《食品科学》：兰州理工大学任海伟教授等：冲泡条件对文冠果叶绿茶茶汤品质影响

文冠果（Xanthoceras sorbifolium）是一种具有极高生态价值和经济价值的木本油料树种。文冠果的枝干、花和叶均可入药，具有减轻肿胀、缓解疼痛、治疗类风湿性关节炎和辅助改善儿童遗尿症等作用。文冠果叶富含多酚、氨基酸、咖啡碱等多种代谢物，其中蛋白质量分数19.8%～23.1%，总皂苷质量分数约8.4%，总多酚含量约42.37 mg/g，总黄酮含量约8.91 mg/g，具有良好的抗氧化、抗炎、抗癌、清热利尿等作用，有助于延缓衰老和预防高血脂、高血压等慢性疾病。近年来，为提高文冠果开发利用价值，从业者多采用传统制茶工艺，将精选的文冠果嫩叶加工成具有保健功能的代用茶。研究表明，冲泡条件对茶叶内含物质浸出量和感官风味有显著影响，需掌握科学的泡茶方法才能最大程度发挥茶的风味与保健功效。吴咏芳等针对茶汤品质与冲泡条件的关联性展开研究，发现温度对呈味物质浸泡结果的影响程度大于时间，且高温会降低绿茶茶汤的明亮度，而低温可以保持茶汤明亮度。在冲泡条件对呈味物质含量变化的影响方面，生书晶等以铁观音为研究对象，指出用沸水浸泡48 h内，茶汤中的茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱等关键呈味物质含量均呈现先上升后趋于平缓的变化趋势。上述研究中提及的茶多酚、氨基酸等物质对茶叶品质的重要性也得到了其他学者的证实，Zeng Lin等研究认为，茶叶独特的品质特性和健康功效，与茶多酚、总氨基酸及生物碱等次生代谢物存在密切关联。另一方面，茶汤的滋味和香气也是关键的品质因素。醇、醛、酸和酯等挥发性化合物是茶汤香气的主要贡献者；茶汤复杂而浓郁的滋味由儿茶素、黄酮类、有机酸、可溶性糖和氨基酸等非挥发性成分提供。茶汤滋味还可反映出各种水溶性成分的相互作用，如咖啡因是茶汤苦味的主要来源，儿茶素给茶汤带来涩味，可溶性糖和氨基酸为茶汤带来甜味和鲜味，可减轻茶汤苦味。因此，深入了解冲泡条件对文冠果叶茶茶汤质量和成分的影响至关重要。

然而，有关文冠果叶绿茶品质的研究尚处于起步阶段，陈金华等利用气相色谱-质谱分析测定了文冠果茶与文冠果金花散茶的香气成分差异特征。王磊等发现加工后的文冠果叶茶苦涩味成分含量降低，更适宜饮用。杨眷俪等通过比较文冠果芽茶与叶茶的营养成分及抗氧化活性，发现二者富含矿物质元素、黄酮、多酚和蛋白质等多种营养功能成分，展现出良好的保健价值。但是，鲜少见关于冲泡条件对文冠果叶绿茶茶汤品质影响的报道。与此同时，传统的绿茶品质评价方法主要依赖于感官评审，但人类的感觉器官、身体及心理状态均存在差异，容易导致感官评审的主观性。近年来，气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）联用技术、电子鼻和电子舌等技术已成为检测和分析茶叶味道和香气化合物的有效方法。

兰州理工大学生命科学与工程学院的朱鸿鹂、杨佳弋、任海伟*等人从总酚、游离氨基酸、咖啡碱、黄酮和可溶性糖等营养物质角度，系统考察了文冠果叶绿茶茶汤中的品质成分在长时间尺度（5～720 min）范围内的浸出规律，并采用隶属函数法初选得到综合评分较高的茶汤冲泡方式。在此基础上，采用电子鼻、电子舌和GC-IMS对初选茶汤进行多维风味解析，利用主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）揭示冲泡条件对茶汤营养品质和风味特征差异的影响规律，以期为消费者科学健康饮茶提供指导。

