六安瓜片沖泡控制圖的建立

趙瀟奕 陳艾妮 姜青 趙蕾 邱桐 方婉昕 梁楚韻 Sharipova Alina 戴前穎

收稿日期：2023-09-20 ????????????修訂日期：2023-12-14

基金項目：國家重點研發(fā)項目（2021YFD1601102）、國家茶葉產業(yè)技術體系（CARS-19）

作者簡介：趙瀟奕，女，碩士研究生，主要從事茶葉審評與品質調控方面的研究。*通信作者：daiqianying@ahau.edu.cn

摘要：咖啡沖煮控制圖在咖啡行業(yè)有著廣泛的應用。借鑒咖啡評價指標，以六安瓜片為研究對象，將體現風味平衡度和濃度的萃取率（Extraction yield，EY）及總溶解固體（Total dissolved solids，TDS）用作評價茶湯的質量指標。應用生存分析法確定實現六安瓜片茶湯最大消費者接受度的最佳EY范圍為2.53%～4.57%，最佳TDS范圍為0.14%～0.28%，并以此為“理想”區(qū)域建立了六安瓜片沖泡控制圖，在消費者層面和專家層面均得到了驗證。研究表明，采用茶水比（g∶mL）為1∶30～1∶15，溫度在85～100 ℃時，第一泡茶湯在33 s內調節(jié)沖泡時間，第二泡茶湯在15 s內調節(jié)沖泡時間，第三泡茶湯在13 s內調節(jié)沖泡時間，可以得到“理想”區(qū)域的茶湯。本研究為科學地沖泡六安瓜片及其他綠茶提供了理論支持。

關鍵詞：六安瓜片；質量指標；生存分析法；沖泡控制圖；沖泡參數

中圖分類號：S571.1；TS272.7? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1000-369X（2024）01-133-16

Establishment of Lu'an Guapian Green Tea Brewing Control Chart

ZHAO Xiaoyi1，2， CHEN Aini1， JIANG Qing1，2， ZHAO Lei1，2， QIU Tong1，2，

FANG Wanxin1， LIANG Chuyun1， SHARIPOVA Alina1，2， DAI Qianying1，2*

1. School of Tea and Food Science and Technology， Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China;

2. State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization， Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China

Abstract： The Coffee Brewing Control Chart is widely used in the coffee industry. According to the evaluation indices of coffee， this study applied extraction yield （EY） and total dissolved solids （TDS）， which represent flavor balance and strength respectively， as quality indices to evaluate Lu'an Guapian green tea （LAGP） infusion. The optimum range of EY and TDS which yielded the maximum consumer acceptance were estimated by survival analysis. EY ranged from 2.53% to 4.57%， and TDS ranged from 0.14% to 0.28%. The LAGP Brewing Control Chart was established regarding the optimum range as the “ideal” zone. The chart was verified by both consumers and experts. This study indicates that when tea to water ratios （g∶mL） ranged from 1∶30 to 1∶15， brewing temperature ranged from 85 ℃ to 100 ℃， regulating brewing time of the first， second and third infusion less than 33 s， 15 s and 13 s， respectively， the ideal infusion can be gained. The study scientifically provided theory basis for guiding green tea brewing like LAGP.

Keywords： Lu'an Guapian green tea， quality indices， survival analysis， brewing control chart， brewing parameters

六安瓜片（Lu'an Guapian green tea，LAGP）是經采片或扳片取得的鮮葉原料，通過獨特的加工工藝制成的形似瓜子的片型綠茶[1]。無芽無梗的葉片原料和拉老火的獨特工藝等形成六安瓜片鮮濃醇甘的滋味特征[2-3]，不同等級的六安瓜片香氣屬性具有差異，如花香、清香和栗香[4-5]。除了原料、加工工藝等因素，沖泡方式也是影響六安瓜片茶湯品質形成的關鍵因素[2]。沖泡作為茶湯品飲前的關鍵步驟，研究其變量與六安瓜片茶湯風味之間的關系對穩(wěn)定茶湯品質具有參考價值。

研究表明，茶葉沖泡是一個復雜多變的過程，在這個過程中不同化合物的萃取動力學存在差異[6-7]，而水質、茶水比、沖泡時間、沖泡溫度等條件對茶葉中化合物的萃取起著關鍵作用，導致茶湯品質的差異[8-10]。陶冬冰等[11]通過電子鼻探究不同水質、溫度、時間對六安瓜片茶湯味覺值的影響，獲得了基于單一基本味覺感知的六安瓜片沖泡條件。

