Impact of Different Brewing Water on the Quality and Antioxidant Activity of Toona sinensis Fermented Tea Infusions
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摘要: 水是茶汤品质呈现的介质，对茶性的发挥至关重要。选用自来水、矿泉水、纯净水冲泡香椿发酵茶，利用紫外分光光度计、电子舌和气相色谱-质谱联用技术分析3种水样茶汤的理化指标、生化成分、抗氧化活性及风味物质，以期阐明水质对香椿发酵茶茶汤品质的影响机理。结果表明，不同饮用水对香椿发酵茶茶汤品质和抗氧化活性具有显著影响（P<0.05）。pH呈弱酸性、电导率接近于1 μS/cm的纯净水茶汤的茶多酚（669.45 mg/L）、总黄酮（645.83 mg/L）、可溶性糖（731.91 mg/L）和游离氨基酸（2738.96 mg/L）含量最高，清除DPPH自由基能力（IC50为0.17 mg/mL）和总还原能力最强。自来水茶汤中咖啡碱含量最高（67.98 mg/L），清除羟基自由基能力最强（IC50为12.27 mg/mL）。电子舌能够快速区分不同水样冲泡的香椿发酵茶茶汤，其中纯净水茶汤的味感最为丰富，与苦味、苦味回味、甜味及丰富度相关。利用GC-MS共鉴别出29种挥发性物质，含硫类和醛类是香椿发酵茶茶汤的主体挥发性成分，占50%以上。自来水、矿泉水、纯净水茶汤分别检出24种、17种和16种，其中自来水茶汤的香气组成最为丰富，纯净水茶汤花果香明显。综合分析纯净水最适宜冲泡香椿发酵茶，茶汤整体品质最优。本研究初步明确了水质对香椿发酵茶茶汤生化成分、抗氧化活性及风味物质的影响，为香椿发酵茶的科学冲泡及香椿发酵茶饮品的开发提供理论依据。Abstract: Water is the important medium of the tea infusions, which plays a crucial role in the development of tea quality. Tooma sinensis (TS) fermented tea was brewed with tap water, mineral water and purified water. The physicochemical indexes, biochemical components, antioxidant activity and flavor compounds of three types tea infusions were analyzed using ultraviolet spectrophotometer, electronic tongue and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to elucidate the influence of different brewing water on the quality of TS fermented tea infusions. The results demonstrated that the quality and antioxidant activity of TS fermented tea infusions were significant influenced by different brewing water (P<0.05). Among the three samples, the purified water tea infusion with weak acidity and conductivity close to 1 μS/cm exhibited superior characteristics, including the highest levels of tea polyphenols (669.45 mg/L), total flavonoids (645.83 mg/L), soluble sugar (731.91 mg/L) and free amino acids (2738.96 mg/L). Additionally, it demonstrated the strongest scavenging capacity of DPPH free radicals (IC50 was 0.17 mg/mL) and total reducing ability. Moreover, tap water tea infusions showed the highest caffeine content (67.98 mg/L) and the significant OH radical scavenging ability with IC50 value of 12.27 mg/mL. The electronic tongue effectively discriminated between TS fermented teas prepared using different brewing water, with the tea infusions made from pure water exhibiting the most abundant taste profile characterized by bitterness, bitter aftertaste, sweetness and richness. A total of 29 volatile components were identified using GC-MS, with sulfur-containing compounds and aldehydes were found to be the predominant volatile components in the TS fermented tea infusions, accounts for more than 50% of the total. 24, 17 and 16 volatile components were detected in tap water, mineral water and purified water tea infusions, respectively. The aroma components of tap water tea infusions exhibited the most abundant, and purified water tea infusions displayed obvious floral and fruity aroma. Comprehensive analysis of pure water was deemed most suitable for the TS fermented tea, the tea infusion exhibits an optimal overall quality. The present study elucidated the impact of water quality on the biochemical composition, antioxidant activity and volatile components of TS fermented tea, thereby establishing a theoretical foundation for the scientific brewing of TS fermented tea and the development of TS fermented tea beverages.
