超声辅助室温冲泡绿茶的条件筛选和品质分析

曾 敏，龚正礼*

（西南大学食品科学学院，重庆 400716）

摘 要：为缩短绿茶室温冲泡的时间并获得较优品质，实验利用超声作为辅助，通过感官审评和主要滋味组分及香气组分的分析，筛选优化冲泡条件，并比较其与标准沸水冲泡的品质差异。结果表明：超声辅助室温冲泡绿茶的优化条件为投茶量5 g、茶水比1∶30（g/mL）、超声时间10 min，该条件下冲泡的绿茶与标准沸水冲泡相比，水浸出物、茶多酚和咖啡碱含量较低，氨基酸含量较高；二者绝大部分香气组分相同，但室温冲泡的缺少了辛醛、反-2-辛烯醛等具有不愉快脂肪气味的物质，增加了α-芳樟醇、己酸-反-2-己烯酯等嫩香清香的物质。实验初步验证了超声辅助室温冲泡绿茶的可行性，所得茶汤滋味鲜醇爽口，香气清鲜高长，整体品质优于标准沸水冲泡。超声法特别适用于工业化萃取茶汤，可大大节省能源，降低废气排放。

关键词：绿茶；超声辅助；室温冲泡；条件；品质

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)

Abstract: This study aimed to optimize the conditions for shortening the time required to brew green tea in water at room temperature and 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 confirmation 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.

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

中图分类号：TS272 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）10-0315-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201410058

绿茶是我国生产量和消费量最大的茶类，它的传统冲泡一般使用80℃左右的热水甚至沸水，但绿茶在高温条件下叶底和汤色易变黄，香气及滋味随时间的延长而呈下降趋势，致使感官审评上出现浓而熟闷、欠鲜爽的特征[1-2]。冯婧等[3]研究表明，冲泡水温越高，茶汤中酚氨比越大，即在一定范围内茶汤鲜爽程度与冲泡水温呈负相关。相同的冲泡时间，室温冲泡的茶汤滋味呈现出更鲜爽的特点；从生理功能看，研究发现以对低密度脂蛋白共轭二烯形成的抑制力作为衡量抗氧化性的标准，冷泡茶一般比热泡茶具有更好的抗氧化作用[4]。

近年来，国内外关于绿茶冲泡方式的研究报道逐渐增加，但多研究高温冲泡，关于室温冲泡方面的研究仍然较少。室温冲泡的绿茶茶汤内含物质丰富、汤色清澈透亮、滋味清爽、香气清新怡人，相比沸水冲泡降低了苦味并能获得更高的香气[5]，但通常需在25 ℃的水中浸泡40 min以上。然而，40 min以上的冲泡时间显然缺乏可行性，严重制约了室温泡茶方法的发展，所以研究出一种室温快速冲泡的方法具有很大的意义。实验利用超声作用加速茶叶内含物的溶出，从而缩短室温冲泡时间，比较其与标准沸水冲泡的茶汤在主要品质组分方面的差异，探索不同冲泡方式所产生的不同品质特点，试图建立一种新的室温快速冲泡绿茶的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

栗香茶 贵州省湄潭县栗香茶业有限公司；磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、谷氨酸、碱式乙酸铅、氯化亚锡、水合茚三酮、浓盐酸、浓硫酸、咖啡碱、福林酚、碳酸钠、没食子酸（均为分析纯） 重庆滴水试验仪器有限公司。

1.2 仪器与设备

KQ3200DB数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；TU-1900双光束紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；QP2010气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；20mL固相微萃取专用样品瓶 天津奥特塞斯公司。

