儿茶素呈味特性及其感官分析方法研究进展

张英娜，嵇伟彬，许勇泉，尹军峰



儿茶素呈味特性及其感官分析方法研究进展

张英娜1, 2，嵇伟彬1, 2，许勇泉1*，尹军峰1

1. 中国农业科学院茶叶研究所，国家茶产业工程技术研究中心，农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江省茶叶加工工程重点实验室，浙江杭州 310008；2. 中国农业科学院研究生院，北京 100081

滋味是茶汤最重要的品质特征，绿茶茶汤滋味主要由多酚类、咖啡碱、氨基酸、碳水化合物和金属离子等共同作用形成。多酚类是绿茶茶汤中最主要的滋味物质，儿茶素又是多酚类物质的主体成分。儿茶素组分是茶汤苦味与涩味的主要贡献物质，不同儿茶素种类和含量的组合形成了茶汤不同的苦涩味强度，并影响茶汤整体风味。现阶段对于茶汤滋味评价主要是采用人体感官分析，感官分析在食品风味评价上具有不可替代性。本文就绿茶茶汤中儿茶素呈味特性、滋味物质间互作及滋味物质感官分析方法3个方面的研究进展进行综述，旨在完善儿茶素呈味及其互作理论体系，为感官分析方法在滋味物质呈味特性中的应用奠定基础。

绿茶茶汤；滋味物质；滋味互作；感官分析方法

茶叶的主要价值在于饮用，故滋味是茶汤最重要的品质特征[1]。食品的风味主要包括3个方面：气味（smell）、滋味（taste）及感官刺激（irritating stimuli）；其中气味由挥发性物质（分子量＜400 Da）引起，滋味由非挥发性物质（分子量为100~20 000 Da）引起，而刺激物（分子量类似挥发性物质）既可刺激口腔也可刺激鼻腔[2]。茶汤滋味主要由茶叶中的多酚类、咖啡碱、氨基酸、糖类和果胶等可溶性成分决定[1]。茶多酚是茶汤可溶性成分中十分重要的一类物质，占茶叶干重的18%~36%，其中儿茶素占茶多酚总量的70%~80%[3]。儿茶素为黄烷醇类物质，是一类2-苯基苯并吡喃的衍生物[3]；其中EGCG的含量最高，其次为ECG、EGC、EC 3种表型儿茶素，表型儿茶素约占儿茶素总量的70%[3]；另外C在儿茶素中也有一定的比重，在某些茶叶中其含量甚至超过EC；GCG的含量则相对较少[4-6]。Chen等[7]对瓶装及罐装茶饮料中的儿茶素进行了测定，结果发现在茶饮料中GCG的含量很高，甚至达到儿茶素总量的50%，他们推测可能是由EGCG受热异构化形成。绿茶是不发酵茶，其溶液体系相对简单，故探明绿茶茶汤滋味组成对进一步研究其他茶类滋味品质有重要的参考意义。本文就绿茶茶汤中儿茶素呈味特性、滋味物质间互作及滋味物质感官分析方法3个方面的研究进展进行综述。

1 儿茶素的呈味特性

儿茶素是茶多酚类的主体物质，其味感上主要表现为苦涩味[8]。苦味与酸、甜、咸味一样属于一种味觉，苦味物质被味蕾细胞上的苦味受体识别，产生电化学信号，进一步通过神经元传递至大脑味觉区域形成味感[9]。而涩味与辣、麻味一样属于触觉，它是由于多酚类与人唾液中富含脯氨酸的一类蛋白质通过氢键或疏水作用结合，刺激口腔中的机械感受器，经三叉神经传导在大脑皮层形成起皱粗糙的复合感觉[10]。

1.1 绿茶中儿茶素组分含量及其阈值

茶汤滋味是由人体感官对茶汤水溶性物质呈味特征的综合判定，这些物质涵盖多酚类、生物碱类、氨基酸类、碳水化合物类、有机酸类等多种类别。绿茶中的儿茶素类与黄酮类、酚酸及缩酚酸类等多酚类对茶汤的苦味和收敛性产生主要影响[11]，不同的滋味物质有着各自的味感，在不同浓度时呈不同的强度，并由于其各自的味感阈值及在茶汤中含量的不同而对茶汤滋味构成有着不同程度的贡献。