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茶是我国最具代表性的传统饮品， 不仅有益身心健康，还能怡情养性[1]。红茶是一种全发酵茶，是茶文化中的主要茶品。据联合国粮农组织（FAO）统计，2021年全球茶叶消费量约为640万吨，中国和印度占比60%，红茶销量呈逐年上升趋势。红茶因富含茶多酚、氨基酸、咖啡碱和茶多糖等生物活性成分，具有抗氧化、减肥降脂、防止动脉硬化、降低胆固醇等功效，深受广大消费者的喜爱[2]。
我国人们日常的饮用水主要是饮用自来水、纯净水、天然矿泉水、天然泉水等，不同来源的饮用水滋味各异、理化性质也存在显著差异[3]。水是茶汤色香味品质释放和形成的重要载体，是导致茶汤褐变、变味和产生沉淀的重要因素，直接影响茶汤色香味品质的优劣[4−5]。目前消费者已经普遍认识到水对泡茶的重要性，但仍尚未明晰水质对不同茶汤生化成分、滋味和香气品质的影响机制，对于不同茶叶品种也缺乏相应的用水标准。前期研究表明，茶叶的品质主要受原料品种[6]、产地产区[7−8]、采摘季节[9]以及加工工艺[10]等因素影响，导致茶叶中所含理化成分不同，对水质以及冲泡条件的要求也各不相同[11−12]。刘巧灵等[13]选用4款典型包装饮用水冲泡碣滩绿茶，结果表明纯净水冲泡的茶汤浅黄绿亮，呈现“鲜、醇”的滋味，具有更好的感官特征。龚永新等[14]研究发现纯净水与软化水更适合茶饮料的生产加工，泡茶用水的顺序依次为泉水>溪水>江水>池塘水>自来水>井水。
香椿发酵茶作为延长香椿产业链条的产品之一，前期研究主要集中在工艺优化、品质检测等方面[15−16]，而饮用水对香椿发酵茶茶汤品质和抗氧化活性影响的研究鲜有报道。基于此，本研究以自来水、矿泉水、纯净水3种常见的泡茶饮用水为研究对象，探究其对香椿发酵茶茶汤的主要理化指标、生化成分、抗氧化活性及风味物质的影响，阐明水质对冲泡茶汤品质的影响机理，以期为香椿发酵茶日常泡茶用水和香椿发酵茶饮料加工制造用水提供参考，为指导消费者科学饮茶提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
香椿嫩芽 品名为红油香椿，于2022年5月10日采自河南省登封市三一香椿示范基地；自来水 河南省郑州市自来水公司；天然矿泉水 农夫山泉股份有限公司；纯净水 新乡娃哈哈昌盛饮料有限公司；福林酚、咖啡碱、谷氨酸、芦丁 标准品，北京索莱宝生物科技有限公司；没食子酸 标准品，天津市光复精细化工研究所；2-甲基-3-庚酮 标准品，德国DR公司；C5~C30正构烷烃 色谱级，美国Supelco公司；其他试剂均为国产分析纯；水为去离子水。
THW-219型揉捻机 长沙腾汇电子科技有限公司；LHS-100CL型恒温恒湿箱 精度0.1 ℃，上海一恒科学仪器有限公司；Color Quest XE色差仪 美国Hunter Lab公司；H1850R型高速冷冻离心机 湖南湘仪实验仪器开发有限公司；GENESYS10S紫外-可见分光光度计 美国Thermo公司；SA402B型电子舌 日本Insent公司；8890A-5977B型气相色谱-质谱联用仪、HP-5MS石英毛细管色谱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美国Agilent公司；顶空固相微萃取装置（包括手持式手柄，50/30 μm二乙烯基苯/羧甲基/聚二甲基硅氧烷（DVB/CAR/PDMS）萃取头） 美国Supelco公司。
1.2 实验方法
1.2.1 样品制备
香椿发酵茶制备：新鲜香椿嫩芽在采收当天，按照实验室现有的香椿红茶发酵技术制备香椿发酵茶，制作工艺：原料选择—清洗—萎凋—揉捻—发酵—毛火初烘—足火烘干—摊凉—包装。
茶汤制备：采用自来水、纯净水、天然矿泉水冲泡香椿发酵茶，参照GB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》柱形杯审评法制备茶汤，取茶叶3.0 g，茶水质量比1:50，冲泡时间5 min，然后茶水与茶叶分离，茶汤经0.22 μm滤膜过滤后待测备用。
1.2.2 理化指标测定
pH和电导率测定：参照GB/T 5750.4-2006《生活饮用水标准检验方法》中玻璃电极法和电极法。
1.2.3 色泽测定
采用色差仪测定茶汤色度值，记录L*、a*、b*值，每个样品测定6次，剔除最大值和最小值，取平均值。其中L*表示黑白（亮暗），范围从0（黑）到100（白）；a*表示红绿度，范围从−128（绿色）到+127（红色）；b*表示黄蓝度，范围从−128（蓝色）到+127（黄色）。
1.2.4 生化成分测定
茶多酚含量测定：参照GB/T 8313-2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》中福林酚比色法；咖啡碱含量测定：参照GB/T 8312-2013《茶 咖啡碱测定》中紫外分光光度法；游离氨基酸总量测定：参照GB/T 8314-2013《茶 游离氨基酸总量的测定》中水合茚三酮比色法。
1.2.5 可溶性糖含量测定
采用蒽酮-硫酸比色法[17]，取1 mL适度稀释的样品溶液置于具塞试管中，在冰水浴中缓慢精密加入蒽酮-硫酸溶液4.0 mL，混匀，置沸水浴中加热20 min，冰水冷却至室温，在620 nm波长处测定吸光度。配制葡萄糖标准溶液，加入试液测定吸光度得标准曲线方程：y=0.0073x−0.0562，R2=0.9977。测得的样品吸光度代入回归方程计算样品中可溶性糖含量。
1.2.6 总黄酮含量测定
参照Al(NO3)3-NaNO2-NaOH分光光度法[16]，取3 mL适度稀释的样品溶液置于具塞试管中，加入70%乙醇溶液补到5 mL，分别加入0.3 mL 5%的NaNO2溶液，充分振荡摇匀后静置5 min，再加入0.3 mL 10%的Al(NO3)3溶液，摇匀后静置反应6 min，再加入4 mL 1mol/L的NaOH溶液，摇匀后放置20 min，于510 nm波长处测定吸光度。配制芦丁标准溶液，加入试液测定吸光度得标准曲线方程：y=0.0011x+0.0022，R2=0.9991。测得的样品吸光度代入回归方程计算样品中总黄酮含量。
1.2.7 体外抗氧化活性测定
