不同类型水质对龙井茶汤风味品质及主要化学成分的影响

龚芝萍，尹军峰，陈根生

不同类型水质对龙井茶汤风味品质及主要化学成分的影响

龚芝萍1，尹军峰2*，陈根生2*

1. 浙江大学医学院附属第一医院，浙江 杭州 310003；2. 中国农业科学院茶叶研究所，浙江省茶叶加工工程重点实验室，国家茶产业工程技术研究中心，浙江 杭州 310008

为了解水质对茶汤品质的影响，选用自来水、娃哈哈纯净水、虎跑冷泉、C胞活力小分子团水、5100西藏冰川矿泉水和健龙火山冷矿泉水等6种饮用水作为研究对象，采用感官品质评定和成分分析两种方式，研究不同类型水质对茶汤风味品质及化学成分的影响。结果表明，pH呈弱酸性，Ca2+、Mg2+及总离子含量较低的纯净水和虎跑冷泉冲泡龙井茶较为适宜，在风味品质方面既能较好的控制茶汤的苦、涩、鲜等滋味，也能体现出茶汤特有香气的浓郁度和纯正度。通过风味物质的分析，随着饮用水离子浓度增加，茶汤中的茶多酚、氨基酸、EGCG、酯型儿茶素、草酸含量均显著下降；咖啡碱和总糖含量差异较小；黄酮类化合物含量略有增加。Ca2+、Mg2+浓度较高的矿物质水对茶汤中的芳樟醇、反-丁酸-3-己烯酯、十二烷、十四烷、顺-3-己烯异戊酸酯、香叶醇、-紫罗酮等17种龙井茶特征香气成分挥发有抑制作用。本研究初步明确了水质对茶汤滋味物质构成和香气物质挥发的影响，试验结果对茶叶风味化学、科学泡茶、茶饮制造用水的选择等方面提供理论基础。

水质；茶汤；化学成分；风味；感官审评

茶叶含有多种对人体有益的功能物质，健康有益的茶饮如何被品饮者所接受，感官适口性尤为重要。以往的泡茶习惯和科学研究已证实，水质对茶汤风味品质具有显著影响，蒸馏水制备绿茶茶饮透光率高、沉淀少；采用虎跑泉水制备的茶饮透光率高，且色、香、味品质较佳；自来水制备的茶饮透光率最低，沉淀量最多，且色、香、味均最差[1-2]。江春柳等[3]研究发现，水质对茶汤的影响最大，并提出了泡茶用水的优劣顺序应为泉水、溪水、江水、池塘水、自来水、井水；纯净水与软化水更适合于茶饮料的生产加工。尹军峰等[4]研究发现，Ca2+浓度大于4 mg·L-1时，速溶绿茶茶汤香气品质降低，滋味变苦；浓度大于60 mg·L-1时，茶汤浊度增加；Mg2+浓度增加能够降低速溶绿茶的苦味。水质中的Ca2+、Mg2+、pH及水中溶解的气体对茶汤品质影响已有报道，但水质对茶汤主要成分差异性研究分析甚少，特别是影响机理尚不明确。为深入研究水质对茶汤风味品质的影响，围绕已收集到具有代表性的6种水样，开展水质对龙井茶风味品质及茶汤主要化学成分的研究与分析，以此了解不同类型水质对茶叶影响程度及差异情况，为茶叶风味化学研究奠定一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

茶叶样品为杭州龙冠实业有限公司的西湖龙井（芽叶嫩度：一芽二叶，采制时间：2019年）。泡茶饮用水样为6种日常饮用水（表1）。

1.2 仪器与试剂

仪器：电感耦合等离子体发射光谱仪（iCAP6300DUO型，美国赛默飞世尔公司）；离子色谱仪（ICS-2000型，美国戴安公司）；氨基酸分析仪（S-433D，德国SYKAM公司）；GC-MS（GC7890B-MS5977A，美国Agilent公司）；高效液相色谱仪（HPLC-20 AD，日本岛津公司）；紫外-可见分光光度计（UV-2550，日本岛津公司）；pH计（F2-standard，德国梅特勒公司）；固相微萃取头（50/30 µm DVB/CAR/PDMS，美国SUPELCO公司）；纯水机（Milli-RO PLUS30，法国Millipore公司）；电子天平（QUINTIX124-1CN，德国赛多利斯公司）。

