基于不同冲泡条件宜红工夫茶滋味品质评价

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(1.中国农业科学院茶叶研究所,国家茶产业工程技术研究中心,浙江杭州 310008; 2.中国农业科学院研究生院,北京 100081)



基于不同冲泡条件宜红工夫茶滋味品质评价

王银诚1,2,袁海波1,*,李佳1,董春旺1,滑金杰1,江用文1

(1.中国农业科学院茶叶研究所,国家茶产业工程技术研究中心,浙江杭州 310008; 2.中国农业科学院研究生院,北京 100081)

探索不同冲泡条件下宜红工夫茶茶汤中化学成分的浸出、感官滋味、电子舌测得的分属性滋味的特点以及相关联系。共设置70、80、90 ℃三个冲泡温度,分别冲泡1、3、5、7、9 min,得到15类不同的处理茶汤,结合电子舌进行定性区分和定量表征滋味分属性特点,用高效液相色谱测定化学成分含量,并进行感官滋味的评定。结果表明,根据电子舌传感器对茶汤的响应值的方差分析(p<0.01)和判别因子分析能够很好的将15种冲泡处理茶汤区分开,且区分结果同人工感官滋味区分结果一致,80 ℃、5 min和90 ℃、3 min在区分图上距离最近且其感官滋味分值最高,滋味分属性相对强度值均在5以上;化学成分浸出含量呈现规律性,随着冲泡时间和水温的增加而增加,其同滋味分属性呈现显著相关性,建立的偏最小二乘回归模型相关系数较高(高于0.85)。

工夫红茶,冲泡,电子舌,滋味

茶叶中的多种物质如茶多酚、氨基酸、咖啡碱等对人体健康有益[1-2],随着人们对自身健康关注度的增加,泡茶饮茶的需求也日益增加,如何冲泡出一杯口感较佳的茶显得十分重要。一杯茶口感的优劣除了同茶鲜叶品种、茶树生长环境、加工好坏等有关外,冲泡条件也至关重要。红茶滋味的优劣取决于溶解在茶汤中呈味物质组成配比。已证实,茶汤中呈味物质的浸出情况同冲泡条件密切相关[3-6]。对茶类不同冲泡条件的研究已有相关报道,但主要是集中在绿茶、青茶、黑茶上[7-9],也有对红茶设置不同冲泡时间研究多酚化合物和咖啡碱的变化[10-11],然而对工夫红茶设置不同冲泡时间和冲泡温度的报道很少。工夫红茶因其初制工序特别注重条索的紧结完整,精制时颇费工夫而得名。因其具有香高味醇、暖胃保健、时尚便捷等特点,近年来国内产销量快速增长。湖北宜红同安徽祁红、云南滇红一起被列入我国传统外销三大工夫红茶。宜红外形条索肥壮圆紧,显金毫,色泽乌黑油润,内质香气清鲜带甜香,滋味醇厚鲜爽,汤色浓亮,叶底厚软红匀[12],具有重要的研究价值。

目前,对茶汤滋味品质的评判主要依靠有经验的专业评茶师进行,主观性强,且重复性较差。近年来兴起的智能识别滋味的电子舌技术在食品的定性和定量方面有较好的应用[13-16],其在茶叶方面的应用研究主要是定性地进行茶饮料鉴别[17]、茶叶内部成分含量分析[18]、电子舌传感器响应值与绿茶滋味得分间的建模[19]等,而用来进行不同冲泡处理茶汤的鉴别及滋味品质评价尚未见报道。本文结合Astree电子舌辅助进行茶汤滋味的评判,能够有效克服人工感官滋味审评的缺点,具有重复性好、灵敏性高、可靠性强等优势。其第五套传感器[20]中SRS(sourness,酸味)、STS(saltiness,咸味)、UMS(umami,鲜味)、SWS(sweetness,甜味)、BRS(bitterness,苦味)对特定滋味具有专一性的识别,另两根GPS、SPS(复合传感器1、2)传感器给出综合滋味分值;其自有软件能够对七根传感器的响应值进行量化并提供0～12分的相对强度值,有助于直观比较风味特点。本文以宜昌工夫红茶为例,进行不同冲泡时间和冲泡温度的处理,用化学分析方法测定处理茶汤中的滋味成分的含量、结合人工感官审评和电子舌分析技术探索滋味特点,以期为科学泡茶饮茶提供实践性指导,为茶汤滋味的研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

