单因素无机金属离子对茶汤的影响研究

涂丛慧郑斌宁红梅郭润阳陈国明陈志雄

（作者单位：1中粮营养健康研究院2厦门茶叶进出口有限公司）

茶叶的冲泡离不开水，而水的品质是影响茶汤好坏的重要因素之一。陆羽在《茶经》中论煮茶方法时指出：“其水，用山水上，江水中，井水下。”从现代科学来说，从山水到江水到井水，矿物质含量逐渐升高，也就是古人早已发现低矿化度的水冲泡茶叶的效果最好，以冲泡龙井茶的最优质的水源虎跑泉为例，矿化度仅为26ppm[1]。然而也有研究表明如果水质过于纯净有可能带来香气的平淡，认为含一定量的重碳酸钙水味美适口。

中国各地的生活饮用水差异化很大，特别在部分以地下水作为饮用水源的区域，往往硬度、铁、锰很高甚至超标[2]，在这部分区域使用生活饮用水冲泡茶叶往往发现茶汤发绿发黑，且香气平淡，茶汤滋味平且欠鲜爽。为探究不同金属元素对茶汤的影响，通过在去离子水中人为添加饮用水中常见的金属离子，通过单因素实验考察不同金属离子对茶汤的影响，从而提供泡茶的用水建议。

材料与方法

1.材料

去离子水（通过反渗透+电去离子方法制备）、四水合氯化亚铁、六水合氯化铁、氯化铜、氯化锌、氯化铝、氯化钙、氯化钠（以上均为分析纯，购于国药集团），大红袍、海堤红、龙井、清香铁观音（以上均为厦门茶叶进出口有限公司提供）。

2.实验方法

高浓度无机金属离子对茶汤颜色及沉淀的影响研究：分别称取氯化铜、氯化锌、氯化亚铁、氯化铁、氯化铝，配置成1g/L（金属离子浓度）的溶液待用。取3g红茶、大红袍、绿茶、清香铁观音分别加入各自杯中，加入100m L沸水（去离子水），浸泡2m in后，倒出茶汤，再冲入100m L沸水，浸泡2m in后，与第一泡茶汤混合后平均分配到茶碗中。分别吸取一管已配置的溶液，逐滴加入各种茶汤中，观察茶汤变化。

不同浓度亚铁离子对茶汤颜色的影响研究：分别配置1、10、100、1000ppm （二价铁离子浓度）浓度的氯化亚铁溶液，按上文的茶汤冲泡方式制备茶汤，分别吸取不同浓度的溶液，逐滴加入茶汤中，观察茶汤变化。

饮用水标准限定下不同无机金属离子对茶汤颜色、香气、滋味的影响研究：按照国标GB5749-2006生活饮用水标准中对各种无机金属离子的要求设定品评实验中使用冲泡水中离子的上限，其中， 铜离子 （0.1、0.5、1ppm）， 亚铁离子（0.1、0.3、1ppm），锌离子（0.1、0.5、1ppm），铝离子（0.1、0.2、0.5ppm），钙离子（25、50、200 折合硬度 CaCO3），钠离子（10、80、150ppm，钠离子以咸度可感知浓度作为上限）。分别使用去离子水配置按照上述浓度溶液，进行单因素的品尝实验，同时使用去离子水作为对照样，评审时采用盲审方法，不同离子浓度的水进行随机打乱，从评茶盘中扦取充分混匀的具有代表性的海堤红茶样各3.0g共4份，置于相应的评茶杯中，同时烧开随机打乱的4种水样，同时注满沸水，计时1m in30s同时将茶汤滤入评茶碗中，第二泡浸泡时间为2m in，第三泡浸泡时间为2min30s，留叶于杯中，由3～6位评茶师根据三泡的综合香气、汤色、滋味进行逐项审评给出排序。

