基于稳定同位素比例差异的扁形茶产地判别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农产品产地识别技术，具体涉及一种基于稳定同位素比例差异的扁形 茶产地判别方法。
【背景技术】
[0002] 我国茶叶文化底蕴深厚，地域特色和品质特征明显，是典型的地理标志保护产品。 西湖龙井茶是我国的十大名茶之首，有着1200多年的历史，产于浙江杭州西湖区，以"色绿、 香郁、味甘、形美"的品质特征而成了杭州特产的金字招牌，响誉海内外。同时西湖龙井茶也 因其名气大，品质佳而带给其经营者较高的效益，同时假冒龙井等现象也随之出现。虽然当 地政府采用了原产地保护、按生产者的种植数量发放标识数量等办法来阻止假冒西湖龙井 茶的发生，但由于经相同的工艺加工而的扁茶用肉眼根本难以区分，且目前仍没有一种十 分理想的方法来鉴定西湖龙井茶的真伪。这常给消费者带来了困惑，开发一种能识别西湖 龙井茶真伪的检测方法或模型对维护西湖龙井茶品牌，规范西湖龙井茶市场具有十分重要 的意义。此外，针对我国扁形茶的主要产区的产地鉴别技术也未见报道。
【发明内容】
[0003] 针对【背景技术】中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于稳定同位素比例差异 的扁形茶产地判别方法，用于判别未知茶叶样品是来源于山东日照、四川青川、贵州黎平、 西湖龙井茶产区和浙江非西湖龙井茶产区等五个产区的哪一具体产区，同时也用以鉴别西 湖龙井茶的真伪。
[0004] 实现本发明的所采用的技术方案如下： 基于稳定同位素比例差异的扁形茶产地判别方法，其特征在于主要包括如下步骤： 1) 采集样品，建立建模样品集:茶叶样品分别取自山东日照、四川青川、贵州黎平、西湖 龙井茶产区和浙江非西湖龙井茶产区，样品经前处理后备用； 样品前处理方法为：用球磨机对茶叶样品进行粉碎处理，震荡频率30次/s，时间1 min， 茶粉装入2 ml离心管，待测； 2) 稳定同位素检测:所测定的指标为^C/^C^N/^N^O/^CKD/tmCd/^CcUMpb /2()7Pb、2Q7Pb/2Q8Pb、88Sr/ 86Sr; 稳定性碳氮同位素比率检测:称取约2-4 mg待测样，用锡杯包好后放置于元素分析仪 样品盘中，样品中的碳元素和氮元素转化为纯净的〇)2和他通过氦载气流经阱，通过吸附解 吸附得到分离纯化，然后进入同位素质谱仪，利用IAEA-N1、IAEA-N3和USGS24、USGS41、 IAEA-S-1、NBS123对标准气体进行校正，在分析过程中，每12个样品穿插一个实验室标样进 行校正。仪器长期标准偏差为0.2 %〇,参数为:元素分析仪氦气吹扫流量为230 ml/min，氧 化炉和还原炉温度分别为1120 °C、850 °C，进入质谱仪载气氦气流量为100ml/min; 稳定性氢氧同位素比率检测:称取约3 mg待测样，用锡杯包好后放置于元素分析仪样 品盘中，样品在1400 °C的条件下在玻璃碳管中高温裂解与反应形成出和0)，!12、0)在通过水 阱和c〇2捕集阱时得到纯化，在通过吸附解吸附阱时得到分离;在分析过程中，采用国际上 通用的平衡时间，利用国际标样IAEA-CH7, IAEA-600，IAEA-601和IAEA-602采用2点校正的 方式对测试样品进行校正;氦气流量为125 ml/min; 锶、铅、镉重稳定性同位素比率检测： 称取0.3 g经球磨机磨碎的样品于高压消解罐中，加入5 ml 70% HN〇3加盖静置1 h;高 压消解罐使用前经20%硝酸浸泡过夜，超纯水清洗至无酸味、晾干;将静置后的样品放入微 波消解仪进行消解，消解程序参数为第一步5 min升至120°C保持5 min，第二步5 min升至 140°C保持10 min，第三步5 min升至180°C保持10 min，冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，将 高压消解罐置于控温电热板上140°C赶酸，将消化液转移至25 ml容量瓶中，超纯水定容至 刻度，混匀备用；用ICP-MS测定锶、铅重稳定性同位素比率；ICP-MS工作参数为:射频功率 1400 W，冷却气流速18 L/min，辅助气流速1.65 L/min，雾化器流速0.95 L/min，鞘气流速 0.25 L/min;米样高度6.5 mm，栗稳定时间30 s; 3) 数据标准化处理及样本赋值:将数据:13(：/12(：、14/ 1化、180/160、0/1!1、1110(1/ 113〇(1、 2〇6pb/2〇7pb、 2G7pb/2Gspb、88Sr/ 86Sr导入分析软件spss 2〇. 