标准品：谷氨酸、咖啡碱；8种儿茶素、10种黄酮（醇）苷均购于Sigma公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

参考国家标准（GB/T 23776—2018）绿茶茶汤制备方法[5]，茶汤滤出后取100 mL进行感官品质评定，剩余茶汤过0.22 μm滤膜后待测。

1.3.2 感官审评方法

感官品质综合评定：参考国家标准（GB/T 23776—2018）名优绿茶审评方法，总分100分。组织5名高级评茶员，采用密码审评方法，得分按权重系数求和。

感官项目评定：本试验对于茶汤的滋味、香气进行评价，参照尹军峰[6]的研究方法，对茶汤滋味的鲜、涩、苦及香气的纯正度和浓郁度进行对标评价（表2、表3）。

1.3.3 茶汤中成分测定

儿茶素和咖啡碱测定参考文献[7]研究方法；茶多酚总量和游离氨基酸含量测定参照国标[8-9]；可溶性总糖测定为硫酸-蒽酮法[10]；水样离子含量测定，参考文献[11]方法；氨基酸组分，采用S-433D氨基酸分析仪测定，参照张英娜等[12]研究方法；黄酮（醇）苷、有机酸采用高效液相色谱（HPLC-MS）法[13-15]；茶汤pH值直接采用便携式pH计检测。

1.3.4 茶汤香气组分分析及前处理方法

顶空固相微萃取：取5 mL茶汤至于20 mL顶空瓶中，加入5 mL煮沸的超纯水，加入10 μL癸酸乙酯（内标，10 mg·L-1）后迅速加盖平衡5 min，然后将PDMS萃取头插入顶空瓶，在60℃恒温水浴条件下萃取吸附60 min后，立即于GC-MS 250℃进样口解析5 min。

GC-MS条件：（1）色谱条件：DB-5MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；柱箱温度：40℃；进样口温度：250℃；分流比：15∶1；压力48.745 KPa；柱流量：1 mL·min-1；进样载气：He（99.999 9%）。升温程序：40℃保持2 min，以2℃·min-1升至85℃，保持2 min，再以2.5℃·min-1升至180℃，保持2 min，再以10℃·min-1升至230℃，保持2 min。（2）质谱条件：电子能量70 eV；离子源温度230℃；质量扫描范围m/z 40~400。

1.3.5 数据分析方法

试验均重复3次，文章中表格或图片中数均据为平均值，方差分析和显著性分析采用SPSS 13.0软件进行分析，热图分析由GraphPad Prism 5.0软件完成。

表1 水样中主要离子含量及相关信息

表2 滋味标准样及其味感评价指标

表3 香气感官审评评价指标

2 结果与分析

2.1 水质对茶汤滋味品质的影响

感官评价结果表明（表4），不同类型水质冲泡的茶汤感官综合得分存在显著差异，纯净水（W2）和天然水（W3、W4）冲泡的茶汤品质综合评分均超过85分，虎跑冷泉（W3）得分最高，达89.1分；纯净水和虎跑冷泉总离子含量较低且pH呈弱酸性，冲泡的茶汤苦味强、涩味低、鲜爽味高，综合评分高于其余4种水样冲泡的茶汤；自来水（W1）冲泡的茶汤品质较一般；矿物质水（W5、W6）冲泡的茶汤滋味带有金属味或涩味，得分较低，这可能与水样中的Ca2+、Mg2+、Cl-浓度有关。6种水样的总离子含量和pH值分别与滋味品质综合得分呈显著性负相关（图1），其中阳离子Ca2+、Mg2+与滋味感官品质均呈显著负相关（=–0.818，=0.047；=–0.852，=0.031），随着水样中的Ca2+、Mg2+增加，茶汤苦味钝化、涩味增强、鲜味减弱。

