陽學文

（萍鄉(xiāng)學院，江西萍鄉(xiāng)337055）

淺析化學計量學方法在茶葉成分鑒定中的應用

陽學文

（萍鄉(xiāng)學院，江西萍鄉(xiāng)337055）

近幾年，國內(nèi)市場對茶葉的需求量不斷加大。茶葉種植面積也在不斷擴大。另外，茶葉對人體的保健功能也逐漸受到重視。因此，人們開始對茶葉的成分進行了更為細致的研究。同時，由于環(huán)境污染的加劇，對茶葉的受污染情況進行了解，也需要從茶葉的成分鑒定入手?；瘜W計量學的方法，即是對茶葉內(nèi)所含成分的鑒定分析方法之一。本文全面闡述了化學計量法的原理、內(nèi)容、應用。重點分析了化學計量學方法在茶葉成分鑒定中的優(yōu)越性。最后，通過實例論證，簡述了化學計量學方法在茶葉成分檢測中的流程。

化學計量學；茶葉成分；鑒定；應用

化學計量學相對客觀、理性，在化學成分檢測中，被廣泛應用。在茶葉成分的鑒定中也有化學計量學的身影。通過化學計量學的方法，人們能很方便地得出區(qū)域范圍內(nèi)茶葉的化學成分，從而在營養(yǎng)學角度和健康學角度，對茶葉的基本情況有一定的了解和判斷。

1 化學計量學方法的應用

利用分析化學對物質(zhì)成分進行鑒定是一般的檢測方法。而化學計量學則是根據(jù)化學反應中的主要數(shù)據(jù)進行匯總，并從中提取出反映一定現(xiàn)象的有效數(shù)值，進而評估和測試。

1.1 化學計量學的原理

化學學科發(fā)展歷經(jīng)了幾個世紀，但化學計量學的誕生相對較晚。傳統(tǒng)的化學，主要包含了化學實驗的前期過程和化學實驗本身的步驟，注重實驗的環(huán)境和方法環(huán)節(jié)，而對于得出的化學數(shù)據(jù)卻缺乏足夠的認知和分析?；瘜W計量學的出現(xiàn)就是為了解決這個問題。從概念性的角度來看，化學計量學就是通過化學反應，得出的數(shù)據(jù)進行匯總和分析，并得出一定的結(jié)論?；瘜W計量學應用的原理如下，即將化學反應規(guī)律和化學反應方程式，作為主要的根本性措施。然后，收集化學反應測量的數(shù)據(jù)。最后再利用計算機、統(tǒng)計學原理等，對前述的數(shù)據(jù)進行讀取信息。在上世紀七十年代，歐洲的化學家首先提出了利用這些原理，來解決化學中的科研問題?；瘜W計量學開始成為一個分支學科。在近代社會得到迅速的發(fā)展。1.2化學計量學方法的主要內(nèi)容

傳統(tǒng)的化學只注重如何得到化學實驗數(shù)據(jù)。而化學計量學則注重實驗后的處理，即將得到的數(shù)據(jù)進行信息轉(zhuǎn)化。因此，我們使用化學計量學方法，看重的就是其能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行信息轉(zhuǎn)化。例如：在對茶葉的成分進行檢測中，需要使用化學計量學方法，選擇合適的實驗模型、實驗用具并嚴格控制檢測的實驗過程步驟，從而保證數(shù)據(jù)的科學、合理、真實。最終，假定我們檢測出該茶葉中含有大量的硒元素，這是傳統(tǒng)化學的工作。鋪墊工作完成了，下面就該化學計量學方法登場產(chǎn)生作用了。從實驗得出的數(shù)據(jù)中，我們可以將其與人體細胞所含化學成分作比較。硒元素在人體內(nèi)可以防止細胞老化，從而延緩人體的衰老，預防身體器官機能的下降。從而得出，該茶葉對人體有益壽延年的功效，根據(jù)人體每天所需硒元素的不同，可以每天取固定數(shù)量的茶葉作為飲品。