参照TSAI等[18]和WANG等[19]的方法，适当修改。样品配制成0.5 mg/mL的母液，再用对应的水稀释，使质量浓度分别为0.10、0.05、0.025、0.01 mg/mL。DPPH·和·OH清除能力使用紫外分光光度计分别在波长517 nm和510 nm下测定样品组（As）、对照组（Ac）、空白组（Ab）的吸光度，清除率计算公式均按式（1）计算。总还原力于700 nm处测定吸光度，用吸光度值表示总还原力大小。
清除率(%)=(1−As−AcAb)×100 (1) 1.2.8 电子舌测定
准确量取35.00 mL茶汤至电子舌专用进样杯，在室温条件下测定。电子舌检测条件：各样品溶液和试剂溶液温度保持室温，味觉传感器和陶瓷参比电极共210 s，平衡30 s，样品测量30 s，回味测量30 s。电子舌传感器响应类型见表1。每个样品测定5个平行值，选取中间3次测定值作为原始数据，以减少系统误差。
表 1 电子舌传感器阵列及其性能特点Table 1. Electronic tongue sensor arrays and corresponding performance characteristics阵列序号 传感器名称 性能描述 1 CA0 对酸味灵敏，可测酸味 2 C00 对苦味灵敏，可测苦味和苦味的回味 3 AE1 对涩味灵敏，可测涩味和涩味的回味 4 AAE 对鲜味灵敏，可测鲜味和由鲜味导致的口感
浓厚程度5 CT0 对咸味灵敏，可测咸味 6 GL1 对甜味灵敏，可测甜味 1.2.9 挥发性成分测定
1.2.9.1 挥发性成分测定分析
顶空固相微萃取：准确称取（5.00±0.001）g茶汤和31.25 mg/L 2-甲基-3-庚酮标准品于20 mL固相微萃取顶空瓶中，密封后于60 ℃水浴中平衡15 min，插入经250 ℃老化后的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，萃取40 min后取出萃取头，插入GC-MS进样口250 ℃解吸5 min，同时开始采集保留时间和色谱峰强度等相关数据。
GC条件：HP-5MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气He（纯度>99.999%），柱流速1 mL/min，无分流比。程序升温：初温40 ℃，保持3 min；以3 ℃/min的速率升温至80 ℃，保持2 min；以5 ℃/min升至150 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升至240 ℃，保持3 min后结束[15,20]。
MS条件：四极杆温度150 ℃，EI离子源温度230 ℃；辅助加热器温度250 ℃；扫描方式为全扫描，质量扫描范围40~800 u。
1.2.9.2 挥发性成分定性定量分析
将GC-MS检测到的挥发性成分质谱图与GC-MS仪器内置的NIST17.LIB谱库中的质谱图进行比较，初步确定匹配度≥70%的化合物。在相同GC-MS检测条件下对正构烷烃标准品（C5~C30）进行分析，根据各正构烷烃的保留时间按式（2）计算相应的保留指数（RI），并与NIST数据库和参考文献中的保留指数进行对比分析，将经过RI值比对后的峰作为确认，以2-甲基-3-庚酮为内标，用内标法按式（3）进行半定量计算。
RI=100×(n+tx−tntn+1−tn) (2) 式中：tx是化合物x的保留时间；tn和tn+1分别是碳原子数为n和n+1的正构烷烃保留时间（tn<tx<tn+1）。
C=Ax×C0×VA0×m (3) 式中：C是未知化合物含量，µg/g；Ax是未知化合物的峰面积，mAu·s；A0是内标物峰面积mAu·s；C0是内标物的质量浓度，µg/µL；V是内标物的体积，µL；m是样品质量，g。
1.3 数据处理
每组试验均重复3次，利用Microsoft Excel 2017软件对试验数据进行初步整理，采用SPSS 20.0软件中的One-way ANOVA单因素方差分析对试验数据进行显著性分析，多重比较采用邓肯法，相关性分析采用双变量分析法，结果表示为平均值±标准差。采用Origin 8.6软件绘制图表。
2. 结果与分析
2.1 水样及茶汤的理化指标结果分析
三种饮用水及茶汤的pH和电导率如图1所示，三种饮用水及茶汤的pH和电导率均具有显著性差异（P<0.05）。三种水样pH在6.74~8.09之间，纯净水呈弱酸性，天然矿泉水呈弱碱性，而自来水pH最高。茶汤的pH在5.71~6.37之间，茶汤的pH均比水样低，可能是因为茶汤中含有氨基酸、酚类和有机酸类等化学物质，同时茶多酚分子具有酚羟基，含有游离H+，对酸碱度敏感[12]。pH越低，茶汤颜色越淡，但茶汤滋味的鲜爽度和收敛性也会变得越强[21]。电导率能够反映水中离子化合物的含量，茶汤电导率越高，茶汤内含物浸出越多[20]。三种水样之间电导率差异较大，其中自来水电导率最高，是矿泉水的4.3倍，而纯净水最低。与水样相比，茶汤的电导率均显著升高，位于1644.33~1844.00 μS/cm之间，跨幅差异明显收窄。XU等[12]和ZHOU等[22]研究表明，茶叶在冲泡过程中溶释出大量的K+和F−，导致茶汤电导率增加。
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2.2 不同饮用水对香椿发酵茶茶汤色泽的影响
不同饮用水对香椿发酵茶茶汤色泽影响见表2，不同水质对香椿发酵茶茶汤的L*、a*、b*值均有显著影响（P<0.05），其中L*表示茶汤的明亮程度，a*和b*分别表示红（+a*）/绿（−a*）和黄（+b*）/蓝（−b*）[23]。三种茶汤的L*、a*、b*均为正值，其中a*和b*值大小依次为矿泉水>自来水>纯净水，而L*值大小正好相反，这可能是因为茶红素含有两个羧基，其阴离子颜色比没有离解的分子状态颜色深，因此酸性的水茶汤颜色较淡[21]。由此可以看出，纯净水茶汤颜色明亮度佳，而自来水和矿泉水有利于增强茶汤的红黄色度，但茶汤颜色偏暗。
表 2 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤的色泽Table 2. Color of TS fermented tea infusions in different brewing water茶汤样品 L* a* b* 自来水 29.73±0.10b 2.42±0.10b 1.83±0.08b 矿泉水 29.19±0.10c 2.76±0.06a 2.05±0.02a 纯净水 32.30±0.20a 1.91±0.14c 1.51±0.12c 注：同列不同小写字母表示存在显著差异（P<0.05）。 2.3 不同饮用水对香椿发酵茶茶汤主要生化成分的影响
