一种基于手性定量分析技术的红茶产地判别方法技术

本发明专利技术属于茶叶判别技术领域，具体涉及一种基于手性定量分析技术的红茶产地判别方法。其包括以下步骤：1）不同产地红茶中手性萜类化合物的含量测定；2）不同产地红茶的PLS‑DA模型的建立及验证；3）未知红茶样品的产地预测。采用本发明专利技术所述方法可在绿色环保无污染的情况下实现不同产地红茶的快速、有效鉴别，其正判率达95%以上，且分析结果为量化数值，排除了人为干扰因素，在目前日益重视的茶叶原产地保护领域有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于手性定量分析技术的红茶产地判别方法
本专利技术属于茶叶判别
，具体涉及一种基于手性定量分析技术的红茶产地判别方法。
技术介绍
红茶历来是国际茶叶市场的主流产品，约占世界茶叶贸易量的75%。红茶产区分布极广，尤其在印度、斯里兰卡和中国南部等地区红茶生产在农业经济占据重要地位。中国是世界上最早专利技术和加工红茶的国家，红茶产地更是遍布大江南北，涉及云南、四川、重庆、湖北、湖南、福建、广东、广西、海南、江西、浙江、安徽、江苏、台湾等14个省、自治区、直辖市。不同产地的红茶在风味品质上有较大的差异，受喜爱程度自然因人而异，价格上亦参差不齐。在利益的驱使下，有部分不法商家低价收购其它产地的茶叶以次充好，从中谋取巨额利益，给原产地的名优红茶产业发展造成了较大的负面影响。近年来，各地名优红茶纷纷申请原产地保护，但由于分析技术上的局限性，目前主要的判定手段主要依靠感官审评技术。然而，感官审评技术对评茶员的经验资历有着极高的要求，且耗时耗力，不适合商业运作上大批量的样品分析。另一方面，感官审评技术虽然可以直观反映样品的品质特性，但其品质特性受审评人员主观因素干扰较大，难以实现统一标准化。因此，急需一种客观且可操作性强的分析检测方法来实现红茶产地的精确判别，以促进标准化管理，健全追溯管理体系，从而保证红茶产业的持续健康发展。茶叶香气是评价茶叶品质优劣的重要指标之一，其实质是成百上千种芳香物质以不同浓度组合对人类嗅觉神经综合作用的结果。由于品种、气候及环境等多种因素的综合影响，不同产地的茶叶在香气组成上往往也有较大差异。因此，可以考虑利用不同产地红茶的特征性香气成分的含量建立相应预测模型，从而通过量化数据实现产地判别的目的。然而，由于茶叶香气化合物繁多复杂，化学性质各异，全组分香气物质的定性定量方法一直是相关学术领域研究的难点，目前已报道的分析方法虽较成熟，但在实际操作上繁琐复杂，费时较长，不适用于大批量茶样分析。另一方面，由于茶叶的基质效应，茶叶香气中存在多种干扰性成分，在很大程度上会影响预测模型的聚类效果，难以实现将众多茶样按产地分类的目的。因此，若能采用关键差异性香气成分来组建不同产地红茶的预测模型，不仅可以大量缩减分析工作量，更可以提高预测模型的准确性。挥发性萜类化合物是红茶香气的关键组成，具有宜人的香气及较低的香气阈值，对成茶香气品质有着重要影响。挥发性萜类化合物往往含有1个甚至多个手性碳原子，存在香气特性完全不同的对映异构体，如S-(+)-芳樟醇具有甜香及橙花香，香气阈值为7.4μg•L-1，R-(-)-芳樟醇具有木香和类似薰衣草的香气特征，香气阈值为0.8μg•L-1；S-(-)-柠檬烯呈现柠檬香气，而R-(+)-柠檬烯则具有松脂气味。鉴于不同产区的红茶在香气品质上存在较大差异，其香气中萜类化合物对映异构体比例及含量也很可能会具有一定的地域特征性，非常适合作为茶叶产地判别模型的关键变量。然而，由于过去分析手段的限制及缺乏对茶叶中手性化合物的科学认知，目前还未有基于手性定量分析技术的茶叶产地判别方法的相关文献或专利报道。偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）是一种用于判别分析的多变量统计分析方法，其原理是对不同处理样本（如观测样本、对照样本）的特性分别进行训练，产生训练集，并检验训练集的可信度。PLS-DA是近年来应用实际需要而产生和发展的一个具有广泛使用性的新型多元统计分析方法，是多元线性回归、主成分分析和典型相关分析的有机结合。采用该统计方法，在构造因素时考虑到了辅助矩阵以代码形式提供的类成员信息，因此具有高效的预测及鉴别能力。