2.2 水质对茶汤香气品质的影响

茶汤香气感官分析结果表明（表5），不同类型水质对茶汤香气有显著影响。其中Ca2+、Mg2+及总离子含量较低的天然水（W3）和纯净水（W2）冲泡的茶汤，香气偏清纯带栗香，品质较好，综合得分均超过88分，虎跑冷泉（W3）得分最高，为90.2分；总离子含量适中的天然水（W4）和矿物质水（W5）冲泡的茶汤香气较纯正，浓郁度尚高，而自来水（W1）冲泡的茶汤品质尚纯、浓郁度尚高；总离子量较高的矿物质水（W6）对茶汤的香气钝化作用明显，综合得分较低。随总离子数量的增加，茶汤香气综合得分呈下降趋势（图2），总离子量与香气品质具有显著性负相关（=–0.875，=0.022），其中Ca2+、Mg2+、Cl-含量与茶汤香气综合品质得分均呈显著负相关（=–0.875，=0.022；=–0.843，=0.035；=–0.842，=0.035）。

注：表中数据为3次重复的平均值±标准差，同一列中不同字母表示差异显著（<0.05），下同

Note: Data are means (±SD) of three replicates. Different letters in the same column group indicate significant differences (<0.05), the same below

图1 总离子量、pH值分别与茶汤感官滋味综合评分相关性分析

2.3 水质对茶汤常规成分的影响

图3表明，不同类型水质对茶汤中的茶多酚、氨基酸、总糖和咖啡碱等主要成分存在不同程度影响。其中对茶汤中的茶多酚、氨基酸含量影响较大，纯净水（W2）冲泡的茶汤茶多酚和氨基酸含量最高，分别为2 820.0 mg·L-1和310.7 mg·L-1，主要原因是茶多酚容易与金属离子反应生成络合物[16]，氨基酸与金属离子易形成螯合物；总糖含量与pH值呈显著正相关（=0.814，=0.049），弱碱性水有助于茶叶糖类物质的浸出；咖啡碱含量差异较小。自来水（W1）冲泡的茶汤，茶多酚、氨基酸和咖啡碱的量最少，与纯净水相比，分别低14.9%、6.6%和4.6%；分析得出Cl-与茶多酚含量呈显著性负相关（=–0.897，=0.015），茶多酚不仅能与金属离子发生络合反应，也可能与自来水中含有的少量次氯酸根发生反应，因次氯酸根在弱碱性的茶汤中仍有较强的氧化性，能与化合物官能团上的活泼氢发生氧化还原反应[17-19]。

2.4 水质对茶汤中儿茶素的影响

图4表明，除自来水外（W1），其他水样随着总离子含量增加，茶汤中的儿茶素总量呈下降趋势，纯净水冲泡的茶汤儿茶素含量最高（＞900 mg·L-1）；天然水（W3、W4）冲泡的茶汤，儿茶素含量在600~850 mg·L-1；矿物质水（W5、W6）冲泡的茶汤中儿茶素含量最低（＜500 mg·L-1）。不同水质冲泡的茶汤中儿茶素组分差异显著（表6），酯型儿茶素含量随总离子含量上升显著下降，其中EGCG含量与总离子量呈显著性负相关（=–0.813，=0.049）。

2.5 6种茶汤中的主要成分及其含量分布

对茶汤主要化学组分进行测定，得到81个化合物的含量，包括氨基酸组分20个、有机酸组分7个、黄酮（醇）苷10个、挥发性成分44个。如图5所示，横向代表不同类型水样，纵向代表被检测的化合物；化合物的含量高于样本平均值标为红色，化合物含量低于样本均值标为绿色，颜色深浅表示化合物含量的高低程度。从分布情况分析，6种饮用水冲泡的茶汤，内含的氨基酸、有机酸、黄酮（醇）苷存在明显差异。