儿茶素具有多种结构及相对应的异构体，茶叶中主要存在的8种儿茶素结构式如图1所示[3]。不同的儿茶素具有不同的苦涩味阈值。Scharbert等[8]采用感官审评的方法得到了茶叶中8种儿茶素的涩味阈值（表1），同时他们认为EGCG的苦味阈值高于涩味阈值，为380 μmol·L-1，EC和GCG的苦味阈值与涩味阈值相同。Dot值（Dose-over-Threshold，浓度/阈值）为滋味物质贡献度的一种表征方式，Dot值大于1表示滋味物质对茶汤呈味有显著贡献[8,10]。对95个绿茶样采用标准审评法冲泡的茶汤所测的儿茶素含量如表1所示，结合Scharbert等[8]所得的儿茶素涩味阈值，可知EGCG的涩味Dot值下限大于3，EGC、ECG、EC、GCG的Dot值上限大于1，对茶汤滋味贡献较大，而GC、CG、C的Dot值上限小于0.5，对茶汤滋味贡献较小。

1.2 儿茶素单体呈味

Robichaud等[15]的研究认为苦涩味强度随儿茶素浓度增加而呈线性增强，且儿茶素的苦味强于涩味，苦味增强的速率大于涩味；在时间-强度检验（TI）中，随浓度的增加，儿茶素苦涩味到达最大强度所需的时间（Tmax）基本不变，而苦涩味最大强度（Imax）及持续时间（Ttot）都随着浓度的升高而增加。Thorngate等[12]用TI法对儿茶素的两种立体异构体的呈味进行了比较，发现EC和C的Tmax值相似，但EC的Imax和Ttot值大于C。Kallithraka等[13]的研究同样发现相同浓度下的EC比C有更强的苦涩味。Narukawa等[14]研究指出相同浓度下4种儿茶素滋味强度顺序为ECG＞EGCG＞EC＞EGC，且这4种儿茶素的滋味强度都随浓度的升高而增加；同时他们认为4种表型儿茶素都具有苦涩味，其中EGCG的苦味强于涩味，EGC的涩味强于苦味，ECG的苦涩味相当。Peleg等[16]研究了儿茶素单体、二聚体及三聚体的滋味，结果发现随聚合度的增加，苦味的Imax和Ttot值降低，而涩味的Imax值增加。

表1 绿茶中儿茶素组分含量及涩味阈值

施兆鹏等[17]根据儿茶素各组分的呈味特性，推导出了儿茶素苦涩味指数的经验公式：=[(-)-EGCG＋(-)-EGC＋(-)-ECG＋(±)-GC]/[(±)-C＋(-)-EC]，认为酯型儿茶素增加、非酯型儿茶素降低是导致茶汤苦涩的重要原因。金孝芳[18]根据各儿茶素单体的阈值，使用总EGCG当量来表征绿茶茶汤的涩味强度，公式为：TEGCGE(μmol·L-1)=C+190×(A/520+B/410+D/930+E/390+F/260)，式中A~F分别为EGC、D-C、EGCG、EC、GCG、ECG的含量；但该公式需要建立在各儿茶素单体的涩味随浓度呈线性增长且各自的增长幅度和初始涩味值相同的基础上方可成立。徐文平等[19]通过对EGCG单体的感官评价，建立了其苦涩味强度的函数模型：苦味强度=－2.5565＋12.9815/{l＋Exp[－(EGCG－787.6031)/ 550.5161]}，涩味强度=－2.0502＋12.3532/{l＋Exp[－(EGCG－782.5356)/491.0218]}，其中EGCG质量浓度单位为μg·mL-1。Yu等[20]用逐步向前回归法得到了绿茶中儿茶素涩味强度的函数模型：涩味强度=1.38＋0.00775×EGCG＋0.161×CG－0.00902×GC－0.00084×EGCG×GC，其中儿茶素含量的单位为mg·L-1。

