品质化学 | 茶叶滋味成分研究进展- 大数跨境

天下名山小产区茶

2024-01-26

茶是世界三大无酒精饮料之一，茶汤滋味是消费者对于茶叶品质优劣最直观的评价指标。利用茶鲜叶（芽、一芽一叶至五叶等）经过不同的加工工艺可制作成六种不同的茶类，包括绿茶、红茶、白茶、黄茶、青茶（乌龙茶）以及黑茶，如图1所示。由于加工工艺的不同导致六大茶类内含成分差异明显，也赋予了六大茶类独特的滋味特点。

图1 六大茶类加工示意‍‍‍‍‍‍‍‍

绿茶的加工包括摊青、杀青、揉捻和干燥工序。其中，杀青是绿茶加工的关键工序，杀青过程中的高温使多酚氧化酶和过氧化物酶失活，终止儿茶素类物质发生酶促氧化反应而得以保留，最终形成绿茶浓厚鲜醇的滋味特点。品质较好的绿茶因其原料嫩度高，具有苦涩味的多酚类物质含量低，同时具有鲜爽味的氨基酸（茶氨酸）含量高，茶汤苦涩味较轻且鲜爽回甘；红茶与绿茶不同，红茶的关键工序为发酵且红茶无杀青工序，发酵过程中适宜的温湿度为多酚氧化酶提供了良好的反应条件，儿茶素类物质经多酚氧化酶的催化作用，发生氧化聚合形成以茶黄素、茶红素为代表的关键风味物质；黄茶制作过程包括杀青、揉捻、闷黄和干燥等工序，茶叶在闷黄阶段由于湿热作用发生非酶促氧化，儿茶素、糖苷类、蛋白质、多糖等发生降解，茶汤苦涩味降低，滋味醇厚甘甜。可见，加工工艺对茶叶的滋味品质的形成有重要影响。此外，茶树的品种、生长环境和原料嫩度等也是影响茶叶滋味品质形成的重要因素。

茶叶中的多种非挥发性化合物是构成茶汤丰富滋味的物质基础。其中，最主要的滋味贡献物包括多酚类、生物碱、黄酮醇苷、氨基酸、有机酸、可溶性糖等。通常而言，这些化合物具有苦、鲜、甜、酸、涩等不同的滋味特点，在不同的搭配和比例下形成了不同茶叶滋味的差异。绿茶中多酚类物质和氨基酸含量较高，因此其茶汤滋味一般呈鲜醇、浓醇、醇和等；红茶中茶黄素、茶红素、氨基酸和多糖等含量较高，其成分比例得当的情况下滋味甜醇；黑茶中可溶性糖等含量较高，其滋味醇和。

近年来，随着色谱和质谱检测分析技术的快速发展，为茶叶中滋味物质的鉴定和定量分析提供了重要工具，结合多种分析方法及技术逐步推进了茶叶滋味物质的研究，如滋味稀释、比较滋味稀释、滋味缺失、滋味重组等分子感官方法与液相色谱、质谱、浊度仪、电子舌等检测技术相结合，不仅可以探究化合物的滋味贡献大小，还可筛选混合体系中主要的滋味活性物质。

文章以茶叶典型的滋味属性为导向，综述了茶叶中主要呈味物质的滋味特点和贡献度，进一步探讨了化合物间的互作机制效应，旨在为茶叶中滋味物质的研究提供参考。

茶叶呈味物质

1. 茶叶中苦涩味化合物

相比于甜味和鲜爽味，苦涩味通常不受大多数消费者的喜爱。然而，在茶叶中，苦涩味却是茶汤滋味的重要因子，尤其是对于绿茶而言，适当的苦涩味有助于形成绿茶的浓厚感。茶叶的苦味是多种苦味贡献物质共同作用的结果。

嘌呤生物碱是茶叶中主要的呈单一苦味的物质，主要包括咖啡碱和可可碱。嘌呤生物碱占茶叶干物质含量的2%~5%，而咖啡碱为2%~4%。虽然茶鲜叶中咖啡碱的含量高于咖啡豆（1%），但茶汤的苦味却并没有咖啡明显，这可能与茶汤中多种呈味物质间的相互作用有关。此外，相比于茶叶中的多酚类物质，这些嘌呤生物碱相对稳定。

