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福建寿宁高山红茶矿质元素和稀土元素特征分析

徐梦婷 邵淑贤 魏明秀 陈强 陈静 陈晓岚 林馨颖 罗钦 叶乃兴

徐梦婷,邵淑贤,魏明秀,等. 福建寿宁高山红茶矿质元素和稀土元素特征分析 [J]. 福建农业学报,2023,38(9):1073−1081 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.009
引用本文: 徐梦婷,邵淑贤,魏明秀,等. 福建寿宁高山红茶矿质元素和稀土元素特征分析 [J]. 福建农业学报,2023,38(9):1073−1081 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.009
XU M T, SHAO S X, WEI M X, et al. Minerals and Rare-earth Elements in Alpine Black Tea from Shouning, Fujian [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2023,38(9):1073−1081 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.009
Citation: XU M T, SHAO S X, WEI M X, et al. Minerals and Rare-earth Elements in Alpine Black Tea from Shouning, Fujian [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2023,38(9):1073−1081 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.009

福建寿宁高山红茶矿质元素和稀土元素特征分析

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.009
基金项目: 福建省科技计划公益类专项(2022R1022004);福建农林大学寿宁乡村振兴研究院高山茶产业技术服务项目(2023-02);福建农林大学横向课题(KH210103A); 福建张天福茶叶发展基金会科技创新基金项目(FJZTF01)
详细信息
    作者简介:

    徐梦婷(1999 —),女,硕士研究生,主要从事茶树栽培育种与茶叶品质化学研究,E-mail:925670892@qq.com

    通讯作者:

    罗钦(1979 —),男,副研究员,主要从事农产品质量安全过程控制研究,E-mail:33044390@qq.com

    叶乃兴(1963 —),男,教授,硕士研究生导师,主要从事茶树栽培育种和品质化学研究,E-mail:ynxtea@126.com

  • 中图分类号: TS272

Minerals and Rare-earth Elements in Alpine Black Tea from Shouning, Fujian

  • 摘要:   目的  探明福建寿宁高山红茶的矿质元素和稀土元素的含量特征及变化规律,为福建高山红茶的品质特征研究及高山红茶良种的推广应用提供参考依据。  方法  以60份不同等级寿宁高山金牡丹红茶为研究对象,分别进行感官审评、矿质元素和稀土元素含量测定,并结合化学计量学方法分析其化学元素差异特征,构建高山红茶等级判别模型。  结果  15种矿质元素含量由高到依次为钾(K)>钙(Ca)>镁(Mg)>锰(Mn)>铝(Al)>铁(Fe)>钠(Na)>锌(Zn)>铜(Cu)>铅(Pb)>锡(Sn)>硒(Se)>砷(As)>镉(Cd)>汞(Hg),其中,K、Ca、Mg、Mn在寿宁高山红茶样品中含量丰富,占矿质元素总量的96.78%;15种稀土元素含量由高到依次为铈(Ce)>镧(La)>钇(Y)>钕(Nd)>钆(Gd)>镨(Pr)>镝(Dy)>铒(Er)>镱(Yb)>钐(Sm)>铕(Eu)>钬(Ho)>镥(Lu)>铽(Tb)>铥(Tm),其中,寿宁高山红茶Ce、La、Y、Nd含量较高,占稀土总量的82.44%。单因素方差分析结合受试者工作特征曲线共筛选出Cu、Al、Sn、Ce、Tm、Lu、Se、Mn、Dy、Ho、Gd、Tb、Er和Yb等14种特征元素(P<0.05,AUC>0.7)。基于此14种元素含量构建多层感知神经网络判别模型,训练组和检验组判别率分别为90.48%和94.44%。  结论  寿宁高山金牡丹红茶K、Ca、Mg、Mn等矿质元素含量丰富,基于化学元素含量构建多元统计分类模型可以有效地区分红茶样品等级。
  • 图  1  不同等级寿宁高山红茶中各元素含量比较

    A:矿质元素;B:稀土元素;*表示两组间差异显著(P<0.05);**表示两组间差异极显著(P<0.01)。

    Figure  1.  Contents of various elements in Shouning alpine black tea of different grades

    A: minerals; B: rare earth elements; * indicates significant difference at P<0.05;** indicates very significant difference at P<0.01.

    图  2  寿宁高山红茶中30种元素之间的相关性

    Figure  2.  Heat map on correlation between 30 elements in Shouning alpine black teas

    图  3  寿宁高山红茶差异元素的ROC曲线

    Figure  3.  ROC curve of various elements in Shouning alpine black tea of different grades

    表  1  寿宁高山红茶中矿质元素和稀土元素含量特征

    Table  1.   Contents of minerals and rare-earth elements in Shouning alpine black tea