表5 不同类型水质对茶汤感官香气品质的影响

图2 总离子量与茶汤感官香气综合得分相关性分析

注：相同成分中标注不同字母表示显著性差异（P<0.05）

氨基酸组分总量分布在140~165 mg·L-1，随总离子数量的增加，尤其是Ca2+和Mg2+增加，茶汤中的游离氨基酸含量呈下降趋势，而自来水冲泡的茶汤游离氨基酸含量为118.99 mg·L-1，氨基酸较易与重金属离子发生螯合反应[20-21]，其他影响因素有待进一步研究。其中纯净水冲泡茶汤的茶氨酸（Theanine）、天冬酰胺（Asn）、天冬氨酸（Asp）、苏氨酸（Thr）、丝氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、精氨酸（Arg）及氨基酸总量显著高于其他类型饮用水（=0.001）。

有机酸易与金属离子络合配对，随着总离子含量增加，有机酸总量呈显著下降趋势（=–0.889，=0.018）。其中二价阳离子Ca2+、Mg2+分别与草酸呈极显著负相关（=–0.940，=0.005；=–0.931，=0.007），而与奎尼酸含量呈显著性正相关（=0.905，=0.013；r=0.924，=0.009），茶汤浸泡过程中，Ca2+易与C2O42-结合，形成不溶性CaC2O4沉淀[22]，也证实了茶汤金属离子参与茶汤体系混浊、沉淀形成的观点[23]。

黄酮（醇）苷组分含量存在一定的差异，总含量分布在30.32~54.03 mg·L-1，矿物质水和自来水冲泡的茶汤内含黄酮（醇）苷总量明显高于纯净水和天然水，且水样的总离子含量与黄酮总量呈显著性正相关（=0.890，=0.018），因此适度提高离子浓度，在静电力的作用下有助于黄酮类化合的浸出。虽然茶叶中的黄酮（醇）苷含量一般较低，但已有研究表明，黄酮（醇）苷类物质的涩感阈值较低，DOT（Dose-Over-Threshold）值较高，对茶汤涩味影响显著[24]。

结合香气感官审评结果，对不同类型水样冲泡的茶汤香气组分进行分析，反--罗勒烯、反-氧化芳樟醇、芳樟醇、反-丁酸-3-己烯酯、藏红花醛、十二烷、2-甲基戊酸甲酯、顺-3-己烯异戊酸酯、香叶醇、顺-3-己烯己酸酯、十四烷、雪松烯、反-香叶基丙酮、-紫罗酮、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、-杜松烯、1,2,3,4,4a,7-六氢-1,6-二甲基-4-(1-甲基乙基)-萘等17个组分是龙井茶香气关键成分，用纯净水和虎跑冷泉水冲泡的茶汤中，17种香气组分的含量明显高于其他4种饮用水，与王梦琪等[25]和刘盼盼等[26]的研究结果相近。矿物质水中的Ca2+、Mg2+浓度较高，有助于茶汤香气成分中的二甲硫、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、戊醛、甲苯、己醛、顺-3-己烯-1-醇、-蒎烯、1-辛烯-3-醇、辛醛、柠檬烯、苯乙醛、顺-氧化芳樟醇、萘、水杨酸甲酯、-雪松烯、-雪松醇等16种组分挥发，降低了茶汤香气的纯正度和浓郁度。

3 讨论

茶汤风味主要包括滋味与香气，实际上是茶汤中水溶性物质与挥发性物质作用于人体感官味觉、嗅觉的综合效应，而泡茶用水差异影响茶叶主要成分的浸出与相互反应。江春柳等[3]、倪春梅[27]和尹军峰等[28]的研究均表明，水质中的Ca2+、Mg2+等离子浓度高易与茶多酚、二氧化碳等物质反应产生络合物和碳酸钙等有机酸盐沉淀，从而降低茶叶有效成分的溶解度，影响茶饮料的口感和澄清度。自来水中氯离子含量高，水中余氯或氯化物容易与茶多酚类作用，从而使茶汤表面产生“锈油”，并引起茶汤苦涩。