另外，Zhang等[21]研究认为EGC和EC在具有苦涩味的同时还具有回甘特性，茶汤中EGCG和ECG含量降低、EGC和EC含量升高可导致茶汤回甘特性增强。

1.3 影响儿茶素呈味的因素

茶汤中影响儿茶素呈味的因素有很多，包括儿茶素单体间的滋味互作，与茶汤中其他滋味物质的呈味互作，以及与环境因素的互作等。Zhang等[21]研究认为EGCG和EGC、EC两两混合后，溶液的苦涩味增强，且EGCG可减弱EGC和EC的回甘；咖啡碱对EGC和EC的苦味有明显的增强作用，但对涩味的影响不明显，同时咖啡碱可增强它们的回甘特性；茶氨酸使EGC的苦涩味减弱的同时对回甘有少许增强作用，使EC的苦味减弱的同时对涩味和回甘具有增强作用。Yin等[22]研究认为Ca2+可增强EGCG的涩味，削弱其苦味；EGCG和咖啡碱产生协同效应而增强彼此的苦涩味。Peleg等[23]揭示了儿茶素与柠檬酸间的滋味互作关系，发现柠檬酸可显著增强EGCG的涩味，他们推测pH的降低对多酚类物质和唾液蛋白的亲和力具有增强作用。Ishikawa等[24]认为蔗糖可以降低多酚类物质的涩味强度及持续时间，同时他们认为口腔唾液流速会影响酚类物质涩味强度的感知，在对同一酚类溶液的滋味进行感官评价时，相比高流速组的评价员，低流速组的评价员认为其具有更大的涩味强度和更长的持续时间。

徐文平等[19]研究了EGCG与芦丁、咖啡碱之间的滋味互作关系，发现芦丁对EGCG的苦涩味没有明显的影响，而EGCG和咖啡碱之间存在明显的滋味互作关系：EGCG和咖啡碱的混合液的苦味强度比两者中的任一者高，但却比两者相加的苦味值低，而且本身没有涩味的咖啡碱可以增强EGCG的涩味，且这种增强作用随咖啡碱浓度的升高而增大；他们用数学函数拟合了这两者间的苦涩味互作关系，认为苦味强度=(1.783 777 872 9－0.000 506 078 6－0.002 4996006－0.000 001 248 02＋0.000 000 007 93)/ (1－0.000 921 564 8＋0.000 000 477 32＋0.001 962 212 1＋0.000 002 056 22)，涩味强度=－7 945.258 431＋0.001 36＋4 643.616 368ln()－1 014.822192[ln()]2＋98.234 718 92[ln()]3－3.549 680 803[ln()]4，其中为咖啡碱的浓度，为EGCG的浓度，单位均为μg·mL-1。Yu等[20]认为EGCG的苦味受到咖啡碱、谷氨酸、天冬氨酸的共同影响，导出了茶汤苦味的量化公式：苦味=1.37＋0.004 21×咖啡碱＋0.000 859×EGCG＋0.000 587×谷氨酸＋0.000 308×谷氨酸×EGCG－0.003 35×天冬氨酸－0.001 27×天冬氨酸×谷氨酸，其中化合物含量的单位为mg·L-1。

2 滋味物质间的味感互作

2.1 滋味物质间的味感互作方式

各滋味物质存在于同一溶液体系中时，会产生呈味互作效应，互作的方式主要分为3种：滋味物质本身的化学作用（Chemical interactions），一种滋味物质对另一种滋味物质在口腔味觉感受器信号传导层面的影响（Oral physiological interactions），两种滋味物质在大脑皮层认知层面的影响（Cognitive interactions）[25-26]。Kroeze等[27]曾对蔗糖和NaCl抑制盐酸奎宁苦味的作用方式进行过研究，分两组试验进行对比，第一组试验中将盐酸奎宁与蔗糖或者NaCl混合后滴于舌苔上；第二组试验中，他们将舌苔分为两半，一半滴加盐酸奎宁，另一半滴加蔗糖或者NaCl。然后将这两组试验的苦味抑制结果进行对比，发现盐酸奎宁与蔗糖的互作在两组试验中无差异，而第一组试验中的NaCl对盐酸奎宁苦味的抑制作用要显著强于第二组试验，故可以得知，蔗糖对盐酸奎宁苦味的抑制方式为上述第三种方式即大脑皮层认知层面的互作（不受两种物质是否直接接触影响），而NaCl对盐酸奎宁苦味的抑制方式还包括上述第一种或者第二种方式，即物质间的化学互作或者细胞层面的口腔外围效应（两种物质直接接触的互作效应更强）。陈宗道等[28]的研究认为，酸可降低磷脂膜表面的金属离子浓度，从而抑制苦味；氨基酸对苦味的抑制机制与味盲患者的生理机制相似，可加强苦味受体穴位表面的金属离子与蛋白质的络合程度，使其难以被苦味剂打开。Narukawa等[29]采用动物实验研究表明，葡糖酸盐是通过对小鼠味觉神经活动的减弱来达到降低盐酸奎宁苦味的目的。滋味物质的互作结果主要表现为滋味协同、加和或者抑制，互作结果不仅取决于物质本身，也同样取决于两种物质混合时自身的浓度[30-32]。另外，有学者研究表明，n种滋味物质在其阈值浓度水平混合时，其阈值也会相应降低，约降低至其原有阈值浓度的1/n[33-34]。