结果与讨论

1.不同无机金属元素与各类茶汤的作用影响

从实验结果看，浓度达到1g/L的金属溶液均能与茶汤发生反应产生不同颜色的沉淀，其中以氯化铁与氯化亚铁所产生的沉淀颜色最重，呈现蓝黑色，且这种蓝黑色在四种茶汤中均非常明显，尤其以红茶的颜色变化最重，清香铁观音的颜色最浅。氯化铜的沉淀也较为明显，但在红茶与在大红袍、绿茶、清香铁观音中的沉淀表现不一样，在红茶中出现褐色沉淀，而其他三种茶汤均表现为浅蓝色沉淀。有研究表明茶黄素和二价铁离子会形成紫罗兰色络合物，在550nm处有较强吸收峰，而和铜离子会形成橙/紫色络合物，在538nm处有较强吸收峰[3]。从本实验结果看，除了茶黄素外，茶汤中其他物质也会和铜、铁离子形成相同颜色的络合物，但其显色程度并没有茶黄素高。

表1　1g/L金属离子浓度的溶液与四类茶汤的反应

2.不同浓度亚铁离子对茶汤颜色的影响

由于铁离子对茶汤的影响最大，本实验通过不同浓度的溶液探究多高浓度的铁离子会使茶汤发生肉眼可见的明显变色。从表2可见10ppm的溶液是临界点，但由于溶液与茶汤混合后才发生变色，在假设茶汤中不含铁离子的条件下（使用去离子水冲泡茶汤），18滴氯化亚铁溶液滴加在12.5m L的茶汤中，亚铁离子的含量为0.72ppm，因此可以推测含0.7～1ppm的亚铁离子溶液便可造成茶汤颜色发生明显的变化。河南省、陕西省及山西省部分县市的监测发现部分饮用水含铁量可达到1ppm以上，也就是在这些区域使用饮用水泡茶必然会引起茶汤颜色变深发黑。然而正常条件下0.5ppm的含铁离子即可使饮用水色度达到30度，因此在饮用水标准条件下的0.3ppm的铁离子导致的茶汤发生的颜色变化有可能并非是单纯含铁深色络合物的产生，往往含铁离子以及其他金属离子的水体会呈现碱性，而在碱性条件下，茶多酚更容易氧化导致茶汤颜色加深，此外亦有可能是铁离子配合其他离子导致的络合物的产生或是在金属离子催化下导致的茶汤的氧化。

表2　不同浓度氯化亚铁溶液与茶汤的反应

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3.饮用水标准范围内不同浓度金属离子对茶汤颜色的影响

根据实验结果，在考察的浓度范围内，相对于去离子水而言，不同浓度金属离子对茶汤颜色基本可以分为三类，（1）颜色明显变深；（2）颜色明显变浅；（3）颜色变化肉眼无法辨识。如表3所示，所有能与茶汤反应生成深色物质的金属离子均会使茶汤颜色发生明显变化，其中以亚铁离子变化最为明显，而与茶汤反应生成浅色物质或没有明显反应的金属离子或使茶汤颜色变浅或无变化，可能是降低了有色物质的浸出率导致的结果。

表3　饮用水标准范围内不同浓度金属离子对茶汤颜色的影响

4.饮用水标准范围内不同浓度金属离子对茶汤香气滋味的影响

在所考察的金属离子范围内，大多数离子的存在都会给茶汤的香气带来劣化的影响，即香气钝化、滋味平淡，如亚铁离子在所考察的所有浓度范围内，即便低到0.1ppm，仍旧会使香气产生钝化，而锌离子和铜离子在所考察的浓度范围内对香气滋味的影响较小，但总体呈现劣化影响，特别在高浓度的情况。钙离子和铝离子在低浓度范围内（硬度50、0.1ppm），使茶汤鲜爽，且香气变窄变高，但高于这个浓度则香气变钝。钠离子对茶汤香气没有太大影响，但相对于同等浓度的水而言，在茶汤中，咸味感知度更高，10ppm的钠离子即可明显感受到咸味。

表4　饮用水标准范围内不同浓度金属离子对茶汤香气滋味的影响

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结论

铁离子（二价或三价）是影响茶汤颜色、香气及滋味最重要的劣化元素，建议冲泡茶叶使用水中铁离子应该尽可能去除，而硬度则需处于软水的范围内（0～50ppm），否则茶汤颜色会出现较大变化，且香气和滋味会钝化，对茶叶本征特征的体现会有较大的影响。然而本文仅对单因素进行了考察，并未对混合因素及茶汤pH值进行考虑，在生活饮用水中，是否不同金属离子配合在一起可能会造成滋味劣化的强化或削弱作用应进一步进行研究。