水中SiO32-对红茶茶汤滋味品质的影响

刘艳艳 刘政权 陈建新 汪 芳 许勇泉 尹军峰*

（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 杭州310008 2 安徽农业大学 茶与食品科技学院 合肥 230036）

“精茗蕴香，借水而发，无水不可论茶也”，由此可见泡茶用水的重要性。水中所含离子浓度不同会造成茶饮料间色、香、味及澄清度的显著差异[1]。冲泡用水中Ca2+、Mg2+、Na+离子的含量和pH值会对茶汤风味产生显著影响[2]。许勇泉等[3]研究发现水中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+等离子会改变茶汤的色泽和滋味，茶汤风味与香气品质下降，随着钙离子质量浓度的升高，茶汤颜色变黄且滋味变苦。研究发现钙、银、铁等10 种金属离子可与茶多酚发生络合[4]。在活性氧条件下，金属离子加速了儿茶素组分的氧化[5]。水的pH 值由阴阳离子共同呈现，当茶汤中pH 值过低，叶绿素上的Mg2+易被H+取代；过高时则会使茶多酚加速氧化[6-7]。而当自来水中Cl-过多，也会通过加速多酚类物质的氧化或产生氯味而严重影响茶汤的感官品质[8]。

H2SiO3是鉴定矿泉水9 项微量元素标准中的一项[9-10]，Si 是人体所必需的微量元素，且H2SiO3不能从普通食物中获得，一般以H2SiO3的形态存在于水中，易被人体吸收[11-14]。然而，在H2SiO3对茶汤呈味影响方面研究报道较少。本文通过探究SiO32-对红茶茶汤滋味品质的影响，以期探明其内在原因，对茶叶冲泡用水的选择具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

祁门工夫红茶，祥源茶业有限公司；纯净水，杭州娃哈哈集团有限公司。

表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、谷氨酸钠、咖啡碱、蔗糖等标样以及Na2SiO3·9H2O 等分析纯级试剂，美国Sigma 公司；乙腈（色谱纯），美国TEDA 公司。

Waters 2469 series 高效液相色谱，Waters 公司；UV-2550 紫外-可见光分光光度计，日本岛津公司；iCAP6300DUO 型电感耦合等离子体反射光谱仪，美国TJA 公司。

1.2 试验方法

1.2.1 茶汤制备 在室温25 ℃下，制备SiO32-质量浓度为（0，8，16，48，72，96 mg/L）的水溶液，按常规方法（3 g，150 mL，5 min）冲泡祁门红茶。

1.2.2 SiO32-与EGCG 相互作用分析 首先单独处理质量浓度为0，8，16，48，72，96 mg/L 的SiO32-溶液与EGCG（150 mg/L），配制成150 mL 溶液并混匀，然后测定混合液体中EGCG 含量，探索H2SiO3对EGCG 的影响。

1.2.3 SiO32-与滋味单体呈味特性相互作用影响分析 首先将EGCG、咖啡碱、谷氨酸钠和蔗糖单独处理SiO32-（0，16，96 mg/L）配制成150 mL 溶液，并将2 种、3 种、4 种味感单体分别复配成150 mL 混合液。单一或混合溶液中EGCG、咖啡碱、谷氨酸钠和蔗糖的质量浓度分别为150，250，150，400 mg/L。在室温25°C 下，审评小组人员对混合溶液的鲜味、甜味、苦味及涩味等呈味进行感官审评。

1.3 试验测试分析方法

1.3.1 感官审评 由5 位具有高级评茶员以上资格的审评人员，对茶汤进行审评。包括苦味、涩味、鲜味、甜味和滋味品质总分。对滋味强度的评分采用5 段10 分制，其中8～10 为“极强”、6～8 为“强”、4～6 为“中等”、2～4 为“弱”、0～2 为“极弱”；滋味品质总分评价参照GB/T 23776 中茶汤滋味审评方法。统计分析结果以去掉最高分、最低分，取其平均值。

1.3.2 茶汤常规化学成分含量检测 茶汤中游离氨基酸总量：茚三酮比色法（GB 8314-87）；可溶性总糖含量：蒽酮-硫酸比色法；茶多酚含量：酒石酸亚铁比色法（GB 8313-87）；矿物质离子含量：采用石元值等[15]方法；没食子酸、儿茶素、咖啡碱含量：具体步骤参考尹军峰等[16]方法。

1.3.3 数据分析 本文表和图中数据均为平均值±标准偏差（2 位有效数），采用SPSS.22 进行方差分析（ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 SiO32-对红茶茶汤滋味品质的影响