01

冲泡条件对茶汤主要营养成分溶出的影响

总酚是多酚类物质的总称，是茶汤苦涩味的重要物质基础，也是决定茶汤品质和功效的关键成分。由图1A可知，35 个茶汤样品的总酚含量随着浸泡时间延长整体呈现先上升后降低趋势，且多数温度条件下总酚质量浓度在30～60 min达到最大值（70 ℃泡60 min时达0.66 mg/mL）；长时间浸泡后其含量明显降低（除80 ℃实验组外），这可能是因为长时间浸泡的茶汤与空气接触后逐渐被氧化，如总酚中的儿茶素被氧化后会形成茶黄素、茶红素、茶褐素等物质，进而导致总酚含量降低。

由图1B可知，游离氨基酸含量变化呈波浪形起伏状态，无明显规律。一方面，由于部分氨基酸会被氧化、降解或者与茶黄素、茶红素形成高聚物，另一方面，部分可溶性蛋白会在高温或酶促等特定条件下水解生成氨基酸，促使氨基酸含量增加。总体而言，80 ℃和90 ℃冲泡茶汤中的游离氨基酸浸出量均高于其他温度，且在80 ℃浸泡360 min时质量浓度最高（18.44 mg/mL），说明高温冲泡有利于茶汤中游离氨基酸的溶出。

黄酮是影响茶叶滋味和色泽的一类多酚类化合物，多以苷元和糖苷两种形式存在，且具有一定的收敛性，涩味更加柔和。由图1C可知，90 ℃浸泡180 min时其质量浓度最高，达0.56 mg/mL，不同冲泡条件下的黄酮含量整体呈现先上升后趋于平缓的趋势。其中，80 ℃和90 ℃条件下的茶汤黄酮含量明显高于其他温度，这是因为高温促进分子扩散，破坏茶叶细胞结构，使黄酮苷水解为更易溶的苷元，同时抑制再吸附，显著提高其浸出率。这与Magammana等报道的100 ℃/5 min热萃茶汤总黄酮含量约为4 ℃/5 min冷萃茶汤的2.5 倍结果相吻合。

可溶性糖包括单糖、双糖及少量寡糖类，是茶汤甜味的主要来源，与茶汤滋味呈正相关关系。由图1D可知，浸泡5 min时，90 ℃条件冲泡的茶汤中可溶性糖含量显著高于其他温度值，因为高温便于可溶性糖快速溶出，并在90 ℃浸泡720 min时质量浓度最高（10.39 mg/mL）。随着浸泡时间的延长，可溶性糖含量呈明显上升趋势，但90 ℃冲泡时茶汤的可溶性糖含量增长幅度相对较小，这是因为高温条件下可快速完成可溶性糖的溶解，同时促进糖的分解和转化反应（如美拉德反应），导致其净积累量的增长幅度低于中低温条件。

咖啡碱是由嘌呤核苷酸衍生的次级代谢产物，摄入一定量的咖啡碱对人体具有提神醒脑、减轻疲劳等功效。如图1E所示，咖啡碱含量在浸泡前60 min内呈现迅速上升趋势，60 min后趋于缓慢上升状态，于90 ℃浸泡720 min时质量浓度最高（0.14 mg/mL），这与生书晶等的研究结果一致。

02

不同冲泡条件下茶汤综合品质的PCA与隶属函数分析

将35 个冲泡条件下茶汤的营养品质指标组成原始矩阵，采用PCA最终产生了3 个PC。由表1可知，各主成分所产生的特征值分别为2.85、1.01和0.76，PC1与可溶性糖、黄酮和咖啡碱关系密切，PC2与总酚关系密切，PC3与游离氨基酸关系密切。其中PC1所产生的贡献率为56.98%，提供原始变量信息的一半以上；3 个PC累计贡献率达92.44%，表明这3 个PC能代表冲泡条件对茶汤影响的整体信息。