1.3 方法

1.3.1 超声辅助室温冲泡绿茶的条件筛选

将茶样混匀（为接近日常冲泡状态，茶叶保持原样，不经磨碎），称取相应量置于干燥洁净的玻璃杯中加盖冲泡。研究在加入室温水150 mL时，不同投茶量（3、5 g）、冲泡时间（10、15、20 min）（由于在预实验中，投茶3 g、超声20 min所得的茶汤整体浓度已与沸水冲泡的相当，且整体品质不佳，故投茶5 g、超声20 min的条件不再列入室温冲泡筛选的范围）。以投茶量3 g、加沸水150 mL、冲泡5 min的标准冲泡方法作为对照（室温为环境温度（25±2）℃）。

1.3.2 感官品质评价方法

参考GB/T 23776—2009《茶叶感官审评方法》[6]及GB/T 14487—2008《国家标准审评术语》[7]进行品质评价。

1.3.3 主要滋味组分测定方法

参考GB/T 8305—2002《茶：水浸出物测定》[8]，采用差数法测定水浸出物含量；参考GB/T 8313—2008《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》[9]，采用福林酚比色法测定茶多酚含量；参考GB/T 8314—2002《茶：游离氨基酸总量测定》[10]测定游离氨基酸总量；参考GB/T 8312—2002《茶：咖啡碱测定》[11]；采用紫外分光光度法测定咖啡碱含量。

1.3.4 香气组分测定与分析方法

1.3.4.1 香气成分萃取

采用顶空-固相微萃取法（head space-solid phase microextraction，HS-SPME）。沸水冲泡（Ⅰ号）：称取茶样0.2 g置于萃取瓶，加入10 mL煮沸的超纯水并立即加盖密封，平衡10 min，在70 ℃水浴锅中固相微萃取吸附50 min后，于气相色谱-质谱联用仪上解吸5 min进行气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析；超声辅助室温冲泡（Ⅱ号）：取茶样0.3 g置于萃取瓶，再加入室温的超纯水9 mL，加盖密封后放入超声波仪器中超声冲泡10 min，取出后在室温条件下固相微萃取50 min，于气相色谱-质谱联用仪上解吸5 min进行GC-MS分析。

1.3.4.2 香气成分GC-MS分析

色谱柱：DB-5MS弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升温程序：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；载气（He）流速1.0 mL/min；压力49.7 kPa；进样方式：不分流进样。

质谱条件：电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；接口温度230 ℃；质量扫描范围：m/z 40～400。

1.3.4.3 数据处理及质谱检索

各组分质谱经计算机谱库（NIST 05 、NIST 05s）检索、参考文献[12-15]辅助定性。运用峰面积归一法，求得各成分相对含量。

2 结果与分析

2.1 超声辅助室温冲泡绿茶的条件筛选

由于实验材料均为同一茶样，且实验主要关注茶汤的品质特点，故不对其外形和叶底进行评价，只评价茶汤在香气和滋味上的差异。经过专业审评，对滋味和香气2 个项目进行品质评价，以满分20 分（滋味和香气分别10 分）来计分，结果如表1所示。

表 1 感官品质评价结果

Table 1 The results of sensory quality evaluation

根据感官品质评价结果，筛选出总分较高的2 个超声辅助室温冲泡条件，即3 号（5 g茶、150 mL室温水，超声10 min）和5 号（5 g茶、150 mL室温水，超声15 min），筛选后的实验条件与1号标准沸水冲泡重新编号为Ⅰ（标准沸水冲泡）、Ⅱ（超声10 min）和Ⅲ（超声15 min），再进行后续品质比较。

2.2 主要品质组分的分析比较

绿茶中不同组分的含量与滋味感觉的相关性有所不同，其中味感最强的是茶多酚，其次是氨基酸和咖啡碱[16]，所以实验除了测定水浸出物总量之外，还针对这3种品质组分进行了测定分析，结果如表2和图1所示。

表 2 水浸出物总量

Table 2 Total content of water-soluble extracts obtained by different brewing methods

