CN106841493A - 一种基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法，具体步骤如下：步骤一，采集样品，建立建模样品集；步骤二，采用稳定同位素质谱技术测定真实产地东方美人茶样品的δ13C、δ15N、δD、δ18O值，构建真实产地东方美人茶的碳、氮、氢、氧稳定同位素比率数据库；步骤三，建立分析模型；步骤四，对待测样品进行δ13C、δ15N、δD、δ18O值的测定，再将测得值与数据库样本的δ13C、δ15N、δD、δ18O值进行显著性差异分析，即可得到结果。本发明利用碳、氮、氢和氧稳定同位素比率建立东方美人茶原产地数据库，并通过稳定同位素数据库对茶叶原产地进行鉴别，以达到保护东方美人茶传统文化的目的。

Description

一种基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法
技术领域
本发明涉及茶领域，具体是一种基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法。
背景技术
东方美人茶学名“白毫乌龙”，当地土名“膨风茶”，是台湾北埔、峨眉乡客家庄的特产。该茶树生长于低海拔丘陵，使用传统的耕种方式，种植30年至70年树龄的“青心大冇茶”所生，因蕴含自然而淡雅的花香、果香、蜜香，令人一尝难忘，回味无穷。东方美人茶在上世纪70年代以前，盛行一时，但后来随经济发展工业化与都市化，这项在地特产与传统制茶工艺逐渐式微。近年来真正原乡所产的“东方美人茶”已十分稀少、珍贵，坊间所贩卖的大多为非原产地、传统种茶、制茶工艺的仿冒品，甚至是添加人工香精伪品。所以利用稳定同位素产地溯源鉴识科技保，护其传统文化以及生产者与消费者利益，并保护原生态环境，以科技手段鉴识产品溯源，有其附加价值。茶叶产品的产地是价格和质量的保证，产原地证明非常重要。但原产地来源十分难以鉴别，传统的生物、理化或者感官判断都存在局限性；原产地认证也仅仅是生产履历文件审查，对于产品本身缺乏科学的检测鉴定手段，这就为人们辨认原产地带来了困难。稳定同位素比率测试（SIRA）原理是利用地表上自然化学性质的不同，对于茶叶产品，该技术聚焦于主要来源于灌溉水的氢氧元素、主要来源于二氧化碳的碳元素和主要来源于土壤以及种植期间所使用的肥料和养料的氮元素，但是尚未有利用此种技术的茶叶地辨别方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法，具体步骤如下：
步骤一，采集样品，建立建模样品集；
步骤二，采用稳定同位素质谱技术测定真实产地东方美人茶样品的δ13C、δ15N、δD、δ18O值，构建真实产地东方美人茶的碳、氮、氢、氧稳定同位素比率数据库；
步骤三，建立分析模型；
步骤四，对待测样品进行δ13C、δ15N、δD、δ18O值的测定，再将测得值与数据库样本的δ13C、δ15N、δD、δ18O值进行显著性差异分析，即可得到结果。
作为本发明进一步的方案：步骤四中将待测样品进行前处理，前处理的步骤为将样品放入干燥的样品瓶中在零下55摄氏度和35Pa的压力下进行冷冻干燥，干燥后的样品球磨成粉末并且过120目筛。
作为本发明再进一步的方案：建模样品集的采集地在新竹县北埔和峨眉的东方美人茶产区，包括十方禅林、赤柯坪、忠胜村、二竂神木和番婆坑5个样品区。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用碳、氮、氢和氧稳定同位素比率建立东方美人茶原产地数据库，并通过稳定同位素数据库对茶叶原产地进行鉴别，以达到保护东方美人茶传统文化的目的。
附图说明
图1为基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法中东方美人茶各采样点δ13C箱线图。
图2为基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法中东方美人茶各采样点δ15N箱线图。
图3为基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法中东方美人茶各采样点δD箱线图。
图4为基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法中东方美人茶各采样点δ18O箱线图。
图5为基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法中不同采集地点的东方美人茶4种稳定同位素判别分析结果。
图6为基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法中未剔除二寮神木样品的未知茶叶比对判别分析图。
图7为基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法中剔除二寮神木样品的未知茶叶比对判别分析图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法，具体步骤如下：
步骤一，采集样品，建立建模样品集；
步骤二，采用稳定同位素质谱技术测定真实产地东方美人茶样品的δ13C、δ15N、δD、δ18O值，构建真实产地东方美人茶的碳、氮、氢、氧稳定同位素比率数据库；
步骤三，建立分析模型；
