绿茶是中国产量和消费量最大的茶类,2019年绿茶产量占中国茶叶总产量的63.5%[1]。绿茶中主要活性物质有茶多酚、咖啡碱、茶氨酸、茶多糖等。研究表明,绿茶具有抗癌[2-3]、抗氧化[4]、减肥[5-7]、改善认知[8-9]等功效,深受广大消费者的喜爱。
水是茶性发挥的介质,是导致绿茶茶汤褐变[10]、变味和产生沉淀的重要因素,对茶汤品质的形成具有显著影响[11-12]。近年来,使用包装饮用水泡茶已成为普遍的消费行为,不同水质对茶汤品质的影响成为热点研究课题[13-14]。本文选用4款典型包装饮用水对碣滩绿茶进行冲泡实验,对水样以及茶汤的电导率、pH值、矿质元素含量进行综合分析,探究不同类型的包装饮用水对绿茶理化成分和感官品质的影响,为茶叶风味化学研究提供理论依据,为茶饮料制造用水、广大饮茶者日常泡茶用水的选择提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验所用绿茶为湖南碣滩绿茶,购买于湖南官庄干发茶业有限公司。茶树品种为褚叶齐2号,采摘标准为一芽二、三叶,等级为2级。4 ℃低温冷藏待用。
纯净水、矿泉水、矿物质水水样购于湖南农业大学东之源超市；天然饮用水由湖南省天然饮用水产业协会提供。
1.2 仪器与设备
MS204TS/00型电子分析天平,美国Mettler Toledo公司；LC-2010AHT型高效液相色谱仪、UV-2250型紫外分光光度计,日本岛津公司；7900型电感耦合等离子体质谱仪,美国安捷伦公司；SMY-2000型色差仪,北京盛名扬科技公司；F2-standard型pH计、FE32-Standard型电导率仪,德国梅特勒公司；DSY-2-8型水浴锅,常州国华有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 茶汤感官审评
参照国家标准(GB/T 23776—2018),由3名具备高级评茶员以上资格的专家评审团对茶汤进行密码审评,依据《茶叶感官审评术语》分别对茶汤的汤色、香气、滋味进行评价与评分[15],综合评分按公式(1)计算:
综合评分=汤色×30%+滋味×40%+香气×30%
(1)
1.3.2 茶汤滋味成分检测
水浸出物的测定参照GB/T 8305—2013(恒温干燥法)、茶多酚含量测定参照GB/T 8313—2008(福林酚法)、可溶性总糖的测定采用蒽酮-硫酸法、游离氨基酸含量测定参照GB/T 8314—2013(茚三酮比色法)、儿茶素组分以及咖啡碱含量的测定采用HPLC-MS法[16]。
1.3.3 水及茶汤的pH值、矿化度及金属元素含量测定
pH值的测定：pH计用pH缓冲剂校准后对茶汤进行pH测定。电导率测定：采用电导率仪,经缓冲剂校准后测定。矿质元素测定：运用电感耦合等离子体-质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)测定水样及茶汤中的Ca、Mg、K、Al、Mn、Fe、Cu、Zn、Se的含量。
1.3.4 茶汤色差的测定
茶汤冷却至室温后,采用CIELAB色差系统对茶汤进行色差数值的测定[17]。记录L*值、a*值、b*值,L*值代表明暗度,a*值、b*值代表色度,其中a*值由红色(+a*)到绿色(-a*)变化,b*值由黄色(+b*)到蓝色(-b*)变化,每个处理重复3次。
1.4 数据分析
试验均进行3次重复。SPSS 25.0进行数据相关性及显著性分析,数据以平均值±标准差表示,GraphPad Prism 7.0作图。
2 结果与分析
2.1 水样及茶汤理化指标分析
电导率能够反映溶液中离子化合物的含量,一般而言,茶汤电导率越高,茶汤内含物浸出越多。由图1可知,纯净水电导率最小,接近于0,电导率最大的是矿泉水。电导率从大到小依次是矿泉水(99.6 μs/cm)>矿物质水(47.1 μs/cm)>天然饮用水(23.32 μs/cm)>纯净水(1.43 μs/cm),不同水样电导率存在显著差异(P<0.05)。冲泡后的茶汤电导率较水样明显增大,说明茶叶冲泡过程中离子浸出,离子总量增加。矿泉水冲泡的茶汤电导率最大,且不同水样冲泡的茶汤电导率有显著差异(P<0.05)。回归分析表明,茶汤电导率(Y1)与水样电导率(X1)之间呈线性关系(R2=0.923 2),表明在一定范围内,茶汤电导率随着水样电导率增大而增大。
图1 水样及茶汤电导率
Fig.1 Conductivity of packed drinking water and tea infusions
