FluorCam多光谱荧光成像技术应用案例——茶叶品种品质检测

茶叶起源于中国，时至今日依然是中国重要的经济作物之一。使用FluorCam多光谱荧光成像系统对茶叶植株的光合特性与抗逆机制进行深入研究是非常有必要的。中国农科院茶叶研究所、青岛农业大学等单位都已经开展了相应的研究工作。详细内容可参见叶绿素荧光成像应用于茶树育种与生理分析。

茶多酚是决定茶叶色、香、味及功效的主要成分，占茶叶干重的20%～30%。同时，茶多酚属于多酚类物质，也是茶叶中主要的次生代谢产物。因此，FluorCam多光谱荧光成像技术非常适用于茶叶品种品质检测。

易科泰生态技术公司EcoLab生态实验室使用FluorCam开放式多光谱荧光成像系统对绿茶、花茶、黑茶、乌龙茶、红茶共5种茶叶样品进行了多光谱荧光成像和叶绿素荧光成像分析。其中绿茶属于不发酵茶，乌龙茶属于半发酵茶，红茶、黑茶属于全发酵茶。花茶为绿茶中加入茉莉花，可以视为另一种绿茶样品。

左图：5种茶叶样品彩色图；中图：F440荧光成像图；右图：F520荧光成像图

从测试结果可见，F440和F520尤其是F520随着样品发酵程度提高而逐渐降低。这是由于茶多酚会在发酵过程中逐渐氧化。因此茶多酚在绿茶中含量高，红茶低。由于茶多酚中尤以儿茶素含量高，占茶多酚的60%-80%。因此推断F520可能是儿茶素的主要特异荧光。黑茶茶多酚含量高于红茶，猜测可能原因为：1.黑茶生产使用成熟度较高的黑毛茶，原料本身的茶多酚含量可能就较高；2.测试样品选用的安化黑茶生产过程中会产生一种益生菌——冠突散囊菌，可能是菌本身含有较高次生代谢物质。

左图：F440/F520成像图；右图：基于F440/F520的色彩分组图

F440和F520虽然并称蓝绿荧光，但不同的次生代谢物主要的荧光波峰还是有差异的。因此F440/F520能够一定程度反映其次生代谢物的组成，从而区分不同茶叶类型。通过色彩分组显示可以直观发现绿茶和花茶为一组、乌龙茶为一组、红茶和黑茶为一组，表明其可以用于茶叶类型的高通量快速分类与鉴定。

左图：F690荧光成像图；中图：F740荧光成像图；右图：Fv/Fm叶绿素荧光成像图

绿茶和花茶的F690、F740荧光远高于其他三种茶叶样品，说明绿茶和花茶的加工工艺保留了相当含量的叶绿素。而通过叶绿素荧光成像分析发现5种样品大光化学效率Fv/Fm均低于0.1，说明即使是绿茶中保留的叶绿素也是不具备光合活性的，所有茶叶样品的光合生理功能均处于失活状态。

从实验结果来看，同时具备多光谱荧光成像和叶绿素荧光成像功能的FluorCam多光谱荧光成像技术非常适用于茶叶的相关研究。对于茶树活体植株来说，主要用于光合特性、抗逆生理、优良品种选育、表型分析等研究和茶多酚含量快速检测。加工处理后的茶叶样品则可以进行茶多酚含量快速检测、品质鉴定、品种筛选、工艺优化等检测与研究工作。

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