不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤中主要生化成分含量如图2所示，不同水质对香椿发酵茶茶汤中咖啡碱、茶多酚、总黄酮、可溶性糖、游离氨基酸等主要生化成分存在显著影响（P<0.05）。自来水冲泡的香椿发酵茶茶汤中咖啡碱含量最高（67.98±0.52 mg/L），矿泉水和纯净水冲泡的茶汤中咖啡碱含量显著低于自来水（P<0.05）。茶多酚、总黄酮、可溶性糖及游离氨基酸含量由高到低依次是纯净水>矿泉水>自来水，纯净水冲泡的香椿发酵茶茶汤中四者含量分别为669.45±7.04、645.83±10.16、731.91±17.63、2738.96±14.75 mg/L。茶多酚、总黄酮、可溶性糖、游离氨基酸含量随水样和茶汤的pH和电导率增大而降低，总黄酮和可溶性糖含量的变化与尹军峰等[24]研究一致，茶多酚含量变化可能是由于水样pH的差异会对茶多酚类物质的浸出效率产生影响造成的[25]，氨基酸易与重金属离子发生螯合反应，其浓度会随水样总离子浓度的增加而呈下降趋势。
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图 2 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤中生化成分含量Figure 2. Contents of biochemical components of TS fermented tea infusions in different brewing water2.4 饮用水理化指标和茶汤生化成分相关性分析
不同饮用水理化指标和茶汤生化成分间相关性分析见表3，咖啡碱含量与水样和茶汤的pH及电导率呈正相关，而茶多酚、总黄酮、可溶性糖、游离氨基酸含量均与其呈负相关，其中茶多酚、总黄酮、可溶性糖含量与其呈极显著负相关（P<0.01）。而游离氨基酸含量与水样和茶汤的pH呈极显著负相关（P<0.01），而与电导率呈显著负相关（P<0.05）。由此可知，水样的理化指标与茶汤中生化成分存在一定的相关性，当水样的pH或电导率越大，茶汤中茶多酚、总黄酮、可溶性糖和游离氨基酸含量越低，而咖啡碱含量越高。
表 3 不同饮用水理化指标和茶汤生化成分相关性分析Table 3. Correlation analysis of biochemical components in tea infusions and physicochemical components of water samples项目 咖啡碱
含量茶多酚
含量总黄酮
含量可溶性
糖含量游离氨基
酸总量水样pH 0.640 −0.915** −0.948** −0.930** −0.969** 水样电导率 0.913** −0.812** −0.850** −0.935** −0.777* 茶汤pH 0.896** −0.830** −0.859** −0.944** −0.798** 茶汤电导率 0.929** −0.809** −0.829** −0.932** −0.749* 注：**在0.01水平（双侧）上显著相关；*在0.05水平（双侧）上显著相关。 2.5 不同饮用水对香椿发酵茶茶汤抗氧化活性的影响
不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤对DPPH·和·OH的清除能力见图3，不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤对DPPH·和·OH的清除能力用IC50值表示，IC50指当抗氧化剂对自由基清除率达到50%时的质量浓度，常作为筛选抗氧化能力的手段，IC50值越低，抗氧化剂清除自由基的能力越强。DPPH·清除能力的IC50值大小依次为矿泉水茶汤>自来水茶汤>纯净水茶汤，表明纯净水茶汤清除DPPH·能力最强，可能是因为自来水和矿泉水中含有较多的离子，导致多酚类物质氧化降解从而降低其清除能力[26]。·OH清除能力的IC50值却是纯净水茶汤>矿泉水茶汤>自来水茶汤，且纯净水茶汤（20.50±0.09 mg/mL）是矿泉水茶汤（16.05±0.19 mg/mL）的1.28倍，是自来水茶汤（12.27±0.16 mg/mL）的1.67倍，结果表明自来水茶汤清除·OH能力最强。由此可知，三种茶汤对DPPH·和·OH都有一定的清除能力，同一茶汤对不同自由基清除能力均为DPPH·>·OH，而且清除能力具有显著性差异（P<0.05）。
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图 3 不同饮用水对茶汤DPPH·和·OH清除能力的IC50值注：不同小写字母表示同一指标不同样品间差异显著，不同大写字母表示同一样品不同指标间差异显著（P<0.05）。Figure 3. IC50 of DPPH· and ·OH scavenging activity of tea infusions with different brewing water不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤对总还原能力的影响见图4，随着茶汤浓度增加，自来水茶汤、矿泉水茶汤、纯净水茶汤的总还原能力呈线性增加。不同饮用水的总还原能力呈显著性差异（P<0.05），总还原能力大小依次为纯净水茶汤>矿泉水茶汤>自来水茶汤。前期研究表明茶多酚和总黄酮含量是影响茶叶抗氧化的重要因素，两者之间具有一定的量效关系[27]，纯净水冲泡香椿发酵茶茶汤中茶多酚和总黄酮含量最高，抗氧化活性较强。
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图 4 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤的总还原能力Figure 4. Total reducing power of TS fermented tea infusions in different brewing water2.6 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤电子舌结果分析