茶汤的滋味品质明显受到SiO32-质量浓度的影响（见表1）。随着SiO32-质量浓度（0～96 mg/L）的增加，茶汤甜味上升，苦味、涩味、鲜味下降，综合滋味品质下降。其中，当SiO32-质量浓度在48～96 mg/L 之间时，茶汤整体滋味品质显著下降，本研究结果显示日常冲泡红茶应选用含有适量SiO32-（＜48 mg/L）的水。这表明不同SiO32-质量浓度对红茶茶汤滋味品质有显著影响。

表1 不同SiO32-质量浓度对红茶茶汤滋味品质的影响Table 1 Effect of SiO32- different mass concentrations on the taste of black tea infusion

2.2 SiO32-对茶汤常规化学成分的影响

2.2.1 SiO32-对茶汤主要呈味物质的影响 不同SiO32-质量浓度对红茶主要滋味成分浸出有显著影响（见表2）。随不同SiO32-质量浓度的增加，除儿茶素总量明显下降外，茶汤中咖啡碱、茶多酚、氨基酸、可溶性总糖、没食子酸等常规品质成分含量变化均出现一定波动，而变化趋势不明显。从已有的理论分析可知，咖啡碱、茶多酚（儿茶素）及氧化物是茶汤苦涩感的主要来源[17-18]，谷氨酸钠是茶汤鲜味的关键呈味化合物[19]。氨基酸、儿茶素和茶多酚整体下降，部分解释了茶汤中苦味、涩味下降及茶汤整体滋味品质下降的成因，而咖啡碱、可溶性总糖等常规品质成分含量呈波动变化，变化趋势不明显。研究发现SiO32-水溶液呈弱碱性[20]，而EGCG 在碱性环境下易被氧化[21]。本研究中随SiO32-质量浓度的增加，水溶液中EGCG 含量呈明显下降趋势（图1），这可能是SiO32-影响儿茶素EGCG 浸出和茶汤偏碱性影响EGCG 稳定性的两方面造成的综合结果。

图1 SiO32-对水中EGCG 质量浓度的影响Fig.1 Effect of SiO32- on EGCG content in water

2.2.2 SiO32-对红茶茶汤主要金属离子的影响已有研究表明，Ca2+、Mg2+可以增强茶汤涩感[22]。SiO32-对红茶茶汤主要金属离子浸出有显著影响（见表3）。随不同SiO32-质量浓度的增加，茶汤中Ca2+、K+、Mg2+离子含量下降，与SiO32-质量浓度水冲泡红茶涩味变化趋势一致，部分解释了茶汤中涩味整体下降的原因。

表3 不同SiO32-质量浓度对红茶茶汤主要金属离子的影响Table 3 Effect of SiO32- different mass concentrations on main metal ions contents of black tea liquor

2.3 SiO32-对茶汤滋味物质间互作呈味的影响

2.3.1 SiO32-对茶汤主要味感单体滋味的影响 不同SiO32-质量浓度对主要滋味物质呈味具有显著影响（见图2）。儿茶素被发现是茶汤涩味的主要原因，其中EGCG 被常用作涩味的标准物质[23-24]。随着SiO32-质量浓度的提高，EGCG 的苦味（-0.945**）及涩味（-0.962**）显著下降，而鲜味（0.979**）及甜味（0.844*）提高；苦味主要来自于茶汤中的咖啡碱和儿茶素，咖啡碱被认为是茶汤中必不可少的成分[25]。随SiO32-质量浓度的提高，咖啡碱的苦味（-0.920**）显著下降，鲜味（0.817*）及甜味（0.775*）显著提高；谷氨酸钠是茶汤鲜味的关键呈味化合物[26]，随SiO32-质量浓度的提高，谷氨酸钠的鲜味（0.982**）及甜味（0.953**）显著提高；茶汤的甜味主要来自于蔗糖、葡萄糖和果糖等单糖，以及一些甜味氨基酸[23]。随SiO32-质量浓度的增加，蔗糖溶液中鲜味（0.741*）与甜味（0.900**）显著上升。因而，SiO32-可以降低EGCG的苦涩味、咖啡碱的苦味，及增强蔗糖的甜味和谷氨酸钠的鲜味。

图2 不同SiO32-质量浓度对红茶茶汤主要滋味物质呈味的影响Fig.2 Effect of SiO32- different mass concentrations on the taste for the solutions of the main chemicals from black tea