进一步采用模糊数学隶属函数法，将茶汤的营养品质成分含量进行分析。如图2所示，数值越大表明该冲泡条件下的茶汤综合品质越高。其中，80 ℃/360 min（XLG-1）冲泡的茶汤得分最高为0.87；其次是90 ℃/30 min（XLG-2，0.86）和70 ℃/720 min（XLG-3，0.79），说明这3 种冲泡条件下的茶汤营养品质相对较好，后续对这3 种初选茶汤进行电子感官和挥发性成分分析。

03

初选茶汤的电子舌分析

如图3A所示，3 种初选茶汤的各项味觉指标整体相似，其中鲜味、苦味和丰富性传感器对茶汤的响应值最大。由图3B可知，PC1贡献率为67.5%，PC2贡献率为22.3%，总贡献率达89.8%，表明基本包含了样品所有信息，能够反映3 种茶汤的整体滋味。其中XLG-1和XLG-3分别位于第1、4象限且在PC1上的投影有部分重叠，说明二者在滋味上整体差异较小。XLG-2在2、3象限且与其他两个样品的距离较远，说明其滋味与XLG-1和XLG-3存在较大差异。总之，3 种初选茶汤在PCA图中位于不同的区域，且能够被较好分开，这与电子鼻和GC-IMS结果相吻合。

进一步分析茶汤味觉指标，如图4A、B所示。苦、涩味之间存在一定差异，且苦味回味、涩味回味与苦、涩味的规律类似，其中XLG-2的苦味和苦味回味值均为最高，但其涩味回味却在3 种茶汤中最小。XLG-1和XLG-3在苦、涩味及其回味上的差值均在0.5以内，差异较小。由图4C可知，3 种茶汤甜味差异不大，样品间数值相差不超0.5；而酸味则差异显著，XLG-3酸味值最大，XLG-2酸味值最小。丰富性是鲜味的回味，反映了鲜味持久度和持久性，如图4D所示，三者在鲜味上几乎无差异，而丰富性方面XLG-1＞XLG-3＞XLG-2。总之，XLG-2的苦味、苦味回味均明显高于另外二者，而涩味、涩味回味、酸味均明显低于另外二者；XLG-1和XLG-3在多项指标上的差值均较小。由此推断，冲泡温度对于滋味的影响大于浸泡时间，3 种茶汤滋味上的差异主要体现在涩味回味、苦味和酸味等方面，这与吴咏芳等的研究结果一致。

进一步对营养品质成分与电子舌结果进行相关性分析（图5），发现总酚含量与茶汤苦味和苦味回味呈显著正相关（P≤0.01），与丰富性呈显著负相关（P≤0.01）；游离氨基酸主要贡献茶汤的鲜味，并在增强鲜味的同时减轻涩味的感知；可溶性糖是茶汤甜味主要来源，与甜味呈显著正相关（P≤0.01），含量越高，茶汤滋味越甘醇；黄酮含量与咸味、涩味、酸味、涩味回味均呈显著负相关（P≤0.01）；咖啡碱含量与丰富性呈显著正相关（P≤0.01）；说明总酚和黄酮对茶汤品质的影响较为重要。

04

初选茶汤的电子鼻分析

如图6A所示，电子鼻的每个传感器对3 种茶汤均有明显响应，W1W代表的无机硫化物响应值最大，说明茶汤中无机硫化物含量较高；3 种茶汤在传感器W3S（对烷烃类灵敏）、W1C（对芳香成分和苯类灵敏）、W3C（对氨水和对芳香成分灵敏）、W6S（主要对氢气有选择性）和W5C（对烷烃芳香成分敏感）的响应值几乎重叠，说明烷烃类、芳香成分和苯类含量相近；从传感器响应峰值来看，XLG-1远高于其他二者，表明该冲泡条件下的茶汤风味最为浓郁。如图6B所示，PC1（77.2%）和PC2（15.6%）贡献率之和达到90%以上，能很好地反映整体信息。XLG-1与XLG-2的风味较为浓郁，XLG-3风味物质含量相对较低。主成分载荷分析法基于PCA算法，通过计算各传感器在区分特定样品时的贡献率，确定主导气体类别。从图6C可以看出，W1W传感器（对无机硫化物灵敏）和W2W传感器（对有机硫化物灵敏）分别对PC1和PC2有最大的区分贡献率，W5S传感器（对氮氧化合物很灵敏）、W1S传感器（对甲烷等短链烷烃灵敏）和W2S传感器（对醇醚醛酮类灵敏）对PC1、PC2也有较大的区分贡献率。由此推测，3 种初选茶汤在气味上的差异主要表现在上述几个传感器对应的气味成分上。线性判别分析（LDA）通过最大化组间距离、最小化组内差异实现聚类。由图6D可知，3 种初选茶汤香气能够被有效分开，且XLG-2与另外二者差异最大，此结果与电子舌分析结果一致。