1.3 化學計量學方法在生活中的應用

化學在生活中應用很廣泛，化學計量學方法的用途就有多廣泛。通過其對化學數(shù)據(jù)的處理，可以使人們更加對某種物質(zhì)有著具體深入的了解。例如：隨著食品安全越來越受到人們的關(guān)注，相關(guān)政府部門定期對市場上出售的農(nóng)作物，進行農(nóng)藥檢測已經(jīng)成為常態(tài)，降低對人體健康危害的風險。如果在對某玉米的農(nóng)藥殘留檢測中，測出含有C12H14Cl2N2的成分，這是傳統(tǒng)化學實驗的機理和功勞。但是對于普通消費者來說，究竟其是怎樣的化學成分，對人體有何危害，則不得而知。通過化學計量學方法，從數(shù)據(jù)庫中比對得出主要成分是1-1-二甲基-4-4-聯(lián)吡啶陽離子鹽。這是構(gòu)成“百草枯”的主要成分，是一種農(nóng)藥劇毒產(chǎn)品，對人的傷害極大，致死率高。并根據(jù)含量的數(shù)量，得出該批玉米不合格的結(jié)論。

2 化學計量學方法在茶葉成分中的檢測分析

茶葉也屬于人們可以飲用食用的農(nóng)作物產(chǎn)品，因此也適用化學計量學進行測量和提取信息的范疇。對茶葉的檢測主要是內(nèi)含化學成分的檢測。

2.1 茶葉的主要功能性成分

構(gòu)成茶葉的成分有很多，其中包括有水分和蛋白質(zhì)，造成顏色呈現(xiàn)的成分還有葉綠素、胡蘿卜素等等。茶葉中的大部分成分是茶多酚。例如：兒茶素等各自氧化縮合物。茶多酚溶于水的性質(zhì)非常好，很容易被人吸收。其對人體的健康的重要作用明顯，能夠預防心血管疾病。一談起茶，人們常說其對健康有好處，更多的原因即來源于此。其次，還有色素類成分，如β-胡蘿卜素等，這些天然的色素使茶葉呈現(xiàn)出綠色、紅色、褐色等不同的顏色，同時也能夠?qū)θ梭w起到一定的保健作用，胡蘿卜素就有提高免疫力的效果。第三類功能性成分就是各類微量元素。其中含量相對較多的就是鋅、硒、錳等元素。這些微量元素都是人體所必需。

2.2 化學計量學方法在茶葉成分鑒定中的優(yōu)越性

鑒定茶葉成分時，使用化學計量學方法，有較多的優(yōu)越性。首先，化學計量學方法簡便、高效。雖然對茶葉成分的鑒定過程，有可能還是使用的傳統(tǒng)的化學實驗鑒定方法。但是，在對實驗結(jié)果的處理上，化學計量學方法使實驗結(jié)果更加條理和簡單易懂，不需要額外的增加實驗步驟和負擔，即可得出合理的成分鑒定結(jié)論；其次，是化學計量學方法的科學性。化學計量學綜合運用了計算機技術(shù)和統(tǒng)計學原理，對于實驗結(jié)果，能夠在較短的時間內(nèi)從海量的數(shù)據(jù)庫中尋找對比、差距、來源，從而得出客觀、公正的數(shù)據(jù)信息結(jié)果；最后，化學計量學鑒定的全面性。茶葉有較長的種植歷史。但是在過程中，時至今日，難免受到環(huán)境污染的影響，茶葉內(nèi)除了本身所含的化學成分外，還有可能摻雜了重金屬超標、農(nóng)藥殘留超標等問題。使用化學計量學方法，能夠在鑒定茶葉功能性成分的同時，得出有害物質(zhì)的成分比例。

3 化學計量學方法在茶葉成分中的鑒定

目前，用化學計量學的方法來鑒定茶葉中的成分，技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟。但是，在數(shù)據(jù)庫等化學計量學數(shù)據(jù)存儲及應用方面，還能有進一步研究的價值和空間。