茶样 由湖北长阳廪君茶叶专业合作社提供的宜红工夫茶干茶样,嫩度为一芽一叶至一芽二三叶加工而成,产自2015年春季;蒽酮、浓硫酸、酒石酸钾钠、硫酸亚铁、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾等 如皋市金陵试剂厂,均为分析纯;乙腈 色谱纯,安徽天地高纯溶剂有限公司;标准品没食子酸(Gallic acid,GA)、咖啡碱(Caffeine,CAF)、儿茶素((+)-catechin,C)、表儿茶素((-)-epi-catechin,EC)、没食子儿茶素((-)-gallocatechin,GC)、表没食子儿茶素((-)-epogallocatechin,EGC)、儿茶素没食子酸酯((-)-catechin gallate,CG)、表儿茶素没食子酸酯((-)-epicatechin gallate,ECG)、没食子儿茶素没食子酸酯((-)-gallocatechin gallate,GCG)、表没食子儿茶素没食子酸酯((-)-epigallocatechin gallate,EGCG) 纯度≥98%,Sigma公司。

电子舌 包含ASTREE系统和Alphasoft V12控制及化学计量学软件,16位自动进样器,第五套传感器(包括:SRS、GPS、STS、UMS、SPS、SWS、BRS),1根氯化铝参比电极,法国Alpha-MOS 公司;LC-20A高效液相色谱仪、岛津UV-3600紫外-可见近红外分光光度计 日本岛津公司;DK-S26型电热恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司;Sysmmetry® C18 ODS(4.6 mm×150 mm,5 μm)色谱柱 Waters公司。

1.2实验方法

1.2.1 茶汤制备 准确称取3.000 g茶样置于250 mL锥形瓶内,分别用150 mL不同温度70、80、90 ℃水冲泡,立即移入预热为70、80、90 ℃的恒温水浴锅中,秒表计时,至1、3、5、7、9 min后取出,立即用滤纸过滤,冷却至室温(25±2)℃,对获得的15种冲泡处理茶汤进行编号,编号为70-1、70-3、……、90-9,按照冲泡条件进行三次重复冲泡,获得的茶汤一部分进行感官滋味评定,另一部分待冷却至常温后进行电子舌数据采集和水浸出物、茶多酚、总黄酮、可溶性糖、没食子酸、咖啡碱、儿茶素组分化学成分的测定。

1.2.2 电子舌测定 在测定样品前,为确保检测数据的可靠性和稳定性[21],先对电子舌进行自检、传感器活化、校准、诊断等一系列操作,全部通过后设置检测方法为茶汤采集时间为120 s,每秒采集一个数据,清洗采集时间为20 s;茶汤样品置于电子舌专用烧杯中,每杯茶汤样品量为100 mL,编辑采样序列,每两个茶汤样品间放置同样体积的超纯水进行传感器的清洗,按照“纯水-茶汤-纯水”的顺序进行序列编辑。每个茶汤样品重复测定7次,选取后3次稳定的测量数据进行后续分析,每次选定110～120 s时间段内的平均的稳定响应信号值作为输出值。检测的环境温度为(25±2) ℃。

1.2.3 感官审评 由高级评茶师、高级评茶员组成的5人评茶小组,依据GB/T 23776-2009[22]对茶汤的滋味进行密码评定,以国标法冲泡(3 g茶样150 mL沸水冲泡5 min)的茶汤为标准参照,对15种冲泡设置获得的处理茶汤的综合口感进行具体的滋味描述并按照百分制进行打分。

1.2.4 化学成分的测定 含水率:103 ℃恒重法(GB/T 8304-2002);茶多酚:酒石酸亚铁比色法(GB/T 8313-2002);可溶性糖:蒽酮比色法;总黄酮:三氯化铝比色法;水浸出物:恒重法(GB 8305-1987)。

儿茶素组分检测:取1.2.1中制得的茶汤用0.22 μm虑孔直径的水相微孔滤膜过滤1 mL至液相小瓶待测。仪器及参数条件:岛津LC-20A高效液相色谱仪,可变波长扫描紫外检测器(VWD);色谱柱:ODSZ-C18柱(5 μm,4.6 mm×250 mm);流动相A为2%体积分数的冰乙酸,流动相B为乙腈色谱纯;梯度洗脱:流动相B在16 min内由6.5%线性变化至15%,在16～25 min内保持在25%,在25～30 min时由25%线性变化至初始状态;设置流速1.0 mL·min-1,进样量:10 μL;检测波长为280 nm,柱温40 ℃。