05

初选茶汤的挥发性有机化合物分析

5.1 GC-IMS挥发性风味化合物图谱分析

由图7A可知，3 种初选茶汤在各自特定保留时间与相对迁移时间区间，信号强度（z轴高度）有差异，反映出3 种茶汤挥发性成分在种类、含量层面存在分离特征。俯视图（图7B）中横坐标1.0处红色竖线为反应离子峰（经归一化处理），峰两侧的每个点代表挥发性有机物（VOCs），颜色梯度（蓝→红）与峰强度正相关。3 种茶汤的“点分布”存在密度、颜色差异：部分区域XLG-1颜色偏红，说明该区域对应VOCs在XLG-1中峰强度高，进一步对该颜色偏红区域的VOCs进行定性分析，鉴定出其主要成分为戊醛D和2-甲基丁醛D（相对含量分别为5.24%和6.22%），这两种成分在后续研究中被确定为关键挥发性成分（ROAV分别为4.68和44.43）。类似地，XLG-2、XLG-3也有各自的“高响应区域”，直观呈现出3 种茶汤挥发性组分的种类、含量差异，为定性筛选特征成分提供了可视化依据。为进一步明确不同茶汤VOCs浓度的差异，绘制差异谱图。如图7C所示，以XLG-1为参比进行差减，红色表示目标样品中VOCs含量升高，蓝色表示降低，白色表示无差异。3 种茶汤VOCs含量差异较为明显，XLG-3挥发性成分含量明显高于其他两种茶汤。

5.2 初选茶汤的挥发性风味化合物分析

通过检测6 种酮的混标，建立保留时间和保留指数的校准曲线，随后通过目标物的保留时间计算出该物质的保留指数，使用VOCal软件内置的GC保留指数（NIST 2020）数据库和IMS迁移时间数据库检索和比对，对目标物进行定性分析。借助LAV软件，根据峰体积归一法求得66 种挥发性成分（单体（M）及二聚体（D））的相对含量（表2），其中醇类4 种（占4.46%～7.33%）、醛类21 种（占45.86%～55.95%）、酮类8 种（占11.04%～12.24%）、酯类6 种（占3.93%～6.02%）、胺类1 种（占1.56%～1.96%）、呋喃类1 种（占0.11%～0.14%），未定性化合物25 种（占21.29%～28.3%）。其中醛类化合物在3 种茶汤中均占比最高，在XLG-1和XLG-2中占比55%以上，而XLG-3中的醛类含量比前两者约低10%。醛类化合物一方面是由茶叶中少量油脂的脂肪酸受热分解所致，另一方面是由鲜叶中氨基酸在加工时Strecker降解产生，赋予茶汤果香、清香与坚果、柑橘、玫瑰等复合香气。

