劉艷艷，許勇泉，陳建新，汪 芳，陳根生，尹軍峰,，劉政權(quán)

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院，安徽 合肥 230036；2.中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所，國家茶產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究中心，浙江 杭州 310008）

“水為茶之母”，自古以來人們就知道水質(zhì)對于泡一杯好茶的重要性。近些年來，國內(nèi)外有不少學者開展了水中的礦物質(zhì)離子對茶湯感官品質(zhì)的影響研究，一般認為沖泡用水中過高的Ca2＋、Mg2＋、Zn2＋、Al3＋、Fe2＋等礦質(zhì)離子對茶湯的香氣、滋味、湯色和澄清度等都有明顯的影響，且多為負面影響[1-6]。不同水質(zhì)由于金屬離子、極性物質(zhì)含量和pH值差異，固形物、茶多酚、咖啡堿和兒茶素組分等物質(zhì)浸出量差異顯著[7]。綜合來看，礦質(zhì)離子對茶湯的影響機制探索較少。有研究認為Ca2＋主要通過參與茶湯冷后渾的形成影響茶湯的澄清度[8]，Spiro等[9]研究表明，鈣離子通過促進茶乳酪的形成從而降低咖啡堿等有效成分的浸出率，Zn2＋通過發(fā)生配合反應(yīng)提高兒茶素的抗氧化能力[10]。Yin Junfeng等[11]研究認為Ca2＋是通過增強表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epiggallocatechin gallate，EGCG）與唾液蛋白質(zhì)的結(jié)合能力從而達到增強其澀感的目的，并通過誘導兒茶素異構(gòu)化及氧化分解等作用達到影響茶湯風味的目的[12]。

茶作為一種飲料，其色、香、味都需要水才能得以體現(xiàn)[13]，目前人們?nèi)粘ｏ嬘盟饕亲詠硭?、純凈水、天然礦泉水、天然泉水、飲用天然水等。其中，Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋是飲用水中的主要陽離子，且水中Ca2＋、Mg2＋是構(gòu)成水硬度的主要物質(zhì)[13]。不同水樣中Mg2＋含量差異較大，其中純凈水、蒸餾水接近0 mg/L，杭州自來水中質(zhì)量濃度為3.6 mg/L，天然泉水與天然飲用水平均為0.85 mg/L，但天然礦泉水中平均為31.24 mg/L，蘇打水中平均為4.34 mg/L，含氣礦泉水中平均為8.98 mg/L，不同水樣中Mg2＋質(zhì)量濃度整體在0～40 mg/L之間[12]。而沖泡用水中Mg2＋對茶湯滋味品質(zhì)的影響及機制研究較少。

針對其他礦質(zhì)離子對茶湯滋味品質(zhì)的影響及機制研究較少的現(xiàn)狀，本研究在明確水中Mg2＋對沖泡紅茶茶湯滋味品質(zhì)影響特性的基礎(chǔ)上，分別從Mg2＋對茶湯主要理化成分浸出特性及其相關(guān)性分析、Mg2＋對紅茶中主要滋味物質(zhì)呈味特性及EGCG、咖啡堿、谷氨酸鈉、蔗糖等主要滋味物質(zhì)的互作效應(yīng)研究，探索了Mg2＋影響紅茶茶湯滋味品質(zhì)的可能機制。研究結(jié)果不僅可以完善茶湯滋味化學理論，對茶葉沖泡用水的選擇和設(shè)計都具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶葉原料采用特級祁門工夫紅茶（祥源茶業(yè)有限公司），貯存于4 ℃冰箱備用。

EGCG、咖啡堿、谷氨酸鈉、蔗糖、牛血清白蛋白標準品 美國Sigma公司；乙腈（色譜純） 美國TEDA公司；MgCl2、酒石酸鉀鈉、硫酸亞鐵、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、茚酸酮、甲酸、碳酸氫鈉均為分析純；純凈水杭州娃哈哈集團有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

2469 series高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀 美國Waters公司；UV-2550紫外-可見光分光光度計 日本島津公司；WZT-3A濁度儀 上海勁佳科學儀器有限公司；iCAP6300DUO型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 美國TJA公司。

1.3 方法

1.3.1 茶湯樣品的制備

表1 主要滋味單體及水平設(shè)計Table 1 Levels of main taste monomers mg/L

首先配制Mg2＋質(zhì)量濃度為0、4、8、16、24、36 mg/L的水樣，以Cl－為陰離子，各取200 mL加熱至煮沸，按常規(guī)方法3 g/150 mL沖泡祁門紅茶，茶湯待測。