表6 不同类型水质对儿茶素浸出影响

图4 不同类型水质对酯型儿茶素与非酯型儿茶素的影响

图5 6种茶汤主要组分热图分析

本研究选用不同类型水质开展泡茶试验与研究分析，结果发现不同类型水质的饮用水主要离子含量差异较大，饮用水中的Ca2+、Mg2+、Cl-易与茶汤的滋味物质茶多酚、氨基酸、有机酸、咖啡碱等物质反应，并影响茶汤香气成分挥发量，从而造成了茶汤的鲜味、涩味、苦味及香型、纯正度和浓强度等感官差异。因此，硬度较低的饮用水更适用于龙井茶的冲泡，但并不能明确多个金属元素共同作用茶汤的复杂体系，需要更系统的研究验证。

相关研究证实茶叶含有多种有效的功能成分，可以清除人体内过多的自由基，提高机体免疫能力，提神益思、强心利尿等[29-30]。通过水质与茶汤感官品质、化学成分的研究，探究水质对茶汤的影响机制，结果可为人们如何选择泡茶用水，对指导人们科学饮茶、茶饮制造、茶叶风味研究提等方面都有重要意义。

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Effects of Different Types of Water Quality on the Sensory Properties and Main Chemcial Compositions of Longjing Tea Infusions

GONG Zhiping1, YIN Junfeng2*, CHEN Gensheng2*

1. The First Affiliated Hospital, College of Medical, Zhejiang University, Hangzhou 310003, China; 2. Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Tea Processing Engineering of Zhejiang Province, National Engineering Technology Research Center of Tea Industry, Hangzhou 310008, China

In order to understand the effect of water quality on the flavor of tea infusions, six typical drinking water (including tap water, Wahaha Purified water, Hupao cold spring water, C cell vitality small molecule group water, 5100 Tibet glacier mineral water, Jianlong volcano cold mineral water) were selected as the research objects. The effects of different types of water quality on the flavor quality and chemical composition of tea infusions were studied by sensory evaluation and component analysis. The results show that the purified water and Hupao cold spring water were weakly acidic, and had low Ca2+, Mg2+and total ion contents, which were more suitable to brew Longjing tea. In terms of the quality of flavor, it could better control the bitterness, astringency and freshness of tea soup, and reflect the richness and purity of the unique aroma of the tea infusions. Through the analysis of flavor substances, with the increase of ion concentration of drinking water, the contents of tea polyphenols, amino acids, EGCG, ester catechins and oxalic acid in the tea infusions were significantly reduced. The contents of caffeine and total sugar were not significantly different. The flavonoid content slightly increased. The mineral water with higher concentrations of Ca2+and Mg2+effectively inhibited the release of 17 characteristic aroma components of Longjing tea infusions, such as linalool, Trans-butyrate-3-hexene ester, dodecane, tetradecyl, cis-3-Hexenyl isovalerate, geraniol and β-ionone. This study analyzed the effect of water quality on the composition of tea flavor substances and the volatility of aroma substances, and preliminarily determined that the water quality factor was the main reason for the taste difference of Longjing tea infusions. This research preliminarily illuminated the effect of water quality on the flavor composition and aroma volatilization of tea infusions，and the results provided a theoretical basis for tea flavor chemistry, scientific tea making and water selection for tea beverage manufacturing.

water quality, tea infusions, chemical composition, aroma, organoleptic evaluation

S571.1；TS272.5+1

A

1000-369X(2020)02-215-10

2020-01-19

2020-02-20

浙江省医药卫生科技计划（2019KY236）、国家自然科学基金（31671861）

龚芝萍，女，本科，副主任护师。主要从事手术室护理及茶与健康方面的研究。*通信作者：yinjf@tricaas.com，gschen@tricaas.com

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