注：肩标字母不同表示差异性显著。

图 1 主要滋味组分浸出量

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质的总和，其含量反映了茶汤滋味成分的多少，与绿茶滋味品质呈正相关。由表2可知，3种冲泡方式的水浸出物Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ，室温15min和沸水10min所得的水浸出物较接近，即较高温度或较长冲泡时间都有利于茶叶内含物的浸出，这与徐准盾等[17]的研究结果相似：冲泡时间与温度对水浸出物含量的影响是互补的，高温短时与低温长时可获得同样的茶水浓度。

2.2.2 茶多酚

茶多酚是影响茶汤品质的主要因子之一，是构成茶汤浓度、收敛性、爽口味等不可缺少的基本成分，在茶叶冲泡过程中影响其浸出的因素有茶叶的种类、形状、水质水温、冲泡时间、是否搅拌等因素[18]。由图1可知，茶汤中茶多酚含量Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ，实验范围内，室温冲泡的多酚类浸出量略低于沸水冲泡。

2.2.3 氨基酸

氨基酸是构成茶汤鲜味的重要物质，对茶叶的滋味和香气有重要贡献，氨基酸含量高的名优绿茶滋味醇厚鲜爽、香气清高[19]。由图1可知，茶汤中氨基酸含量Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ。3种冲泡方式所得茶汤的氨基酸含量具有显著性差异
（P＜0.01），实验范围内，室温冲泡的游离氨基酸浸出量均高于沸水冲泡，理论上室温冲泡的茶汤鲜爽度更高。

2.2.4 咖啡碱

由图1可知，茶汤中咖啡碱含量Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ，实验范围内，室温冲泡的茶汤中咖啡碱含量低于沸水冲泡，而在室温冲泡条件下，咖啡碱浸出量随冲泡时间延长而增加。咖啡碱是构成茶汤苦味的主要物质，并且对于一些老年人或神经衰弱患者有不利作用[20-21]，从实验结果来看，室温冲泡显著降低了茶汤中咖啡碱含量
（P＜0.01），不仅降低茶汤苦味，在茶的生理功能方面也产生了有利影响。

2.3 香气成分分析

实验分析了2种冲泡方式所得的香气组分，图2是所得的香气总离子流图，香气组分定性结果如表3所示。

图 2 沸水冲泡（A）、超声10 min辅助室温冲泡（B）
绿茶的香气成分总离子流色谱图

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种冲泡方式主要香气成分分析

Table 3 Main aroma components from the two brewing methods

2.3.1 2种冲泡方式所得香气组分的差异

由表3可知，Ⅰ号方法共鉴定出45 种化合物，Ⅱ号方法共鉴定40 种化合物。比较2 种冲泡方式所得香气组分发现，绿茶中的特征性香气成分如芳樟醇、香叶醇、顺茉莉酮、橙花叔醇等均在2 种冲泡方式中呈现，芳樟醇具有清新爽快的铃兰香味，香叶醇具有温和调谐的蔷薇香，橙花叔醇具有玫瑰花香等，这些物质协合作用，构成了绿茶清新独特、清爽怡人的香型特点[22]。又由于冲泡温度的差异，在Ⅱ号方法所得样品中，有部分高沸点的挥发性香气化合物并没有释放出来，形成了2 个样品的香气在组分上的区别。

沸水冲泡特有的香气组分有14种，分别是：（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-毕澄茄烯、α-紫罗酮、反-杜松醇、叶绿醇。其中辛醛有油腻气味，反-2-辛烯醛具有脂肪气息和青香香气；α-萜品醇具有丁香味；
α-紫罗酮具强的花香，稀释后似紫罗兰香。

超声冲泡特有的香气组分有9种，分别是：1-乙基吡咯、己酸甲酯、3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚-3-烯、α-芳樟醇、n-戊酸-顺-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-芳樟醇具有甜嫩新鲜的花香；反-2-己烯酯是绿茶中春茶香气的主要特征成分，具有嫩叶清爽的清香气味，特别是己酸-反-2-己烯酯，它对绿茶呈嫩香清香的品质特征有显著的影响[23]。