电子舌是利用机器模拟人的舌头对待测样品进行分析、识别和判断，实现对样品中酸、苦、咸、鲜、涩、甜等滋味物质进行测定分析。在本次测试中，对于参考溶液，酸味无味点为-13，咸味无味点为-6，其他味道的无味点为0。数值大小反映了味道的强弱，数值越大，认为味觉越强。三种饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤的电子舌测定结果如图5所示，茶汤的呈味是各滋味物质间协同作用的结果，三种饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤的滋味存在一定相似性，其中自来水冲泡的茶汤酸味和涩味最强，苦味适中，鲜味、咸味和甜味最弱；矿泉水茶汤苦味和涩味最弱，酸味、鲜味、咸味和甜味适中；纯净水茶汤苦味、鲜味、咸味和甜味最强，酸味最弱，涩味适中。酸味值低于无味点-13，矿泉水和纯净水涩味值低于无味点0，这与实际味道分析结果一致，没有味觉上的不适。丰富度用来表征样品鲜味的持久性，大小依次为纯净水茶汤>矿泉水茶汤>自来水茶汤。从整体来看，香椿发酵茶的苦味和鲜味更加明显，这可能与香椿发酵茶中多酚类物质和鲜味氨基酸含量较高有关。茶汤的苦味、涩味多与多酚类、黄酮类、咖啡碱等物质有关，蛋白质水解形成的多肽、游离氨基酸等各种风味物质是茶汤鲜味和丰富度的主要贡献来源，如谷氨酸、天冬氨酸等[28−30]。
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图 5 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤电子舌测定结果Figure 5. Results of E-tongue of TS fermented tea infusions in different brewing water主成分分析显示了各滋味与不同水样茶汤之间的关联性。由图6可知，第一主成分贡献率PC1为57.52%，第二主成分贡献率PC2为31.82%，累计方差贡献率达到89.34%，能够较好地展示样品的大部分信息。三种水样茶汤分布在不同象限中，说明样品之间存在明显差异。自来水与酸味、涩味及涩味回味相关，矿泉水与鲜味和咸味相关，纯净水与苦味、苦味回味、甜味和丰富度相关，这表明电子舌能够快速区分不同水质冲泡香椿发酵茶茶汤样品。根据上述结果，三种样品的滋味特点分别是：自来水茶汤样品较为苦涩，纯净水茶汤样品醇厚顺滑、略带苦味，矿泉水茶汤样品偏鲜爽。
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图 6 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤的PCA分析Figure 6. PCA analysis of E-tongue of TS fermented tea infusions in different brewing water2.7 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤GC-MS结果分析
香气作为决定茶汤品质的重要因素之一，是由多种挥发性物质按照不同比例所构成的。由图7和表4所示，三种水样茶汤样品共鉴定出29种挥发性物质，主要包含含硫类4种、烃类7种、醛类8种、酯类2种、醇类1种和7种其他物质。自来水茶汤样品鉴定出24种挥发性成分，含量为349.36 μg/kg，以含硫类（25.06%）、烃类（9.71%）、醛类（36.27%）及其他类（22.32%）等物质为主；矿泉水茶汤样品鉴定出17种挥发性成分，含量为237.86 μg/kg，以醛类（44.73%）、酯类（12.75%）、其他类（30.30%）等物质为主；纯净水茶汤样品鉴定出16种挥发性成分，含量为215.25 μg/kg，以含硫类（15.17%）、醛类（50.90%）、其他类（19.94%）等物质为主。含硫类和醛类是香椿发酵茶茶汤的主体挥发性成分，自来水和纯净水茶汤样品中含硫类和醛类物质含量高于矿泉水。前期研究表明，不同饮用水中的Ca2+、Mg2+、Cl−易与茶汤的滋味物质氨基酸、可溶性糖、咖啡碱等物质反应，从而影响茶汤香气成分的挥发量[7,21]。
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图 7 样品各类挥发性成分种类与含量Figure 7. Types and contents of volatile components of TS fermented tea infusions in different brewing water表 4 不同饮用水冲泡香椿发酵茶挥发性成分GC-MS分析Table 4. GC-MS analysis of volatile components of TS fermented tea infusions in different brewing water保留时间（min） 中文名称 化学式 CAS 含量（µg/kg） RI（计算/理论） 自来水 矿泉水 纯净水 含硫类 87.56±1.83 18.38±0.72 32.66±1.73 1.465 二甲基硫醚 C2H6S 000075-18-3 10.35±1.37 7.97±0.30 25.57±4.57 521/521 9.629 3,4-二甲基噻吩 C6H8S 000632-15-5 2.99±0.55 − − 902/908 12.056 1-乙硫基-2-甲基-1-丙烯 C6H12S 027482-14-0 74.21±1.05 − − 952/ 14.330 2-噻吩甲醛 C5H4OS 000098-03-3 − 10.42±0.82 7.10±1.14 1000/1008 烃类 33.93±1.65 3.41±0.23 12.87±1.24 23.837 1-甲基-3-（1-甲基乙基）环己烯 C10H18 013828-31-4 5.65±0.22 − − 1191/ 29.154 α-荜澄茄油烯 C15H24 017699-14-8 