表1 常规化学成分浸出含量结果Table 1 The results of conventional chemical composition contents

注:化学成分的含量单位为mg/100 mg;同一列中不同字母表示差异显著(p<0.05);表2同。1.2.5 数据分析方法 茶样冲泡和成分的检测分别重复三次,采用SPSS 18进行单因素方差分析(One-Way ANOVA)和皮尔逊相关性分析,采用Tukey法作差异显著性分析;采用SIMCA-P+11软件进行偏最小二乘法(PLS)分析;用电子舌软件Alpha V12.3进行判别因子分析(DFA)。

表2 儿茶素组分浸出含量结果Table 2 The results of catechins component contents

2 结果与分析

2.1化学成分浸出含量分析

表1为15种不同冲泡处理茶汤的常规化学成分含量结果，从每列标注的不同字母知温度和时间影响化学成分的浸出,水浸出物含量范围为4.2%～28%,在70 ℃和90 ℃时各个时间下浸出含量差异均达到显著水平,而80 ℃下7 min后差异不显著,推测原因是80 ℃冲泡7～9 min时正是茶叶中溶解的某些化学物质从茶叶内部液体中扩散至茶叶表面过程,这个过程是限速阶段,温度提高至90 ℃时,打破这一限速,故90 ℃冲泡各个时间下浸出含量差异仍达显著水平;其余成分浸出含量由多到少是茶多酚、咖啡碱、可溶性糖、总黄酮、没食子酸。80 ℃、5 min和90 ℃、3 min两种处理下的茶汤总黄酮、可溶性糖、没食子酸的浸出量差异不显著。表2为不同冲泡处理茶汤的儿茶素组分的浸出含量结果，茶汤中浸出的儿茶素主要以非酯型儿茶素为主,此结果与前人研究普洱茶的结果相一致[23];儿茶素各组分浸出的总体趋势是随着温度的升高而增加,随着时间的延长而增加,但不同的儿茶素浸出特征不同;相比较其他儿茶素组分而言,EGC、GC大部分处理间的差异不明显;90 ℃、5 min后EGC浓度增加不显著,90 ℃、5 min后GC增加不显著;总儿茶素在80、90 ℃下7 min后无显著增加,总儿茶素浸出达平衡。C、EC、GC在80-5和90-3时浸出含量差异不显著。

续表

表3 感官审评滋味结果Table 3 The result of sensory taste evaluation

2.2感官审评滋味

15种冲泡处理后的茶汤在感官滋味上有一定差异(表3),70-1、80-1、90-1茶汤由于冲泡时间过短、滋味成分浸出的浓度较低使得滋味口感较平淡,分数较低;70-3、80-3滋味口感甜和,评分为83、84;80-5的滋味口感醇和,评分最高为86,高于其他的14种冲泡处理,也高于常规感官审评的茶汤(偏青带涩,82);90-3的评分为85同80-5的接近,其综合滋味口感相似,说明茶汤中化学成分浸出含量大致相同,前面的分析80-5、90-3处理下总黄酮、可溶性糖、GA的含量大致相同正好佐证了这一观点。70-5、70-7、70-9、80-9、90-7、90-9茶汤的滋味由于冲泡时间过长而出现很明显的涩味、闷熟味导致滋味评分下降。

表4 各传感器的单因素方差分析结果Table 4 Results of one-way analysis of variance for seven sensors

2.3电子舌测定

2.3.1 各传感器单因素方差分析 为了检验电子舌传感器对15种不同冲泡时间和冲泡水温组合处理下的茶汤的响应效果,对电子舌7根传感器的响应信号值作单因素方差分析,结果如表4所示。从表4中可看出,各传感器的方差分析显著性在置信区间99%内都是显著的,说明不同冲泡处理后的茶汤对各传感器响应信号值有极显著影响,即电子舌能够明显区分不同冲泡处理后的茶汤的滋味特征。故可以用电子舌对15种冲泡处理后的茶汤做进一步的滋味检验。

2.3.2 电子舌定性区分不同处理茶汤 对15种处理茶汤所取得的共45组(15个样品×3个重复)6根传感器(剔除STS,因其传感器响应值的相对标准偏差大,RSD>10%,而其余几根传感器响应值的RSD<3%,为了优化传感器响应数据故剔除STS)响应值数据进行判别因子分析,结果如图1所示,第一判别效率达94.765%,前三个判别效率累积达99.804%,能够完全判别出不同滋味差异的处理茶汤。15种样品在图上有较好的区分,图中同一个平面上样品的点的距离的远近代表其滋味品质差异的大小;其中70-1、80-1相距较近,结合感官评价其滋味特点类似都是甘和较平淡;70-7、70-9距离近,80-7、80-9距离近,90-5、90-7、90-9距离近,说明冲泡时长较长时(大于5 min)同一温度下茶汤滋味品质接近,不同温度下茶汤滋味相差较大;但80-5、90-3例外,它们有重叠,说明这两种茶汤滋味相近,不易区分。