2.3.2 2种冲泡方式所得香气组分相对含量的差别

在沸水冲泡鉴定出的化合物中含量较多的前10种香气组分依次为β-紫罗酮、芳樟醇、己醛、β-环柠檬醛、反油酸甲酯、庚醛、2-戊基-呋喃、香叶醇、壬醛、亚油酸甲酯，占总组分的63.6%。在超声冲泡鉴定出的化合物中含量较多的前10种依次为：己醛、反油酸甲酯、1-乙基吡咯、棕榈酸甲酯、2-戊基-呋喃、亚油酸甲酯、顺-茉莉酮、香叶醇、芳樟醇、苯甲醛，占总组分的36.32%。从香气组分含量上来看，沸水冲泡的要高于室温冲泡。

沸水冲泡中含量较多的特征香气物质为β-紫罗酮、β-环柠檬醛、庚醛、壬醛。其中β-紫罗酮有紫罗兰花香气；β-环柠檬醛具果香和清香；庚醛呈强烈和不愉快脂肪气味；壬醛具有柑桔香、脂肪香和花香，对香型影响较大[24]；超声冲泡中含量较多的特征香气物质为1-乙基吡咯、棕榈酸甲酯、顺-茉莉酮、苯甲醛。其中顺茉莉酮具有茉莉系甜而浓厚的花香，吡咯类化合物带有焦糖香[25]。

此外，标准沸水冲泡中鉴定出高级脂肪酸及其衍生物（反油酸甲酯、亚油酸甲酯）相对含量为10.45%；超声辅助室温冲泡10 min中鉴定出其（反油酸甲酯、棕榈酸甲酯＋亚油酸甲酯）相对含量为12.16%，比标准沸水的高出1.71%。该类物质由亚油酸降解后生成，是茶叶中较为重要的香气物质，若含量较高，会使得香气挥发度比较低[23]，实验结果表明，超声辅助室温冲泡的在感官品质上能表现出香气纯正而微有花香、耐冲泡的特征。

3 结 论

感官审评标准沸水冲泡和6 个不同条件的室温冲泡茶汤，其中茶水比1∶30（g/mL）、超声冲泡10 min的得分最高，即感官品质相对较好。

在水浸出物、多酚类和咖啡碱含量方面，室温冲泡的低于沸水冲泡，而在茶汤中氨基酸含量方面，室温冲泡的高于沸水冲泡，可见超声辅助室温冲泡的酚氨比相较标准沸水冲泡来说有所降低，茶汤鲜爽度高。其次，在初步筛选出的2 个超声冲泡条件中，超声10 min的酚氨比和咖啡碱含量均较低，在品质上表现为滋味更鲜爽，这与感官评价的结果相一致，故筛选出超声辅助室温冲泡的优化条件为：投茶量5 g、茶水比1∶30（g/mL）、超声冲泡10 min。香气方面，2 种冲泡方法所得茶汤在香气组分和各组分含量上均存在差异，但综合滋味组分、香气组分的分析和感官审评，结果表明超声辅助室温冲泡法所得茶样品质稍优于沸水冲泡法。

从茶汤萃取方面看，超声辅助萃取较传统的萃取方法的优势在于能缩短时间并提高效率[26]，且实验发现超声辅助室温冲泡所得的茶汤在滋味品质和香气品质方面均优于标准沸水冲泡，故该方法特别适用于工业化萃取茶汤，是一种能耗低、成本低、污染少、效果佳的萃取方法。但对超声波仪器本身成本和整体经济效益的评估还有待进一步研究。此外，为使所得茶汤与日常冲泡的保持较高的相似度，以确保生产的产品更大程度上迎合消费者的偏好，实验设置的冲泡萃取条件与日常泡茶相近，但其工业化规模萃取条件还须深入研究并中试验证。

参考文献：

[1] 童梅英, 张泽生, 王镇恒. 冲泡水温和时间对高级绿茶滋味的影响[J]. 茶叶科学, 1996, 16(1): 57-62.

