沖泡條件對靈芝茯茶茶湯品質的影響

鄭涵予，高穎，汪芳，陳建新，陳根生，金詩藝，杜琪珍，尹軍峰*

（1.中國農業科學院茶葉研究所，浙江杭州 310008；2.浙江農林大學食品與健康學院，浙江臨安 311300；3.浙江金福茶業有限公司，浙江龍泉 323799）

茯磚茶隸屬于黑茶，其表面和內部含有大量冠突散囊菌（Eurotiumcristatum），俗稱“金花菌”[1-2]。它是茯磚茶發酵過程中的優勢菌種，被認為是賦予茯磚茶獨特風味和健康益處的重要因素[3]。茯磚茶性溫，入腎、脾、胃、肺、心經[4]，有增強人體體質[5]、調節腸道微生物菌群[6]、降血脂[7]、抗氧化[8]等功效。靈芝是一種名貴的中藥材，多為赤芝或者紫芝的干燥子實體，其藥性甘、平，歸心、肺、腎經，具有調節免疫[9]、降血糖[10]、抗腫瘤[11]等作用。近年來，隨著人們生活壓力增加，處于亞健康狀態的人群比例上升，具有體質調節作用的功能食品市場需求旺盛。作為常用的功能性食/藥材，茶與靈芝結合的產品涌現[12-14]。該類產品部分是茶葉與靈芝的簡單拼配，部分則是利用靈芝菌在茶葉基質中培養而成[15]。靈芝茯茶屬于后者，在茯磚茶渥堆過程中加入靈芝，使靈芝菌利用茶葉進行生長代謝，在改變茶葉中內含物質的同時，豐富了靈芝菌的活性代謝產物，從而實現滋味品質的改善和生物活性的提升[16]。此外，研究表明，靈芝菌的加入有利于冠突散囊菌的生長，大大增加“金花”數量，有助于進一步提升成品茶的口感與功能[17]。

作為一款功能性茶飲，其感官品質和保健功效是吸引消費者的重要因素。茶湯中浸出物質的種類及其濃度決定了茶湯的感官品質和保健功效。大量研究證明沖泡條件對茶湯風味以及茶葉內含物質的浸出具有極大的影響。Zhang 等[18]研究發現在100 ℃的沖泡溫度下，當浸泡時間從3 min 延長到10 min 時，大紅袍茶湯的甜度、香氣和總體感官質量會下降。Lin 等[19]比較茶水比對不同綠茶的感官和生化成分的影響后，建議嘗試冷泡烘干的綠茶。Saklar 等[20]根據茶湯的兒茶素含量和感官評分，確定沖泡溫度85 ℃、沖泡時間3 min 為土耳其綠茶的最佳沖泡條件。李脈泉等[21]研究表明祁門紅茶在100 ℃純凈水沖泡10 min 時感官品質最佳，且能最大程度發揮抗氧化作用。辛樂等[22]通過極差分析確定沖泡溫度85 ℃、沖泡時長15 min、茶水比1∶30（g/mL）為茯磚茶的最佳沖泡條件。由此可見，不同茶類的最佳沖泡參數不同。因“茶”制宜，選擇合適的沖泡參數，才能獲得風味好、活性強的茶湯[23]。

靈芝茯茶作為茶與靈芝的有機結合體，兼具茶和靈芝的特征。研究表明，茶、靈芝中成分的浸出規律不同[16]。如何通過調節沖泡條件，使茶葉和靈芝中的風味和生物活性成分有效浸出，獲得感官品質佳、活性成分含量高的靈芝茯茶茶湯，是一個值得研究的課題。但目前關于靈芝茯茶的研究鮮見，對沖泡條件的研究多數以茶湯風味或者理化成分為指標，較少將兩類指標結合進行綜合研究。本研究以靈芝茯茶為材料，利用單因素試驗和正交試驗探究靈芝茯茶的最佳沖泡條件，旨在保證茶湯風味的同時最大程度保留茶湯的生理活性，為消費者科學飲茶提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