表5 滋味分属性的相对强度分值Table 5 Relative intensity scores of taste attributes

注:同一列中不同字母表示差异显著(p<0.05)。

图1 判别因子区分图Fig.1 Plot of DFA

2.3.3 滋味分属性的相对强度 电子舌能够提供0～12分的相对滋味强度分值,表5中数据为滋味分属性的相对强度分值,由表5可知,茶汤中同一温度下随着时间的延长,呈现的滋味分属性由主要以综合味(GPS、SPS)及甜苦味(SWS、BRS)为主,至9 min时转变为以鲜味(UMS)为主,酸涩味(SRS)次之。特定温度下,短时间(1 min)冲泡苦味值高,长时间(9 min)冲泡苦味值反而降低;这种情况同日常大众理解的冲泡时间过长茶汤变浓变苦的观点相反,推测原因可能是:一是智能味觉系统品尝滋味同真实生物味觉有差异,苦味呈味机制复杂[24];二是所用茶汤样品为宜红工夫茶,此类茶的滋味特点一般为鲜爽醇甜,茶汤浓度增加只是增加了滋味的厚度感;三是茶汤中呈苦味的咖啡碱在高温长时冲泡时含量虽很高(表1)但会和多酚类物质缔合成氢键络合物,减轻单一存在的苦味。

由表5差异显著性分析知，酸涩味在70 ℃时,随着时间的延长,各处理间差异不显著,时间对酸涩味的影响小;80 ℃下,冲泡1 min和3 min时的酸涩味差异不显著,5 min和7 min时也不显著,3 min和5 min时差异显著,酸涩味增加;90 ℃下,冲泡1～3 min时差异不显著,冲泡3 min至9 min差异不显著,说明90 ℃下冲泡至3 min后,酸涩味的变化达到平衡;鲜味值在1 min和3 min时都是随着温度的升高而显著增加,在5 min时随温度变化差异不明显,在特定温度下,鲜味值随时间的延长而显著增加;甜苦味在同一温度冲泡1、3、5 min时差异明显,5 min后差异不太明显,说明刚一冲泡时(≤5 min),甜苦味很快呈味,冲泡时间过长时,甜苦味保持不变;综合滋味GPS在同一温度下冲泡5、7、9 min时变化不明显,综合滋味SPS在70 ℃、9 min,80 ℃、7 min,90 ℃、5 min时的差异不明显;酸涩味、鲜味、甜苦味以及综合味SPS在80-5和90-3两种处理下差异不显著。

表6 滋味分属性间相关性Table 6 Correlation among taste attributes

注:**表示在99%的置信区间上显著,*表示在95%的置信区间上显著;表7、表8同。

表7 感官滋味同滋味分属性相关性Table 7 Correlation between sensory taste and taste attributes

表8 化学成分同滋味分属性的相关性Table 8 Correlation between the chemical compositions and the taste attributes

滋味分属性的协同变化效应如表6所示,酸涩味与苦味呈极显著负相关(p<0.01),鲜味同苦味呈显著负相关、相关程度高(p<0.05),说明鲜味的增加会促使苦味减少,可能是在冲泡过程中某些苦味相关的呈味化学成分会向鲜味呈味物质转化而造成。综合滋味(GPS、SPS)同甜苦味均具有极显著的正相关性(p<0.01),说明检测这四种滋味的传感器虽对各自的滋味类型敏感,但却存在相互交叉性,需综合起来才能准确判断滋味特点。

由表7感官滋味同滋味分属性的相关性可知,仅鲜味、甜苦味同感官滋味分表现出了显著的相关性,但相关程度低。说明人工进行的滋味综合口感评价结果不是各分属性滋味的简单叠加,茶汤滋味的呈现是多种滋味物质的综合效应,包括相乘、变调、相消等[25-27]。结合表3和表5知,感官滋味评分高(80-5、90-3)时,分属性相对滋味强度值均在5以上,鲜味值在6左右。