2.71±0.21 − − 1349/1349 31.18 β-石竹烯 C15H24 000087-44-5 13.42±1.88 − 5.93±0.92 1419/1419 32.856 右旋-大根香叶烯 C15H24 023986-74-5 2.337±0.57 − − 1481/1481 33.582 （Z）-γ-红没药烯 C15H24 013062-00-5 3.01±0.27 − − 1507/1506 34.095 δ-杜松烯 C15H24 000483-76-1 4.11±0.65 − 3.98±0.55 1525/1525 36.865 1,1-二苯基丁烷 C16H18 000719-79-9 2.69±0.25 3.41±0.23 2.96±0.38 1628/− 醛类 126.70±3.40 106.39±2.34 109.57±1.09 2.491 2-甲基丁醛 C5H10O 000096-17-3 − − 6.28±0.76 655/656 4.260 （E）-2-戊烯醛 C5H8O 001576-87-0 11.57±0.68 − 12.79±0.88 750/754 7.551 （E）-2-己烯醛 C6H10O 006728-26-3 19.04±0.23 16.03±0.73 13.09±1.79 850/850 16.416 苯乙醛 C8H8O 000122-78-1 56.74±0.41 63.48±1.63 53.71±1.35 1038/1038 17.724 对甲基苯甲醛 C8H8O 000104-87-0 23.14±1.19 22.2±0.19 19.54±1.87 1063/1072 19.913 壬醛 C9H18O 000124-19-6 5.25±0.67 − − 1103/1102 24.084 藏红花醛 C10H14O 000116-26-7 5.66±0.18 − − 1197/1197 26.923 α-亚乙基-苯乙醛 C10H10O 004411-89-6 5.31±0.83 4.67±0.44 4.17±0.44 1278/1281 酯类 23.18±1.19 30.32±1.64 10.17±1.26 41.361 邻苯二甲酸二异丁酯 C16H22O4 000084-69-5 − 13.51±1.44 5.44±2.06 1873/1874 42.721 邻苯二甲酸二丁酯 C16H22O4 000084-74-2 23.18±1.19 16.8±1.58 4.73±0.48 1968/1968 醇类 0 7.29±0.73 7.05±0.97 38.874 金合欢醇 C15H26O 004602-84-0 − 7.29±0.73 7.05±0.97 1723/1721 其他类 77.99±2.87 72.07±1.24 42.93±2.05 13.569 苯甲腈 C7H5N 000100-47-0 9.33±0.06 12.03±0.63 − 984/989 24.897 3-苯基呋喃 C10H8O 013679-41-9 5.75±1.17 4.45±0.59 − 1219/1224 27.162 对丙烯基茴香醚 C10H12O 004180-23-8 32.64±2.16 25.74±0.20 16.05±1.16 1284/1285 29.385 丁香酚 C10H12O2 000097-53-0 23.82±1.62 20.78±1.24 17.5±0.91 1357/1358 32.975 β-紫罗酮 C13H20O 000079-77-6 4.38±0.43 3.04±0.12 − 1485/1485 33.693 2,4-二叔丁基苯酚 C14H22O 000096-76-4 − 6.02±0.30 9.38±2.13 1511/1513 42.061 正十六烷酸 C16H32O2 000057-10-3 2.08±0.38 − − 1959/1964 注：“-”表示未检出；理论RI值查阅美国国家标准技术研究院（NIST）化学数据库，其中部分挥发性成分不存在此检测条件下的理论RI值。 维恩图能够很好地展现不同样品挥发性成分间的相关性，由图8和表4可知，自来水、矿泉水、纯净水冲泡的香椿发酵茶茶汤中有9种共有组分，分别占各自总风味组分的56.36%、76.14%和73.08%，自来水茶汤样品共有组分占总风味组分的含量最低，矿泉水和纯净水样品相差不大。自来水、矿泉水和纯净水茶汤样品各自独有的组分分别为9、0、1种，分别占各自风味组分的29.74%、0、2.92%，这说明了自来水茶汤样品风味物质更为丰富。自来水、矿泉水和纯净水茶汤样品共有组分中二甲基硫醚（10.35±1.37、7.97±0.30、25.57±4.57 µg/kg），（E）-2-己烯醛（19.04±0.23、16.03±0.73、13.09±1.79 µg/kg）、苯乙醛（56.74±0.41、63.48±1.63、53.71±1.35 µg/kg）、对甲基苯甲醛（23.14±1.19、22.2±0.19、19.54±1.87 µg/kg）、邻苯二甲酸二丁酯（23.18±1.19、16.8±1.58、4.73±0.48 µg/kg）、对丙烯基茴香醚（32.64±2.16、25.74±0.20、16.05±1.16 µg/kg）、丁香酚（23.82±1.62、20.78±1.24、17.5±0.91 µg/kg）等物质的含量较高，二甲基硫醚具有青气、奶油味和轻微薄荷味，（E）-2-己烯醛具有青香和水果香，对甲基苯甲醛具有温和的花香和杏仁香味，苯乙醛具有水果的甜香，丁香酚具有甜香和丁香花香，这些物质是赋予香椿发酵茶花香及果香的风味特征和丰富浓郁的香味层次的主要化合物[15−16]。在各自独有的风味组分中，自来水茶汤样品中含量较高的为1-乙硫基-2-甲基-1-丙烯（74.21±1.05 µg/kg）、壬醛（5.25±0.67 µg/kg）、藏红花醛（5.66±0.18 µg/kg）等物质，赋予自来水茶汤木香和辛香香气；纯净水茶汤样品中仅检出具有咖啡和可可香气的2-甲基丁醛（6.28±0.76 µg/kg）[15]，矿泉水未检出，这些特有的风味组分赋予了样品独特的风味。由此可以得出，香椿发酵茶茶汤风味不是某一类物质单独作用的结果，而是这些挥发性物质成分间的相互作用才使得香椿发酵茶的风味丰富和协调[31−32]。
