超聲輔助室溫沖泡綠茶的條件篩選和品質(zhì)分析

曾 敏，龔正禮

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 4 007 16）

超聲輔助室溫沖泡綠茶的條件篩選和品質(zhì)分析

曾 敏，龔正禮*

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 4 007 16）

為縮短綠茶室溫沖泡的時(shí)間并獲得較優(yōu)品質(zhì)，實(shí)驗(yàn)利用超聲作為輔助，通過(guò)感官審評(píng)和主要滋味組分及香氣組分的分析，篩選優(yōu)化沖泡條件，并比較其與標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡的品質(zhì)差異。結(jié)果表明：超聲輔助室溫沖泡綠茶的優(yōu)化條件為投茶量5 g、茶水比1：30（g/mL）、超聲時(shí)間10 min，該條件下沖泡的綠茶與標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)，增加了α-芳樟醇、己酸-反-2-己烯酯等嫩香清香的物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)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(zhǎng)，整體品質(zhì)優(yōu)于 標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡。超聲法特別適用于工業(yè)化 萃取茶湯，可大大節(jié)省能源，降低廢氣排放。

綠茶；超聲輔助；室溫沖泡；條件；品質(zhì)

綠茶是我國(guó)生產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的茶類(lèi)，它的傳統(tǒng)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(shí)間的延長(zhǎng)而呈下降趨勢(shì)，致使感官審評(píng)上出現(xiàn)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(nèi)茶湯鮮爽程度與沖泡水溫呈負(fù)相關(guān)。相同的沖泡時(shí)間，室溫沖泡的茶湯滋味呈現(xiàn)出更鮮爽的特點(diǎn)；從生理功能看， 研究發(fā)現(xiàn)以對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，冷泡茶一般比熱泡茶具有更好的抗氧化作用[4]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于綠茶沖泡方式的研究報(bào)道逐漸增加，但多研究高溫沖泡，關(guān)于室溫沖泡方面的研究仍然較少。室溫沖泡的綠茶茶湯內(nèi)含物質(zhì)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(shí)間顯然缺乏可行性，嚴(yán)重制約了室溫泡茶方法的發(fā)展，所以研究出一種室溫快速?zèng)_泡的方法具有很大的意義。實(shí)驗(yàn)利用超聲作用加速茶葉內(nèi)含物的溶出，從而縮短室溫沖泡時(shí)間，比較其與標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡的茶湯在主要品質(zhì)組分方面的差異，探索不同沖泡方式所產(chǎn)生的不同品質(zhì)特點(diǎn)，試圖建立一種新的室溫快速?zèng)_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(yè)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(méi)食子酸（均為分析純） 重慶滴水試驗(yàn)儀器有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

KQ3200DB數(shù)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(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀日本島津公司；20 mL固相微萃取專(zhuān)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(tài)，茶葉保持原樣，不經(jīng)磨碎），稱(chēng)取相應(yīng)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(shí)，不同投茶量（3、5 g）、沖泡時(shí)間（10、15、20 min）（由于在預(yù)實(shí)驗(yàn)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(dāng)，且整體品質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)沖泡方法作為對(duì)照（室溫為環(huán)境溫度（25±2）℃）。

1.3.2 感官品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

參考GB/T 23776—2009《茶葉感官審評(píng)方法》[6]及GB/T 14487—2008《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)審評(píng)術(shù)語(yǔ)》[7]進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)。

1.3.3 主要滋味組分測(cè)定方法

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

1.3.4 香氣組分測(cè)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(hào)）：稱(chēng)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(zhì)譜聯(lián)用儀上解吸5 min進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析；超聲輔助室溫沖泡（Ⅱ號(hào)）：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(zhì)譜聯(lián)用儀上解吸5 min進(jìn)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(xì)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(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣。

質(zhì)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(zhì)量掃描范圍：m/z 40～400。

1.3.4.3 數(shù)據(jù)處理及質(zhì)譜檢索

各組分質(zhì)譜經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(kù)（NIST 05 、NIST 05s）檢索、參考文獻(xiàn)[12-15]輔助定性。運(yùn)用峰面積歸一法，求得各成分相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲輔助室溫沖泡綠茶的條件篩選

由于實(shí)驗(yàn)材料均為同一茶樣，且實(shí)驗(yàn)主要關(guān)注茶湯的品質(zhì)特點(diǎn)，故不對(duì)其外形和葉底進(jìn)行評(píng)價(jià)，只評(píng)價(jià)茶湯在香氣和滋味上的差異。經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)審評(píng)，對(duì)滋味和香氣2 個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)，以滿(mǎn)分20 分（滋味和香氣分別10 分）來(lái)計(jì)分，結(jié)果如表1所示。

表1 感官品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果Table1 The results of sensory quality evaluation

根據(jù)感官品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果，篩選出總分較高的2 個(gè)超聲輔助室溫沖泡條件，即 3 號(hào)（5 g茶、150 mL室溫水，超聲10 min）和5 號(hào)（5 g茶、150 mL室溫水，超聲15 min），篩選后的實(shí)驗(yàn)條件與1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡重新編號(hào)為Ⅰ（標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡）、Ⅱ（超聲10 min）和Ⅲ（超聲15 min），再進(jìn)行后續(xù)品質(zhì)比較。