2.4滋味分属性同化学成分间的关系

由表8相关性结果可知,化学成分同分属性滋味的相关性大都很显著,且相关程度高。同酸涩味显著相关的有GA、咖啡碱、EGCG等,同鲜味显著强相关的主要是咖啡碱、GC等,其它与综合滋味显著相关的成分是水浸出物、茶多酚、总黄酮、可溶性糖、GCG等。说明测定的这些化学成分都会显著的影响6根传感器所呈现的滋味分属性。为了探索滋味分属性和化学成分的具体关系,以滋味分属性为自变量,以各种化学成分含量为因变量,分别建立偏最小二乘回归模型,根据校正集和验证集样本数量之比为2∶1的原则及检验样品最好能覆盖将来要预测样品的范围的约定,即预测集的化学成分含量和滋味分属性强度值应比其校正集的低,选取70-3、80-3、80-5、90-3、90-5处理下各重复三次的共15种茶汤成分含量为预测集,剩下的30种为校准集,模型评价结果如表9所示,各滋味成分的校正集模型的相关系数都很高,大于0.846,预测集除EGC、C的相关系数值低外其余化学成分模型的相关系数值都很高(相关系数大于0.7),说明电子舌定量分析茶汤大部分滋味化学成分的方法是可行的。

表9 滋味分属性同化学成分的偏最小二乘模型评价Table 9 Partial least squares evaluation of taste attributes and chemical constituents

3 结论

3.1 茶汤中常规化学成分浸出含量由多至少依次是茶多酚、咖啡碱、可溶性糖、总黄酮、没食子酸,儿茶素的浸出主要以非酯型儿茶素为主。80 ℃、5 min和90 ℃、3 min两种处理下的茶汤总黄酮、可溶性糖、没食子酸、C、EC、GC的浸出量差异不显著。

3.2 结合判别因子分析,电子舌技术能够对15种不同冲泡处理茶汤样品之间的差异进行明显地区分,前三个判别效率累积达99.804%;不同滋味口感的茶汤样品的区域分布具有一定的区别,判别因子分析图上的点与感官滋味审评结果有很好的对应关系,80-5、90-3图上距离近,感官滋味评分也接近,均较高,其滋味分属性间的差异不显著,相对强度值均在5以上,鲜味值为6左右。

3.3 滋味分属性同化学成分间的相关性大都很显著(除GCG同酸涩味,GC、EGC、EC、咖啡碱、非酯型儿茶素、总儿茶素同甜味的相关性不显著外,其余成分同6个滋味间的相关性显著,p<0.05),且相关程度较高(相关系数均在0.538以上)。建立的偏最小二乘回归模型相关系数较高(校正集的系数均在0.8以上),模型效果较佳。后续需加大样本量建立感官评价、化学成分同电子舌的相关模型进一步实现对茶汤滋味快速、客观、准确的评价。

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EvaluationoftasteofYichangCongoublackteabasedondifferentbrewingconditions

WANGYin-cheng1,2,YUANHai-bo1,*,LIJia1,DONGChun-wang1,HUAJin-jie1,JIANGYong-wen1

(1.Tea Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Engineering Research Center for Tea Processing,Hangzhou 310008,China; 2.Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China)

The chemical compositions,sensory tastes,taste attributes based on electronic tongue and the relationship among them were explored in different brewing conditions of Congou black tea infusions. A total of 15 brewed tea samples were obtained by brewing for 1,3,5,7,9 min at 70,80 and 90 ℃respectively. The tea infusions were qualitatively distinguished and quantitative characterization of tastes attributes combined with electronic tongue. The content of the chemical compositions were determined by high performance liquid chromatography and the sensory taste was evaluated. The results showed that the variance analysis and the discriminant factor analysis of the 15 tea infusions were well distinguished according to the electronic tongue sensors,which was the same as that of the artificial sensory taste.The distance of the points of 80 ℃ 5 min and 90 ℃ 3 min in the plot were close and that of the sensory taste value were high as well as the relative intensities of taste scores were more than 5.The chemical compositions that the contents were increased with the increasing temperature and time had a significant correlation with the taste attributes and the correlation coefficient of the established partial least-squares regression model was higher(>0.85).

Congou black tea;brewing;electronic tongue;taste

2016-11-20

王银诚(1991-)，女，硕士研究生，研究方向：茶叶加工与质量控制，E-mail:13588105089@163.com。

*通讯作者:袁海波(1978-)，男，硕士，副研究员，研究方向：茶叶加工与质量控制，E-mail:192168092@tricaas.com。

浙江省“三农六方”科技协作计划项目(SN2014017);国家茶叶产业技术体系红茶加工岗位项目(CARS-23);中国农业科学院科研经费项目(201205);国家自然科学基金项目(31471651)。

TS272

:A

:1002-0306(2017)12-0065-08

10.13386/j.issn1002-0306.2017.12.012