷圖可以看出，在第一主成分上，Cys、Ala、Met和Pro的影響較大;在第二主成分上，對區分影響較大的是G-ABA、Lys、Val、Phe和Ser。

2.4? 扁形綠茶氨基酸的逐步判別分析

以龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉的氨基酸含量為基礎，將茶葉氨基酸原始數據進行預處理后，輸入SPSS軟件中對數據做逐步判別分析。龍井群體賦值為1，龍井43為2，烏牛早為3。圖5是根據典型判別函數得分值做出的分類圖。從圖5中可知，通過茶葉中氨基酸含量做判別分析，能初步區分龍井43與烏牛早，而龍井群體無法有限區分。由于龍井群體是龍井茶最早的品種，天然有性繁殖，而龍井43為從龍井群體中單株選育出來的品種，無性繁殖，因而品種特征明顯，所以龍井43能與烏牛早初步區分，但是與龍井群體不易區分。表3是扁形綠茶數據判別分析的結果。逐步判別分析對訓練集的64.3%進行了正確的分類，而其內部交叉驗證的準確率是63.5%。在訓練集當中，龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉預測的正確率分別是71.9%、51.9%和69.8%，而交叉驗證的正確率分別為71.9%、50.6%和67.9%。由于部分的龍井43和烏牛早茶樣品被誤判為龍井群體，因此，龍井群體的正確率最高，龍井43最低，烏牛早居中。

3? 小結與討論

本試驗采用PCA法分析了3個扁形綠茶品種之間游離氨基酸的特征信息。結果表明，3個扁形綠茶品種之間沒有明顯的分類界限。采用逐步判別分析對龍井茶和烏牛早樣品進行判別，在判別分析中對龍井群體茶葉的預測準確率為71.9%，對烏牛早茶葉的預測準確率為67.9%，由于龍井43茶葉大量被誤判為龍井群體茶葉，因此龍井43茶葉的預測只有50.6%的準確率。而在散點圖中，龍井群體、龍井43和烏牛早茶葉相互交叉在一起，但龍井43與烏牛早能初步區分。由于龍井43是從龍井群體中選育出來的品種，這兩種茶葉在內含物質上有很大的相似。因此，在分類研究中有大量的龍井43被誤判為龍井群體導致無法有效區分這兩種茶葉。而龍井43與烏牛早能初步區分，說明檢測扁形茶游離氨基酸含量對區分扁形茶品種有一定作用。

參考文獻：

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