茶葉滋味成分研究進展

周峰，柯家平，姜宗德，溫明椿，張梁

（安徽農業大學茶樹生物學與資源利用國家重點實驗室，安徽合肥 230036）

茶是世界三大無酒精飲料之一， 茶湯滋味是消費者對于茶葉品質優劣最直觀的評價指標。 利用茶鮮葉（芽、一芽一葉至五葉等）經過不同的加工工藝可制作成六種不同的茶類， 包括綠茶、紅茶、白茶、黃茶、青茶（烏龍茶）以及黑茶，如圖1 所示。 由于加工工藝的不同導致六大茶類內含成分差異明顯[1]，也賦予了六大茶類獨特的滋味特點。綠茶的加工包括攤青、殺青、揉捻和干燥工序。 其中，殺青是綠茶加工的關鍵工序，殺青過程中的高溫使多酚氧化酶和過氧化物酶失活， 終止兒茶素類物質發生酶促氧化反應而得以保留， 最終形成綠茶濃厚鮮醇的滋味特點。 品質較好的綠茶因其原料嫩度高，具有苦澀味的多酚類物質含量低，同時具有鮮爽味的氨基酸（茶氨酸）含量高，茶湯苦澀味較輕且鮮爽回甘[2]；紅茶與綠茶不同，紅茶的關鍵工序為發酵且紅茶無殺青工序[3]，發酵過程中適宜的溫濕度為多酚氧化酶提供了良好的反應條件，兒茶素類物質經多酚氧化酶的催化作用，發生氧化聚合形成以茶黃素、茶紅素[4-5]為代表的關鍵風味物質；黃茶制作過程包括殺青、揉捻、悶黃和干燥等工序， 茶葉在悶黃階段由于濕熱作用發生非酶促氧化，兒茶素、糖苷類、蛋白質、多糖等發生降解，茶湯苦澀味降低，滋味醇厚甘甜[6]。 可見，加工工藝對茶葉的滋味品質的形成有重要影響。 此外，茶樹的品種、生長環境和原料嫩度等也是影響茶葉滋味品質形成的重要因素。

圖1 六大茶類加工示意圖Fig. 1 The main manufacturing processes of six types of teas （Camellia sinensis）

茶葉中的多種非揮發性化合物是構成茶湯豐富滋味的物質基礎。 其中，最主要的滋味貢獻物包括多酚類、生物堿、黃酮醇苷、氨基酸、有機酸、可溶性糖等[7-8]。 通常而言，這些化合物具有苦、鮮、甜、酸、澀等不同的滋味特點，在不同的搭配和比例下形成了不同茶葉滋味的差異。綠茶中多酚類物質和氨基酸含量較高， 因此其茶湯滋味一般呈鮮醇、濃醇、醇和等；紅茶中茶黃素、茶紅素、氨基酸和多糖[9-10]等含量較高，其成分比例得當的情況下滋味甜醇；黑茶中可溶性糖等含量較高[11]，其滋味醇和。

近年來， 隨著色譜和質譜檢測分析技術的快速發展， 為茶葉中滋味物質的鑒定和定量分析提供了重要工具， 結合多種分析方法及技術逐步推進了茶葉滋味物質的研究，如滋味稀釋、比較滋味稀釋、滋味缺失、滋味重組等分子感官方法與液相色譜、質譜、濁度儀、電子舌等檢測技術相結合，不僅可以探究化合物的滋味貢獻大小， 還可篩選混合體系中主要的滋味活性物質。 文章以茶葉典型的滋味屬性為導向， 綜述了茶葉中主要呈味物質的滋味特點和貢獻度， 進一步探討了化合物間的互作機制效應， 旨在為茶葉中滋味物質的研究提供參考。