LAI等对红茶加工过程中咖啡碱的含量进行了测定，结果表明茶叶经过发酵、干燥等工序后，咖啡碱的含量并无显著变化。

儿茶素类物质是茶叶中一类具有双重滋味属性（苦味及涩味）的化合物，根据化学结构的差异，可分为酯型儿茶素（EGCG、ECG、GCG、CG）和非酯型儿茶素（EC、EGC、C、GC）。其中，表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）含量最高，约占茶鲜叶干重的6.7%~21.9%，其次是表没食子儿茶素（EGC）占0.9%~5.2%。酯型儿茶素的涩味和苦味阈值均低于非酯型儿茶素，对茶汤苦涩味的贡献更大，并且单体儿茶素具有一定的滋味倾向性，例如EGCG的苦味强度高于其涩味强度，而EGC、ECG则倾向涩味。除这些单体儿茶素外，聚合态的儿茶素类物质对茶汤的苦涩味也有一定的贡献。

ZHANG等通过感官审评发现聚酯型儿茶素A（Theasinensin A）是茶叶中潜在的苦味物质，并且其苦味阈值为65 μmol/L显著低于咖啡碱（500 μmol/L）。Theasinensin A的滋味属性与其独特的化学结构有关，其结构中包含多个疏水苯环，可能是通过与苦味受体蛋白（如TAS2R16）的N端空腔相结合而激发人体的苦味感知。

原花青素是一种以儿茶素或表儿茶素作为前体物质的二聚体或多聚体化合物，其通过黄烷-3-醇的C4-C8或C4-C6键相连，也是一种具有苦涩味的物质。原花青素多以二聚体形式（如EC dimer）存在于绿茶和乌龙茶中，其多聚体形式在高温和湿热环境中不稳定。

红茶加工过程中儿茶素类（EC、ECG、EGC和EGCG）在多酚氧化酶的作用下能氧化形成具有苯骈卓酚酮环结构的茶黄素，并且茶黄素与儿茶素其他氧化产物能够进一步氧化聚合形成茶红素。茶黄素（TF1）、茶黄素-3-没食子酸酯（TF2a）、茶黄素-3′-没食子酸酯（TF2b）及茶黄素-3-3′-双没食子酸（TF3）是茶叶中四种主要的茶黄素类物质。茶黄素不仅对红茶汤色的亮度有贡献，也是涩味物质的组成之一，但其涩味阈值远低于儿茶素。

涩味是一种由涩味物质引起口腔表面发生干燥、紧缩等一系列具有收敛性质的感觉，可以通过口腔摩擦力学量化。茶叶中除上述的儿茶素类具有涩味特点，黄酮醇苷类物质也能引发舌面收紧，但黄酮醇苷的涩味感知较儿茶素柔和。

表1总结了茶叶中主要呈味物质及阈值，其中儿茶素类物质的涩味阈值为190~930 μmol/L。黄酮醇苷的涩味阈值远低于儿茶素，如槲皮素-3-O-半乳糖苷的涩味阈值为0.43 μmol/L、槲皮素-3-O-葡萄糖苷为0.65 μmol/L。SCHARBERT等研究发现黄酮醇苷化学结构中的苷元会影响黄酮醇苷的涩味感知。虽然黄酮醇苷本身没有苦味，但滋味缺失实验发现，含有黄酮醇苷的茶汤苦味是缺少黄酮醇苷的茶汤苦味强度的2~3倍。

酚酸类物质是茶叶中另一类具有涩味的物质，主要包括苯甲酸和羟基肉桂酰类化合物及其衍生物，例如没食子酸、奎宁酸、绿原酸、咖啡酰基奎宁酸类物质以及对香豆酰基奎宁酸类物质。