2.3.2 SiO32-对不同质量浓度滋味物质呈味的影响 SiO32-对不同浓度滋味物质呈味有显著影响（图3）。未添加SiO32-的对照组中，随EGCG 溶液浓度的增加，苦味（0.962**-0.979**）和涩味（0.973**-0.992**）显著提高；溶液随咖啡碱质量浓度的升高，苦味（0.974**-0.994**）显著提高；溶液随谷氨酸钠质量浓度的提高，鲜味（0.974**-0.998**）显著提高；溶液随蔗糖质量浓度的提高，甜味（0.980**-0.993**）显著提高。而加SiO32-处理组随质量浓度的增加，可以明显弱化EGCG 溶液的苦味与涩味，在EGCG 质量浓度为1 960 mg/L 时，添加质量浓度为16 mg/L 和96 mg/L 的SiO32-也减弱了苦味与涩味；可以明显减弱咖啡碱溶液的苦味，当咖啡碱质量浓度低于250 mg/L 时，添加96 mg/L 的SiO32-可以显著减弱苦味；可以明显强化谷氨酸钠溶液的鲜味，即使在谷氨酸钠质量浓度在0～400 mg/L 之间时，谷氨酸钠的鲜味与添加16 mg/L SiO32-的鲜味没有显著差异；可以增强蔗糖溶液的甜味强度，特别是质量浓度在500～1 000 mg/L 之间。

图3 SiO32-对不同质量浓度滋味单体呈味的影响Fig.3 Effect of SiO32-on flavor of different mass concentrations

2.3.3 SiO32-对茶汤主要滋味物质互作的影响 已有研究发现，芦丁可以增加咖啡碱的苦味，咖啡碱可以增强EGCG 的涩味[27]。果胶可以降低EGCG的收敛性[28]。因而进行了SiO32-与EGCG、谷氨酸钠、咖啡碱和蔗糖间4 种单体二元、三元、四元的互作效应，如表4 所示。SiO32-水溶液在16，96 mg/L 时呈鲜味和甜味，当EGCG 溶液（150 mg/L）与咖啡碱溶液（250 mg/L）混合时，苦味与涩味都显著增强。EGCG 和咖啡碱之间的这种协同作用也被报道[29]。而加入SiO32-后，溶液中鲜甜味增强，苦涩味减弱。通过在EGCG（150 mg/L）和谷氨酸钠（150 mg/L）的混合溶液中添加SiO32-，甜味显现，同时鲜味和甜味增强，苦味和涩味减弱。通过在EGCG（150 mg/L）、蔗糖（400 mg/L）和咖啡碱溶液（250 mg/L）的混合溶液中添加SiO32-，鲜味显现，甜味增强，且苦味和涩味下降。通过4 种单体复合模拟茶汤的混合液中添加SiO32-，可以有效增强鲜味和甜味，降低苦味和涩味。这在一定程度上解释了含有SiO32-的水冲泡红茶滋味出现鲜甜味增强，苦涩味减弱现象的原因。

表4 不同SiO32-质量浓度对红茶茶汤呈味物质混合溶液滋味的影响（mg/L）Table 4 Effect of SiO32- different mass concentrations on the taste of mixed solutions of flavor substance in black tea soup（mg/L）

（续表4）

3 结论

H2SiO3是水中常见的重要元素[30]，人体吸收硅的最佳途径是通过矿泉水中含有的偏硅酸，而矿泉水中的偏硅酸最大的好处还在于它不会残留体内造成沉积，100%从肾脏排出体外[31]。研究发现水中的SiO32-会对红茶茶汤滋味造成较大影响，茶汤随着SiO32-质量浓度的增加，甜味增强，鲜味、苦味、涩味减弱。

SiO32-对茶汤主要理化成分的影响结果表明，添加SiO32-会导致茶汤中茶多酚、儿茶素、氨基酸、EGCG 含量和Ca2+、K+、Mg2+等离子含量下降，一定程度上说明了茶汤中涩味、苦味、鲜味及茶汤综合滋味品质下降的原因，然而无法说明茶汤中甜味增强的现象。通过SiO32-与茶汤中4 种主要滋味物质单体及混合组分的呈味分析表明，SiO32-增强了谷氨酸钠溶液的鲜味和蔗糖溶液的甜味，削弱了咖啡碱的苦味、EGCG 溶液的苦涩味。本研究中随SiO32-质量浓度的增加，水溶液中EGCG 含量呈明显下降的趋势，验证了SiO32-水溶液影响茶汤中主要滋味成分浸出含量的变化。因此，当水中SiO32-质量浓度增加时会导致红茶茶汤甜味明显增强，而苦味、涩味、鲜味明显减弱。

H2SiO3是水质美味度的重要性指标。本研究说明，冲泡茶汤中随SiO32-质量浓度的增加会影响茶汤滋味品质，导致茶汤甜味增强，苦味、涩味、鲜味明显减弱。因此，本研究说明，冲泡茶汤中随SiO32-质量浓度的增加会影响茶汤滋味品质，导致茶汤甜味增强，苦味、涩味、鲜味明显减弱。因此，建议日常冲泡红茶应选用含有适量SiO32-的水（＜48 mg/L）。