1 茶葉呈味物質

1.1 茶葉中苦澀味化合物

相比于甜味和鮮爽味， 苦澀味通常不受大多數消費者的喜愛。 然而，在茶葉中，苦澀味卻是茶湯滋味的重要因子，尤其是對于綠茶而言，適當的苦澀味有助于形成綠茶的濃厚感。 茶葉的苦味是多種苦味貢獻物質共同作用的結果[12]。 嘌呤生物堿是茶葉中主要的呈單一苦味的物質， 主要包括咖啡堿和可可堿。 嘌呤生物堿占茶葉干物質含量的2%~5%，而咖啡堿為2%~4%[13-14]。 雖然茶鮮葉中咖啡堿的含量高于咖啡豆（1%），但茶湯的苦味卻并沒有咖啡明顯， 這可能與茶湯中多種呈味物質間的相互作用有關[15-16]。 此外，相比于茶葉中的多酚類物質，這些嘌呤生物堿相對穩定。 LAI 等[13]對紅茶加工過程中咖啡堿的含量進行了測定，結果表明茶葉經過發酵、干燥等工序后，咖啡堿的含量并無顯著變化。 兒茶素類物質是茶葉中一類具有雙重滋味屬性（苦味及澀味）的化合物，根據化學結構的差異， 可分為酯型兒茶素（EGCG、ECG、GCG、CG）和非酯型兒茶素（EC、EGC、C、GC）。 其中，表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）含量最高，約占茶鮮葉干重的6.7%~21.9%，其次是表沒食子兒茶素（EGC）占0.9%~5.2%。 酯型兒茶素的澀味和苦味閾值均低于非酯型兒茶素， 對茶湯苦澀味的貢獻更大， 并且單體兒茶素具有一定的滋味傾向性， 例如EGCG 的苦味強度高于其澀味強度，而EGC、ECG 則傾向澀味[14]。 除這些單體兒茶素外， 聚合態的兒茶素類物質對茶湯的苦澀味也有一定的貢獻。 ZHANG 等[15]通過感官審評發現聚酯型兒茶素A（Theasinensin A）是茶葉中潛在的苦味物質， 并且其苦味閾值為65 μmol/L 顯著低于咖啡堿（500 μmol/L）。 Theasinensin A 的滋味屬性與其獨特的化學結構有關， 其結構中包含多個疏水苯環， 可能是通過與苦味受體蛋白 （如TAS2R16） 的N 端空腔相結合而激發人體的苦味感知。

原花青素是一種以兒茶素或表兒茶素作為前體物質的二聚體或多聚體化合物，其通過黃烷-3-醇的C4-C8 或C4-C6 鍵相連[16]，也是一種具有苦澀味的物質。 原花青素多以二聚體形式 （如EC dimer）存在于綠茶和烏龍茶中[17-18]，其多聚體形式在高溫和濕熱環境中不穩定。 紅茶加工過程中兒茶素類（EC、ECG、EGC 和EGCG）在多酚氧化酶的作用下能氧化形成具有苯駢卓酚酮環結構的茶黃素， 并且茶黃素與兒茶素其他氧化產物能夠進一步氧化聚合形成茶紅素[9]。 茶黃素（TF1）、茶黃素-3-沒食子酸酯 （TF2a）、 茶黃素-3′-沒食子酸酯（TF2b）及茶黃素-3-3′-雙沒食子酸（TF3）是茶葉中四種主要的茶黃素類物質[19]。 茶黃素不僅對紅茶湯色的亮度有貢獻，也是澀味物質的組成之一，但其澀味閾值遠低于兒茶素[20]。

澀味是一種由澀味物質引起口腔表面發生干燥、緊縮等一系列具有收斂性質的感覺，可以通過口腔摩擦力學量化。 茶葉中除上述的兒茶素類具有澀味特點，黃酮醇苷類物質也能引發舌面收緊，但黃酮醇苷的澀味感知較兒茶素柔和。 表1 總結了茶葉中主要呈味物質及閾值， 其中兒茶素類物質的澀味閾值為190~930 μmol/L[20]。 黃酮醇苷的澀味閾值遠低于兒茶素， 如槲皮素-3-O-半乳糖苷的澀味閾值為0.43 μmol/L、 槲皮素-3-O-葡萄糖苷為0.65 μmol/L。 SCHARBERT 等[20]研究發現黃酮醇苷化學結構中的苷元會影響黃酮醇苷的澀味感知。雖然黃酮醇苷本身沒有苦味，但滋味缺失實驗發現， 含有黃酮醇苷的茶湯苦味是缺少黃酮醇苷的茶湯苦味強度的2~3 倍[20-22]。