1.3.2 Mg2＋與主要滋味單體之間的呈味相互作用分析

設(shè)計4 種主要滋味單體及質(zhì)量濃度處理（表1），分析不同濃度茶湯中主要滋味單體呈味特性的影響。單獨處理Mg2＋質(zhì)量濃度（0、8、36 mg/L）組分，配制成150 mL溶液并混勻進行茶湯中主要滋味單體呈味特性的影響分析；根據(jù)一般紅茶主要滋味成分及含量情況，設(shè)計4 種主要滋味單體及質(zhì)量濃度處理為EGCG（150 mg/L）、咖啡堿（250 mg/L）、谷氨酸鈉（150 mg/L）、蔗糖（400 mg/L）與Mg2＋（0、4、8、16、24、36 mg/L），配制成150 mL混合液體并混勻進行Mg2＋質(zhì)量濃度對模擬茶湯中主要滋味單體呈味特性的影響分析，并將2、3、4 種滋味單體分別復配成6、4、1 種混合液，分別與不同Mg2＋質(zhì)量濃度（0、8、36 mg/L）配制成150 mL混合液體并混勻進行Mg2＋與主要滋味單體互作對呈味特性的影響分析。25 ℃審評小組按量化感官指標分別對混合液的鮮味、甜味、苦味、澀味等呈味特性進行審評。

1.3.3 EGCG與蛋白質(zhì)相互作用的分析

分別配制質(zhì)量濃度為0、4、8、16、24、36、72、150 mg/L的Mg2＋溶液與牛血清白蛋白（500 mg/L）、EGCG（150 mg/L），在37 ℃混合30 min，然后測定混合液體濁度，探索Mg2＋對澀感滋味的影響。

1.3.4 茶湯感官審評

主要評價茶湯滋味總分和甜味、苦味、澀味、鮮味4 個紅茶茶湯滋味分屬性。滋味品質(zhì)總分評價參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》中茶湯滋味審評方法；建立鮮味（谷氨酸鈉）、甜味（蔗糖）、苦味（咖啡堿）、澀味（EGCG）4 味的5 段10 分制標準樣（表2），分別對標審評。由5 位具有高級評茶員資格的感官審評小組在室溫25 ℃對茶湯滋味進行感官審評，去掉最高分、最低分，取其平均值。

表2 4 種滋味標準樣及其味感強度設(shè)計Table 2 Four taste compound standards and grading of their taste intensity

1.3.5 常規(guī)理化成分含量檢測

茶湯中游離氨基酸：茚三酮比色法（GB/T 8314—1987《茶游離氨基酸總量測定》）；茶多酚：酒石酸亞鐵比色法（GB 8313—1987《茶 茶多酚測定》）；可溶性總糖：蒽酮-硫酸比色法；WZT-3A濁度值采用濁度儀直接測定；礦質(zhì)離子采用iCAP6300DUO型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定，參照石元值等[14]方法進行測定。

1.3.6 兒茶素、咖啡堿、沒食子酸含量測定

茶湯中兒茶素、咖啡堿、沒食子酸含量采用HPLC進行測定，具體步驟參考尹軍峰[12]方法。色譜條件：ZORBAX SB-C18ODS色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相A為2%乙酸溶液，流動相B為乙腈，流速1 mL/min，柱溫40 ℃，檢測波長280 nm，進樣量：10 μL，梯度洗脫，流動相B在16 min內(nèi)由6.5%線性梯度變化到25%，25 min回到初始狀態(tài)，平衡5 min。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

2 結(jié)果與分析

2.1 沖泡用水中Mg2＋質(zhì)量濃度對紅茶茶湯滋味品質(zhì)的影響

采用不同Mg2＋質(zhì)量濃度水沖泡紅茶后，茶湯的滋味品質(zhì)存在明顯的差異與趨勢（表3）。隨著Mg2＋質(zhì)量濃度增加，茶湯綜合滋味品質(zhì)得分明顯下降，呈現(xiàn)醇厚鮮爽、醇正鮮爽、尚醇澀感顯、澀感重的變化趨勢，其中鮮味、甜味、苦味均呈下降趨勢，而澀味卻明顯上升。當水中Mg2＋質(zhì)量濃度在0～8 mg/L之間時，對茶湯滋味品質(zhì)有著正面的影響，茶湯滋味具有較好的鮮甜味感，其中Mg2＋質(zhì)量濃度為4 mg/L時，滋味品質(zhì)總分達到最高分。當Mg2＋質(zhì)量濃度在16～36 mg/L之間時，茶湯整體滋味品質(zhì)明顯下降，澀味明顯增加，苦味、鮮甜味和醇正度都有一定程度的下降。因而日常沖泡紅茶應(yīng)選用Mg2＋質(zhì)量濃度較低的水（≤4 mg/L）。這表明水中Mg2＋質(zhì)量濃度對沖泡的紅茶茶湯滋味品質(zhì)變化影響較大。

