‘凌云白毫茶’制茶的紅外光譜差異分析

王小虎，王 睿，葉靖平，覃福方，周禮芹*

1. 廣西科學院/非糧生物質(zhì)酶解國家重點實驗室，廣西 南寧 530007；2. 廣西大學 生命科學與技術(shù)學院，廣西 南寧 530004；3. 廣西廣茗投資有限公司，廣西 百色 533000

中國是茶的故鄉(xiāng)，已有近五千年的歷史。‘凌云白毫茶’作為全國優(yōu)良茶樹品種及廣西壯族自治區(qū)極具區(qū)域特色的茶樹品種之一，更是受到了普遍歡迎。‘凌云白毫茶’屬小型喬木型、大葉類、中生種，植株高大，枝芽肥壯，葉片柔軟，茸毛長密。以‘凌云白毫茶’茶樹品種鮮葉加工的‘凌云白毫茶’，原名‘白毛茶’，又稱‘凌云白毛茶’，因其外形白毫滿披而得名，屬于綠茶[1]，原產(chǎn)于桂西凌云、岑王老山以及青龍山一帶海拔為500 ～ 1500 m的山上[2]。‘凌云白毫茶’茶湯清綠明亮，內(nèi)含物豐富，具有促進消化、提神醒腦等多種功效[3-5]。‘凌云白毫茶’茶樹鮮葉可加工綠茶、紅茶、白茶、黃茶、黑茶、青茶等六大茶類產(chǎn)品[6-7]，故有“一茶千化”的美名[8-9]。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）[10]是通過測量干涉圖和對干涉圖進行傅里葉變化的方法來測定紅外光譜，具有簡便快捷、高速高效、成本低廉等優(yōu)點，廣泛用于茶葉的種類鑒定、產(chǎn)地鑒定及茶樹群體種質(zhì)資源鑒別等[11]。本研究以‘凌云白毫茶’茶樹品種鮮葉為原料，分別制成綠茶、紅茶、黃茶、白茶及黑茶，利用傅里葉變換紅外光譜對其異同進行比較分析，以期為‘凌云白毫茶’茶樹品種的進一步加工利用及產(chǎn)品鑒定等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來源

‘凌云白毫茶’鮮葉原料來自于岑王老山地區(qū)（東經(jīng) 106°26′42″，北緯 24°25′42″）茶園，采摘單芽分別加工成綠茶、紅茶、黃茶、白茶及黑茶。

1.2 試驗方法

將‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的五種茶樣品分別烘干、磨碎，過80 mm篩后經(jīng)傅里葉變換紅外光譜儀測定，每個樣品3組重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅外光譜分析

由圖1可知，‘凌云白毫茶’加工的紅茶、綠茶、黃茶、白茶及黑茶的紅外光譜的波形整體上極為相似，在3400 cm-1～ 2800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均有一個明顯的吸收峰和兩個微弱的吸收峰；在 4000 cm-1～ 3400 cm-1及 2800 m-1～ 1800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均沒有明顯的吸收峰；在1800 cm-1～ 1300 cm-1及指紋區(qū) 1300 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均具有較多且較為復(fù)雜的吸收峰，表明5種茶類產(chǎn)品含有的物質(zhì)大致相同。但是，仍有一些吸收峰的強度、具體位置以及形狀不同。結(jié)合表1可見，在2200 cm-1～ 1680 cm-1及800 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)不同的茶的吸收峰存在較大差異。綠茶在3300 cm-1波數(shù)處有兩個吸收峰，其他4種茶在該波數(shù)處只有一個吸收峰，且其在660 cm-1、600 cm-1以及545 cm-1波數(shù)處沒有吸收峰，而其他4種茶均具有其相應(yīng)的吸收峰；只有黃茶在580 cm-1波數(shù)處沒有相應(yīng)的吸收峰；而白茶在1550 cm-1及760 cm-1左右波數(shù)處不具有吸收峰；黑茶在550 cm-1、540 cm-1及525 cm-1波數(shù)處沒有相應(yīng)的吸收峰。對‘凌云白毫茶’鮮葉和加工的5種茶類產(chǎn)品的紅外光譜的吸收峰進一步分析，得到‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的5種茶類產(chǎn)品的紅外光譜的完整的特征峰及其峰位歸屬，如表1所示。

圖1 ‘凌云白毫茶’生茶及其制成的五種茶類產(chǎn)品的傅里葉變換紅外光譜Figure 1 Fourier transform infrared spectroscopy analysis of Lingyun baihao raw tea and its five kinds of tea products