表1 茶葉中主要呈味物質及閾值Table 1 The main taste compounds in tea leaves and their threshold value

酚酸類物質是茶葉中另一類具有澀味的物質，主要包括苯甲酸和羥基肉桂酰類化合物[21，23]及其衍生物，例如沒食子酸、奎寧酸、綠原酸、咖啡?；鼘幩犷愇镔|以及對香豆?；鼘幩犷愇镔|。 WEN 等[24]以祁門紅茶茶湯為研究對象，基于澀味形成-蛋白沉淀假說追蹤茶湯中的澀味物質，將柱色譜中分離得到的紅茶茶湯中的各種組分進行濁度分析。結果表明除已知的黃酮醇苷、茶黃素等澀味物質外， 還發現一種潛在的澀味物質——4-O-對香豆?；鼘幩?，并通過半舌法判斷其具有澀味屬性，澀味閾值為38 μmol/L。 該研究建立了一種結合濁度分析追蹤茶湯中潛在澀味物質的方法， 為探究茶葉中其他具有滋味特點的關鍵物質提供了參考。

1.2 鮮爽味和甜味化合物

茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸是綠茶茶湯中主要的鮮味游離氨基酸， 且具有協同增鮮的效果，其中，茶氨酸是茶湯中呈鮮爽味的關鍵物質，占游離氨基酸總量的50%以上。隨著茶氨酸濃度增加，茶湯的鮮爽味也會增強，而谷氨酸、天冬氨酸則與之相反，當濃度大于0.4 mg/mL 時，茶湯的酸味會隨著兩者濃度增加而增強[26]。 此外，茶湯中其他呈味物質與鮮爽味物質的搭配也能增強鮮爽味。KANEKO 等[27]研究日本抹茶鮮味的物質基礎時，發現琥珀酸、沒食子酸、3-沒食子兒茶素均能夠增強綠茶飲料的鮮味。

茶湯中具有甜味的物質有可溶性糖 （葡萄糖、阿拉伯糖等）和甜味氨基酸[28]（絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸）。 茶葉中可溶性糖的含量不僅取決于茶樹鮮葉，還與加工工藝有關。 在茶葉加工過程中，在熱的作用下，可溶性糖可與氨基酸發生美拉德反應，其產物對茶葉的香氣、色澤和滋味均有貢獻[29]。 烏龍茶的做青[30]和黑茶渥堆階段則可以促進多糖的水解[31]， 增加可溶性糖的含量。ZHANG 等[32]通過探究紅茶發酵時不同濕度對紅茶滋味的影響，發現濕度大于85%時，可溶性糖、茶紅素和茶褐素的含量均上升，提升了茶湯的甜醇感。

1.3 回甘相關的茶葉內含物質

茶湯的回甘是指茶湯進入口腔時，苦中帶甜，隨后苦味漸消，甜味漸長，且甜的余味較苦味長?；馗释ǔＥc茶葉的品質呈正相關。有研究表明，兒茶素與烏龍茶的回甘有關[33]，沒食子酸和沒食子酸鈉對綠茶的回甘有貢獻。 ZHANG 等[34]研究單寧酶水解綠茶茶湯中兒茶素時， 發現酶處理后能夠提升茶湯滋味的整體口感， 回甘強度隨單寧酶水解時間的延長而增強。 在此基礎進一步探究了單體兒茶素的回甘效果，EGC∶EC = 2.5∶1、 總濃度為3.5 mmol/L 時的回甘效果最好。 夏秋茶鮮葉中EGCG 和ECG 含量高于春季鮮葉，為了探究丹寧酶處理對夏秋季綠茶茶湯的滋味的影響，CAO 等[35]研究表明酯型兒茶素比例下降，茶湯苦澀味改善，沒食子酸能夠促進茶湯的回甘。