5.3 初选茶汤的挥发性风味化合物指纹图谱比对

图8指纹图谱显示66 个信号峰，定性29 种化合物（醛类、醇类、酯类、酮类等），结合图9A的PCA结果可知，XLG-3的挥发性物质与其他二者差异较大。具体来看，图8中A区域的物质在XLG-2中浓度更高，主要包括乙酸乙酯、己醛、正辛醛、庚醛、环己酮、(E)-2-己烯醛等；而图8中B区域的物质在XLG-3中浓度最高，主要有3-甲基-2-丁烯醛、乙酸甲酯、(E)-2-戊烯醛D、(E)-2-己烯醇、2-丁酮、丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-甲基丁醛D、丙酮、2-苯乙醛、苯甲醛、异戊醛等。研究表明，酮类、酯类和醛类是茶汤风味物质的主要贡献者，其中，酮类挥发性化合物常具有清新的果香味，如丙酮具有苹果味、梨味，庚酮则有梨、香蕉般的水果香和轻微药香。结合表2可知，XLG-2中的2-丁酮M含量显著高于另外二者，这可能是由于在高温条件下，酯类和醛类物质更容易发生氧化反应，从而生成酮类挥发性化合物，这类物质不仅具有果香味，且香气阈值较低。XLG-3中的酯类化合物总量高于另外二者，尤其是乙酸甲酯。酯类挥发性化合物常具有花香味和果香味，一般是由醇和有机酸的非酶催化或微生物的酶促反应产生。

5.4 初选茶汤的挥发性风味化合物差异分析

通过图9B中OPLS-DA结果可知，3 种茶汤各自类聚，和表示模型可以解释的 X 和 Y 矩阵信息的百分比，-＜0.3， Q 2 ＞0.5，说明模型比较可靠，表明3 种茶汤有明显的区分且组内重复性良好。经过200 次置换检验，如图9C所示， R 2 ＞ Q 2 ， R 2 和 Q 2 的回归线斜率均大于1，且 Q 2 的回归线截距为负，表明该模型没有过拟合，可信度高，认为该结果可用于3 种茶汤的鉴别分析。变量投影重要性（VIP）值作为反应风味物质对模型分类的贡献程度，其值越大，表明该物质对样品气味特征的贡献越大 。由图9D可知，茶汤中有21 种化合物的VIP值大于1，其中戊醛与戊醇的VIP值均大于2，对风味贡献最大，它们的高贡献度与表2中的高含量相吻合，这表明不同冲泡条件下茶汤的气味变化主要是由醛类和醇类化合物所引起的。

5.5 初选茶汤的主要特征挥发性成分分析

挥发性成分对样品风味的贡献度由其含量及香气阈值共同决定，ROAV可反映其对整体风味的贡献程度，值越大贡献越显著。为确定3 种茶汤关键风味物质，XLG-1和XLG-2以1-辛烯-3-酮为标准，XLG-3以2-甲基丁醛D为标准（ROAV＝100），根据挥发性物质阈值计算其他各成分ROAV（表3）。通常ROAV≥1的成分为关键风味物质，在3 种茶汤中共有12 种，即正壬醛M、1-辛烯-3-醇、戊醛M和戊醛D、己醛M和己醛D、正辛醛、丁醛、2-甲基丁醛D、异戊醛M和异戊醛D、1-辛烯-3-酮，推测它们为茶汤风味形成的主要挥发性成分，除1-辛烯-3-醇外，其余11 种为3 种茶汤共有关键成分，共同赋予文冠果叶绿茶茶汤清甜香、花果香及油脂香的香气特征。此外，0.1≤ROAV＜1的挥发性成分共6 种（正壬醛D、庚醛M、庚醛D、(E)-2-己烯醛M、3-甲基-2-丁烯醛M、2-苯乙醛），对整体风味贡献较小，主要起到修饰的作用。

对12 种关键气味与10 个电子鼻传感器的响应值进行相关性分析，如图10所示，W5S、W1W传感器与正辛醛、异戊醛M、1-辛烯-3-酮均呈现极显著的负相关（ P ≤0.01）而与1-辛烯-3-醇呈现极显著的正相关（ P ≤0.01），说明这两种传感器能够特异性地区分“醛酮型”与“醇型”挥发性标志物。W2S、W3S传感器与戊醛M、戊醛D化合物之间具有明显的正相关性，表明它们对醛类物质有强烈的响应。W1S传感器与正壬醛M、己醛M呈现极显著负相关（ P ≤0.01），W2W传感器与己醛D、丁醛和2-甲基丁醛D等化合物呈现极显著负相关（ P ≤0.01），表明它们对“醛类”挥发物具有共同而稳定的识别特征。

