大红袍茶中矿物元素的溶出行为、其与风味品质的关联及茶汤对膳食参考摄入量的潜在贡献

《Foods》：Dissolution Behavior of Mineral Elements in Dahongpao Tea, Its Association with Flavor Quality, and Potential Contribution of Infusions to Dietary Reference Intakes

　　

矿物元素影响茶叶的营养和风味品质，但目前缺乏关于大红袍茶中矿物元素溶出行为及其与挥发性成分、滋味特征关联的系统研究，也缺乏茶汤对不同人群矿物质摄入贡献的证据。研究人员对九份大红袍茶样品进行五次冲泡，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定11种元素并进行一级动力学拟合；采用电子鼻分析挥发性成分谱，采用电子舌分析滋味属性；依据《中国居民膳食营养素参考摄入量（2023版）》（DRI）估算茶汤对膳食参考摄入量的贡献。结果表明，电子鼻分析显示九份样品的挥发性化合物类别存在明显差异，其中宽范围（broad range）和硫-有机类（sulfur–organic）化合物的响应强度最高。电子舌分析显示九份样品的滋味轮廓差异明显，尤其在涩味、鲜味和甜味方面。溶出行为上，镁（Mg）的溶出率最高（67.24%–70.94%），铁（Fe）、钙（Ca）、钾（K）和锌（Zn）均低于10%；溶出遵循一级动力学，除Fe外，元素总溶出量与总含量相关。整合元素数据与挥发性及滋味特征的网络分析表明，Mg和Mo含量与多个挥发性类别（如sulfur–organic、broad range）呈正相关；Ca、Mg和Fe溶出率与丰富度和回味-A（aftertaste-A）显著相关，Mo与酸味、咸味呈负相关。贡献评估显示，仅Ca、K、Mg和Se可通过饮茶获得少量补充，但所需茶叶量远超实际饮用量。综上，大红袍茶中元素溶出受冲泡次数和总含量共同调控，并存在复杂的元素–风味相互作用；茶并非主要矿物质来源，饮茶量应根据年龄和生理状态个体化调整。

《Foods》发表的这篇论文以武夷山产区的九份大红袍成品茶为对象，系统研究了11种矿物元素在五次冲泡中的溶出行为及其与风味品质的关联，并评估了茶汤对不同人群膳食参考摄入量的潜在贡献。

研究背景方面，茶叶品质和健康效应受矿物元素影响。已有研究表明，矿物元素不仅参与茶树生长发育和次生代谢调控，还可能通过影响茶汤中化学成分的释放与相互作用而改变滋味和香气。大红袍作为武夷岩茶的代表，具有独特的焙火工艺和紧实外形，可能表现出不同于其他茶类的元素溶出特征。然而，关于大红袍茶多元素系统分析、多次冲泡溶出行为、元素–风味相互作用以及人群贡献评估的系统研究仍较缺乏。为此，研究人员开展了本研究。

研究材料为2025年10月采自中国武夷山香江茶业有限公司的9份大红袍成品茶样（D1–D9），鲜叶于2025年5月采摘并采用相同工艺加工，样品来自三个不同产地的九个茶园，每份设三个独立生物学重复。主要技术方法包括：采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定茶叶及茶汤中Ca、K、Na、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn、Se、Cr、Mo共11种元素；采用电子鼻获取9类挥发性成分响应；采用电子舌获取9种滋味属性；采用一级动力学模型拟合累计溶出曲线；通过Pearson相关网络分析元素含量、溶出率与挥发性成分和滋味属性的关联；依据2023版《中国居民膳食营养素参考摄入量》计算各人群适宜饮茶量。

研究结果如下。

挥发性特征分析：电子鼻测定显示，九份样品在硫-有机类（sulfur–organic）和宽范围（broad range）等9类传感器响应上存在明显差异，各样品的优势挥发性类别不同，表明样品具有一定代表性。