1.4 茶葉中的酸味成分

茶湯的酸味物質主要包括有機酸、 氨基酸和游離型酚酸等。 ZHANG 等[36]采用高效液相色譜技術測定了紅茶和綠茶中檸檬酸、富馬酸、乳酸等有機酸的含量， 其中紅茶中檸檬酸的含量 （8.28 ±0.06 mg/g）顯著高于綠茶（4.84 ± 0.01 mg/g），并且酸味感官審評結果也表明紅茶高于綠茶

2 呈味物質之間相互作用

雖然這些滋味物質自身具有特定的滋味屬性，但它們之間也存在協同、拮抗等相互作用，從而引起味覺的相乘、消殺等情況[12]。 鮮味氨基酸如茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等單獨溶于溶液中具有鮮爽味， 同時存在時能夠協同增強溶液的鮮爽味[26]。 蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸、富馬酸等有機酸是呈酸味的物質，但都對白茶茶湯的鮮味、甜味具有一定的貢獻[37]。 滋味物質之間的拮抗作用也廣泛存在于茶湯中， 綠茶茶湯中具有澀味的多酚類物質能夠減弱或抑制人體對檸檬酸、乳酸、馬來酸等有機酸的酸味感知[36]。 茶氨酸、天冬氨酸和谷氨酸能夠降低酯型兒茶素（EGCG、ECG、GCG）的苦味強度[38]。 呈味物質之間的相互作用是復雜的，其受到物質濃度、 滋味強度以及滋味物質閾值高低等多方面因素的影響。

3 滋味與化學物質關聯分析

數學模型應用于茶湯滋味和茶葉內含物質的關聯分析可以較好地分析茶葉內含物對苦澀、鮮、甜及回甘等滋味的貢獻程度。 圖2 列舉了幾種數學模型在茶葉滋味與化學物質關聯分析中的應用，包括主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘法分析（OPLS）所得的茶葉標志化合物，與茶湯滋味得分進行皮爾遜（Pearson）相關性分析；偏最小二乘法回歸分析（PLS）茶葉活性物質和滋味得分，用回歸系數表征二者之間的關聯性； 以及加權基因共表達網絡分析（WGCNA）?；赑CA、OPLS 算法分析和Pearson 系數，HAN 等[39]發現不同等級黃山毛峰茶中的可水解單寧化合物（沒食子?；?葡萄糖、沒食子?；?六羥基聯苯二甲?；?葡萄糖）的含量與茶湯的回甘強度呈正相關。 高溫焙火后的茶葉（黃大茶、巖茶等）的苦澀味與原花青素B2、香豆?；鼘幩?、沒食子單寧的含量呈正相關，與N-乙基-吡咯烷酮取代的黃烷-3-醇呈負相關[40]?；赑LS 模型，黑茶茶湯的苦味與茶多酚、黃酮、茶多糖呈負相關，而與茶褐素呈正相關；茶多酚、黃酮和茶湯的澀味正相關，與茶褐素負相關[41]。 基于WGCNA 算法， 隨著白牡丹白茶儲存年限的增加，黃酮類、單寧、氨基酸含量減少，其茶湯的澀味和鮮爽味也會相應減弱[42]。

圖2 滋味與茶葉內含物的關聯分析Fig. 2 The correlation analysis of taste and compounds

4 結論

文章綜述了呈味物質本身的滋味特點、 加工工藝對呈味物質的轉化， 呈味物質間的相互作用關系以及數學模型在茶湯滋味研究中的應用。 茶湯是混合體系，除含量高的多酚類、酚酸類等物質對茶湯滋味起主要作用，游離氨基酸、有機酸、可溶性糖等含量較低的物質能夠改善茶湯的整體口感，提升茶葉品質。 目前，隨著多種研究技術的發展與應用，茶湯的滋味剖析逐步走向成熟。如何從多角度深入探究茶湯滋味的物質基礎， 更加準確地挖掘茶葉典型滋味特點的關鍵呈味物質， 實現茶湯滋味呈現的主觀與客觀有效結合， 使茶湯滋味研究更傾向于系統化與專業化， 仍是未來研究的重要方向。