2.2 基本味物质间的相互作用

国内外学者对4种基本味（酸、甜、苦、咸）的滋味物质之间的相互影响有一定的研究，另外在物质的涩味互作方面也有少量报道。Lawless等[32]研究发现，明矾和没食子酸的混合物表现为混合抑制，其涩味感和收敛性均比其中任何一种单组分的强度低；柠檬酸也可降低明矾、没食子酸和儿茶素的涩味感。Brannan等[30]研究了涩味物质（明矾和单宁）与基本味物质（蔗糖、氯化钠、柠檬酸、咖啡因）间的相互作用，发现高浓度下的单宁的苦味可在添加蔗糖、氯化钠、柠檬酸后减弱；蔗糖、氯化钠和高浓度的咖啡碱可减弱高浓度下明矾的酸味。高浓度下明矾的甜味可在添加柠檬酸或氯化钠后减弱。Rose等[31]研究发现，蔗糖和氯化钠均可减弱柠檬酸的酸味；柠檬酸可减弱蔗糖的甜度，低浓度的氯化钠可增强蔗糖的甜度；蔗糖可减弱氯化钠的咸度，酸可明显增加其咸度。Keast等[26]对酸、甜、苦、咸4种基本味之间的互作关系作了综述总结，结果如图2所示，不同味感间因物质、浓度差异，呈现不同的互作效果。

2.3 茶汤中滋味物质的相互作用

Yin等[22]对茶汤中主要存在的EGCG、咖啡碱、茶氨酸、蔗糖这4种物质间的呈味影响作了相应研究。结果表明，EGCG与咖啡碱之间存在苦味协同作用，且咖啡碱可增强EGCG的涩味；茶氨酸可增强EGCG的苦味，对其涩味有减弱作用；蔗糖可降低EGCG的苦涩味，EGCG也会降低其甜味；茶氨酸可少量降低咖啡碱的苦味，咖啡碱可明显增强茶氨酸的鲜味，但会少量降低其甜味；蔗糖会增强咖啡碱的苦味，咖啡碱也会少量增强蔗糖的甜味；茶氨酸和蔗糖间存在鲜甜味协同作用。徐文平等[15]通过对滋味物质的感官评价发现，芦丁自身没有明显的苦涩味，但对咖啡碱的苦味有增强作用，对EGCG的苦味和涩味没有明显影响。Scharbert等[8]也同样认为黄酮醇苷对咖啡碱的苦味有增强作用。施兆鹏等[17]指出，氨基酸可减弱茶汤的苦涩味，认为茶汤苦涩味=0.079×茶多酚＋0.047×儿茶素－1.364×氨基酸－2.093，其中化合物含量的单位为mg·g-1。

3 滋味物质的感官评定方法

感官分析是一种利用人的感觉器官作为“测量仪器”的食品风味评价技术[10]，它综合了食品科学、生理学、心理学以及统计学的知识[35]，是一种对食品风味评价的科学手段。评价员、评价环境、评价方法是感官分析的三要素，这三者的合理掌控能够较好地保证感官分析的准确度和有效性[10, 36]。感官分析方法可以被粗略地分为两种：差别检验方式和描述性检验方式[35]。