2.2 生化成分分析

根據(jù)表1所見，由‘凌云白毫茶’制成的五種茶類產(chǎn)品的紅外光譜，在3400 cm-1～ 2800 cm-1、1630 cm-1左右及 1500cm-1～ 890 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰大致相同，這代表了其所含有的化學成分大致相同[12]。3300 cm-1左右處的吸收峰是-OH的伸縮振動吸收峰、2920 cm-1左右的吸收峰是C-H的伸縮振動吸收峰、1610 cm-1～ 1550cm-1是多酚芳環(huán)骨架中C=C的伸縮振動吸收峰、1250 cm-1～ 1100 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰是C-O的伸縮振動吸收峰以及1030 cm-1左右的吸收峰是C-O-C的彎曲振動吸收峰，證明了這五種茶產(chǎn)品中均具有多酚成分；1900 cm-1～1680 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰是C=O的伸縮振動吸收峰、1450 cm-1左右處的吸收峰是苯環(huán)的振動吸收峰、1380 cm-1～ 1320 cm-1是C-H的彎曲振動吸收峰、1030 cm-1左右的吸收峰是C-O-C的彎曲振動吸收峰、900 cm-1～ 750 cm-1波數(shù)范圍均歸屬于多糖特征譜，證明了這五種茶中均具有多糖成分；1400 cm-1～ 1300 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰是C-H的伸縮振動吸收峰和N-H的彎曲振動吸收峰、1250 cm-1～ 1000 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰是C-O的伸縮振動吸收峰、800 cm-1～ 600 cm-1是O-C-H的彎曲振動吸收峰、650 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)存在C-O的面外彎曲振動吸收峰，證明了這五種茶中均具有蛋白質(zhì)成分。這與前人研究證明的茶葉內(nèi)主要成分包括茶多酚、蛋白質(zhì)、多糖、氨基酸及生物堿等物質(zhì)基本相符[11]。然而在2200 cm-1～ 1680 cm-1、1610 cm-1～ 1550 cm-1及 800 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)不同的茶的吸收峰存在較大差異，這為‘凌云白毫茶’的進一步加工及鑒定提供了理論依據(jù)。

2.3 內(nèi)含成分比較

為了進一步對‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的五種茶類產(chǎn)品所含成分進行比較分析，本試驗以550 cm-1處的吸收峰強度為標準，得出這六種茶樣的吸收峰的強度比，如表2所示。由‘凌云白毫茶’生茶制成的五種茶樣的吸收峰強度均比鮮葉大，證明這五種茶樣所含有的成分要多于鮮葉，具有更高的營養(yǎng)價值。紅茶和黃茶在 3300 cm-1、2920 cm-1、1510 cm-1、1240 cm-1以及1030 cm-1處的吸收峰強度比較高，證明其中具有相對較多的茶多酚；在1450 cm-1、1370 cm-1、1320 cm-1、1030 cm-1以及 890 cm-1處的吸收峰強度也較高，證明其具有較多的多糖成分；此外紅茶和黃茶在1370 cm-1、1320 cm-1、1240 cm-1、1030 cm-1以及610 cm-1處也具有較高的吸收峰強度，證明紅茶和黃茶中還具有較多的蛋白質(zhì)。綜上，‘凌云白毫茶’的鮮葉經(jīng)進一步加工制成紅茶和黃茶后具有更多的營養(yǎng)成分。

2.4 主成分分析

主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）可以對數(shù)據(jù)進行簡化分析。圖2對‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的五種茶類茶樣的1800 cm-1～ 900 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的紅外光譜圖一階導(dǎo)數(shù)進行了PCA分析，橫坐標為主成分1，縱坐標為主成分2，生茶、綠茶、紅茶、黃茶、白茶及黑茶分別聚集，說明其可以對不同種類的茶進行有效區(qū)分。

2.5 聚類分析

圖3對‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的五種茶類茶樣的1800 cm-1～ 900 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的紅外光譜圖一階導(dǎo)數(shù)進行了聚類分析。生茶、紅茶、白茶及黑茶均各自聚為一類，說明不同種類的茶之間存在顯著差異，且通過聚類分析的方法可以有效地將其區(qū)分鑒別。

圖3 ‘凌云白毫茶’生茶及其制成的五種茶的聚類分析Figure 3 Cluster analysis of Lingyun baihao tea and its five kinds of tea products

3 討論

通過對‘凌云白毫茶’的鮮葉及其制成的五種茶類產(chǎn)品的茶樣進行傅里葉變換紅外光譜分析可見，五種茶樣和鮮葉的波形在整體上極為相似，尤其是在3400 cm-1～ 2800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均具有較稀疏的吸收峰，在1800 cm-1～500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)具有較密集的吸收峰，且在3400 cm-1～ 2800 cm-1、1500 cm-1～ 1200 cm-1及610 cm-1～ 520 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰極為相似，證明了這六種茶樣中均具有茶多酚、多糖以及蛋白質(zhì)等物質(zhì)。但在2200 cm-1～ 1680 cm-1及800 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)不同茶樣的吸收峰存在較大差異，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)綠茶和白茶經(jīng)進一步加工處理后保留了更多的原來鮮葉的品性，而黃茶則改變了更多的原來鮮葉的品性。此外本研究對‘凌云白毫茶’的鮮葉及其制成的五種茶類產(chǎn)品的吸收峰強度進行了比較分析，發(fā)現(xiàn)茶鮮葉經(jīng)加工處理后具有更高的營養(yǎng)價值，特別是加工成紅茶和黃茶含有更多的茶多酚、多糖及蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)。這可為‘凌云白毫茶’茶樹品種的進一步加工利用及鑒定提供理論依據(jù)。