步骤四，采集待测样品，取5g样品放入一个干净干燥的样品瓶中冷冻干燥，冷冻干燥机条件为零下55摄氏度和35Pa，干燥后的样品球磨成均一粉末并且过120目筛，将冻干的样品2.5mg，放于8mm×5mm锡杯中，密封备用，每个样品制备3个，作为东方美人茶中稳定碳同位素比值（13C/12C）和氮同位素比值（15N/14N）的待测样品；称取冻干的样品1.0mg，放于6mm×4mm银杯中，密封备用，每个样品制备4个，作为东方美人茶中稳定氧同位素比值（18O/16O）的待测样品；称取冻干的样品1.0mg，放于6mm×4mm银杯中，平衡24小时后，密封备用，每个样品制备4个，作为东方美人茶中稳定氢同位素比值（D/1H）的待测样品；
步骤五，进行稳定碳、氮同位素比率检测：将待测样品放置于元素分析仪进样器中，样品由自动进样器引入燃烧管、还原管和吸水阱后转化为纯净干燥的N2和CO2，经色谱柱分离后，第一个通过色谱柱的气体是N2，第二个通过色谱柱的气体是CO2，分别进入质谱仪，然后进行测量同位素比率，元素分析仪参数：氦气载气流量为65ml/min，氧化炉温度为1000℃，还原炉温度为600℃，色谱柱温度为65℃；
步骤六，进行稳定氢、氧同位素比率检测：将待测样品由自动进样器引入裂解管和二氧化碳吸收阱后转化为纯净干燥的H2或CO进入质谱仪，然后进行测量同位素比率，元素分析仪参数：氦气载气流量为80ml/min，裂解炉温度为1350℃，色谱柱温度为30℃；样品上机测试中，采用两点标准漂移校正模式安排测试序列，测试序列的开始和结束各测定一次参考物质，序列中每隔12个测试再次测定一次参考物质，以对设备漂移和批内变异进行修正；在每批测试序列开始设置线性参考物质测试，如果在数据处理时计算出有显著的线性，特别是样品峰面积与参考物质峰面积有显著差异性，则需要利用线性因子进行修正；每批测试测定一次质控样品；
步骤七，再将测得值与数据库样本的δ13C、δ15N、δD、δ18O值进行显著性差异分析，即可得到结果。
稳定同位素比率计算公式
δsample = ([Rsample – Rstd]/Rstd) x 1000 ‰
式中：
Rsample指样品中的次要同位素与主要同位素的比。即13C/12C，15N/14N，18O/16O，D/1H。Rstd指已知参考样中的次要同位素与主要同位素的比。国际标准样中，δ15N以大气为标准，δ13C以国际标准的V-PDB为基准，δ18O和δD以平均海洋水（SMOW）为基准。Callistocontinuous flow IRMS software version 10.100.72 软件用于同位素值的计算和数据获取，数据处理采用XLstat software进行分析。
通过元素分析仪与稳定同位素质谱联用（EA-IRMS），得到29个茶叶样本的碳、氮稳定同位素比率，如表1
表 1 东方美人茶碳、氮稳定同位素均值及标准差
Table 1 Mean and standard deviation of δ13C and δ15N of Oriental Beautytea
从表1中可以看出，所测定的29个东方美人茶的δ13C范围在-27.62‰~-24.24‰之间，均值为-26.20‰。δ15N的范围在1.59~6.18之间，均值为3.25。样品分别来自5个区域，参阅图1-2，每个样品的δ13C、δ15N并没有明显的变化。
通过高温裂解元素分析仪与稳定同位素质谱联用（HTEA-IRMS），得到29个茶叶样本的氢、氧稳定同位素比率，见表2
表 2 东方美人茶氢、氧稳定同位素均值及标准差
Table 2 Mean and standard deviation of δ2H and δ18O of Oriental Beauty tea
样品编号 采样地点 n=2, AD n>3, SD n n=2, AD n>3, SD n
102TW0001 Shi Fang(十方) -52.40 1.20 3 23.82 0.08 3
102TW0002 Shi Fang(十方) -54.91 0.19 3 23.06 0.15 3
102TW0003 Shi Fang(十方) -61.48 0.55 3 24.77 0.24 3
102TW0004 Shi Fang(十方) -53.21 0.74 3 24.37 0.24 3
102TW0005 Shi Fang(十方) -52.54 0.98 3 24.09 0.15 3
102TW0006 Shi Fang(十方) -58.33 0.83 3 24.89 0.29 3
102TW0007 Shi Fang(十方) -58.38 3.06 3 24.44 0.28 3
102TW0008 Shi Fang(十方) -55.68 0.55 3 26.40 0.41 3
102TW0009 Shi Fang(十方) -53.57 2.07 3 25.48 0.29 3
102TW0010 Chi Ke Ping (赤柯坪) -47.25 1.19 3 26.04 0.23 3
102TW0011 Chi Ke Ping (赤柯坪) -46.75 1.76 3 25.22 0.15 3
102TW0012 Chi Ke Ping (赤柯坪) -50.52 1.18 3 25.43 0.12 3
102TW0013 Chi Ke Ping (赤柯坪) -49.17 1.35 3 25.22 0.51 3
102TW0014 Chi Ke Ping (赤柯坪) -46.32 2.44 3 25.96 0.60 3
102TW0015 Zhong Sheng Cun (忠胜村) -41.09 2.55 3 24.73 0.37 3