    元素
    Elements
    所有样品
    All samples/(mg·kg−1)
    特级
    Super grade/(mg·kg−1)
    一级
    First grade/(mg·kg−1)
    平均值
    Average
    最小值
    Min.
    最大值
    Max.
    变异系数
    CV/%
    平均值
    Average
    最小值
    Min.
    最大值
    Max.
    平均值
    Average
    最小值
    Min.
    最大值
    Max.
    矿质元素
    Mineral
    elements
    K 15400.00±2473.18 12400.00 21300.00 16.06 15683.33±2481.39 12700.00 21300.00 15116.67±2474.01 12400.00 20500.00
    Ca 4129.17±785.89 2740.00 7480.00 19.03 3999.33±909.32 2740.00 7480.00 4259.00±628.34 3310.00 6800.00
    Mg 1650.50±116.06 1390.00 1980.00 7.03 1689.67±114.76 1450.00 1980.00 1611.33±105.17 1390.00 1830.00
    Mn 643.98±187.34 299.00 1290.00 29.09 568.73±134.80 299.00 864.00 719.23±203.75 504.00 1290.00
    Al 591.90±238.98 213.00 1550.00 40.37 471.00±185.99 213.00 1100.00 712.80±226.62 418.00 1550.00
    Fe 54.37±28.44 15.80 156.00 52.31 52.26±29.15 15.80 150.00 56.48±28.05 26.90 156.00
    Na 37.71±27.06 6.47 123.00 71.74 42.48±29.08 10.40 110.00 32.94±24.43 6.47 123.00
    Zn 33.60±6.71 20.40 56.40 19.97 34.54±7.21 22.10 56.40 32.67±16.15 20.40 46.90
    Cu 9.17±2.59 5.51 24.20 28.30 10.41±2.95 7.81 24.20 7.92±1.32 5.51 10.90
    Pb 0.28±0.14 0.12 0.98 48.95 0.29±0.18 0.12 0.98 0.27±0.08 0.14 0.49
    Sn 0.08±0.07 0.02 0.53 82.45 0.11±0.09 0.05 0.53 0.06±0.02 0.02 0.12
    Se 0.06±0.02 0.02 0.12 35.39 0.05±0.02 0.02 0.10 0.06±0.02 0.04 0.12
    As 0.04±0.03 0.02 0.18 66.57 0.03±0.01 0.02 0.06 0.04±0.03 0.02 0.18
    Cd 0.011±0.005 0.003 0.024 40.37 0.012±0.004 0.005 0.024 0.011±0.005 0.003 0.018
    Hg 0.006±0.004 0.0004 0.017 69.23 0.005±0.003 0.0004 0.014 0.006±0.004 0.0004 0.017
    总量
    Total
    22550.87±2876.99 18701.63 29428.38 12.76 22552.26±2819.30 18781.54 28291.44 22549.49±2981.79 18701.63 29428.38
    稀土元素
    Rare earth
    elements
    La 0.26±0.16 0.05 1.01 61.57 0.23±0.13 0.05 0.65 0.29±0.18 0.06 1.01
    Ce 0.49±0.22 0.11 1.08 43.45 0.41±0.17 0.16 1.08 0.58±0.23 0.11 0.92
    Pr 0.04±0.02 0.01 0.15 67.06 0.03±0.02 0.01 0.07 0.04±0.03 0.01 0.15
    Nd 0.12±0.08 0.03 0.53 68.35 0.10±0.05 0.03 0.24 0.15±0.10 0.04 0.53
    Sm 0.02±0.01 0.01 0.09 72.27 0.02±0.01 0.01 0.04 0.02±0.02 0.01 0.09
    Eu 0.010±0.006 0.002 0.038 59.97 0.008±0.004 0.002 0.016 0.012±0.008 0.005 0.038
    Gd 0.052±0.030 0.013 0.184 59.06 0.041±0.019 0.017 0.096 0.062±0.036 0.013 0.184
    Tb 0.003±0.002 0.001 0.014 66.59 0.002±0.001 0.001 0.006 0.004±0.002 0.002 0.014
    Dy 0.033±0.029 0.006 0.186 85.16 0.023±0.012 0.006 0.055 0.044±0.036 0.006 0.186
    Ho 0.007±0.006 0.001 0.042 84.32 0.005±0.003 0.001 0.013 0.009±0.008 0.002 0.042
    Er 0.022±0.020 0.003 0.141 92.42 0.015±0.008 0.003 0.038 0.028±0.026 0.005 0.141
    Tm 0.003±0.003 - 0.020 104.48 0.002±0.001 - 0.004 0.004±0.004 0.001 0.020
    Yb 0.021±0.023 0.002 0.156 113.10 0.013±0.008 0.002 0.037 0.029±0.031 0.004 0.156
    Lu 0.004±0.004 - 0.024 100.63 0.002±0.001 - 0.006 0.005±0.005 0.001 0.024
    Y 0.144±0.117 0.015 0.789 81.32 0.110±0.062 0.015 0.281 0.178±0.147 0.032 0.789
    轻稀土
    Light rare
    earth
    0.94±0.44 0.27 2.45 46.50 0.79±0.35 0.27 2.09 1.10±0.46 0.29 2.45
    重稀土
    Heavy rare
    earth
    0.29±0.23 0.05 1.56 79.99 0.21±0.11 0.05 0.52 0.36±0.29 0.07 1.56
    总量
    Total
    1.23±0.64 0.36 4.00 51.78 1.00±0.46 0.36 2.56 1.46±0.71 0.38 4.00
    表中 “-”表示未检测到。
    “-” indicates not detected.
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    表  2  不同等级寿宁高山红茶多层感知神经网络判别结果

    Table  2.   Multilayer perceptron discriminants on Shouning alpine black tea of different grades

    实测类别
    Class category
    训练组预测类别
    Training sets prediction category
    检验组预测类别
    Test sets prediction category
    特级
    Super grade
    一级
    First grade
    特级
    Super grade
    一级
    First grade
    特级样品数 Number of super grade samples21381
    一级样品数 Number of first grade samples11709
    准确率 Accuracy/%95.4585.00100.0090.00
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-21
  • 修回日期:  2023-07-29
  • 网络出版日期:  2023-09-21
  • 刊出日期:  2023-09-28

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