目前，在茶叶产地鉴别领域还未有用手性定量分析技术结合PLS-DA的相关报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术旨在提供一种客观、可量化且便捷的红茶产地判别方法。本专利技术采用手性定量分析技术，仅需查明茶叶香气中若干种常见手性萜类化合物的含量，通过PLS-DA分析即可实现不同产地红茶的快速、有效鉴别。本专利技术采用的技术方案如下：1）不同产地红茶中手性萜类化合物的含量测定收集各不少于5个的不同产地的红茶样品，测定芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、α-松油醇、4-萜品醇、柠檬烯及α-紫罗兰酮对映异构体在红茶中的含量，根据茶叶产地对茶叶进行分组，依次按列发布所获得的萜类化合物对映异构体含量，导入EXCEL电子表格中；2）不同产地红茶的PLS-DA模型的建立及验证将萜类化合物对映异构体的含量数据导入Simca-p11.5软件，选择校正集样本，以萜类化合物含量矩阵为自变量，产地分类信息为观察变量，建立校正集的偏最小二乘法判别分析PLS-DA模型；对已建立的PLS-DA模型进行置换检验试验，验证模型是否存在“过拟合”现象；将验证集里的茶叶样品代入到PLS-DA模型中，检验其判别准确率；3）未知红茶样品的产地预测依照步骤1）对未知产地的红茶样品中手性萜类化合物进行定量分析，将数据导入已建立的PLS-DA预测模型中，依照步骤2）代入已建立的红茶产地判别模型中，计算该茶样在每个Class中的分类变量值Ypredict，当某Class中的Ypredict＞0.5，且偏差＜0.5，则判定该红茶属于该Class对应的产地。进一步的，所述步骤1）具体包括以下步骤：a）手性萜类化合物的定量工作曲线绘制采用手性气相色谱-质谱联用技术分离芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、4-萜品醇、α-松油醇、柠檬烯及α-紫罗兰酮等挥发性萜类化合物标准品的相应对映异构体，记录每个化合物的保留时间、特征峰离子及定量离子；配置一系列不同浓度梯度的上述化合物的混合溶液，分别取10μL于已预处理过的空白茶样中，顶空固相微萃取法结合手性气质联用技术分析空白茶样中挥发出的混合标准品；建立各萜类化合物对映异构体浓度与定量离子峰面积间的线性方程，从而绘制出芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、4-萜品醇、α-松油醇、柠檬烯及α-紫罗兰酮对映异构体的定量工作曲线；b）不同产地中红茶样品中手性萜类化合物的含量测定采用与步骤a）相同的顶空固相微萃取条件萃取不同产地红茶的香气成分，依照与步骤a）相同的GC-MS方法分析红茶中的香气成分；利用步骤a）中记录的特征峰离子及保留时间定性出不同茶叶中含有的目标萜类化合物对映异构体，并记录其定量离子峰面积；将峰面积分别代入到步骤a）建立的工作曲线，从而计算出芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、α-松油醇、4-萜品醇、柠檬烯及α-紫罗兰酮对映异构体在不同产地红茶中的含量；将获得的数据按产地分类导入EXCEL表。进一步的，所述步骤2）具体包括以下步骤：a）将所有茶叶样品分为两个子集，大部分样本用于建立校正集参与建模，且校正集样本需涵盖所有的茶叶产地；剩下的小部分样本用于验证模型的准确性，作为验证集；b）将含有手性萜类化合物含量的EXCEL数据表导入Simca-p11.5软件，将校正集里的样本按产地分类，设为class1-n，其中n为产地数，任意设定数字对应的产地；c）将已知的不同产地红茶的萜类化合物含量矩阵设为自变量X，产地分类信息设为观察变量Y，通过该软件的自动拟合功能，建立PLS-DA模型；d）对获得的PLS-DA模型进行精制，若某样本不在95%的置信区间内，则说明该样本代表性不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于手性定量分析技术的红茶产地判别方法，其特征包括以下步骤：1）不同产地红茶中手性萜类化合物的含量测定收集各不少于5个的不同产地的红茶样品，测定芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、α‑松油醇、4‑萜品醇、柠檬烯及α‑紫罗兰酮对映异构体在红茶中的含量，根据茶叶产地对茶叶进行分组，依次按列发布所获得的萜类化合物对映异构体含量，导入EXCEL电子表格中；2）不同产地红茶的PLS‑DA模型的建立及验证将萜类化合物对映异构体的含量数据导入Simca‑p 