WEN等以祁门红茶茶汤为研究对象，基于涩味形成-蛋白沉淀假说追踪茶汤中的涩味物质，将柱色谱中分离得到的红茶茶汤中的各种组分进行浊度分析。结果表明除已知的黄酮醇苷、茶黄素等涩味物质外，还发现一种潜在的涩味物质——4-O-对香豆酰基奎宁酸，并通过半舌法判断其具有涩味属性，涩味阈值为38 μmol/L。该研究建立了一种结合浊度分析追踪茶汤中潜在涩味物质的方法，为探究茶叶中其他具有滋味特点的关键物质提供了参考。

2. 鲜爽味和甜味化合物

茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸是绿茶茶汤中主要的鲜味游离氨基酸，且具有协同增鲜的效果，其中，茶氨酸是茶汤中呈鲜爽味的关键物质，占游离氨基酸总量的50%以上。随着茶氨酸浓度增加，茶汤的鲜爽味也会增强，而谷氨酸、天冬氨酸则与之相反，当浓度大于0.4 mg/mL时，茶汤的酸味会随着两者浓度增加而增强。此外，茶汤中其他呈味物质与鲜爽味物质的搭配也能增强鲜爽味。KANEKO等研究日本抹茶鲜味的物质基础时，发现琥珀酸、没食子酸、3-没食子儿茶素均能够增强绿茶饮料的鲜味。

茶汤中具有甜味的物质有可溶性糖（葡萄糖、阿拉伯糖等）和甜味氨基酸（丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸）。茶叶中可溶性糖的含量不仅取决于茶树鲜叶，还与加工工艺有关。在茶叶加工过程中，在热的作用下，可溶性糖可与氨基酸发生美拉德反应，其产物对茶叶的香气、色泽和滋味均有贡献。乌龙茶的做青和黑茶渥堆阶段则可以促进多糖的水解，增加可溶性糖的含量。ZHANG等通过探究红茶发酵时不同湿度对红茶滋味的影响，发现湿度大于85%时，可溶性糖、茶红素和茶褐素的含量均上升，提升了茶汤的甜醇感。

3. 回甘相关的茶叶内含物质

茶汤的回甘是指茶汤进入口腔时，苦中带甜，随后苦味渐消，甜味渐长，且甜的余味较苦味长。回甘通常与茶叶的品质呈正相关。有研究表明，儿茶素与乌龙茶的回甘有关，没食子酸和没食子酸钠对绿茶的回甘有贡献。ZHANG等研究单宁酶水解绿茶茶汤中儿茶素时，发现酶处理后能够提升茶汤滋味的整体口感，回甘强度随单宁酶水解时间的延长而增强。在此基础进一步探究了单体儿茶素的回甘效果，EGC∶EC=2.5∶1、总浓度为3.5 mmol/L时的回甘效果最好。夏秋茶鲜叶中EGCG和ECG含量高于春季鲜叶，为了探究丹宁酶处理对夏秋季绿茶茶汤的滋味的影响，CAO等研究表明酯型儿茶素比例下降，茶汤苦涩味改善，没食子酸能够促进茶汤的回甘。

4. 茶叶中的酸味成分

茶汤的酸味物质主要包括有机酸、氨基酸和游离型酚酸等。ZHANG等采用高效液相色谱技术测定了红茶和绿茶中柠檬酸、富马酸、乳酸等有机酸的含量，其中红茶中柠檬酸的含量（8.28 ± 0.06 mg/g）显著高于绿茶（4.84 ± 0.01 mg/g），并且酸味感官审评结果也表明红茶高于绿茶。

呈味物质之间相互作用

虽然这些滋味物质自身具有特定的滋味属性，但它们之间也存在协同、拮抗等相互作用，从而引起味觉的相乘、消杀等情况。

鲜味氨基酸如茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等单独溶于溶液中具有鲜爽味，同时存在时能够协同增强溶液的鲜爽味。苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸等有机酸是呈酸味的物质，但都对白茶茶汤的鲜味、甜味具有一定的贡献。滋味物质之间的拮抗作用也广泛存在于茶汤中，绿茶茶汤中具有涩味的多酚类物质能够减弱或抑制人体对柠檬酸、乳酸、马来酸等有机酸的酸味感知。茶氨酸、天冬氨酸和谷氨酸能够降低酯型儿茶素（EGCG、ECG、GCG）的苦味强度。呈味物质之间的相互作用是复杂的，其受到物质浓度、滋味强度以及滋味物质阈值高低等多方面因素的影响。

