超聲輔助室溫沖泡綠茶的條件篩選和品質分析

曾 敏，龔正禮

（西南大學食品科學學院，重慶 4 007 16）

超聲輔助室溫沖泡綠茶的條件篩選和品質分析

曾 敏，龔正禮*

（西南大學食品科學學院，重慶 4 007 16）

為縮短綠茶室溫沖泡的時間并獲得較優品質，實驗利用超聲作為輔助，通過感官審評和主要滋味組分及香氣組分的分析，篩選優化沖泡條件，并比較其與標準沸水沖泡的品質差異。結果表明：超聲輔助室溫沖泡綠茶的優化條件為投茶量5 g、茶水比1：30（g/mL）、超聲時間10 min，該條件下沖泡的綠茶與標準沸水沖泡相比，水浸出物、茶多酚和咖啡堿含量較低，氨基酸含量較高；二者絕大部分香氣組分相同，但室溫沖泡的缺少了辛醛、反-2-辛烯醛等具有不愉快脂肪氣味的物質，增加了α-芳樟醇、己酸-反-2-己烯酯等嫩香清香的物質。實驗初步驗證了超聲輔助室溫沖泡綠茶的可行性，所得茶湯滋味鮮醇爽口， 香氣清鮮高長，整體品質優于 標準沸水沖泡。超聲法特別適用于工業化 萃取茶湯，可大大節省能源，降低廢氣排放。

綠茶；超聲輔助；室溫沖泡；條件；品質

綠茶是我國生產量和消費量最大的茶類，它的傳統沖泡一般使用80℃左右的熱水甚至沸水，但綠茶在高溫條件下葉底和湯色易變黃，香氣及滋味隨時間的延長而呈下降趨勢，致使感官審評上出現濃而熟悶、欠鮮爽的特征[1-2]。馮婧等[3]研究表明，沖泡水溫越高，茶湯中酚氨比越大，即在一定范圍內茶湯鮮爽程度與沖泡水溫呈負相關。相同的沖泡時間，室溫沖泡的茶湯滋味呈現出更鮮爽的特點；從生理功能看， 研究發現以對低密度脂蛋白共軛二烯形成的抑制力作為衡量抗氧化性的標準，冷泡茶一般比熱泡茶具有更好的抗氧化作用[4]。

近年來，國內外關于綠茶沖泡方式的研究報道逐漸增加，但多研究高溫沖泡，關于室溫沖泡方面的研究仍然較少。室溫沖泡的綠茶茶湯內含物質豐富、湯色清澈透亮、滋味清爽、香氣清新怡人，相比沸水沖泡降低了苦味并能獲得更高的香氣[5]，但通常需在25 ℃的水中浸泡40 min以上。然而，40 min以上的沖泡時間顯然缺乏可行性，嚴重制約了室溫泡茶方法的發展，所以研究出一種室溫快速沖泡的方法具有很大的意義。實驗利用超聲作用加速茶葉內含物的溶出，從而縮短室溫沖泡時間，比較其與標準沸水沖泡的茶湯在主要品質組分方面的差異，探索不同沖泡方式所產生的不同品質特點，試圖建立一種新的室溫快速沖泡綠茶的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

栗香茶 貴州省湄潭縣栗香茶業有限公司；磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、谷氨酸、堿式乙酸鉛、氯化亞錫、水合茚三酮、濃鹽酸、濃硫酸、咖啡堿、福林酚、碳酸鈉、沒食子酸（均為分析純） 重慶滴水試驗儀器有限公司。

1.2 儀器與設備

KQ3200DB數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；TU-1900雙光束紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；QP2010氣相色譜-質譜聯用儀日本島津公司；20 mL固相微萃取專用樣品瓶 天津奧特塞斯公司。

1.3 方法

1.3.1 超聲輔助室溫沖泡綠茶的條件篩選

將茶樣混勻（為接近日常沖泡狀態，茶葉保持原樣，不經磨碎），稱取相應量置于干燥潔凈的玻璃杯中加蓋沖泡。研究在加入室溫水150 mL時，不同投茶量（3、5 g）、沖泡時間（10、15、20 min）（由于在預實驗中，投茶3 g、超聲20 min所得的茶湯整體濃度已與沸水沖泡的相當，且整體品質不佳，故投茶5 g、超聲20 min的條件不再列入室溫沖泡篩選的范圍）。以投茶量3 g、加沸水150 mL、沖泡5 min的標準沖泡方法作為對照（室溫為環境溫度（25±2）℃）。