11.5软件，选择校正集样本，以萜类化合物含量矩阵为自变量，产地分类信息为观察变量，建立校正集的偏最小二乘法判别分析PLS‑DA模型；对已建立的PLS‑DA模型进行置换检验试验，验证模型是否存在“过拟合”现象；将验证集里的茶叶样品代入到PLS‑DA模型中，检验其判别准确率；3）未知红茶样品的产地预测依照步骤1）对未知产地的红茶样品中手性萜类化合物进行定量分析，将数据导入已建立的PLS‑DA预测模型中，依照步骤2）代入已建立的红茶产地判别模型中，计算该茶样在每个Class中的分类变量值Y

【技术特征摘要】
1.一种基于手性定量分析技术的红茶产地判别方法，其特征包括以下步骤：1）不同产地红茶中手性萜类化合物的含量测定收集各不少于5个的不同产地的红茶样品，测定芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、α-松油醇、4-萜品醇、柠檬烯及α-紫罗兰酮对映异构体在红茶中的含量，根据茶叶产地对茶叶进行分组，依次按列发布所获得的萜类化合物对映异构体含量，导入EXCEL电子表格中；2）不同产地红茶的PLS-DA模型的建立及验证将萜类化合物对映异构体的含量数据导入Simca-p11.5软件，选择校正集样本，以萜类化合物含量矩阵为自变量，产地分类信息为观察变量，建立校正集的偏最小二乘法判别分析PLS-DA模型；对已建立的PLS-DA模型进行置换检验试验，验证模型是否存在“过拟合”现象；将验证集里的茶叶样品代入到PLS-DA模型中，检验其判别准确率；3）未知红茶样品的产地预测依照步骤1）对未知产地的红茶样品中手性萜类化合物进行定量分析，将数据导入已建立的PLS-DA预测模型中，依照步骤2）代入已建立的红茶产地判别模型中，计算该茶样在每个Class中的分类变量值Ypredict，当某Class中的Ypredict＞0.5，且偏差＜0.5，则判定该红茶属于该Class对应的产地。2.根据权利要求1所述的一种基于手性定量分析技术的红茶产地判别方法，其特征在于所述步骤1）具体包括以下步骤：a）手性萜类化合物的定量工作曲线绘制采用手性气相色谱-质谱联用技术分离芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、4-萜品醇、α-松油醇、柠檬烯及α-紫罗兰酮等挥发性萜类化合物标准品的相应对映异构体，记录每个化合物的保留时间、特征峰离子及定量离子；配置一系列不同浓度梯度的上述化合物的混合溶液，分别取10μL于已预处理过的空白茶样中，顶空固相微萃取法结合手性气质联用技术分析空白茶样中挥发出的混合标准品；建立各萜类化合物对映异构体浓度与定量离子峰面积间的线性方程，从而绘制出芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、4-萜品醇、α-松油醇、柠檬烯及α-紫罗兰酮对映异构体的定量工作曲线；b）不同产地中红茶样品中手性萜类化合物的含量测定采用与步骤a）相同的顶空固相微萃取条件萃取不同产地红茶的香气成分，依照与步骤a）相同的GC-MS方法分析红茶中的香气成分；利用步骤a）中记录的特征峰离子及保留时间定性出不同茶叶中含有的目标萜类化合物对映异构体，并记录其定量离子峰面积；将峰面积分别代入到步骤a）建立的工作曲线，从而计算出芳樟醇、芳樟醇氧化物（A、B、C、D）、α-松油醇、4-萜品醇、柠檬烯及α-紫罗兰酮对映异构体在不同产地红茶中的含量；将获得的数据按产地分类导入EXCEL表。3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荫，吕海鹏，林智，邵晨阳，穆兵，康受姈，戴伟东，张悦，谭俊峰，郭丽，彭群华，
申请(专利权)人：中国农业科学院茶叶研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33