本發(fā)明涉及一種基于光敏性材料水溶性四甲基吡啶基卟啉近紅外光區(qū)全息探針快速對名優(yōu)綠茶原產(chǎn)地溯源的方法

背景技術(shù)：

茶葉起源于中國，經(jīng)中國五千年的傳承，我們對茶的了解也逐漸加深，如今更是傳播到了世界各地，最終發(fā)展成為三大世界無酒精飲品之一。綠茶屬于不發(fā)酵茶，年產(chǎn)量為全國是六大初制茶之首。名優(yōu)綠茶多產(chǎn)于中國西南部，如江浙一帶的龍井、碧螺春；安徽、河南一帶的碧螺春、信陽毛尖；四川一帶的竹葉青；貴州一帶的都勻毛尖、云霧毛尖等。茶葉品質(zhì)影響茶湯的口感風(fēng)味，也關(guān)系著人體健康。目前，國內(nèi)的名優(yōu)綠茶市場，以次充好、以假亂真的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，尤其是利用非原產(chǎn)地綠茶冒充原產(chǎn)地綠茶，這嚴(yán)重影響了名牌綠茶的聲譽，既損害了消費者的利益，也不利于中國名優(yōu)綠茶品牌的建立與維護。因此，發(fā)展快速溯源名優(yōu)綠茶原產(chǎn)地方法具有重要現(xiàn)實意義。綠茶的上乘品種必須兼顧“色，香，味，形”四個方面優(yōu)良，然而僅僅依據(jù)感官評價方法對茶葉的香味，外形，顏色和質(zhì)感區(qū)分名優(yōu)綠茶產(chǎn)區(qū)，其評判結(jié)果依賴經(jīng)驗，容易受到外界以及主觀因素的影響。儀器分析方法也常被用于分析茶葉產(chǎn)區(qū)和品質(zhì)分析，但是色譜類分析方法往往耗時費力，所需試劑較多，難以達到滿足市場上低成本、快速分析的要求。光譜分析中近紅外光譜由于其方便、快捷、高效的特點，具備市場上低成本、快速分析的條件，但其靈敏度不夠高。

卟啉化合物因其具有光敏特性，而且具有較大的平面共軛結(jié)構(gòu)，在400nm-500nm范圍的紫外光譜中有很強的紫外吸收帶，摩爾吸收系數(shù)很大，因此可以用于分析化學(xué)中作為一種穩(wěn)定性良好、靈敏度高的顯色劑來檢測很多種類的金屬離子。此外卟啉化合物也可以作為電化學(xué)或者生物傳感器中的修飾電極，直接或者間接的去檢測一些氨基酸、多肽類等物質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)有文獻方法，基于四甲基吡啶基卟啉近紅外光區(qū)對綠茶品質(zhì)鑒別方法未見報道，本發(fā)明通過利用卟啉分子本身因具有大π共軛環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特征，能通過軸向配位、氫鍵、靜電作用與不同產(chǎn)區(qū)名優(yōu)綠茶成分分子間相互作用，導(dǎo)致不同產(chǎn)區(qū)名優(yōu)綠茶與其作用后光譜變化的靈敏度提高，以達到充分利用其光敏性實現(xiàn)光學(xué)檢測甄別不同產(chǎn)區(qū)的名優(yōu)綠茶的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種卟啉近紅外全息探針判別名優(yōu)綠茶原產(chǎn)地的方法，其特征在于，按如下步驟制得：

(1)四甲基吡啶基卟啉添加到名優(yōu)綠茶樣品的制備；

具體為：首先稱取一定量的四甲基吡啶基卟啉粉末，加水溶解，通過紫外光譜測得吸光度算出其相關(guān)濃度，再取丙酮進行稀釋得到四甲基吡啶基卟啉溶液樣品；再用粉碎綠茶，過200目篩；然后加入的四甲基吡啶基卟啉溶液進入綠茶粉末中，攪拌均勻，最后放入真空干燥24小時后，在紅外燈下研磨，獲得四甲基吡啶基卟啉均勻添加到名優(yōu)綠茶的測試樣品；其中四甲基吡啶基卟啉加入質(zhì)量相對于綠茶粉末質(zhì)量之比為1×10^-5之上；

(2)以均勻混合了四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的綠茶測試樣品進行近紅外光譜掃描；

(3)基于貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別方法溯源名優(yōu)綠茶產(chǎn)地。