精品咖啡協(xié)會（Specialty Coffee Association，SCA）報導Lockhart于1957年開發(fā)的咖啡沖煮控制圖已延用了近70年[12]，控制圖中的萃取率（Extraction yield，EY）和總溶解固體（Total dissolved solids，TDS）為指導咖啡沖煮的質量指標[13]。EY和TDS也常應用在茶葉品質評價中[9，14]，可以一定程度上反映茶湯的質量。

生存分析法是一種用于評估目標事件發(fā)生的時間，即生存時間的數據分析方法[15]。在食品領域，生存時間發(fā)展為消費者決定拒絕或接受食品的保質期[16-17]、感官截點[18-19]。López等[20]針對偏好不同成熟度牛排的消費群體通過生存分析法推薦了牛排不同的內部烹飪溫度。Esmerino等[21]應用生存分析法估算了奶酪的最佳蔗糖濃度。生存分析法的感官試驗具有操作簡單、消費者友好、節(jié)約成本和時間的優(yōu)點，還具有將儀器分析數據與感官數據結合的特點[22]。

本研究借鑒咖啡沖煮控制圖的建立方法，引入與茶湯整體風味密切相關的EY和TDS評價蓋碗沖泡六安瓜片茶湯的品質。借助生存分析法確定最大消費者接受度的EY和TDS的理想范圍，構建六安瓜片沖泡控制圖，并結合響應面法，旨在沖泡出消費者認可的六安瓜片茶湯，并推薦沖泡參數。

1 材料與方法

1.1 茶湯的制備

試驗茶樣取自安徽省六安瓜片茶業(yè)股份有限公司。茶葉用鋁箔袋密封包裝，保存在4 ℃冷庫，沖泡前2 h取出使其回至室溫。沖泡過程分別控制茶水比、時間、溫度，沖泡水量固定在150 mL，通過改變投茶量調整茶水比，試驗用水為純凈水。

1.2 EY和TDS的測定

將蒸發(fā)皿置于（103±2） ℃的恒溫干燥箱內烘1 h，取出后在干燥器內冷卻至室溫，稱量質量（準確至0.001 g），記為m1。按1.1章節(jié)沖泡完畢后稱量茶湯（準確至0.01 g），記為ml，抽濾茶湯。然后將濾液轉移至蒸發(fā)皿中，沸水浴蒸發(fā)至表面無水分，轉移至（103±2） ℃的恒溫干燥箱內烘2 h，取出后在干燥器內冷卻至室溫，稱量（準確至0.001 g），重復烘1 h，至衡重，記為m2。總溶解固體物質的質量md為m2-m1，EY和TDS的計算方法[23]如下：

·······················（1）

······················（2）

式中，mt為干茶質量（g），md為總溶解固體物質的質量（g），ml為茶湯質量（g）。

1.3 基于生存分析法的感官試驗

從安徽農業(yè)大學招募115位年齡范圍在18～32歲的消費者評價員（女性74%，男性26%）開展基于生存分析法的感官試驗。將所有消費者評價員分為12組。試驗在空氣流通、控溫、控濕的感官實驗室進行。通過調整沖泡參數得到特定的EY和TDS的六安瓜片茶湯樣品（表1和表2），以白開水為對照樣品。將樣品倒入50 mL的一次性航空杯中，進行3位數隨機編碼。待茶湯冷卻至可飲用溫度后，試驗人員以單杯呈送的方式呈遞給評價員，呈遞順序采用威廉姆斯拉丁方設計。每位評價員在獨立、綠光的評價間進行茶湯評價。針對不同EY的樣品，考慮茶湯的風味平衡度，評價員在問卷上勾選“風味不足、水味太重”“可以”或“太苦澀”；針對不同TDS的樣品，考慮茶湯的濃度，評價員在問卷上勾選“太淡”“可以”或“太濃”。

1.4 響應面試驗

采用Box-Behnken響應面設計，生成前三泡六安瓜片茶湯的三因素三水平表（表3），共得到51個試驗方案。每個沖泡方案重復操作3次，對測定結果取均值計算EY和TDS的響應強度，應用多項式模型進行回歸分析。在試驗過程中，后兩泡茶湯的沖泡水平的設計是在第一泡茶湯沖泡試驗的結果上優(yōu)化而來。

