基于多元素稳定同位素及其比值特征的茶叶产品证实技术研究

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食品认证已经引起了全世界的关注,品牌保护、错贴标签、产地错配是食品认证的重要参数。茶是世界上最常见的饮料之一,人们对茶叶产品的证实一直很感兴趣。茶叶产品的配方、生产年份和产地是茶叶产品证实最关注的的几个方面。迫切需要加强对茶叶产品的证实,使用判别性的科学技术来管理和验证。采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、元素分析仪-稳定同位素比率质谱仪(EA-IRMS)和气相色谱-燃烧-稳定同位素比值质谱仪(GC-C-IRMS)方法对不同配方的重庆沱茶产品、2014年至2018年5个年份普洱茶茶样和永川、秀山、万州、江津、荣昌和宜宾6个产地的茶叶样本的矿质元素及其稳定同位素、多稳定同位素比值和咖啡碱及6种主要游离态氨基酸的δ13C和δ15N指纹进行了分析。对茶叶产品中这些指标的变化规律及机制进行了分析,对结合矿质元素及其稳定同位素、多稳定同位素比值和咖啡碱及6种主要游离态氨基酸的δ13C和δ15N指纹对茶叶产品(配方、生产年份和产地)的证实可行性和效果进行了研究,继而建立茶叶产品证实技术体系和指标体系。四种方法在茶叶中具有较好的适用性,灵敏度高,线性范围宽,精密度和准确度良好。不同配方、不同生产年份和不同产地的茶叶中矿质元素及其稳定同位素具有显著性差异(P<0.05),具有各自不同的矿质元素及其稳定同位素指纹特征。采用矿质元素及其稳定同位素指纹技术对茶叶产品证实是可行的。各模型预测准确率达到90%以上,验证准确率达到88%以上。LDA和BP-ANN证实性能最优。114Cd、95Mo和85Rb是证实不同配方茶样最重要的化学标记;Mn、68Zn和203Tl是证实不同生产年份茶样最重要的化学标记;86Sr和112Cd是证实不同产地茶样最重要的化学标记;可作为茶叶产品证实的有效的指标体系。不同配方、不同生产年份和不同产地的茶叶具有不同的多稳定同位素比值指纹特征,采用稳定同位素比值指纹技术对茶叶产品的证实是可行的。各模型预测准确率达到90%以上,验证准确率达到85%以上。LDA和BP-ANN证实性能最优。因此,多稳定同位素比值组合建立的判别模型可以有效的进行茶叶产品证实。使不同配方的重庆沱茶证实的最重要的化学标记为δ2H、18O、98Mo/95Mo、96Mo/95Mo和98Mo/96Mo;δ2H、δ13C和154Sm/152Sm是不同生产年份茶样证实最重要的化学标记;δ2H、138Ba/137Ba、205Tl/203Tl、δ15N、88Sr/86Sr和154Sm/152Sm为不同产地茶样证实最重要的化学标记;可作为茶叶产品证实的有效的指标体系。茶叶中咖啡碱和6种主要游离态氨基酸的δ13C和δ15N分析方法验证效果好,适合茶叶中分析。不同配方、不同生产年份和不同产地的茶叶具有不同的咖啡碱和6种主要游离态氨基酸的δ13C和δ15N指纹特征,采用咖啡碱和6种主要游离态氨基酸的δ13C和δ15N指纹技术对茶叶产品的证实是可行的。各模型预测准确率达到85%以上,验证准确率达到85%以上。BP-ANN证实性能最优。因此,咖啡碱和6种主要游离态氨基酸的δ13C和δ15N组合建立的判别模型可以有效的进行茶叶产品证实。使不同配方的重庆沱茶样品证实的最重要的化学标记为δ13CSer和δ15NSer;使不同生产年份茶叶样品证实的最重要的化学标记为δ15NThea、δ13CGlu和δ15NGlu;不同产地茶叶样品得到证实的最重要的化学标记为δ15NAla和δ13CThea;可作为茶叶产品证实的有效的指标体系。通过比较不同的指纹特征,发现茶叶产品证实效果的矿质元素及其稳定同位素、多元素稳定同位素比值和咖啡碱及6种主要游离态氨基酸δ13C和δ15N结合组合>矿物元素及其稳定同位素值组合>多稳定同位素比值指标组合>咖啡碱和6种主要游离态氨基酸δ13C和δ15N值组合。矿质元素及其稳定同位素、多元素稳定同位素比值和咖啡碱和6种主要游离态氨基酸δ13C和δ15N结合在茶叶产品证实具有优越性,各模型证实性能相当且优异,能提高整体正确证实率。筛选出95Mo、δ15NSer、133Cs、δ13CSer、Co、85Rb、P、La、172Yb、47Ti/46Ti、112Cd和88Sr/86Sr为结合136个变量证实不同配方茶叶产品的最重要的化学标记,K和85Rb为结合110个变量证实不同生产年份茶叶产品的最重要的化学标记,δ2H为结合134个变量证实不同产地茶叶产品的最重要的化学标记,茶叶产品证实的指标体系进一步筛选并建立。化学计量学方法(HCA、PCA、PLS-DA、BP-ANN和LDA等)是茶叶产品证实指标筛选及判别模型建立不可缺少的数学工具,不同方法对茶叶产品证实效果不一,使用前提条件需要仔细考察。本研究的结果为茶叶产品证实提供了技术支撑;同时,本研究的研究方法和结果对于其他食品,尤其是植源性产品的证实研究亦有重要的借鉴意义。
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