3. 结论
本研究选用自来水、矿泉水和纯净水冲泡香椿发酵茶，通过测定水样与茶汤的理化指标，对比分析不同茶汤的色泽、主要生化成分、抗氧化活性及挥发性成分，阐明水质对香椿发酵茶茶汤品质的影响机理。结果表明：纯净水呈弱酸性、矿泉水呈弱碱性，自来水的pH最高；自来水的电导率最高，是矿泉水的4.3倍，纯净水电导率最低；与水样相比，对应茶汤的pH均减小，而电导率均显著增加。除咖啡碱外，纯净水茶汤中茶多酚、总黄酮、可溶性糖、游离氨基酸含量最高，分别为669.45、645.83、731.91和2738.96 mg/L，相关性分析表明pH和电导率与主要生化成分具有显著相关性。抗氧化活性结果表明纯净水冲泡的茶汤清除DPPH·能力和总还原力最强，自来水冲泡的茶汤清除·OH能力最强。电子舌结果表明自来水茶汤与酸味、涩味和涩味回味相关，矿泉水茶汤与鲜味和咸味相关，纯净水茶汤与苦味、苦味回味、甜味和丰富度相关，同时电子舌能够快速区分不同水质冲泡的香椿发酵茶茶汤。利用GC-MS共鉴别出29种挥发性物质，含硫类和醛类是香椿发酵茶茶汤的主体挥发性成分，自来水和纯净水茶汤样品中的含硫类和醛类物质含量高于矿泉水样品。
综上所述，pH呈弱酸性、电导率接近于1 μS/cm的纯净水适宜冲泡香椿发酵茶，泡出的茶汤具有口感醇厚顺滑、回味略带苦味、滋味协调性好、生化成分含量高、抗氧化活性强等特点，整体品质最优。本研究不仅为香椿发酵茶日常泡茶用水和香椿发酵茶饮料加工制造用水提供参考，而且为指导消费者科学饮茶提供理论依据。
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图 2 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤中生化成分含量
Figure 2. Contents of biochemical components of TS fermented tea infusions in different brewing water
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图 3 不同饮用水对茶汤DPPH·和·OH清除能力的IC50值
注：不同小写字母表示同一指标不同样品间差异显著，不同大写字母表示同一样品不同指标间差异显著（P<0.05）。
Figure 3. IC50 of DPPH· and ·OH scavenging activity of tea infusions with different brewing water
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图 4 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤的总还原能力
Figure 4. Total reducing power of TS fermented tea infusions in different brewing water
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图 5 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤电子舌测定结果
Figure 5. Results of E-tongue of TS fermented tea infusions in different brewing water
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图 6 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤的PCA分析
Figure 6. PCA analysis of E-tongue of TS fermented tea infusions in different brewing water
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图 7 样品各类挥发性成分种类与含量
Figure 7. Types and contents of volatile components of TS fermented tea infusions in different brewing water
表 1 电子舌传感器阵列及其性能特点
Table 1 Electronic tongue sensor arrays and corresponding performance characteristics
阵列序号 传感器名称 性能描述 1 CA0 对酸味灵敏，可测酸味 2 C00 对苦味灵敏，可测苦味和苦味的回味 3 AE1 对涩味灵敏，可测涩味和涩味的回味 4 AAE 对鲜味灵敏，可测鲜味和由鲜味导致的口感
浓厚程度5 CT0 对咸味灵敏，可测咸味 6 GL1 对甜味灵敏，可测甜味 
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表 2 不同饮用水冲泡香椿发酵茶茶汤的色泽
Table 2 Color of TS fermented tea infusions in different brewing water
茶汤样品 L* a* b* 自来水 29.73±0.10b 2.42±0.10b 1.83±0.08b 矿泉水 29.19±0.10c 2.76±0.06a 2.05±0.02a 纯净水 32.30±0.20a 1.91±0.14c 1.51±0.12c 注：同列不同小写字母表示存在显著差异（P<0.05）。
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表 3 不同饮用水理化指标和茶汤生化成分相关性分析
Table 3 Correlation analysis of biochemical components in tea infusions and physicochemical components of water samples
项目 咖啡碱
含量茶多酚
含量总黄酮
含量可溶性
糖含量游离氨基