〇进行标准化处理，处理方法为:将 各值分别减去建模样品集中该元素的均值后再除以该元素的标准偏差，得到变量Z(C)、Z (N)、Z(0)、Z(D)、Z(Cd)、Z( 2Q6Pb/2Q7Pb)、Z(2Q7Pb/2Q8Pb)、Z(Sr) ;对山东日照茶、四川青川茶、 贵州黎平茶、西湖龙井茶和浙江非西湖龙井茶分别赋值为1、2、3、4、5,将赋值单独作为变 量，形成模型构建的数据源文件"chon" ； 4) 建立决策树分析模型:将数据源文件"chon"导入Clementine 12.0分析软件，每个元 素为一列，作为输入变量，将步骤3)中的赋值变量作为输出变量，读取各变量值，连接Type 节点，Type节点连接决策树C5.0模型节点，运行该工作流，得到模型，将模型分别与Type和 Table节点连接，运行工作流得到训练集结果； 5) 未知样品判定:测定未知样品中稳定同位素比例，所测定的指标为:13C/12C、15N/ 14N 、180/160、D/lmCd/ 113Cd、2°6Pb/2°7Pb、 2°7Pb/2°8Pb、88Sr/ 86Sr，并按照步骤3)的方法进行数 据标准化处理，导入Clementinel2.0分析软件，按照步骤4)的方法选择输入变量，但不规定 输出变量，将其与Type连接，将数据源文件"chon"与Type节点的连接断开，运行模型，得到 预测集的结果。
[0005] 通过决策树树分析进行产地判别，回代检验正确判别率达91.35 %，外部验证准确 率达92%。
【附图说明】
[0006] 图1为图决策树C5.0模型默认参数设置图； 图2为决策树C5.0模型工作流。
【具体实施方式】
[0007] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步具体说明。
[0008] 实施例1 1.样品米集 样品取自山东、四川、浙江、贵州四省，其中杭州西湖龙井茶产区35只样品;浙江非西湖 龙井茶产区20只样品，四川青川扁茶19只，贵州黎平扁茶15只，山东日照扁茶15只。茶叶样 品采取定点取样方式获得，样品的采摘时间包括了春茶的早、中、晚三个时期，山东日照茶 区采摘时间集中在4月15日至5月25日，其他茶区集中在4月1日至4月25日。采样时，每一地 区均选择了第3批(早）、第6批（中）、第9批(晚)采摘的1芽1叶新梢，并根据龙井茶工艺制成 茶叶样品；取样时选取了当地代表性茶树品种:龙井43和当地种，每个时间段及品种的样品 数基本相等。
[0009] 样品预处理 进行稳定同位素检测前，用球磨机(MM301，Retsh公司）对茶叶样品进行粉碎处理，震荡 频率30次/s，时间1 min，茶粉装入2 ml离心管，待测。
[0010] 稳定同位素检测 所测定的指标为:13C/12C、15N/14N、 180/160、D/l mCd/113Cd、2°6Pb/2° 7Pb、2°7Pb/2°8Pb、 88Sr/86Sr； (1)稳定性碳、氮、氢、氧同位素比率检测 稳定性碳氮同位素比率检测：称取约2_4mg待测样，用锡杯包好后放置于元素分析仪 (Elementervario PYRO cube，德国Elementer公司）样品盘中，样品中的碳元素和氮元素 转化为纯净的〇)2和犯通过氦载气流经阱，通过吸附解吸附得到分离纯化，然后进入同位素 质谱仪。利用 IAEA-N1、IAEA-N3和USGS24、USGS41、IAEA-S-1、NBS123等对标准气体进行 校正，在分析过程中，每12个样品穿插一个实验室标样进行校正。仪器长期标准偏差为 0.2%。。具体条件:元素分析仪氦气吹扫流量为230 ml/min，氧化炉和还原炉温度分别为 1120°(：、850°(：，进入质谱仪载气氦气流量为100 1111/1^11。
[0011]稳定性氢氧同位素比率检测:称取约3 mg待测样，用锡杯包好后放置于元素分析 仪样品盘中，样品在1400°C的条件下在玻璃碳管中高温裂解与反应形成出和0)，!12、0)在通 过水阱和C0 2捕集阱时得到纯化，在通过吸附解吸附阱时得到分离。在分析过程中，采用国 际上通用的平衡时间，利用国际标样IAEA-CH7，IAEA-600，IAEA-601和IAEA-602等采用2点 校正的方式对测试样品进行校正。氦气流量为125ml/min。
[0012]稳定同位素比率计算公式： 5%〇=[(Rffia/R?f)-l]*l〇〇〇 所测样品中重同位素与轻同位素丰度比，即
[0013] 1?稚:国际标准样中，δ15Ν的参照标准为大气，δ13(：以国际标准的ν-PDB为基准，δ 18〇 和δ?以平均海洋水为基准(SM0W)。
[0014] (2 )锶、铅、镉等重稳定性同位素比率检测 样品34个为一组，另有2个空白样，2个标准样，2个加内标标准样，总共四十个为一大组 进行测定。高压消解罐使用前经20%硝酸浸泡过夜，超纯水清洗至无酸味，晾干待用。称取 0.3 g经球