步驟(3)中是通過采用貝葉斯概率計算四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的綠茶近紅外全息光譜數(shù)據(jù)，并獲取甄別每種不同產(chǎn)地名優(yōu)綠茶時，能最小分類錯誤率假陽性和假陰性名優(yōu)綠茶產(chǎn)區(qū)的貝葉斯臨界值，然后基于貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別分析方法獲得每種不同產(chǎn)地名優(yōu)綠茶的辨識圖，依據(jù)閾值的接受域，溯源其原產(chǎn)地。

本發(fā)明中四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的名優(yōu)綠茶樣品的光譜采集是以空氣為背景參比，并以均勻混合了四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的綠茶樣品作為被測試樣，充分利用四甲基吡啶基卟啉在近紅外光區(qū)的光敏特性，從而獲取得到的是四甲基吡啶基卟啉與不同產(chǎn)區(qū)綠茶作用后具有不同差異的近紅外光譜。

本發(fā)明中基于貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別方法快速溯源名優(yōu)綠茶產(chǎn)地，是通過采用貝葉斯概率計算四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的綠茶近紅外全息光譜數(shù)據(jù)，并獲取甄別每種不同產(chǎn)地名優(yōu)綠茶時，能最小分類錯誤率假陽性和假陰性名優(yōu)綠茶產(chǎn)區(qū)的貝葉斯臨界值，然后基于貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別分析方法獲得每種不同產(chǎn)地名優(yōu)綠茶的辨識圖，依據(jù)閾值的接收域，溯源其原產(chǎn)地。

本發(fā)明所闡述的基于四甲基吡啶基卟啉近紅外光區(qū)全息探針快速溯源名優(yōu)綠茶原產(chǎn)地的方法，能充分借助光敏性材料四甲基吡啶基卟啉與不同名優(yōu)綠茶作用后的近紅外光區(qū)差異譜，相比直接利用綠茶近紅外光譜，能具有更高的靈敏度和更強的特異性。

附圖說明

圖1為基于甲基吡啶基卟啉與不同名優(yōu)綠茶作用后的近紅外光區(qū)差異譜。(a)六種不同產(chǎn)區(qū)的60個龍井茶測試樣差異譜；(b)四種不同產(chǎn)區(qū)的40個信陽毛尖茶測試樣差異譜

圖2貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別分析方法獲得六種不同產(chǎn)地類別的龍井茶的辨識圖；(a)對第一種產(chǎn)地類別的龍井茶辨識圖；(b)對第二種產(chǎn)地類別的龍井茶辨識圖；(c)對第三種產(chǎn)地類別的龍井茶辨識圖；(d)對第四種產(chǎn)地類別的龍井茶辨識圖；(e)對第五種產(chǎn)地類別的龍井茶辨識圖；(f)對第六種產(chǎn)地類別的龍井茶辨識圖；虛線為臨界值，箭頭方向為閾值接受域。

圖3貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別分析方法獲得四種不同產(chǎn)地類別的信陽毛尖名優(yōu)綠茶的辨識圖；(a)對第一種產(chǎn)地類別的信陽毛尖茶辨識圖；(b)對第二種產(chǎn)地類別的信陽毛尖辨識圖；(c)對第三種產(chǎn)地類別的信陽毛尖辨識圖；(d)對第四種產(chǎn)地類別的信陽毛尖辨識圖；虛線為臨界值，箭頭方向為閾值接受域。

具體實施方式

下面申請人將結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更加清楚地理解本發(fā)明。但以下內(nèi)容不應(yīng)理解為是對本發(fā)明的權(quán)利要求書請求保護范圍的限制。

實施例：

實施例1：基于四甲基吡啶基卟啉近紅外光區(qū)全息探針快速溯源六種龍井茶的原產(chǎn)地

主要儀器：Antaris Ⅱ傅立葉變換近紅外光譜儀；

(1)四甲基吡啶基卟啉添加到六個不同產(chǎn)區(qū)龍井茶樣品的制備；

稱取一定量的四甲基吡啶基卟啉粉末，加入少量水溶解，通過紫外分光光度計測其吸光度算出濃度為1.335×10^-3mol/L，再取一定量丙酮進行稀釋得到四甲基吡啶基卟啉溶液濃度為1.335×10^-4mol/L。將來自種六個不同產(chǎn)區(qū)的龍井茶(六個產(chǎn)區(qū)分別為：西湖、獅峰、新昌、翁家山、富陽、淳安)用轉(zhuǎn)速為25000r/min的高速萬能粉碎機粉碎龍井茶樣品，得到的粗品過200目篩，取0.8g龍井茶粉末，加入0.1ml濃度為1.335×10^-4mol/L的四甲基吡啶基卟啉溶液以及2ml的丙酮溶液混勻，真空干燥24小時后，在紅外燈下進行研磨，使四甲基吡啶基卟啉在龍井茶粉末中混合均勻，從而得到均勻的四甲基吡啶基卟啉的龍井茶測試樣品。