3.1 化學計量學方法在茶葉成分中的一般步驟

我們最常用的化學計量學方法，可以對化學成分進行主分量分析以及利用偏最小二乘法的原理等等。在這里，我們以化學計量學方法來鑒定茶葉中所含的成分。

3.1.1 前期準備

在化學計量學方法鑒定茶葉成分前。首先應當合理準備樣本，即茶葉。對茶葉的選擇應使用統(tǒng)計學中的抽樣統(tǒng)計。因為我們不可能一次性把一片茶園內(nèi)的茶葉都進行鑒定。同時，考慮到光照、水分、土壤成分等不同，個體間又存在差異，因此，還需要盡可能多的收集茶葉樣本。比較常規(guī)的做法是，以某片種植茶葉的茶園為例，在茶園的中心位置、周邊位置以及其他區(qū)域位置，各選擇一定的茶葉作為數(shù)據(jù)收集樣本，最后根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)來判斷誤差和平均值，以保證茶葉成分鑒定結(jié)果的有效性。

3.1.2 檢測中期

在對茶葉選好樣本后，應當選擇合理的茶葉成分鑒定模式。比較簡單的檢測方法可以選擇使用光譜儀進行分析，方便快捷，操作簡單。而手動操作的檢測方法，就需要通過化學實驗來進行鑒定。這里以手動操作方法為例，先對茶葉的基本構(gòu)成元素進行定性，我們通常用的方法是鈉熔法，不斷縮小檢測范圍，確定茶葉中所含的基本元素；然后，就是對所含元素的數(shù)量進行檢測，一般會用到元素分析儀，對茶葉中的碳、氫、鈉等化學物質(zhì)進行定量分析；最后，根據(jù)原子比I=元素含量U/原子量P× 100%的公式，來計算并確定出各元素的組成比例。

3.1.3 檢測后期

在主分量分析方法的作用下，得出各元素相關(guān)變量。然后使用高等代數(shù)的線性轉(zhuǎn)化方式。在保持變量總方差不變的前提下，使第一變量的方差最大，從而得出茶葉成分中的第一主成份。以此類推，直到完全標明茶葉中各類成分及其比例。在求解相關(guān)系數(shù)矩陣特征根時，假設(shè)Pi作為特征根貢獻率，S1、S2等分別為系數(shù)。則Pi=Si/（S1+S2+……+Si）。最后，根據(jù)特征根來介紹茶葉內(nèi)的化學元素成分意義。

3.2 化學計量學方法在茶葉成分中的實例分析

絕大多數(shù)常見的茶葉類型已經(jīng)通過化學計量學的方法進行了成分鑒定，茶葉的新品種或者變種需要利用化學計量學方法來進行成分鑒定，因此，茶葉成分的比例掌握也已經(jīng)相對比較明晰。隨著重金屬和農(nóng)藥對茶葉的污染加劇，利用化學計量學方法，檢測茶葉中的有毒化學成分成為新的應用方式。通過檢測重金屬和農(nóng)藥在茶葉中的殘留，可以為消費者選購茶葉提供參考。

3.3 化學計量學方法在茶葉成分檢測中的展望

建立一個龐大而豐富的數(shù)據(jù)庫，這是化學計量學得以實施的保障。在當今互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的情況下，社會進入了“大數(shù)據(jù)”時代，為化學計量學方法鑒定茶葉成分提供了更為快速、更為龐大的應用分析數(shù)據(jù)庫。未來將使茶葉成分的鑒定更加復雜和多元化，提供的鑒定結(jié)果也更加準確，指導意義也將更權(quán)威。

4 結(jié)論

用化學計量學方法來鑒定茶葉成分有其必要性。在鑒定的過程中，需要合理選擇茶葉樣本，科學選擇測定模式方法，并對實驗數(shù)據(jù)應用化學計量學方法進行分析，得出最終結(jié)果。隨著“大數(shù)據(jù)”時代的發(fā)展，未來化學計量學方法在鑒定茶葉成分中將有更大的作為和空間。

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陽學文（1973-），女，江西萍鄉(xiāng)人，碩士研究生，講師，研究方向：化學。