表3 Mg2＋質(zhì)量濃度對紅茶滋味品質(zhì)的影響Table 3 Effect of Mg2+ concentration on the taste of black tea infusion

2.2 沖泡用水Mg2＋質(zhì)量濃度對紅茶茶湯主要理化成分含量的影響

2.2.1 對主要品質(zhì)成分浸出的影響

茶多酚（兒茶素）及其氧化物、咖啡堿、氨基酸、可溶性糖等是茶湯中的主要呈味物質(zhì)。已有研究表明，茶多酚、咖啡堿是茶湯苦味的主要呈味物質(zhì)[15-22]，氨基酸[23-25]是茶湯鮮味主要貢獻者，茶多酚（兒茶素）及氧化物是茶湯澀感的主要來源[16-19]，甜味與可溶性糖類、非酯型兒茶素等物質(zhì)含量有關(guān)。

采用不同Mg2＋質(zhì)量濃度水沖泡紅茶后，對茶湯中主要品質(zhì)成分的浸出存在明顯的影響（表4）。隨著Mg2＋質(zhì)量濃度的增加，茶湯中茶多酚、兒茶素、咖啡堿、氨基酸、沒食子酸等常規(guī)品質(zhì)成分含量呈下降趨勢，而可溶性糖含量呈現(xiàn)一定的波動趨勢。其中，水中Mg2＋質(zhì)量濃度高于16 mg/L后，茶多酚含量下降明顯。J?bstl等[26]研究表明，Ca2＋的增加會導致紅茶茶湯中EGCG、咖啡堿、茶黃素結(jié)合而發(fā)生沉降。從已有的理論分析，茶多酚、咖啡堿和氨基酸的下降會直接導致茶湯苦、澀、鮮味的降低，與Mg2＋質(zhì)量濃度水沖泡祁門紅茶后苦味、鮮味、甜味下降一致，但與澀味明顯增加存在一定的差異，無法直接從茶湯中主要滋味成分的變化分析得出。

表4 Mg2＋質(zhì)量濃度對紅茶常規(guī)理化成分浸出的影響Table 4 Effect of Mg2+ concentrations on the concentrations of chemical ingredients in black tea infusion

2.2.2 對主要礦質(zhì)離子浸出的影響

已有研究表明，茶湯中的Ca2＋等離子對茶湯滋味品質(zhì)有一定的修飾效應(yīng)。如表5所示，隨著Mg2＋質(zhì)量濃度的增加，沖泡茶湯中Mg2＋質(zhì)量濃度也相應(yīng)增加，且茶葉吸附呈較小幅度增加，增幅為1.45～4.38 mg/L；Al3＋、B3＋、K＋、Na＋、S6＋浸出含量呈小幅度下降，而Ca2＋、Mn2＋、P5＋浸出含量呈較小幅度波動變化，茶湯中礦質(zhì)離子浸出含量的變化可能與礦質(zhì)離子間的競爭或協(xié)同作用有關(guān)[27]。這表明水中Mg2＋質(zhì)量濃度對沖泡的紅茶主要礦質(zhì)離子浸出有一定影響，但影響都比較小。

表5 Mg2＋質(zhì)量濃度對紅茶主要金屬離子浸出的影響Table 5 Effect of Mg2+ concentration on the concentrations of main metal ions in black tea infusion

2.3 水中Mg2＋質(zhì)量濃度與茶湯感官品質(zhì)因子及茶湯中理化成分浸出相關(guān)性

從表6可以看出，水中Mg2＋質(zhì)量濃度與茶湯鮮味、甜味、苦味、滋味總分等呈負相關(guān)，與澀感呈正相關(guān)，其中茶湯鮮味（-0.989**）、苦味（-0.988**）、澀味（0.991**）均達到極顯著水平，表明水中Mg2＋質(zhì)量濃度對祁門紅茶感官品質(zhì)存在較明顯的負面影響。而水中Mg2＋質(zhì)量濃度與茶湯中咖啡堿、茶多酚、氨基酸、Al3＋、K＋、S6＋存在負相關(guān)，解釋了Mg2＋質(zhì)量濃度升高可以降低茶湯苦味、鮮味，而對茶湯澀味的上升無法解釋。