102TW0016 Zhong Sheng Cun (忠胜村) -48.23 1.41 3 24.09 0.16 3
102TW0017 Zhong Sheng Cun (忠胜村) -47.11 0.73 3 23.97 0.31 3
102TW0018 Zhong Sheng Cun (忠胜村) -46.43 2.59 3 24.71 0.04 3
102TW0019 Zhong Sheng Cun (忠胜村) -45.51 1.40 3 24.18 0.26 3
102TW0020 Zhong Sheng Cun (忠胜村) -45.02 0.70 3 25.36 0.38 3
102TW0021 Zhong Sheng Cun (忠胜村) -47.26 2.60 3 23.01 0.23 3
102TW0022 Er Liao Shen Mu（二寮神木） -47.48 2.85 3 23.33 0.32 3
102TW0023 Er Liao Shen Mu（二寮神木） -45.88 0.34 3 24.19 0.28 3
102TW0024 Er Liao Shen Mu（二寮神木） -53.44 1.24 3 23.74 0.20 3
102TW0025 Fan Po Keng(番婆坑) -47.63 1.49 3 23.73 0.35 3
102TW0026 Fan Po Keng(番婆坑) -49.30 0.65 3 24.49 0.16 3
102TW0027 Fan Po Keng(番婆坑) -46.35 1.35 3 23.35 0.11 3
102TW0028 Fan Po Keng(番婆坑) -49.77 1.07 3 24.41 0.07 3
102TW0029 Fan Po Keng(番婆坑) -47.02 0.80 3 25.44 0.16 3
从表2中可以看出，所测定的29个东方美人茶的δD范围在-61.48‰~-41.09‰之间，均值为-49.932‰。其中十方采样点的δD与其他4个地点有较明显差异。δ18O的范围在23.01~26.40之间，均值为24.55。其中赤柯坪采样点的δ18O与其他4个地点有较明显差异。
产地溯源分析：将以上5个产区的检测结果利用判别分析（discriminantanalysis，DA）方法进行处理。其中，二寮神木一个样本被误判至十方产地，其他全部正确，正确率为96.55%，见表3。
表3不同采集地点的东方美人茶4种稳定同位素判别分析结果
Table 3 Discriminant analysis of Oriental Beauty Tea
为了检测碳、氮、氢、氧4种稳定同位素比值分析在东方美人茶产地溯源中的有效性，随机购买了5个北埔、峨眉以外产地的茶叶样本，利用本方法分别测定了其碳、氮、氢、氧同位素比率。并与29个采集样本数据一起进行判别分析，东方美人茶100%判定正确，未知样本判定正确率仅为60%，见表4。
表 4 未知茶叶比对判别分析结果-1
Table 5 Unknown samples discriminant analysis-1
from \ to 东方美人茶 未知样本 合计 正确率
东方美人茶 29 0 29 100.00%
未知样本 2 3 5 60.00%
合计 31 3 34 94.12%
后续在现场确认后发现二寮神木茶园周围是橘子园，当地农民使用大量化学肥料，造成该地点土壤受到肥料影响，以致茶叶样本测试结果与其他4个地点不一致，于是剔除二寮神木后，将未知样本与剩下的26个采集数据进行判别分析，正确率为100%，见表5。
表5 未知茶叶比对判别分析结果-2
Table 5 Unknown samples discriminant analysis -2
from \ to 东方美人茶 未知样本 合计 正确率
东方美人茶 26 0 26 100.00%
未知样本 0 5 5 100.00%
合计 26 5 31 100.00%
结果表明，北埔、峨眉以外其他产地的茶叶样本各采集的茶叶样本能与产地采集的东方美人茶明显区分，说明碳、氮、氢、氧四种稳定同位素能用于茶叶的产地溯源分析。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，采集样品，建立建模样品集；
步骤二，采用稳定同位素质谱技术测定真实产地东方美人茶样品的δ13C、δ15N、δD、δ18O值，构建真实产地东方美人茶的碳、氮、氢、氧稳定同位素比率数据库；
步骤三，建立分析模型；
步骤四，对待测样品进行δ13C、δ15N、δD、δ18O值的测定，再将测得值与数据库样本的δ13C、δ15N、δD、δ18O值进行显著性差异分析，即可得到结果。
2.根据权利要求1所述的基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法，其特征在于，所述步骤四中将待测样品进行前处理，前处理的步骤为将样品放入干燥的样品瓶中在零下55摄氏度和35Pa的压力下进行冷冻干燥，干燥后的样品球磨成粉末并且过120目筛。
3.根据权利要求1或2所述的基于稳定同位素比率差异的东方美人茶产地判别方法，其特征在于，所述建模样品集的采集地在新竹县北埔和峨眉的东方美人茶产区，包括十方禅林、赤柯坪、忠胜村、二竂神木和番婆坑5个样品区。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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