1.5 六安瓜片沖泡控制圖的感官驗證

1.5.1 消費者排序偏愛檢驗

從安徽農業(yè)大學另外招募54位年齡在18～31歲的消費者評價員（女性65%，男性35%）進行排序偏愛檢驗。通過EY和TDS的

變化組合沖泡位于六安瓜片沖泡控制圖上不同質量區(qū)域的樣品。樣品使用3位數隨機編碼，評價員根據對樣品感官質量的整體偏好順序，將樣品的秩次記錄在回答表中。

1.5.2 專家模糊數學法檢驗

另外招募8名（4名男性，4名女性）茶葉審評經驗豐富并且長期接受感官培訓的評茶師成立專家評價員小組。試驗在安徽農業(yè)大學茶葉感官審評室進行。評價員根據評價標準[1]（表4）獨立地對隨機編碼樣品的滋味、茶湯香氣、湯色、葉底香氣4個因子分別進行優(yōu)、良、差的評價，根據評價結果，建立模糊矩陣[24]，以獲得樣品優(yōu)、良、差的分布比率。

1.6 數據分析

采用R version 4.1.3運行Hough[15]編寫的腳本構建生存分析模型。Design-Expert 10軟件用于建立質量指標與沖泡參數的響應面回歸模型。對于消費者偏愛排序的數據，通過Friedman檢驗六安瓜片茶湯樣品的顯著性差異。若樣品之間存在顯著性差異，計算最小顯著差（Least significant rank difference，LSRD）進行多重比較。對于專家評價數據，通過模糊數學綜合評價法[25-26]計算樣品的優(yōu)、良、差在總分中的占比。

2 結果與分析

2.1 六安瓜片沖泡控制圖的建立

2.1.1 基于生存分析法確定六安瓜片茶湯的最佳EY和TDS

根據消費者刪失數據（表5和表6），構建消費者對六安瓜片茶湯的拒絕模型，如圖1所示。由圖1A可知，當EY為（3.21±0.38）%時，消費者對茶湯的總拒絕率最低，為17.18%。基于刪失區(qū)間對消費者進行分組[19]，發(fā)現消費者對茶湯的風味平衡度具有不同的偏好（P＜0.05）。對于偏愛低萃取茶湯的消費者，當EY為（2.90±0.37）%時，總拒絕率達到最低，為11.80%（圖1B）；對于偏愛高萃取茶湯的消費者，當EY為（3.96±0.61）%時，總拒絕率最低，為30.17%（圖1C）。如圖1D所示，當TDS為（0.20±0.02）%時，總拒絕率最低，為25.17%。對于偏愛低濃度茶湯的消費者，當TDS為（0.16±0.02）%時，總拒絕率最低，為16.78%（圖1E）；對于偏愛高濃度茶湯的消費者，當TDS為（0.25±0.03）%時，總拒絕率最低，為21.26%（圖1F）。因此，六安瓜片茶湯的最佳EY范圍為2.53%～4.57%，最佳TDS范圍為0.14%～0.28%。

2.1.2 建立六安瓜片沖泡控制圖

參考咖啡沖煮控制圖[13]，設計六安瓜片沖泡控制圖（圖2），橫坐標代表EY的數值，縱坐標代表TDS的數值，中間的“理想”區(qū)域通過EY和TDS的最佳值及其置信區(qū)間界定。以EY的界限為例，“理想”區(qū)域的下限為偏愛低萃取組的最佳EY值（2.90±0.37）%的置信下限2.53%，上限為偏愛高萃取組的最佳EY值（3.96±0.61）%的置信上限4.57%。為了實際操作中便于應用和確?！袄硐搿眳^(qū)域有效，對2.53%和4.57%取近似值，確定EY的“理想”區(qū)域范圍為2.50%～4.50%。同理，確定TDS的“理想”區(qū)域范圍為0.14%～0.28%。