滋味与化学物质关联分析

数学模型应用于茶汤滋味和茶叶内含物质的关联分析可以较好地分析茶叶内含物对苦涩、鲜、甜及回甘等滋味的贡献程度。

图2列举了几种数学模型在茶叶滋味与化学物质关联分析中的应用，包括主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘法分析（OPLS）所得的茶叶标志化合物，与茶汤滋味得分进行皮尔逊（Pearson）相关性分析；偏最小二乘法回归分析（PLS）茶叶活性物质和滋味得分，用回归系数表征二者之间的关联性；以及加权基因共表达网络分析（WGCNA）。基于PCA、OPLS算法分析和Pearson系数，HAN等发现不同等级黄山毛峰茶中的可水解单宁化合物（没食子酰基-葡萄糖、没食子酰基-六羟基联苯二甲酰基-葡萄糖）的含量与茶汤的回甘强度呈正相关。高温焙火后的茶叶（黄大茶、岩茶等）的苦涩味与原花青素B2、香豆酰基奎宁酸、没食子单宁的含量呈正相关，与N-乙基-吡咯烷酮取代的黄烷-3-醇呈负相关。基于PLS模型，黑茶茶汤的苦味与茶多酚、黄酮、茶多糖呈负相关，而与茶褐素呈正相关；茶多酚、黄酮和茶汤的涩味正相关，与茶褐素负相关。基于WGCNA算法，随着白牡丹白茶储存年限的增加，黄酮类、单宁、氨基酸含量减少，其茶汤的涩味和鲜爽味也会相应减弱。

图2 滋味与茶叶内含物的关联分析

结论

文章综述了呈味物质本身的滋味特点、加工工艺对呈味物质的转化，呈味物质间的相互作用关系以及数学模型在茶汤滋味研究中的应用。

茶汤是混合体系，除含量高的多酚类、酚酸类等物质对茶汤滋味起主要作用，游离氨基酸、有机酸、可溶性糖等含量较低的物质能够改善茶汤的整体口感，提升茶叶品质。

目前，随着多种研究技术的发展与应用，茶汤的滋味剖析逐步走向成熟。如何从多角度深入探究茶汤滋味的物质基础，更加准确地挖掘茶叶典型滋味特点的关键呈味物质，实现茶汤滋味呈现的主观与客观有效结合，使茶汤滋味研究更倾向于系统化与专业化，仍是未来研究的重要方向。

周峰

安徽农业大学茶与食品科技学院茶学专业2021级在读硕士研究生，研究方向为茶叶风味化学研究。硕士期间以第一作者及共同第一作者发表论文4篇，参与发表论文5篇。

张梁

安徽农业大学教授，博士生导师，主要从事茶叶品质化学研究，尤其关注茶叶中特有化学物质的风味及其形成机理和调控技术。主持国家重点研发子课题，自然科学基金优青、面上、青年项目，安徽省科技重大专项1项，省重点研发计划1项，安徽省自然科学基金2项；参与重点研发以及省部级项目多项；在国内外知名期刊发表学术论文150余篇，其中SCI论文108篇，SCI论文总被引用次数超过 2500次，H指数29；参与编著《Tea in Health and Disease Prevention》等英文专著3部，中文专著《茶树次生代谢》。担任Journal of Agricultural and Food Chemistry期刊编委，Frontiers in Nutrition客座编委，以及Trends in Food Science and Technology, Food Chemistry, Food & Function等29种国际刊物同行评阅专家。2016年入选第二批（2016-2018）中国科协“青年人才托举工程”，2015年获中国茶叶学会青年科技奖。

基金项目：国家自然科学基金（32122079）

具体内容详见《中国茶叶加工》杂志，2023年第4期文章《茶叶滋味成分研究进展》，页码：15-21，作者：周峰，柯家平，姜宗德，温明椿，张梁*。

引用格式：周峰, 柯家平, 姜宗德, 等. 茶叶滋味成分研究进展[J]. 中国茶叶加工, 2023(4): 15-21.

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