注:小写字母表示组间存在显著差异(P<0.05) (下同)
矿泉水(pH 7.81)和天然饮用水(pH 7.12)呈弱碱性,纯净水(pH 6.29)和矿物质水(pH 6.05)呈弱酸性(图2)。茶叶经浸提后,茶汤pH值下降,这与茶汤中溶解的酸性物质如茶多酚、氨基酸等游离出H+有关[18],这些物质能够中和水质,使pH值下降。
图2 水样及茶汤pH值
Fig.2 pH of packed drinking water and tea infusions
运用ICP-MS法检测水样及茶汤中的9种矿质元素含量,检测结果见表1。纯净水中矿质元素均未检出,天然饮用水中含有少量的Ca、Mg、K;矿物质水中Mg、K含量较高,不含Ca;矿泉水中含有丰富的Ca、Mg、K,其浓度远高于其他3种水样。水样中矿质元素总量从高到低依次是：矿泉水>矿物质水>天然饮用水>纯净水。茶叶经过冲泡后,矿质元素的含量均增加,尤其是K含量明显增加,表明茶叶中含有丰富的K,茶叶冲泡过程主体表现为矿质元素析出。水中不含Al、Mn、Fe、Cu、Zn、Se这6种元素,它们是茶叶经冲泡后浸出的微量元素,人们通过饮茶能够直接从茶汤中获取微量元素,且茶叶中的矿质元素多以有机态存在,有利于人体的吸收[19]。
表1 水样及茶汤中矿质元素含量 单位：mg/mL
Table 1 Contents of mineral elements in different packed drinking water and tea infusions
元素种类纯净水天然饮用水矿物质水矿泉水水样茶汤水样茶汤水样茶汤水样茶汤Ca-1.67±0.009c0.33±0.005b1.88±0.005b-1.43±0.003d2.75±0.03a3.33±0.07aMg-10.34±0.07c0.41±0.004c9.76±0.09d3.29±0.03b12.74±0.15b10.08±0.02a17.93±0.12aK-275.10±2.07a0.96±0.02c261.11±2.11c3.73±0.04b280.02±3.69a5.45±0.02a267.79±2.85bAl-0.92±0.01a-0.86±0.002b-0.84±0.01b-0.67±0.005cMn-1.27±0.01b-1.15±0.008c-1.3±0.007a-1.08±0.01dFe-0.07±0.001a-0.05±0.000 7bc-0.04±0.004c-0.05±0.006bCu-0.06±0.000 3a-0.05±0.000 4c-0.05±0.000 2d-0.05±0.000 8bZn-0.47±0.007a-0.46±0.04a-0.40±0.001b-0.05±0.005aSe)-0.000 3±0.000 05ab-0.000 2±0.000 1b-0.000 4±0.000 01a-0.000 4±0.000 07a
注:“-”表示元素未检出,小写字母表示组间存在显著差异(P<0.05) (下同)
2.2 不同水质对茶汤感官品质的影响
感官审评结果表明(表2),纯净水冲泡茶汤汤色浅黄绿亮,滋味鲜醇,综合评分最高；天然饮用水冲泡茶汤香气最高,但汤色和滋味较纯净水差;矿物质水冲泡的茶汤汤色与天然饮用水得分相同,但香气滋味均不及天然饮用水;矿泉水冲泡茶汤颜色最深且较暗,香气略闷,滋味鲜爽度较差,评分最低。纯净水和天然饮用水所冲泡茶汤评分较高,因而可初步判断,纯净水冲泡绿茶效果最好。
表2 不同饮用水对茶汤感官品质的影响
Table 2 Effects of different packed drinking water on sensory quality of tea infusions
水样汤色香气滋味综合评分纯净水浅黄绿亮93嫩栗香93鲜醇9493.4天然饮用水浅绿黄亮91嫩栗香高锐94鲜较醇9392.7矿物质水浅绿黄亮91栗香92较鲜醇9191.3矿泉水黄较亮88栗香,略闷90尚醇爽9089.4
2.3 不同水质对茶汤汤色的影响