酸总量水样pH 0.640 −0.915** −0.948** −0.930** −0.969** 水样电导率 0.913** −0.812** −0.850** −0.935** −0.777* 茶汤pH 0.896** −0.830** −0.859** −0.944** −0.798** 茶汤电导率 0.929** −0.809** −0.829** −0.932** −0.749* 注：**在0.01水平（双侧）上显著相关；*在0.05水平（双侧）上显著相关。
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表 4 不同饮用水冲泡香椿发酵茶挥发性成分GC-MS分析
Table 4 GC-MS analysis of volatile components of TS fermented tea infusions in different brewing water
保留时间（min） 中文名称 化学式 CAS 含量（µg/kg） RI（计算/理论） 自来水 矿泉水 纯净水 含硫类 87.56±1.83 18.38±0.72 32.66±1.73 1.465 二甲基硫醚 C2H6S 000075-18-3 10.35±1.37 7.97±0.30 25.57±4.57 521/521 9.629 3,4-二甲基噻吩 C6H8S 000632-15-5 2.99±0.55 − − 902/908 12.056 1-乙硫基-2-甲基-1-丙烯 C6H12S 027482-14-0 74.21±1.05 − − 952/ 14.330 2-噻吩甲醛 C5H4OS 000098-03-3 − 10.42±0.82 7.10±1.14 1000/1008 烃类 33.93±1.65 3.41±0.23 12.87±1.24 23.837 1-甲基-3-（1-甲基乙基）环己烯 C10H18 013828-31-4 5.65±0.22 − − 1191/ 29.154 α-荜澄茄油烯 C15H24 017699-14-8 2.71±0.21 − − 1349/1349 31.18 β-石竹烯 C15H24 000087-44-5 13.42±1.88 − 5.93±0.92 1419/1419 32.856 右旋-大根香叶烯 C15H24 023986-74-5 2.337±0.57 − − 1481/1481 33.582 （Z）-γ-红没药烯 C15H24 013062-00-5 3.01±0.27 − − 1507/1506 34.095 δ-杜松烯 C15H24 000483-76-1 4.11±0.65 − 3.98±0.55 1525/1525 36.865 1,1-二苯基丁烷 C16H18 000719-79-9 2.69±0.25 3.41±0.23 2.96±0.38 1628/− 醛类 126.70±3.40 106.39±2.34 109.57±1.09 2.491 2-甲基丁醛 C5H10O 000096-17-3 − − 6.28±0.76 655/656 4.260 （E）-2-戊烯醛 C5H8O 001576-87-0 11.57±0.68 − 12.79±0.88 750/754 7.551 （E）-2-己烯醛 C6H10O 006728-26-3 19.04±0.23 16.03±0.73 13.09±1.79 850/850 16.416 苯乙醛 C8H8O 000122-78-1 56.74±0.41 63.48±1.63 53.71±1.35 1038/1038 17.724 对甲基苯甲醛 C8H8O 000104-87-0 23.14±1.19 22.2±0.19 19.54±1.87 1063/1072 19.913 壬醛 C9H18O 000124-19-6 5.25±0.67 − − 1103/1102 24.084 藏红花醛 C10H14O 000116-26-7 5.66±0.18 − − 1197/1197 26.923 α-亚乙基-苯乙醛 C10H10O 004411-89-6 5.31±0.83 4.67±0.44 4.17±0.44 1278/1281 酯类 23.18±1.19 30.32±1.64 10.17±1.26 41.361 邻苯二甲酸二异丁酯 C16H22O4 000084-69-5 − 13.51±1.44 5.44±2.06 1873/1874 42.721 邻苯二甲酸二丁酯 C16H22O4 000084-74-2 23.18±1.19 16.8±1.58 4.73±0.48 1968/1968 醇类 0 7.29±0.73 7.05±0.97 38.874 金合欢醇 C15H26O 004602-84-0 − 7.29±0.73 7.05±0.97 1723/1721 其他类 77.99±2.87 72.07±1.24 42.93±2.05 13.569 苯甲腈 C7H5N 000100-47-0 9.33±0.06 12.03±0.63 − 984/989 24.897 3-苯基呋喃 C10H8O 013679-41-9 5.75±1.17 4.45±0.59 − 1219/1224 27.162 对丙烯基茴香醚 C10H12O 004180-23-8 32.64±2.16 25.74±0.20 16.05±1.16 1284/1285 29.385 丁香酚 C10H12O2 000097-53-0 23.82±1.62 20.78±1.24 17.5±0.91 1357/1358 32.975 β-紫罗酮 C13H20O 000079-77-6 4.38±0.43 3.04±0.12 − 1485/1485 33.693 2,4-二叔丁基苯酚 C14H22O 000096-76-4 − 6.02±0.30 9.38±2.13 1511/1513 42.061 正十六烷酸 C16H32O2 000057-10-3 2.08±0.38 − − 1959/1964 注：“-”表示未检出；理论RI值查阅美国国家标准技术研究院（NIST）化学数据库，其中部分挥发性成分不存在此检测条件下的理论RI值。
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