在“理想”區(qū)域已經界定的前提下，由“理想”區(qū)域的中心點向外輻射，同時考慮到美觀性和應用性，確定六安瓜片沖泡控制圖的橫坐標范圍為0.50～6.50%，縱坐標范圍為0～0.42%。通過3條水平線、3條垂直線將六安瓜片沖泡控制圖劃分為了代表不同沖泡質量的9個區(qū)域（九宮格），構建了六安瓜片沖泡控制圖。

由圖2可以看出，低EY和低TDS的區(qū)域代表萃取不足、淡薄（Underdeveloped and weak，UW）的茶湯質量，理想EY和低TDS的區(qū)域代表淡?。╓eak，W）的茶湯質量，高EY和低TDS的區(qū)域代表萃取過度、淡?。∣verdeveloped and weak，OW）的茶湯質量，低EY和理想TDS的區(qū)域代表萃取不足（Underdeveloped，U）的茶湯質量，理想EY和理想TDS的區(qū)域代表理想（Ideal，I）的茶湯質量，高EY和理想TDS的區(qū)域代表萃取過度（Overdeveloped，O）的茶湯質量，低EY和高TDS的區(qū)域代表萃取不足、濃厚（Underdeveloped and strong，US）的茶湯質量，理想EY和高TDS的區(qū)域代表濃厚（Strong，S）的茶湯質量，高EY和高TDS的區(qū)域代表萃取過度、濃厚（Overdeveloped and strong，OS）的茶湯質量。

2.2 六安瓜片沖泡參數的推薦

2.2.1 質量指標與沖泡參數響應面模型的建立

沖泡響應面法生成的前三泡六安瓜片茶湯的51個沖泡方案，測定EY和TDS（表7），分別建立EY和TDS與沖泡參數的回歸模型。方差分析顯示（表8和表9），模型達到極顯著（P<0.01），失擬項均不顯著，說明模型可靠。

由三維響應面圖（圖3A）可知，時間對第一泡茶湯的EY的影響最大，茶水比對第一泡茶湯的TDS的影響最大。當將第一泡茶湯的EY和TDS的目標值設定為沖泡控制圖中的最佳值時，模型推薦的茶水比（g∶mL）范

圍縮小為1∶17～1∶25。由圖3B和圖3C可知，茶水比和溫度對第二泡和第三泡茶湯的EY和TDS的影響較為穩(wěn)定，沖泡時間是茶湯質量的重要影響因子。

2.2.2 六安瓜片沖泡控制圖“理想”區(qū)域茶水比的確定

參考Ristenpart等[23]在咖啡方面的研究成果，根據質量守恒定律，EY和TDS關于茶水比存在一定的線性關系：

……（3）

式中，Rbrew為茶水比的倒數，–Rabs為沖泡制得的茶湯質量與干茶質量線性回歸方程的斜率。

按照響應面推薦的參數，沖泡六安瓜片沖泡控制圖上各區(qū)域的茶湯并進行線性回歸分析，可以得到第一泡茶湯的Rabs為1.37，第二泡茶湯的Rabs為1.27，第三泡茶湯的Rabs為0.82[23]。代入公式（3），即可建立茶水比與EY和TDS的線性關系，進一步構建具有茶水比參數的六安瓜片沖泡控制圖（圖4）。

由圖4可知，茶水比（g∶mL）為1∶30～1∶15更易使六安瓜片茶湯的EY和TDS值落于“理想”區(qū)域內。其中采用1∶20～1∶15的茶水比（g∶mL）沖泡得到的六安瓜片茶湯接近“理想”區(qū)域的中心。在實際沖泡過程中，可根據投葉量及蓋碗大小的實際情況，選擇相應的茶水比進行沖泡。

將“理想”區(qū)域的EY和TDS范圍設定為回歸模型的目標范圍，運行Design-Expert 10軟件得到一系列沖泡方案。當茶水比（g∶mL）控制在1∶30～1∶15時，在75～100 ℃的溫度范圍內，反向調節(jié)沖泡時間，均可制得六安瓜片沖泡控制圖“理想”區(qū)域的茶湯。但若溫度過低，需延長沖泡時間。Li等[27]研究表明，長時間的浸泡可能會增加茶多酚在水中的溶解，增加茶湯的苦澀味。因此，進一步將沖泡溫度控制在85～100 ℃[28]，可以及時制備出“理想”區(qū)域的茶湯（圖5）。從圖5可以看出，在優(yōu)化的1∶30～1∶15茶水比（g∶mL）范圍和85～100 ℃溫度范圍，第一泡茶湯在33 s內調節(jié)沖泡時間，第二泡茶湯在15 s內調節(jié)沖泡時間，第三泡茶湯在13 s內調節(jié)沖泡時間，均可沖泡獲得“理想”區(qū)域的茶湯。