靈芝茯茶：浙江金福茶業有限公司（等級：一芽三葉、一芽四葉；靈芝添加量5%）。

谷氨酸、磷酸氫二鈉、沒食子酸、碳酸鈉、蒽酮、正丁醇（均為分析純）：上海麥克林生化科技有限公司；磷酸二氫鉀、茚三酮（均為分析純）：上海源葉生物科技有限公司；福林酚（分析純）、兒茶素標準品：美國Sigma公司；濃硫酸（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；葡萄糖（分析純）：上海易匯生物科技有限公司；純凈水：杭州娃哈哈集團有限公司。

1.2 儀器與設備

DK-S26 型電熱恒溫水浴鍋：上海精宏實驗設備有限公司；UV3600 紫外-可見光分光光度計、LC-20A 高效液相色譜儀：日本島津公司；JW-B 分液漏斗振蕩器：常州市頂新實驗儀器有限公司；酷貝i2000 家庭用電子秤：浙江永康市艾瑞貿易有限公司。

1.3 茶樣制備

使用茶刀將靈芝茯茶磚進行拆分，將拆分完成的茶樣拌勻成堆，然后隨機從茶堆的各個部分扦取樣茶，作為待測試樣，并貯存于干燥、避光、低溫的環境下備用。

1.4 試驗設計

試驗泡茶器具及用水參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》中的緊壓茶（柱形杯審評法），使用150 mL 柱形杯泡茶，采用單因素試驗與正交試驗探討靈芝茯茶的最佳沖泡條件，每組重復3 次，最終結果取平均值。

1.4.1 單因素試驗

固定沖泡溫度為100 ℃，沖泡時間為5 min，考察茶水比1∶150、2∶150、3∶150、4∶150（g/mL）對茶湯感官評分的影響。固定沖泡時間為5 min，茶水比為3∶150（g/mL），考察沖泡溫度70、80、90、100 ℃對茶湯感官評分的影響。固定沖泡溫度為100 ℃，茶水比為3∶150（g/mL），考察沖泡時間2、3、4、5 min 對茶湯感官評分的影響。

1.4.2 正交試驗

采用L9（34）正交表進行三因素三水平正交試驗，具體設計因素及水平見表1。

表1 正交試驗因素及水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.5 檢測方法

感官評價：由國家級評茶師組成評價小組進行評價，感官評價指標由湯色、香氣、滋味3 個部分組成，每部分均為百分制，評價結果以評分的方式表示，評分標準見表2。

表2 感官評分標準Table 2 Sensory scoring scale

理化指標：采用GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》中的福林酚比色法測定多酚含量；采用GB/T 8314—2013《茶游離氨基酸總量的測定》測定游離氨基酸含量；采用《食品分析與檢驗》中的蒽酮比色法[24]測定可溶性糖含量；采用分光光度法[25]測定茶褐素含量；采用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法[26]測定兒茶素、咖啡堿與沒食子酸（gallic acid，GA）含量。各試驗重復3 次，最終結果取平均值。

1.6 數據處理

所有數據均以平均值±標準差表示，采用Microsoft Excel 2019 進行基礎數據處理；采用SPSS statistics 26.0 進行方差分析；各組間的多重比較采用Duncun法；采用GraphPad Prism 8.0.2 作圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果及分析

單因素試驗結果見表3。

表3 沖泡條件單因素試驗結果Table 3 Results of brewing conditions by single factor experiment

由表3 可知，隨茶葉添加量的增加，茶湯的湯色、香氣與滋味分值均出現先上升后下降的趨勢，茶水比3∶150（g/mL）的3 項評分均為最高。茶水比1∶150（g/mL）時，由于茶葉量少，茶湯內含物濃度低，因此湯色淺、香氣與滋味寡淡。茶水比4∶150（g/mL）時，易產生水悶氣，導致香氣不爽，此外，過少的用水量也會使茶湯內含物濃度偏高，苦澀味加重，導致滋味評分下降，故以3∶150（g/mL）為最佳茶水比進行后續試驗。