圖3列出了連續(xù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在空手道俱樂(lè)部網(wǎng)絡(luò)上的仿真結(jié)果。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，特征向量算法、連續(xù)算法對(duì)空手道俱樂(lè)部網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)結(jié)果與特征向量算法的分類(lèi)結(jié)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(zhì)組分的分析比較

綠茶中不同組分的含量與滋味感覺(jué)的相關(guān)性有所不同，其中味感最強(qiáng)的是茶多酚，其次是氨基酸和咖啡堿[16]，所以實(shí)驗(yàn)除了測(cè)定水浸出物總量之外，還針對(duì)這3種品質(zhì)組分進(jìn)行了測(cè)定分析，結(jié)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(zhì)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(zhì)呈正相關(guān)。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(zhǎng)沖泡時(shí)間都有利于茶葉內(nèi)含物的浸出，這與徐準(zhǔn)盾等[17]的研究結(jié)果相似：沖泡時(shí)間與溫度對(duì)水浸出物含量的影響是互補(bǔ)的，高溫短時(shí)與低溫長(zhǎng)時(shí)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(zhì)的主要因子之一，是構(gòu)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(guò)程中影響其浸出的因素有茶葉的種類(lèi)、形狀、水質(zhì)水溫、沖泡時(shí)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(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，室溫沖泡的多酚類(lèi)浸出量略低于沸水沖泡。

2.2.3 氨基酸

氨基酸是構(gòu)成茶湯鮮味的重要物質(zhì)，對(duì)茶葉的滋味和香氣有重要貢獻(xiàn)，氨基酸含量高的名優(yōu)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(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，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(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，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(shí)間延長(zhǎng)而增加?？Х葔A是構(gòu)成茶湯苦味的主要物質(zhì)，并且對(duì)于一些老年人或神經(jīng)衰弱患者有不利作用[20-21]，從 實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)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(chǎn)生了有利影響。

2.3 香氣成分分析

實(shí)驗(yàn)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(jié)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(xù)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(hào)方法共鑒定出45 種化合物，Ⅱ號(hào)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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)，芳樟醇具有清新爽快的鈴蘭香味，香葉醇具有溫和調(diào)諧的薔薇香，橙花叔醇具有玫瑰花香等，這些物質(zhì)協(xié)合作用，構(gòu)成了綠茶清新獨(dú)特、清爽怡人的香型特點(diǎn)[22]。又由于沖泡溫度的差異，在Ⅱ號(hào)方法所得樣品中，有部分高沸點(diǎn)的揮發(fā)性香氣化合物并沒(méi)有釋放出來(lái)，形成了2 個(gè)樣品的香氣在組分上的區(qū)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(qiáng)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(huán)[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(duì)綠茶呈嫩香清香的品質(zhì)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(duì)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(huán)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(lái)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(zhì)為β-紫羅酮、β-環(huán)檸檬醛、庚醛、壬醛。其中β-紫羅酮有紫羅蘭花香氣；β-環(huán)檸檬醛具果香和清香；庚醛呈強(qiáng)烈和不愉快脂肪氣味；壬醛具有柑桔香、脂肪香和花香，對(duì)香型影響較大[24]；超聲沖泡中含量較多的特征香氣物質(zhì)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(lèi)化合物帶有焦糖香[25]。

此外，標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡中鑒定出高級(jí)脂肪酸及其衍生物（反油酸甲酯、亞油酸甲酯）相對(duì)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(duì)含量為12.16%，比標(biāo)準(zhǔn)沸水的高出1.71%。該類(lèi)物質(zhì)由亞油酸降解后生成，是茶葉中較為重要的香氣物質(zhì)，若含量較高，會(huì)使得香氣揮發(fā)度比較低[23]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲輔助室溫沖泡的在感官品質(zhì)上能表現(xiàn)出香氣純正而微有花香、耐沖泡的特征。

3 結(jié) 論

感官審評(píng)標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡和6 個(gè)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(zhì)相對(duì)較好。

在水浸出物、多酚類(lèi)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(jiàn)超聲輔助室溫沖泡的酚氨比相較標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡來(lái)說(shuō)有所降低，茶湯鮮爽度高。其次，在初步篩選出的2 個(gè)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(zhì)上表現(xiàn)為滋味更鮮爽，這與感官評(píng)價(jià)的結(jié)果相一致，故篩選出超聲輔助室溫沖泡的優(yōu)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(píng)，結(jié)果表明超聲輔助室溫沖泡法所得茶樣品質(zhì)稍?xún)?yōu)于沸水沖泡法。

從茶湯萃取方面看，超聲輔助萃取較傳統(tǒng)的萃取方法的優(yōu)勢(shì)在于能縮短時(shí)間并提高效率[26]，且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超聲輔助室溫沖泡所得的茶湯在滋味品質(zhì)和香氣品質(zhì)方面均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)沸水沖泡，故該方法特別適用于工業(yè)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(duì)超聲波儀器本身成本和整體經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)估還有待進(jìn)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(chǎn)的產(chǎn)品更大程度上迎合消費(fèi)者的偏好，實(shí)驗(yàn)設(shè)置的沖泡萃取條件與日常泡茶相近，但其工業(yè)化規(guī)模萃取條件還須深入研究并中試驗(yàn)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?yàn)橹撇韫こ膛c貿(mào)易。E-mail：zengkeke0507@sina.cn

*通信作者：龔正禮（1957—），男，教授，博士，研究方向?yàn)椴枞~加工。E-mail：gzhengl@126.com