1.3.2 感官品質評價方法

參考GB/T 23776—2009《茶葉感官審評方法》[6]及GB/T 14487—2008《國家標準審評術語》[7]進行品質評價。

1.3.3 主要滋味組分測定方法

參考GB/T 8305—2002《茶：水浸出物測定》[8]，采用差數法測定水浸出物含量；參考GB/T 8313—2008《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》[9]，采用福林酚比色法測定茶多酚含量；參考GB/T 8314—2002《茶：游離氨基酸總量測定》[10]測定游離氨基酸總量；參考GB/T 8312—2002《茶：咖啡堿測定》[11]；采用紫外分光光度法測定咖啡堿含量。

1.3.4 香氣組分測定與分析方法

1.3.4.1 香氣成分萃取

采用頂空-固相微萃取法（head space-solid phase microextraction，HS-SPME）。沸水沖泡（Ⅰ號）：稱取茶樣0.2 g置于萃取瓶，加入10 mL煮沸的超純水并立即加蓋密封，平衡10 min，在70 ℃水浴鍋中固相微萃取吸附50 min后，于氣相色譜-質譜聯用儀上解吸5 min進行氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析；超聲輔助室溫沖泡（Ⅱ號）：取茶樣0.3 g置于萃取瓶，再加入室溫的超純水9 mL，加蓋密封后放入超聲波儀器中超聲沖泡10 min，取出后在室溫條件下固相微萃取50 min，于氣相色譜-質譜聯用儀上解吸5 min進行GC-MS分析。

1.3.4.2 香氣成分GC-MS分析

色譜柱：D B-5 M S彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至70 ℃，以4 ℃/min升至130 ℃，以2.5 ℃/min升至180 ℃后即以5 ℃/min升至230 ℃保持5 min；載氣（He）流速1.0 mL/min；壓力49.7 kPa；進樣方式：不分流進樣。

質譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度230 ℃；質量掃描范圍：m/z 40～400。

1.3.4.3 數據處理及質譜檢索

各組分質譜經計算機譜庫（NIST 05 、NIST 05s）檢索、參考文獻[12-15]輔助定性。運用峰面積歸一法，求得各成分相對含量。

2 結果與分析

2.1 超聲輔助室溫沖泡綠茶的條件篩選

由于實驗材料均為同一茶樣，且實驗主要關注茶湯的品質特點，故不對其外形和葉底進行評價，只評價茶湯在香氣和滋味上的差異。經過專業審評，對滋味和香氣2 個項目進行品質評價，以滿分20 分（滋味和香氣分別10 分）來計分，結果如表1所示。

表1 感官品質評價結果Table1 The results of sensory quality evaluation

根據感官品質評價結果，篩選出總分較高的2 個超聲輔助室溫沖泡條件，即 3 號（5 g茶、150 mL室溫水，超聲10 min）和5 號（5 g茶、150 mL室溫水，超聲15 min），篩選后的實驗條件與1號標準沸水沖泡重新編號為Ⅰ（標準沸水沖泡）、Ⅱ（超聲10 min）和Ⅲ（超聲15 min），再進行后續品質比較。

圖3列出了連續神經網絡算法在空手道俱樂部網絡上的仿真結果。從實驗結果發現，特征向量算法、連續算法對空手道俱樂部網絡的分類結果與特征向量算法的分類結果（Q=0.3715）相同，表明本文中的算法也是合理的。

2.2 主要品質組分的分析比較

綠茶中不同組分的含量與滋味感覺的相關性有所不同，其中味感最強的是茶多酚，其次是氨基酸和咖啡堿[16]，所以實驗除了測定水浸出物總量之外，還針對這3種品質組分進行了測定分析，結果如表2和圖1所示。

表2 水浸出物總量Table2 Total content of water-soluble extracts obtained by different brewing methods

圖1 主要滋味組分浸出量Fig.1 Effect of ultrasound treatment time on the concentrations of major taste components

2.2.1 水浸出物

水浸 出物是可溶性物質的總和，其含量反映了茶湯滋味成分的多少，與綠茶滋味品質呈正相關。由表2可知，3種沖泡方式的水浸出物Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ，室溫15 min和沸水10 min所得的水浸出物較接近，即較高溫度或較長沖泡時間都有利于茶葉內含物的浸出，這與徐準盾等[17]的研究結果相似：沖泡時間與溫度對水浸出物含量的影響是互補的，高溫短時與低溫長時可獲得同樣的茶水濃度。

2.2.2 茶多酚

茶多酚是影響茶湯品質的主要因子之一，是構成茶湯濃度、收斂性、爽口味等不可缺少的基本成分，在茶葉沖泡過程中影響其浸出的因素有茶葉的種類、形狀、水質水溫、沖泡時間、是否攪拌等因素[18]。由圖1可知，茶湯中茶多酚含量Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ，實驗范圍內，室溫沖泡的多酚類浸出量略低于沸水沖泡。