隨著沖泡溫度上升，湯色從橙黃轉為紅亮，100 ℃時湯色評分最高；香氣評分呈現先上升后下降的趨勢，80 ℃組香氣最佳；80、90 ℃和100 ℃滋味評分相同且高于沖泡溫度70 ℃；綜合評判，以80 ℃為最佳沖泡溫度進行后續試驗。

隨著沖泡時間延長，湯色逐漸加深、亮度減弱，在2 min 和4 min 時評分較高；香氣方面，沖泡2、3 min 時有茯茶特征性的菌香，但隨著沖泡時間繼續延長，菌香減弱、茶香凸顯；滋味方面，酸味、靈芝味隨著沖泡時間延長而增強，在沖泡時間為4 min 時達到最高分，繼續沖泡則出現苦味。沖泡時間為4 min 時，茶湯紅亮，有靈芝香與菌香，因此以4 min 作為最佳沖泡時間進行后續試驗。

2.2 正交試驗結果及分析

在單因素試驗的基礎上，進行三因素三水平的正交試驗，對不同沖泡條件下制得的茶湯進行感官評價和主要理化成分含量分析。

2.2.1 感官評價結果及分析

正交試驗感官評審結果見表4。

表4 正交試驗感官評審結果Table 4 Sensory evaluation by orthogonal experiment

由表4 可知，各處理組的茶湯風味不同。茶湯的湯色評分為79～95，其中第3、7、9 組湯色紅亮，評分均在90 以上；而第1 組湯色橙黃且暗，評分低于80。9 組茶湯均能嗅到菌香和茶香，第7 組靈芝香濃郁醇正，評分最高，為95；而第3 組香氣弱且微悶，評分最低，為79。茶湯的滋味評分在79～95，第7 組茶湯滋味醇正，靈芝味濃，評分最高；而第1 組滋味寡淡，基本無靈芝味，評分最低。

2.2.2 理化成分測定結果及分析

不同沖泡方式對茶湯成分的影響見表5。

茶湯呈現不同風味的根本原因是不同沖泡條件下茶葉內含物質釋放的種類與比例不同[27]。茶多酚及其轉化產物、游離氨基酸、咖啡堿和可溶性糖是茶湯中較為重要的幾類風味物質。茶多酚是茶葉中酚類物質的總稱，包括黃烷醇類（兒茶素類）、黃酮及黃酮醇、花白素及花青素、酚酸與縮酚酸類，占茶葉干重的18%～36%。其中兒茶素類是茶葉中主要的多酚類物質。兒茶素無色，滋味偏苦澀，有收斂性[28]，一些兒茶素有回甘，是茶湯中最重要的呈味物質之一。兒茶素在茶葉加工和貯藏過程中易發生轉變。研究表明，在黑茶渥堆過程中，在濕熱環境下，兒茶素在微生物的作用下部分會發生降解，生成沒食子酸[29]；部分歷經復雜的氧化聚合反應，形成了茶褐素等色素。與兒茶素相比，沒食子酸的酸味更強、澀味偏弱[30-31]。茶褐素呈棕褐色或褐紅色，對黑茶茶湯的顏色、滋味有重要貢獻，被認為是衡量黑茶品質的關鍵因子。茶湯中的游離氨基酸以茶氨酸為主。茶氨酸僅存在于茶葉和少數菌類中，是茶湯鮮味的主要來源。咖啡堿作為一種典型的苦味物質，對茶湯的苦味程度有直接影響。可溶性糖能給茶湯帶來甜醇的味道、掩蓋不良的苦澀味。茶湯中的可溶性多糖，是一類由醛糖或酮糖通過苷鍵連接在一起的天然高分子多聚物，被認為與黑茶茶湯的醇厚黏稠有關。在靈芝茯茶湯中，可溶性多糖也可能來源于靈芝。靈芝多糖是靈芝水浸出物中的主要活性成分之一，具有免疫增強作用，約占靈芝干重的1.93%～3.99%[32]。