表6 Mg2＋質(zhì)量濃度與紅茶茶湯感官品質(zhì)及理化成分的相關(guān)性Table 6 Correlations between Mg2+ concentration and taste attributes and chemical ingredients of black tea infusion

2.4 沖泡用水Mg2＋質(zhì)量濃度對紅茶主要滋味物質(zhì)呈味特性效應(yīng)的影響

2.4.1 Mg2＋對紅茶主要味感單體滋味的影響

綜合已有研究報道，EGCG、咖啡堿、谷氨酸鈉、蔗糖是影響大多數(shù)茶湯滋味的關(guān)鍵化合物[25]。如圖1所示，EGCG是茶湯中主要兒茶素的苦澀物質(zhì)，Mg2＋質(zhì)量濃度與EGCG的苦味強度分值間存在極顯著負相關(guān)（-0.974**），而與EGCG的澀味強度分值間存在極顯著正相關(guān)（0.958**）。顯然，隨Mg2＋質(zhì)量濃度的增加，EGCG苦味逐漸下降，澀味增加。澀味是粗糙、干燥、褶皺般的感覺[28]，研究發(fā)現(xiàn)EGCG具有高唾液蛋白結(jié)合活性[29]。本研究中隨Mg2＋質(zhì)量濃度的增加，EGCG與蛋白質(zhì)混合液濁度明顯升高（圖2），這表明Mg2＋可以促進EGCG與蛋白質(zhì)之間的相互作用來增強EGCG溶液的澀味。

圖1 Mg2＋質(zhì)量濃度對紅茶主要滋味單體呈味特性的影響Fig.1 Effect of Mg2+ concentration on taste intensity of main taste compounds in black tea infusion

圖2 Mg2＋對EGC與蛋白質(zhì)混合液濁度的影響Fig.2 Effect of Mg2+ on turbidity of mixed solutions of EGCG and protein

咖啡堿被認為是茶湯中風味必不可少的成分[30]，Mg2＋質(zhì)量濃度與咖啡堿的苦味強度分值間存在極顯著負相關(guān)（-0.948**），隨Mg2＋質(zhì)量濃度的增加，咖啡堿苦味逐漸下降；谷氨酸鈉是茶湯鮮味的關(guān)鍵呈味化合物[31]，Mg2＋質(zhì)量濃度與谷氨酸鈉的鮮味強度分值間存在顯著負相關(guān)（-0.865*），隨Mg2＋質(zhì)量濃度的增加，谷氨酸鈉鮮味逐漸下降；蔗糖對茶湯中甜味有著較大的貢獻度，隨Mg2＋質(zhì)量濃度的增加，蔗糖甜味（-0.956**）顯著下降。因此，水中添加Mg2＋，可以增強EGCG、咖啡堿和谷氨酸鈉溶液的澀味，削弱EGCG和咖啡堿溶液的苦味，以及谷氨酸鈉溶液的鮮味和蔗糖溶液的甜味。

2.4.2 Mg2＋對不同質(zhì)量濃度主要茶湯滋味單體呈味特性的影響

圖3 Mg2＋質(zhì)量濃度對不同濃度及滋味單體味感特性的影響Fig.3 Effect of Mg2+ concentration on taste intensity of main taste compounds at different concentrations

由圖3所示，隨EGCG質(zhì)量濃度的增加，味感物質(zhì)苦味與澀味顯著增加，EGCG質(zhì)量濃度與苦味強度（0.973**～0.978**）和澀味強度（0.953**～0.962**）間存在極顯著正相關(guān)，Mg2＋的加入可以明顯弱化苦味強度，增強澀味強度，即使EGCG質(zhì)量濃度為1 950 mg/L時，加入8、36 mg/L的Mg2＋也減弱了苦味并增強了澀感。

隨咖啡堿質(zhì)量濃度的增加，味感物質(zhì)苦味與澀感增加，咖啡堿質(zhì)量濃度與苦味強度（0.996**～0.998**）間存在極顯著正相關(guān)，添加不同質(zhì)量濃度的Mg2＋會減弱咖啡堿的苦味強度。隨谷氨酸鈉質(zhì)量濃度的增加，味感物質(zhì)鮮味增加，谷氨酸鈉質(zhì)量濃度與鮮味強度分值（0.996**～0.997**）間存在極顯著正相關(guān)，添加Mg2＋會削弱谷氨酸鈉的鮮味強度，特別是質(zhì)量濃度在120～200 mg/L時更明顯。隨蔗糖質(zhì)量濃度的增加，味感物質(zhì)甜度增加，蔗糖質(zhì)量濃度與甜味強度分值（0.986**～0.993**）間存在極顯著正相關(guān)，添加不同質(zhì)量濃度的Mg2＋會削弱蔗糖的甜味強度。