色差分析法是对茶叶汤色量化评价的一种技术,能比较客观和准确地评判茶汤的色泽,克服感官审评过程中主观和环境的干扰,是评判茶汤品质重要的客观指标[20-21]。L*值与茶汤亮度呈极显著正相关,L*越大,茶汤越亮；绿茶汤a*值和b*值越小,其绿色程度越深,黄色程度越浅[17]。采用色差计测定不同水质对碣滩绿茶汤色的影响,结果如图3所示,矿物质水冲泡的碣滩绿茶茶汤L*值最大,纯净水和天然饮用水次之,矿泉水冲泡的茶汤L*值最小,矿物质水冲泡的茶汤亮度是最高的,矿泉水冲泡茶汤亮度最低。矿泉水冲泡的绿茶茶汤a*值、b*值最小,表明其茶汤黄绿程度最高,矿物质水冲泡的绿茶茶汤a*值、b*值相对较大。因此,用矿物质水冲泡碣滩绿茶,其茶汤亮度较好,但茶汤偏黄；用矿泉水冲泡的茶汤黄绿色度较好,但汤色亮度较差。
图3 不同茶汤色差变化
Fig.3 Color difference of tea infusions
2.4 不同水质对茶汤滋味成分的影响
不同包装饮用水冲泡的茶汤滋味成分浸出量见图4,茶汤水浸出物含量从大到小依次是纯净水>天然饮用水>矿物质水>矿泉水。水浸出物含量对茶汤浓度的影响较大,含量越高,滋味越浓厚[22],矿泉水冲泡的茶汤水浸出物含量最低(15.16%),且与其他3个水样冲泡的茶汤存在显著差异(P<0.05)。茶多酚含量高时,会使多酚类及其氧化产物与咖啡碱形成络合物,使茶汤呈现“爽”这种特征类型[23],纯净水、天然饮用水以及矿物质水冲泡茶汤水浸出物、茶多酚相对较高,滋味感官评分也高。矿泉水冲泡的碣滩绿茶茶多酚含量相对较低,这与前人研究结果一致[24-25],主要原因是茶多酚容易与矿泉水中的离子发生络合反应,使茶汤中多酚含量降低。氨基酸是绿茶茶汤“鲜爽”的物质基础,纯净水和天然饮用水冲泡茶汤氨基酸含量较高。不同水质对可溶性糖和咖啡碱的影响差异不显著。
图4 不同水质对茶汤生化成分的影响
Fig.4 Effect of different types of drinking water on the biochemical compositions in tea infusions
儿茶素影响茶汤的苦味、涩味及鲜爽味,儿茶素浸出量少时茶汤滋味淡薄[20]。从表3可见,不同包装饮用水对儿茶素的含量有一定影响,纯净水冲泡的茶汤儿茶素总量相对较高(3.87%),其次是天然饮用水和矿物质水,矿泉水冲泡茶汤儿茶素总量(0.17%)相对较低。非酯型儿茶素和酯型儿茶素含量方面同样表现为纯净水冲泡茶汤含量高,矿泉水冲泡茶汤含量低。研究显示,水样中含有较多Ca或pH较高,儿茶素都会发生反应或者聚合导致茶汤中儿茶素含量下降[26]。
表3 不同饮用水对儿茶素组分含量的影响 单位：%
Table 3 Effect of different types of water on catechins content
儿茶素组分纯净水天然饮用水矿物质水矿泉水表没食子儿茶素0.94±0.04a0.83±0.06b0.79±0.06b0c儿茶素0.06±0.01a0.06±0.01a0.07±0.005a0.07±0.02a表儿茶素0.2±0.02a0.18±0.02a0.18±0.01a0.02±0.01b表没食子儿茶素没食子酸酯2.23±0.17a1.95±0.19b1.96±0.09b0c没食子儿茶素没食子酸酯0.03±0.001a0.03±0.01a0.02±0.002b0c表儿茶素没食子酸酯0.41±0.04a0.38±0.03a0.38±0.02a0.08±0.04b儿茶素总量3.87±0.26a3.43±0.31b3.39±0.1b0.17±0.06c非酯型儿茶素1.2±0.05a1.07±0.09b1.03±0.08b0.09±0.03c酯型儿茶素2.67±0.21a2.36±0.23b2.36±0.12b0.08±0.03c
3 结论与讨论
通过研究纯净水、天然饮用水、矿物质水、矿泉水的性质以及进行碣滩绿茶冲泡试验,发现不同水质理化指标方面存在一定的差异,矿泉水和天然饮用水水质的pH呈中性偏碱,纯净水和矿物质水呈弱酸性；水样中矿质元素总量依次是：矿泉水>矿物质水>天然饮用水>纯净水。对4款包装饮用水冲泡茶汤的感官品质以及色差分析发现,矿泉水冲泡茶汤香气带闷味,评分最低,汤色较暗;纯净水感官审评结果较好;矿物质水利于呈现绿茶茶汤的亮度,但其冲泡茶汤偏黄。进一步进行滋味成分分析,纯净水和天然饮用水冲泡的绿茶茶汤水浸出物、茶多酚、氨基酸相对较高,纯净水冲泡的绿茶儿茶素含量相对较高。结合感官审评,纯净水冲泡的绿茶汤色浅黄绿亮,呈现“鲜、醇”的滋味品质,具有更好的感官特征。综上分析,pH呈弱酸性且矿质元素含量少的纯净水适合冲泡绿茶。本研究可为人们选择泡茶用水、茶饮制造、茶叶风味研究等方面提供试验支撑。
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