3.1 差别检验

差别检验的方法主要有3种，分别为“A”-“非A”成对比较检验、二-三点检验、三点检验[35]。在成对比较试验中，评价员会面对两份溶液，需要在评价后指出哪份溶液的滋味更强；在二-三点检验中，评价员会面对3份溶液，其中两份为不同的样品，另外1份为对照，他需要指出样品中的哪一份与对照最为相近；在三点检验中，评价员同样会面对3份溶液，他需要指出哪两份溶液最为相近或是指出哪一份溶液与其他两份不同。

Narukawa等[29]在葡萄糖酸盐对滋味物质的苦味抑制作用的研究中采用了成对比较检验，结果发现葡萄糖酸盐可减弱盐酸奎宁溶液的苦味强度，而对咖啡碱和柚皮苷溶液却无此作用。Frank等[37]和Scharbert等[38]在对滋味物质的味感阈值进行检测时采用了三点检验，即将滋味物质逐步对半稀释后，与两份空白对照溶液一起呈给评价员，让评价员找出目标溶液，直到评价员无法正确辨别目标溶液。

3.2 描述性检验

描述性检验是对差别检验的进一步补充，可提供更多的滋味信息用于解释溶液间的差异。在描述性检验中，受过训练的评价员需要对食品进行滋味鉴别、强度定量及滋味描述，主要包括4种方式：风味描述法（Flavor Profile Method，FPM）、质感描述法（Texture Profile Method，TPM）、定量描述分析（Quantitative Descriptive Analysis，QDA）及范围法（The Spectrum Method）[35]。其中，在得到评价数据时，FPM和TPM为经过评价小组成员讨论后得出一致的结果，而QDA和范围法则是通过不同的评价员各自得出评价值后取平均。在进行描述性检验时，需要先用滋味参照物对评价员进行训练，同时采用规范的评分方法。

Frank等[37]在对评价小组成员进行训练时，采用的滋味物质如下：甜味参照为蔗糖（50 mmol·L-1）和L-丙氨酸（15 mmol·L-1），酸味参照为乳酸（20 mmol·L-1），咸味参照为NaCl（12 mmol·L-1），苦味参照为咖啡碱（1 mmol·L-1）和盐酸奎宁（0.05 mmol·L-1），鲜味参照为谷氨酸钠（8 mmol·L-1），涩味参照为0.05%的单宁酸。Scharbert等[38]的研究中，训练所用的滋味参照物基本与Frank等[37]的类似，但他们引入了一种新的涩感区别于单宁酸的起皱粗糙涩感，这种涩味为引起口干的柔和涩感，用槲皮素-3--β-D-吡喃半乳糖苷作为训练物。徐文平等[19]的研究中所用的涩味训练物为EGCG。

在对物质进行滋味强度的打分时，常采用排序法、量值法和线性标度法。徐文平等[19]通过量值法得到了溶液的滋味强度值，他们将苦味分为5个区间，分别为不苦（0~2分）、微苦（2~4分）、苦（4~6分）、很苦（6~8分）、极苦（8~10分）。Narukawa等[29]则采用的是线性标度法，通过在100 mm的线性标尺的合理位置上进行标记来评估每个溶液的滋味强度，线性标尺上标记的位置（标记到线性标尺下端距离的几何平均值）是整个刻度长度的百分比：1.4，几乎无法察觉；6.1，弱；17.2，中度；35.4，强；53.3，非常强；100，最强。而金孝芳等[39]对绿茶茶汤滋味强度的评价采用的是15 cm的线性尺度。

3.3 时间-强度检验

时间-强度检验（Time-Intensity Scaling，TI）是一种特殊的描述性分析，它可以表征一种滋味随时间推移产生的强度变化。这种测量方法通常有3个参数：最大强度（Imax）、达到最大强度的时间（Tmax）、总持续时间（Ttot）[35]。Valentova等[40]通过时间-强度检验对溶液的涩味进行了评定，他们采用的具体步骤为：评价员首先摄入10~15 mL的溶液，用舌头使溶液在口腔中来回移动，在2~3 s后记录其涩味强度，5 s后咽下溶液并同时记录涩味强度，以后每隔10 s记录一次涩味强度，直到100 s后结束。Robichaud等[12]的研究中则令评价员摄入10 mL样品，在20 s后吐出，定时记录溶液滋味强度直到滋味不存在或其强度至少1 min内保持不变。Peleg等[16]所使用的方法为摄入15 mL样品，10 s后吐出，定时记录滋味强度。Thorngate等[13]在进行时间-强度测定时，溶液在口腔中的停留时间为7 s，间隔记录滋味强度直到滋味消失。