2.4.3 Mg2＋對紅茶主要味感單體滋味互作的影響

表7 不同Mg2＋質(zhì)量濃度對茶湯主要味感混合液滋味的影響Table 7 Effect of Mg2+ concentration on the taste of mixed solutions of main taste compounds in black tea infusion mg/L

已有研究表明，茶湯主要滋味物質(zhì)間存在明顯的互作效應(yīng)，從而顯著影響茶湯的呈味特性。如表7所示，Mg2＋可明顯改變味感單體互作的呈味特性，如可較小幅度增加EGCG與咖啡堿的澀味，降低苦味，可明顯降低谷氨酸鈉與蔗糖的鮮味與甜味，其中4 種單體二元、三元、四元互作中發(fā)現(xiàn)，混合液中存在咖啡堿單體的澀味增強幅度較大，表明混合液中咖啡堿單體可能會進一步增強Mg2＋混合液澀味強度。從EGCG（150 mg/L）、咖啡堿（250 mg/L）、谷氨酸鈉（150 mg/L）和蔗糖（400 mg/L）復合模擬的茶湯呈味變化可以看出，Mg2＋綜合呈味的影響為澀味增強，鮮味、甜味、苦味下降。這部分說明了富含Mg2＋的水沖泡祁門紅茶茶湯滋味澀味增加、苦味與鮮甜味下降的現(xiàn)象。

3 討論與結(jié)論

Mg2＋是水中常見的重要陽離子，研究發(fā)現(xiàn)沖泡用水中Mg2＋會對紅茶茶湯滋味造成較大影響，其中，當水中Mg2＋質(zhì)量濃度為4 mg/L時，紅茶茶湯綜合滋味品質(zhì)達到最高分，而當水中Mg2＋質(zhì)量濃度大于16 mg/L時會導致紅茶茶湯鮮味、甜味、苦味下降，而澀味明顯增強的現(xiàn)象。

不同Mg2＋水沖泡茶湯的主要成分分析表明，Mg2＋的添加會導致茶湯中茶多酚、兒茶素、氨基酸、咖啡堿以及Al3＋、B3＋、K＋、Na＋、S6＋等離子浸出含量呈現(xiàn)一定的下降趨勢，但無法說明澀味增強的現(xiàn)象。通過Mg2＋質(zhì)量濃度對EGCG、咖啡堿、谷氨酸鈉、蔗糖滋味單體呈味特性的影響，Mg2＋質(zhì)量濃度與EGCG的苦味強度（-0.974**）、咖啡堿的苦味強度（-0.948**）、谷氨酸鈉的鮮味強度（-0.865*）、蔗糖的甜味（-0.956**）間存在極顯著負相關(guān)，而與EGCG的澀味強度分值間存在極顯著正相關(guān)（0.958**）。通過Mg2＋與EGCG、咖啡堿、谷氨酸鈉、蔗糖單體及混合組分的呈味特性分析表明，Mg2＋增強了EGCG、咖啡堿等的澀味，削弱了EGCG、咖啡堿溶液的苦味，以及谷氨酸鈉溶液的鮮味和蔗糖溶液的甜味。本研究中隨Mg2＋質(zhì)量濃度的增加，EGCG與蛋白質(zhì)混合液濁度明顯升高，這表明Mg2＋可以促進EGCG與蛋白質(zhì)之間的相互作用增強EGCG溶液的澀味。因此，水中過高的Mg2＋質(zhì)量濃度會降低茶湯滋味鮮味、甜味、苦味，增強澀味，這較好地說明了隨著水中Mg2＋質(zhì)量濃度的提高，紅茶茶湯滋味品質(zhì)呈現(xiàn)醇厚鮮爽、醇正鮮爽、尚醇澀感顯、澀感重的變化趨勢。

Mg2＋是水質(zhì)硬度的重要指標性離子，日常泡茶過程中高硬度水一般不宜泡茶。本研究說明，低質(zhì)量濃度Mg2＋的水可以適當提高茶湯滋味，而高質(zhì)量濃度Mg2＋的水會嚴重影響茶湯滋味品質(zhì)，導致茶湯澀感增強，鮮爽味下降。因此，沖泡紅茶應(yīng)選用低Mg2＋質(zhì)量濃度的水為佳。