(2)四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的六種不同產(chǎn)區(qū)龍井茶樣品的光譜采集；

取制備得到的50mg四甲基吡啶基卟啉的龍井茶粉樣品置于測量杯中，以空氣為參比，在4000-10000cm^-1波數(shù)范圍進行近紅外光譜掃描，每個不同產(chǎn)區(qū)的龍井茶測試樣品隨機取了10個，共收集了60個四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的龍井茶樣品的全息差異譜，見圖1(a)；

(3)基于貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別方法快速溯源六種龍井茶產(chǎn)地；

對于采集得到的四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的龍井茶樣品的全息差異譜進行隨機劃分，60個四甲基吡啶基卟啉龍井茶樣品差異光譜被劃分為38個訓(xùn)練樣本和22個預(yù)測樣本；采用貝葉斯概率計算四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的龍井茶近紅外全息光譜數(shù)據(jù)，并獲取甄別每種不同產(chǎn)地龍井時，能最小分類錯誤率假陽性和假陰性龍井產(chǎn)區(qū)的貝葉斯臨界值，從而得到六個不同產(chǎn)區(qū)類別的臨界閾值分別為：第一類別西湖龍井為0.5035；第二類別獅峰龍井為0.4989；第三類別新昌龍井為0.4992；第四類別翁家山龍井為0.5045；第五類別富陽龍井為0.5022；第六類別淳安龍井為0.5014。當(dāng)辨識西湖龍井時，大于0.5035這一閾值，則溯源為第一類別西湖龍井；當(dāng)辨識獅峰龍井時，大于0.4989這一閾值，則溯源為第二類別獅峰龍井；當(dāng)辨識新昌龍井時，大于0.4992這一閾值，則溯源為第三類別新昌龍井；當(dāng)辨識翁家山龍井時，大于0.5045這一閾值，則溯源為第四類別翁家山龍井；當(dāng)辨識富陽龍井時，大于0.5022這一閾值，則溯源為第五類別富陽龍井；當(dāng)辨識淳安龍井時，大于0.5014這一閾值，則溯源為第六類別淳安龍井。辨識正確率達到100％，該方法對每一類別的不同產(chǎn)區(qū)龍井茶識別靈敏度和特異性均達到1.

實施例2：基于四甲基吡啶基卟啉近紅外光區(qū)全息探針快速溯源四種信陽毛尖名優(yōu)綠茶的原產(chǎn)地

主要儀器：Antaris Ⅱ傅立葉變換近紅外光譜儀；

(1)四甲基吡啶基卟啉添加到四個不同產(chǎn)區(qū)信陽毛尖名優(yōu)綠茶樣品的制備；

稱取一定量的四甲基吡啶基卟啉粉末，加入少量水溶解，通過紫外分光光度計測其吸光度算出濃度為1.335×10^-3mol/L，再取一定量丙酮進行稀釋得到四甲基吡啶基卟啉溶液濃度為1.335×10^-4mol/L。將來自種四個不同產(chǎn)區(qū)的信陽毛尖名優(yōu)綠茶(四個產(chǎn)區(qū)分別為：董家河、東雙河、譚家河、羅山)用高速萬能粉碎機粉碎，得到的粗品過200目篩，取0.8g信陽毛尖綠茶粉末，加入0.1ml濃度為1.335×10^-4mol/L的四甲基吡啶基卟啉溶液以及2ml的丙酮溶液混勻，真空干燥24小時后，在紅外燈下進行研磨，使四甲基吡啶基卟啉在信陽毛尖茶粉末中混合均勻，從而得到均勻的四甲基吡啶基卟啉的信陽毛尖茶測試樣品。

(2)四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的四種不同產(chǎn)區(qū)信陽毛尖名優(yōu)綠茶樣品的光譜采集；