2.3 六安瓜片沖泡控制圖沖泡效果的驗證

2.3.1 消費者排序偏愛檢驗驗證六安瓜片沖泡控制圖

對位于六安瓜片沖泡控制圖不同質量區(qū)域的茶湯樣品的消費者秩和進行Friedman檢驗，“理想”區(qū)域的樣品采用優(yōu)化后的參數沖泡。在5%的顯著性水平下，發(fā)現消費者對樣品的偏愛存在顯著性差異。進一步通過LSRD進行多重比較，顯著性分組如表10所示。

在第一泡茶湯中，區(qū)域I的樣品比區(qū)域UW、W、OW、OS的樣品更受消費者的喜愛；區(qū)域OW、U、O、S的樣品比區(qū)域UW、W、OS的樣品更受消費者的喜愛。在第二泡茶湯中，區(qū)域I的樣品比區(qū)域UW、W、U、S、OS的樣品更受消費者的喜愛；區(qū)域U、O的樣品比區(qū)域UW、S、OS的樣品更受消費者的喜愛；區(qū)域W的樣品比區(qū)域UW、OS的樣品更受消費者的喜愛；區(qū)域S的樣品比區(qū)域OS的樣品更受消費者的喜愛。在第三泡茶湯中，區(qū)域I的樣品比區(qū)域UW、S、OS的樣品更受消費者的喜愛；區(qū)域O的樣品比區(qū)域的S、OS的樣品更受消費者的喜愛；區(qū)域UW、W、U、S的樣品比區(qū)域OS的樣品更受消費者的喜愛。以上結果表明，位于“理想”區(qū)域的樣品相比其他質量區(qū)域的樣品顯著地受到了消費者的偏愛。

2.3.2 專家模糊數學法驗證六安瓜片沖泡控制圖

根據專家對位于六安瓜片沖泡控制圖不同質量區(qū)域茶湯樣品滋味、茶湯香氣、湯色和葉底香氣4個屬性的評價，建立模糊矩陣，獲得樣品感官評價優(yōu)、良、差的占比圖（圖6）。

對于第一泡六安瓜片茶湯，區(qū)域I的樣品的優(yōu)等級分布比率為46.41%，良等級分布比率為41.09%，差等級分布比率為0。對于第二泡六安瓜片茶湯，雖然區(qū)域I的樣品的優(yōu)等級分布比率為22.76%，但是良等級分布比率達到57.37%，差等級分布比率為19.87%。對于第三泡六安瓜片茶湯，區(qū)域I的樣品的優(yōu)等級分布比率為37.19%，良等級分布比率較高，為60.26%，差等級分布比率僅為2.55%。

綜合分析，區(qū)域I的樣品的優(yōu)、良等級占比較高，而差等級的占比低，說明位于“理想”區(qū)域的六安瓜片茶湯穩(wěn)定達到優(yōu)良以上的品質，得到了專家較高的質量評價，證明了“理想”區(qū)域的合理性及六安瓜片沖泡控制圖的科學性。

3 結論

本研究通過生存分析法確定了六安瓜片茶湯的最佳EY范圍為2.53%～4.57%，最佳TDS范圍為0.14%～0.28%，建立六安瓜片沖泡控制圖。并通過質量守恒定律和響應面法進一步完善，構建了具有推薦茶水比（g∶mL）為1∶30～1∶15的六安瓜片沖泡控制圖，最終確定采用1∶30～1∶15的茶水比（g∶mL），溫度在85～100 ℃時，第一泡茶湯在33 s內調節(jié)沖泡時間，第二泡茶湯在15 s內調節(jié)沖泡時間，第三泡茶湯在13 s內調節(jié)沖泡時間，可以得到沖泡控制圖中“理想”區(qū)域的茶湯。該結果在消費者和專家層面均得到了驗證。六安瓜片沖泡控制圖的建立，為沖泡六安瓜片提供了科學、可實踐的參考，也為建立其他茶葉的沖泡控制圖提供了借鑒方法。

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