2.2.3 氨基酸

氨基酸是構成茶湯鮮味的重要物質，對茶葉的滋味和香氣有重要貢獻，氨基酸含量高的名優綠茶滋味醇厚鮮爽、香氣清高[19]。由圖1可知，茶湯中氨基酸含量Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ。3種沖泡方式所得茶湯的氨基酸含量具有顯著性差異（P＜0.01），實驗范圍內，室溫沖泡的游離氨基酸浸出量均高于沸水沖泡，理論上室溫沖泡的茶湯鮮爽度更高。

由圖1可知，茶湯中咖啡堿含量Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ，實驗范圍內，室溫沖泡的茶湯中咖啡堿含量低于沸水沖泡，而在室溫沖泡條件下，咖啡堿浸出量隨沖泡時間延長而增加。咖啡堿是構成茶湯苦味的主要物質，并且對于一些老年人或神經衰弱患者有不利作用[20-21]，從 實驗結果來看，室溫沖泡顯著降低了茶湯中咖啡堿含量（P＜0.01），不僅降低茶湯苦味，在茶的生理功能方面也產生了有利影響。

2.3 香氣成分分析

實驗分析了2種沖泡方式所得的香氣組分，圖2是所得的香氣總離子流圖，香氣組分定性結果如表3所示。

圖2 沸水沖泡（A）、超聲10 min輔助室溫沖泡（B）綠茶的香氣成分總離子流色譜圖Fig.2 Total ion current chromatograms of aroma compounds in the green tea brewed with boiling water (A) and with room temperature water by 10 min ultrasound (B)

表3 2種沖泡方式主要香氣成分分析Table3 Main aroma components from the two brewing methods

續表1

2.3.1 2種沖泡方式所得香氣組分的差異

由表3可知，Ⅰ號方法共鑒定出45 種化合物，Ⅱ號方法共鑒定40 種化合物。比較2 種沖泡方式所得香氣組分發現，綠茶中的特征性香氣成分如芳樟醇、香葉醇、順茉莉酮、橙花叔醇等均在2 種沖泡方式中呈現，芳樟醇具有清新爽快的鈴蘭香味，香葉醇具有溫和調諧的薔薇香，橙花叔醇具有玫瑰花香等，這些物質協合作用，構成了綠茶清新獨特、清爽怡人的香型特點[22]。又由于沖泡溫度的差異，在Ⅱ號方法所得樣品中，有部分高沸點的揮發性香氣化合物并沒有釋放出來，形成了2 個樣品的香氣在組分上的區別。

沸水沖泡特有的香氣組分有14種，分別是：（E,E）-2,4-庚二烯醛、辛醛、庚酸甲酯、3-辛烯-2-酮、N-甲基-2-吡咯甲醛、反-2-辛烯醛、3,5-辛二烯-2-酮、2-十九酮、α-萜品醇、壬酸甲酯、α- 畢澄茄烯、α-紫羅酮、反-杜松醇、葉綠醇。其中辛醛有油膩氣味，反-2-辛烯醛具有脂肪氣息和青香香氣；α-萜品醇具有丁香味；α-紫羅酮具強的花香，稀釋后似紫羅蘭香。

超聲沖泡特有的香氣組分有 9種，分別是：1-乙基吡咯、己酸甲酯、3,7,7-三甲基二環[4.1.0]庚-3-烯、α-芳樟醇、n-戊酸-順-3-己烯酯、2-丁烯酸乙醇酯、己烯己酸酯、己酸-反-2-己烯酯、石竹烯。其中α-芳樟醇具有甜嫩新鮮的花香；反-2-己烯酯是綠茶中春茶香氣的主要特征成分，具有嫩葉清爽的清香氣味，特別是己酸-反-2-己烯酯，它對綠茶呈嫩香清香的品質特征有顯著的影響[23]。

2.3.2 2種沖泡方式所得香氣組分相對含量的差別

在沸水沖泡鑒定出的化合物中含量較多的前10種香氣組分依次為β-紫羅酮、芳樟醇、己醛、β-環檸檬醛、反油酸甲酯、庚醛、2-戊基-呋喃、香葉醇、壬醛、亞油酸甲酯，占總組分的63.6%。在超聲沖泡鑒定出的化合物中含量較多的前10種依次為：己醛、反油酸甲酯、1-乙基吡咯、棕櫚酸甲酯、2-戊基-呋喃、亞油酸甲酯、順-茉莉酮、香葉醇、芳樟醇、苯甲醛，占總組分的36.32%。從香氣組分含量上來看，沸水沖泡的要高于室溫沖泡。