取制備得到的50mg四甲基吡啶基卟啉的信陽毛尖茶粉樣品置于測量杯中，以空氣為參比，在4000-10000cm^-1波數(shù)范圍進行近紅外光譜掃描，每個不同產(chǎn)區(qū)的信陽毛尖茶葉測試樣品隨機取了10個，共收集了40個四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的信陽毛尖名優(yōu)綠茶樣品的全息差異譜，見圖1(b)；

(3)基于貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別方法快速溯源四種信陽名優(yōu)綠茶產(chǎn)地；

對于采集得到的四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的信陽毛尖名優(yōu)綠茶樣品的全息差異譜進行隨機劃分，40個四甲基吡啶基卟啉信陽毛尖茶樣品差異光譜被劃分為24個訓(xùn)練樣本和16個預(yù)測樣本；采用貝葉斯概率計算四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)探針的信陽毛尖茶近紅外全息光譜數(shù)據(jù)，并獲取甄別每種不同產(chǎn)地信陽毛尖時，能最小分類錯誤率假陽性和假陰性信陽毛尖綠茶產(chǎn)區(qū)的貝葉斯臨界值，從而得到四個不同產(chǎn)區(qū)類別的臨界閾值分別為：第一類別董家河信陽毛尖為0.5027；第二類別東雙河信陽毛尖為0.5001；第三類別譚家河信陽毛尖為0.4998；第四類別羅山信陽毛尖為0.5000。當(dāng)辨識董家河信陽毛尖時，大于0.5027這一閾值，則溯源為第一類別董家河信陽毛尖；當(dāng)辨識東雙河信陽毛尖時，大于0.5001這一閾值，則溯源為第二類別東雙河信陽毛尖；當(dāng)辨識譚家河信陽毛尖時，大于0.4998這一閾值，則溯源為第三類別譚家河信陽毛尖；當(dāng)辨識羅山信陽毛尖時，大于0.5000這一閾值，則溯源為第四類別羅山信陽毛尖。辨識正確率達到100％，該方法對每一類別的不同產(chǎn)區(qū)信陽毛尖名優(yōu)綠茶識別靈敏度和特異性均達到

本發(fā)明公開了基于四甲基吡啶基卟啉近紅外光區(qū)全息探針快速對名優(yōu)綠原產(chǎn)地溯源的方法。其重點在于創(chuàng)造性地利用卟啉分子本身具有大π共軛環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可通過軸向配位、氫鍵、靜電作用等與不同產(chǎn)地名優(yōu)綠茶中化學(xué)成分分子間發(fā)生相互作用，并將其作為近紅外區(qū)全息探針傳感不同產(chǎn)區(qū)名優(yōu)綠茶的近紅外光譜相互作用的變化的差異信號譜，根據(jù)這種特異性的變化，采用基于貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別分析方法簡單快速實現(xiàn)名優(yōu)綠茶原產(chǎn)地溯源。相比當(dāng)前感官評價方法更為科學(xué)客觀，相比色譜質(zhì)譜類分析方法簡單、省時省耗材，相比單純近紅外光譜方法，由于本發(fā)明巧妙的基于一種卟啉近紅外全息探針高靈敏傳感與不同名優(yōu)綠茶作用后的差異譜，從而使得其檢測靈敏度和特異性得以提高，該發(fā)明方法技術(shù)簡單、實用、靈敏度高、成本低，對名優(yōu)綠茶原產(chǎn)地保護具有的市場價值和應(yīng)用前景。

本發(fā)明巧妙的利用的不是綠茶樣品直接的近紅外光譜判別其原產(chǎn)地，而是將四甲基吡啶基卟啉作為近紅外光區(qū)全息探針，采集它與其不同產(chǎn)地綠茶混合作用后的差異譜進行原產(chǎn)地判別，充分利用了卟啉分子本身具有大π共軛環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可通過軸向配位、氫鍵、靜電作用等與不同名優(yōu)綠茶中化學(xué)成分分子間在近紅外全息譜中發(fā)生相互作用的光敏特性，從而能夠高靈敏和高特異性檢測到不同產(chǎn)地名優(yōu)綠茶的特征差異，再基于貝葉斯臨界值的偏最小二乘判別分析方法計算該近紅外光區(qū)特征的全息差異譜，進而準(zhǔn)確判別名優(yōu)綠茶的不同產(chǎn)地。