由表5 可知，9 組茶湯中各成分的含量差異明顯。多酚、兒茶素、茶褐素、游離氨基酸、可溶性糖、可溶性多糖含量最高的均為第5 組，最低的均為第1 組，前者多酚、兒茶素、茶褐素、游離氨基酸、可溶性糖含量依次約為后者的5.2 倍、7.7 倍、15.4 倍、4.0 倍、11.5 倍；沒食子酸濃度最高的為第5 組，最低的為第6 組，前者濃度約為后者的6.0 倍；咖啡堿濃度最高的為第7 組、最低的為第1 組，前者濃度約為后者的6.2 倍；可溶性多糖濃度名列前二的依次為第5、7 組，而在第1 組中，可溶性多糖濃度非常低。

2.2.3 主成分分析

鑒于各因素及水平對多個茶湯品質指標均有不同程度的影響，因此采用SPSS 26.0 軟件對數據進行降維處理，利用主成分分析獲取代表原始結果的主成分及貢獻率，結果見表6。

表6 成分的特征值、方差貢獻率與累積貢獻率Table 6 Eigenvalue，variance contribution，and cumulative contribution

由表6 可知，以特征值大于1 為提取標準，選取前2 個成分為主成分，其方差貢獻率分別為69.625%、17.314%，累積貢獻率達86.939%，表明所提取的2 個主成分包含了原始變量的大部分信息。按照公式（1）計算2 個主成分的得分和計算綜合得分，并按照綜合得分排序，結果見表7。

表7 不同沖泡條件茶湯的綜合評價Table 7 Comprehensive evaluation of Ganoderma lucidum fu brick tea under different brewing conditions

由表7 可知，不同組別的綜合排名為第7 組＞第5組＞第9 組＞第3 組＞第8 組＞第4 組＞第2 組＞第6 組＞第1 組，即第7 組和第5 組的綜合品質較好、第1 組最差。

以綜合得分為指標，進行方差分析，結果見表8。

表8 綜合評價方差分析Table 8 Variance analysis of comprehensive evaluation

由表8 可知，茶水比、沖泡溫度、沖泡時間均對茶湯綜合品質有顯著影響。茶水比的影響最大，沖泡溫度其次，沖泡時間的影響最小。三因素的直觀分析輪廓圖見圖1。

圖1 直觀分析輪廓Fig.1 Direct analysis outline

由圖1 可知，靈芝茯茶的最佳沖泡條件為茶水比3∶150（g/mL）、100 ℃水沖泡3 min。

2.3 驗證試驗

稱取靈芝茯茶3 份，每份3.00 g，按照主成分分析法得到的最優條件（A3B3C2）進行沖泡，對茶湯進行感官評價，湯色、香氣、滋味的評分分別為93、93、96；測定茶湯的理化成分，3 個樣品中，多酚、兒茶素、沒食子酸、茶褐素、游離氨基酸、咖啡堿、可溶性糖與可溶性多糖的含量為587.26、91.39、60.32、383.05、51.05、185.41、310.39、19.74 mg/L，綜合得分為3.53，高于第7 組的綜合得分，表明該條件為靈芝茯茶的最優沖泡條件。

2.4 討論

茶水比對茶湯的濃度有直接影響。茶水比過低，茶湯中風味物質的濃度太低，部分風味物質可能未達到其呈色/呈味閾值、無法發揮作用，部分風味物質雖達到閾值、但其強度不夠，從而導致湯色淺而不亮、滋味寡淡、香氣不夠濃郁。在本研究的單因素試驗中，發現3∶150（g/mL）是最為合適的茶水比；而在正交試驗中，也篩選出3∶150（g/mL）為最佳茶水比。在GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》中，多種茶湯的制備也選用了3∶150（g/mL）的茶水比。在此茶水比下，干茶能在水中充分舒展、釋放內含物質，從而獲得濃度適宜的茶湯。