沸水沖泡中含量較多的特征香氣物質為β-紫羅酮、β-環檸檬醛、庚醛、壬醛。其中β-紫羅酮有紫羅蘭花香氣；β-環檸檬醛具果香和清香；庚醛呈強烈和不愉快脂肪氣味；壬醛具有柑桔香、脂肪香和花香，對香型影響較大[24]；超聲沖泡中含量較多的特征香氣物質為1-乙基吡咯、棕櫚酸甲酯、順-茉莉酮、苯甲醛。其中順茉莉酮具有茉莉系甜而濃厚的花香，吡咯類化合物帶有焦糖香[25]。

此外，標準沸水沖泡中鑒定出高級脂肪酸及其衍生物（反油酸甲酯、亞油酸甲酯）相對含量為10.45%；超聲輔助室溫沖泡10 min中鑒定出其（反油酸甲酯、棕櫚酸甲酯＋亞油酸甲酯）相對含量為12.16%，比標準沸水的高出1.71%。該類物質由亞油酸降解后生成，是茶葉中較為重要的香氣物質，若含量較高，會使得香氣揮發度比較低[23]，實驗結果表明，超聲輔助室溫沖泡的在感官品質上能表現出香氣純正而微有花香、耐沖泡的特征。

3 結 論

感官審評標準沸水沖泡和6 個不同條件的室溫沖泡茶湯，其中茶水比1：30（g/mL）、超聲沖泡10 min的得分最高，即感官品質相對較好。

在水浸出物、多酚類和咖啡堿含量方面，室溫沖泡的低于沸水沖泡，而在茶湯中氨基酸含量方面，室溫沖泡的高于沸水沖泡，可見超聲輔助室溫沖泡的酚氨比相較標準沸水沖泡來說有所降低，茶湯鮮爽度高。其次，在初步篩選出的2 個超聲沖泡條件中，超聲10 min的酚氨比和咖啡堿含量均較低，在品質上表現為滋味更鮮爽，這與感官評價的結果相一致，故篩選出超聲輔助室溫沖泡的優化條件為：投茶量5 g、茶水比1：30（g/mL）、超聲沖泡10 min。香氣方面，2 種沖泡方法所得茶湯在香氣組分和各組分含量上均存在差異，但綜合滋味組分、香氣組分的分析和感官審評，結果表明超聲輔助室溫沖泡法所得茶樣品質稍優于沸水沖泡法。

從茶湯萃取方面看，超聲輔助萃取較傳統的萃取方法的優勢在于能縮短時間并提高效率[26]，且實驗發現超聲輔助室溫沖泡所得的茶湯在滋味品質和香氣品質方面均優于標準沸水沖泡，故該方法特別適用于工業化萃取茶湯，是一種能耗低、成本低、污染少、效果佳的萃取方法。但對超聲波儀器本身成本和整體經濟效益的評估還有待進一步研究。此外，為使所得茶湯與日常沖泡的保持較高的相似度，以確保生產的產品更大程度上迎合消費者的偏好，實驗設置的沖泡萃取條件與日常泡茶相近，但其工業化規模萃取條件還須深入研究并中試驗證。

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Optimization of Conditions for Ultrasound-Assisted Brewing of Green Tea in Water at Room Temperature and Quality Analysis of Tea Infusion

ZENG Min, GONG Zheng-li*
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China)

This study aimed to optimize the conditions for shortening the time required to brew green tea in water at room temperature a nd simultaneously obtaining quality tea infusion with ultrasound assistance. A comparison with the standard boiling water brewing method was carried out by measuring quality parameters of tea infusions. A tea-to-water ratio of 1:30 (g/mL) and 10 min ultrasound treatment proved optimal. The content of water extracts in tea and the concentrations of tea polyphenolics and caffeine in tea infusion were lower under these conditions than those obtained with the standard boiling water brewing method, whereas total free amino acid levels were achieved by the proposed method. The aroma components from the two brewing methods were substantially identical. However, the tea brewed at room temperature lacked those substances having unpleasant fat odor, such as octanal and (E)-2-octenal but contained increased levels of delicate fragrance substances including alpha-linalool and trans-2-hexenyl caproate. This study provides a preliminary confi rmation of the feasibility of ultrasonic-assisted green tea brewing at room temperature, which produces a refreshing and mellow taste and a delicate and long-lasting aroma indicating better overall sensory quality than boiling water brewing. These results indicate that the ultrasound-assisted method is particularly suitable for industrial extraction of tea and can greatly save energy and reduce emissions.

green tea; ultrasound-assisted method; brewing at room temperature; condition; quality

TS272

A

1002-6630（2014）10-0315-05

10.7506/spkx1002-6630-201410058

2013-09-23

曾敏（1990—），女，碩士研究生，研究方向為制茶工程與貿易。E-mail：zengkeke0507@sina.cn

*通信作者：龔正禮（1957—），男，教授，博士，研究方向為茶葉加工。E-mail：gzhengl@126.com