滋味特征分析：电子舌结果显示，九份样品的酸味、苦味、涩味、鲜味、丰富度、咸味、甜味等9种滋味属性存在差异，其中涩味、鲜味和甜味的差异尤为突出。

元素含量与五泡溶出特征：ICP-MS测定表明，K和Ca含量最高，Mg、Fe、Zn、Mn、Cu居中，Na、Se、Cr、Mo最低。五次冲泡中，各元素溶出量随冲泡次数呈先增后降趋势，多数元素在第二泡（T2）达到峰值；Mg溶出率最高（67.24%–70.94%），Na、Cu、Mn、Mo均高于25%，Se、Cr介于15%–26%，Fe、Ca、K、Zn低于10%。

溶出动力学与含量–溶出关系：一级动力学拟合显示，11种元素的累计溶出率均符合一级动力学模型（R²=0.93–1.00，p<0.05）；Mg、Ca、Cu的速率常数k较小（约0.032–0.034），K、Na、Mo的k较大（约0.087–0.089）。线性回归显示，除Fe外，其余10种元素五次冲泡总溶出量与茶叶总含量呈显著正相关（R²=0.44–0.98，p<0.05）；Fe因易与茶多酚形成稳定不溶性络合物而例外。

元素–风味关联网络：相关网络分析显示，Mg和Mo总含量与sulfur–organic、broad range等多个挥发性类别正相关，而与芳香类（aromatic）负相关；Ca、K、Zn、Cu、Mn、Cr等与多种挥发性类别呈负相关，构成抑制性元素簇。滋味方面，Ca溶出率与咸味、酸味正相关，与苦味负相关；Mg溶出率与丰富度、回味-A正相关；Fe和Se与丰富度、回味-A、涩味正相关；Mo与酸味、咸味负相关，与甜味、鲜味、涩味正相关。Mg在溶出率与总含量两个维度上与回味-A和丰富度的相关方向相反，提示可溶部分与总储备可能通过不同机制影响风味。

人群适宜饮茶量评估：基于中国居民膳食参考摄入量，评估显示0–3岁婴幼儿各元素均不宜通过饮茶补充；4–17岁青少年可少量补充Ca、K、Mg、Se，但所需茶量为121.54–3812.70 g/d；成年男性和女性可补充Ca、K、Mg、Se，部分年龄段男性还可补充Zn，但除Mg（77.42–143.59 g/d）外所需量均远超实际饮茶量；孕妇和哺乳期妇女对Fe、Zn、Cu需求增加，但通过饮茶补充所需量仍很高，不能作为主要途径。

讨论部分指出，K、Ca高含量与茶树富集特性有关；Mg高溶出率源于其作为叶绿素中心离子，在加工中随叶绿素降解而释放为游离态；Fe、Ca、K、Zn的低溶出率与其赋存形态及茶多酚、细胞壁结合有关。一级动力学特征反映扩散控制的溶出过程。除Fe外，总含量是溶出量的主要预测因子。元素与风味的显著相关仅为探索性结果，不证明直接因果机制。人群评估表明，茶作为矿物质补充来源的作用有限，不应夸大其营养价值。

结论翻译：本研究系统考察了大红袍茶中11种矿物元素的含量、五次冲泡过程中的溶出规律、溶出动力学特征及其与挥发性成分和滋味特征的相互作用，并评估了不同人群的适宜日饮茶量。结果表明，K和Ca在大红袍茶中含量最高，Mg溶出率最高，Fe、Ca、K和Zn溶出率最低；所有元素的累计溶出量均符合一级动力学模型；除Fe外，元素总溶出量与茶叶总含量显著正相关。相关网络分析显示，Mg、Mo等元素与多类挥发性成分广泛关联，Ca、Mg、Fe可能对丰富度和回味-A等滋味属性具有调节作用。人群评估表明，仅Ca、K、Mg和Se可通过饮茶得到少量补充，但所需茶量远超日常饮用量，因此不建议将茶作为多数矿物元素的主要膳食来源。该研究为理解大红袍茶矿物元素释放行为及其对茶汤风味的潜在贡献提供了重要基础；但相关网络分析仅为初步探索，缺乏元素与风味化合物直接因果关系的实验验证，未来需结合体外消化模型、感官添加实验和大规模膳食调查进一步验证。