沖泡溫度對風味物質的溶解度和溶出速率有影響。咖啡堿、兒茶素、沒食子酸，在高溫下的溶解度均顯著大于室溫[33]；而揮發性成分的溶解度一般隨著溫度上升而下降。即溫度升高有利于滋味物質的溶解[33]和香氣成分的揮發[34]。Kumamoto 等[28]發現，沖泡溫度低會使茶湯香氣不易散發且不持久。余浩等[35]發現，在沖泡時間相同的情況下，沖泡溫度（80、90、100 ℃）越高，茶葉水浸出物溶出速率越快、含量越高。金恩惠[36]比較了不同沖泡溫度下普洱茶、鐵觀音的成分及感官品質，發現沖泡水溫越高，茶湯中可溶性物質濃度上升曲線的斜率越大，100 ℃水沖泡的茶湯滋味、香氣和湯色最佳。綜上可知，沖泡溫度較高時，分子熱運動加劇，茶葉內含成分以較快的速率溶出。其中的滋味成分和色素由于基本無揮發性、滯留在茶湯中，使得茶湯滋味豐富、顏色明艷；而香氣成分則在高溫作用下不斷揮發，使得茶湯香氣四溢。

沖泡時間對茶湯中風味物質的濃度及比例有影響。多位學者的研究表明，在其他沖泡條件相同時，茶葉中風味物質的溶出量一開始隨著沖泡時間的延長而增加、達到一定值后不再隨著時間延長而增加（有時會略有下降），溶出速率隨著沖泡時間延長而逐漸降低[37]。不同成分的溶出速率有差異。束魯燕等[38]發現，在相同浸提條件下，表型兒茶素的浸出速率顯著高于非表型兒茶素；表型兒茶素中的非酯型兒茶素浸出速率高于酯型兒茶素，非表型兒茶素中亦存在相同情況。不同兒茶素的滋味特征有所差異，Zhang 等[30]研究表明酯型兒茶素的苦澀味普遍高于非酯型兒茶素，非酯型兒茶素具有回甘滋味效應。因此，沖泡時間過長，可能會引起茶湯苦澀味過重、回甘減弱。值得注意的是，許多茶湯風味物質的穩定性一般。沖泡時間過長，特別是在高溫的條件下，可能會導致部分風味物質轉化，從而引起風味改變。如兒茶素在水溶液中可轉變為具有顏色的氧化產物（如醌類），使得茶湯顏色加深變暗。基于上述原因，沖泡時間不宜過長，3 min 為最優沖泡時間。

3 結論

恰當的沖泡條件可以改善靈芝茯茶茶湯的品質，本研究先采用單因素試驗探究沖泡溫度、沖泡時間、茶水比對茶湯風味的影響，確定各影響因素合適的參數范圍；再設計正交試驗，對不同沖泡條件下制得的茶湯進行感官評價，并測定茶多酚及其轉化產物、游離氨基酸、咖啡堿、可溶性糖及可溶性多糖等主要理化成分，利用主成分分析將11 個指標簡化為2 個主成分，綜合評判靈芝茯茶的最佳沖泡條件。

結合感官評價與理化成分測定數據，發現3 個因素對茶湯綜合得分影響的大小為茶水比＞沖泡溫度＞沖泡時間。在茶水比3∶150（g/mL）時，獲得的茶湯濃度適宜；升高沖泡溫度有利于茶葉內物質的快速溶出；茶葉內含物質能短時間溶解至茶湯中，故沖泡時間無需過長。綜上所述，靈芝茯茶最優沖泡條件是茶水比3∶150（g/mL）、沖泡溫度100 ℃、沖泡時間3 min。此條件下沖泡獲得的茶湯感官佳且內含物較為豐盛。