06

结论

不同冲泡条件下文冠果叶绿茶茶汤的营养品质和风味特征存在明显差异。从营养品质角度来看，90 ℃浸泡30 min时总酚、可溶性糖和黄酮等物质溶出量较高，80 ℃浸泡360 min的茶汤在保持良好风味品质的同时也能显著提高游离氨基酸含量，长时间浸泡后茶汤营养物质会有不同程度下降，但其浸出率明显高于低温短时间浸泡，说明文冠果叶绿茶适合中高温、长时间冲泡。茶汤滋味差异主要体现在涩味回味、苦味和酸味等方面，其中80 ℃/360 min茶汤丰富性和鲜味值最大，90 ℃/30 min茶汤苦味及其回味最大，但涩味回味和酸味却最小，70 ℃/720 min茶汤甜味、酸味、涩味及其回味最大。另一方面，茶汤的滋味与营养成分含量密切相关，其中黄酮和总酚含量对茶汤品质的影响最大。从气味角度来看，中高温冲泡条件下茶汤的整体气味轮廓存在一定差异，共检测到66 种挥发性物质，差异挥发性化合物有戊醛、戊醇、乙酸甲酯、异戊醛和己醛等21 种，关键挥发性化合物有正壬醛M、1-辛烯-3-醇、戊醛、正辛醛、丁醛和2-甲基丁醛D等12 种，这些物质的含量高低与冲泡条件密切相关。总之，不同冲泡条件下的茶汤品质和风味各有差异，综合考虑，建议90 ℃/30 min推荐为文冠果叶绿茶的日常饮用冲泡条件。

作者简介

通信作者：

任海伟 教授

兰州理工大学生命科学与工程学院 院长

任海伟，博士（后），教授，博士生导师，现为兰州理工大学生命科学与工程学院院长，甘肃省食药资源开发与生物制造行业技术中心主任。甘肃省领军人才，首批陇原青年英才，甘肃省青年教师成才奖获得者，甘肃省高等学校创新创业教育名师，陇原青年创新创业人才，第十五批“西部之光访问学者”，中科院“西部青年学者”，甘肃省科技特派员，甘肃省首批知识产权专家库专家，甘肃省省级食品检查员，金城首席科普专家。兼任中国治沙暨沙业学会文冠果及木本油料专业委员会副主任委员，中国食用菌协会羊肚菌产业分会副主任委员，《食品工业科技》青年编委，《食品研究与开发》《保鲜与加工》编委，甘肃省黄河流域生态保护和高质量发展专家库专家等。主持完成国家自然科学基金、中国博士后科学基金（特别资助和一等面上资助）、甘肃省自然科学基金重点项目等20余项课题，参与国家863计划、国家国际科技合作专项等课题5 项，公开发表学术论文120余篇，其中SCI/EI收录50余篇，授权发明专利16 件，授权实用新型专利和软件著作权40余件，获甘肃省科技进步二等奖、甘肃省教学成果二等奖、甘肃省高等学校科学研究优秀成果一等奖、甘肃省高校教师教学创新大赛二等奖等奖励。

第一作者：

朱鸿鹂 硕士研究生

兰州理工大学生命科学与工程学院

朱鸿鹂，硕士研究生在读。兰州理工大学生命科学与工程学院生物与医药专业。研究方向：西部特色资源开发与功能评价。

引文格式：

朱鸿鹂, 杨佳弋, 刘美琪, 等. 冲泡条件对文冠果叶绿茶茶汤品质影响[J]. 食品科学, 2026, 47(1): 166-176. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250804-020.

ZHU Hongli, YANG Jiayi, LIU Meiqi, et al. Effects of brewing conditions on the quality of Xanthoceras sorbifolium leaf green tea infusion[J]. Food Science, 2026, 47(1): 166-176. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250804-020.

实习编辑：安宏琳；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。

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