[2] 唐臣朝. 浅析高级绿茶的冲泡水温标准[J]. 城市技术监督, 1991(3): 22-23.

[3] 冯婧, 侯彩云. 常温冲泡绿茶有效物质浸出规律的研究[J]. 食品科技, 2005, 30(11): 93-96.

[4] VENDITTI E, BACCHETTI T, TIANO L, et al. Hot vs. cold water steeping of different teas: do they affect antioxidant activity[J]. Food Chemistry, 2010, 119(4): 1597-1604.

[5] 刘淑娟, 钟兴刚, 李维, 等. 绿茶三种冲泡方法及其特色的研究[J]. 茶叶通讯, 2010, 37(2): 42-49.

[6] 国家质量监督检验检疫总局. GB/T 23776—2009 茶叶感官审评方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009.

[7] 国家质量监督检验检疫总局. GB/T 14487—2008 茶叶感官审评术语[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.

[8] 国家质量监督检验检疫总局. GB/T 8305—2002 茶: 水浸出物测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2002.

[9] 国家质量监督检验检疫总局. GB/T 8313—2008 茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.

[10] 国家质量监督检验检疫总局. GB/T 8314—2002 茶: 游离氨基酸总量测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2002.

[11] 国家质量监督检验检疫总局. GB/T 8312—2002 茶: 咖啡碱测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2002.

[12] SHIMODA M, SHIGEMATSU H, SHIRATSUCHI H, et al. Comparison of the odor concentrates by SDE and adsorptive column method from green tea infusion[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1995, 43(6): 1616-1620.

[13] BAPTISTA J A B, TAVARES J F P, CARVALHO R C B. Comparison of catechins and aromas among different green teas using HPLC/SPME-GC[J]. Food Research International, 1998, 31(10): 729-736.

[14] 叶国注, 江用文, 尹军峰, 等. 板栗香型绿茶香气成分特征研究[J]. 茶叶科学, 2009, 29(5): 385-394.

[15] TOGARI N, KOBAYASHI A, AISHIMA T. Pattern recognition applied to gas chromatographic profiles of volatile components in three tea categories[J]. Food Research International, 1995, 28(5): 495-502.

[16] 施兆鹏, 黄建安. 茶叶审评与检验[M]. 4版. 北京: 中国农业出版社, 2010: 60.

[17] 徐准盾, 龚淑英. 茶汤浓度对绿茶水浸出物含量及其感官审评的影响[J]. 茶叶, 2005, 31(3): 166-169.

[18] 张颖彬, 邵晓林, 龚淑英, 等. 典型造型名优绿茶茶多酚浸出规律的研究[J]. 茶叶, 2008, 34(2): 89-94.

[19] 王辉, 龚淑英, 邵晓林, 等. 典型造型名优绿茶氨基酸浸出规律的研究[J]. 中国食品学报, 2009, 9(4): 110-117.

[20] 易超然. 咖啡因的药理作用和应用[J]. 医学研究生学报, 2005, 18(3): 270-272.

[21] 周书, 黄晶, 鲍冲, 等. 咖啡因致胎儿宫内发育迟缓机制的研究进展[J]. 中国药理学与毒理学杂志, 2010, 24(1): 77-80.

[22] 窦宏亮, 李春美, 乔宇, 等. 炒青绿茶香气成分的GC-MS分析[J]. 食品科学, 2007, 28(5): 258-261.

[23] 代毅, 须海荣. 采用SPME-GC/MS联用技术对龙井茶香气成分的测定分析[J]. 茶叶, 2008, 34(2): 85-88.

[24] 叶国注, 江用文, 尹军峰, 等. 板栗香型绿茶香气成分特征研究[J]. 茶叶科学, 2009, 29(5): 385-394.

[25] 宛晓春. 茶叶生物化学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2003: 40-48.

[26] 马亚琴, 叶兴乾, 吴厚玖, 等. 超声波辅助提取植物活性成分的研究进展[J]. 食品科学, 2010, 31(21): 459-463.