3.4 其他滋味评价方法

3.4.1 半舌试验

半舌试验是成对比较试验的一种延伸。Scharbert等[18]在评定涩味物质的阈值时，为避免涩味的记忆效应，采用了半舌法。半舌法的具体操作步骤为：将涩味溶液和纯水各用滴管吸取1 mL，分别滴到舌头的左半边和右半边，舌头前后移动使溶液在口腔中翻滚30 s，辨别舌头的哪一边能感受到涩味[38]。

3.4.2 偏好性试验

对溶液的偏好性试验通常有两种方法：人的主观评价和动物行为实验。Narukawa等[15, 29]的研究中，在对苦味溶液进行偏好性试验时，首先令评价员选择他们更喜好的溶液，然后进行－3~+3分的打分，－3分表示非常不愉悦，+3分表示非常愉悦；而后通过动物行为实验检验溶液的适口性，具体方法如下：将小鼠单独关在笼中，提供不同的两份溶液，关养48 h，在24 h后转换两份溶液的位置以消除定位效应，最后计算两种溶液各自的消耗体积与消耗的总溶液体积的比值，比值大说明具有更优的适口性。

4 展望

借助现有感官分析方法，儿茶素组分呈味特性研究得以开展，在科学性和客观程度上有一定的保障。在儿茶素组分间以及与其他滋味物质间的呈味互相作用方面，国内外学者均有一定程度上的研究，主要包括以下两个方面：一是不同互作方式，如协同、抑制和简单相加作用；二是不同研究手段，如滋味物质的感官分析、引起的生物生理变化和物质本身的化学结构改变等。感官分析因其结果更为直截了当，且对食品风味评价的不可替代性而得到广泛应用，但相比仪器研究其结果准确度相对较低，现有感官分析方法理论体系的建立（如三点试验、风味轮评价等）对提高感官分析结果的准确度具有一定的帮助，但怎样结合精密科学仪器建立以感官分析为辅，仪器检测为主的食品风味评价方法体系值得深入探究。

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Rewiew on Taste Characteristic of Catechins and Its Sensory Analysis Method

ZHANG Yingna1, 2, JI Weibin1, 2, Xu Yongquan1*, YIN Junfeng1

1. Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences; Engineering Research Center for Tea Processing; Key Laboratory of Tea Biology and Resources Utilization, Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Tea Processing Engineering of Zhejiang Province, Hangzhou 310008, China. 2. Graduate school of Chinese academy of agricultural sciences, Beijing 100081, China

Taste is the most important quality characteristics of tea infusion. Green tea taste is formed by the interaction of polyphenols, caffeine, amino acids, carbohydrates and metal ions. Polyphenols are the main taste substances of green tea infusion, with catechins as the major components of polyphenols. Catechins are the main contributors of the bitterness and astringency of green tea infusion. Varied intensities of bitterness and astringency of green tea infusions were caused by the different compositions and interactions of catechins. Sensory analysis by human is still the major method for the taste evaluation of tea infusion, which is irreplaceable nowadays. This paper reviewed the taste characteristics of catechins, interactions of taste substances, sensory-analysis method of taste substances, which aimed to improve the theory system of the taste characteristics of catechins and their interactions, and to lay the foundation for the use of sensory-analysis method in relative studies.

green tea infusion, taste substance, taste interactions, sensory analysis method

TS272.5+2；TP391.41

A

1000-369X（2017）01-001-09

2016-09-18

2016-11-21

国家基金（31671861）、浙江省杰出青年基金（LR17C160001）、中国科协青托工程和中国农业科学院创新工程。

张英娜，女，硕士研究生，主要从事茶叶深加工方面的研究。

yqx33@126.com