兒茶素呈味特性及其感官分析方法研究進展

張英娜，嵇偉彬，許勇泉，尹軍峰

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兒茶素呈味特性及其感官分析方法研究進展

張英娜1, 2，嵇偉彬1, 2，許勇泉1*，尹軍峰1

1. 中國農業科學院茶葉研究所，國家茶產業工程技術研究中心，農業部茶樹生物學與資源利用重點實驗室，浙江省茶葉加工工程重點實驗室，浙江杭州 310008；2. 中國農業科學院研究生院，北京 100081

滋味是茶湯最重要的品質特征，綠茶茶湯滋味主要由多酚類、咖啡堿、氨基酸、碳水化合物和金屬離子等共同作用形成。多酚類是綠茶茶湯中最主要的滋味物質，兒茶素又是多酚類物質的主體成分。兒茶素組分是茶湯苦味與澀味的主要貢獻物質，不同兒茶素種類和含量的組合形成了茶湯不同的苦澀味強度，并影響茶湯整體風味。現階段對于茶湯滋味評價主要是采用人體感官分析，感官分析在食品風味評價上具有不可替代性。本文就綠茶茶湯中兒茶素呈味特性、滋味物質間互作及滋味物質感官分析方法3個方面的研究進展進行綜述，旨在完善兒茶素呈味及其互作理論體系，為感官分析方法在滋味物質呈味特性中的應用奠定基礎。

綠茶茶湯；滋味物質；滋味互作；感官分析方法

茶葉的主要價值在于飲用，故滋味是茶湯最重要的品質特征[1]。食品的風味主要包括3個方面：氣味（smell）、滋味（taste）及感官刺激（irritating stimuli）；其中氣味由揮發性物質（分子量＜400?Da）引起，滋味由非揮發性物質（分子量為100~20?000?Da）引起，而刺激物（分子量類似揮發性物質）既可刺激口腔也可刺激鼻腔[2]。茶湯滋味主要由茶葉中的多酚類、咖啡堿、氨基酸、糖類和果膠等可溶性成分決定[1]。茶多酚是茶湯可溶性成分中十分重要的一類物質，占茶葉干重的18%~36%，其中兒茶素占茶多酚總量的70%~80%[3]。兒茶素為黃烷醇類物質，是一類2-苯基苯并吡喃的衍生物[3]；其中EGCG的含量最高，其次為ECG、EGC、EC 3種表型兒茶素，表型兒茶素約占兒茶素總量的70%[3]；另外C在兒茶素中也有一定的比重，在某些茶葉中其含量甚至超過EC；GCG的含量則相對較少[4-6]。Chen等[7]對瓶裝及罐裝茶飲料中的兒茶素進行了測定，結果發現在茶飲料中GCG的含量很高，甚至達到兒茶素總量的50%，他們推測可能是由EGCG受熱異構化形成。綠茶是不發酵茶，其溶液體系相對簡單，故探明綠茶茶湯滋味組成對進一步研究其他茶類滋味品質有重要的參考意義。本文就綠茶茶湯中兒茶素呈味特性、滋味物質間互作及滋味物質感官分析方法3個方面的研究進展進行綜述。

1 兒茶素的呈味特性

兒茶素是茶多酚類的主體物質，其味感上主要表現為苦澀味[8]。苦味與酸、甜、咸味一樣屬于一種味覺，苦味物質被味蕾細胞上的苦味受體識別，產生電化學信號，進一步通過神經元傳遞至大腦味覺區域形成味感[9]。而澀味與辣、麻味一樣屬于觸覺，它是由于多酚類與人唾液中富含脯氨酸的一類蛋白質通過氫鍵或疏水作用結合，刺激口腔中的機械感受器，經三叉神經傳導在大腦皮層形成起皺粗糙的復合感覺[10]。

1.1 綠茶中兒茶素組分含量及其閾值

茶湯滋味是由人體感官對茶湯水溶性物質呈味特征的綜合判定，這些物質涵蓋多酚類、生物堿類、氨基酸類、碳水化合物類、有機酸類等多種類別。綠茶中的兒茶素類與黃酮類、酚酸及縮酚酸類等多酚類對茶湯的苦味和收斂性產生主要影響[11]，不同的滋味物質有著各自的味感，在不同濃度時呈不同的強度，并由于其各自的味感閾值及在茶湯中含量的不同而對茶湯滋味構成有著不同程度的貢獻。

兒茶素具有多種結構及相對應的異構體，茶葉中主要存在的8種兒茶素結構式如圖1所示[3]。不同的兒茶素具有不同的苦澀味閾值。Scharbert等[8]采用感官審評的方法得到了茶葉中8種兒茶素的澀味閾值（表1），同時他們認為EGCG的苦味閾值高于澀味閾值，為380?μmol·L-1，EC和GCG的苦味閾值與澀味閾值相同。Dot值（Dose-over-Threshold，濃度/閾值）為滋味物質貢獻度的一種表征方式，Dot值大于1表示滋味物質對茶湯呈味有顯著貢獻[8,10]。對95個綠茶樣采用標準審評法沖泡的茶湯所測的兒茶素含量如表1所示，結合Scharbert等[8]所得的兒茶素澀味閾值，可知EGCG的澀味Dot值下限大于3，EGC、ECG、EC、GCG的Dot值上限大于1，對茶湯滋味貢獻較大，而GC、CG、C的Dot值上限小于0.5，對茶湯滋味貢獻較小。

1.2 兒茶素單體呈味

Robichaud等[15]的研究認為苦澀味強度隨兒茶素濃度增加而呈線性增強，且兒茶素的苦味強于澀味，苦味增強的速率大于澀味；在時間-強度檢驗（TI）中，隨濃度的增加，兒茶素苦澀味到達最大強度所需的時間（Tmax）基本不變，而苦澀味最大強度（Imax）及持續時間（Ttot）都隨著濃度的升高而增加。Thorngate等[12]用TI法對兒茶素的兩種立體異構體的呈味進行了比較，發現EC和C的Tmax值相似，但EC的Imax和Ttot值大于C。Kallithraka等[13]的研究同樣發現相同濃度下的EC比C有更強的苦澀味。Narukawa等[14]研究指出相同濃度下4種兒茶素滋味強度順序為ECG＞EGCG＞EC＞EGC，且這4種兒茶素的滋味強度都隨濃度的升高而增加；同時他們認為4種表型兒茶素都具有苦澀味，其中EGCG的苦味強于澀味，EGC的澀味強于苦味，ECG的苦澀味相當。Peleg等[16]研究了兒茶素單體、二聚體及三聚體的滋味，結果發現隨聚合度的增加，苦味的Imax和Ttot值降低，而澀味的Imax值增加。

表1 綠茶中兒茶素組分含量及澀味閾值

施兆鵬等[17]根據兒茶素各組分的呈味特性，推導出了兒茶素苦澀味指數的經驗公式：=[(-)-EGCG＋(-)-EGC＋(-)-ECG＋(±)-GC]/[(±)-C＋(-)-EC]，認為酯型兒茶素增加、非酯型兒茶素降低是導致茶湯苦澀的重要原因。金孝芳[18]根據各兒茶素單體的閾值，使用總EGCG當量來表征綠茶茶湯的澀味強度，公式為：TEGCGE(μmol·L-1)=C+190×(A/520+B/410+D/930+E/390+F/260)，式中A~F分別為EGC、D-C、EGCG、EC、GCG、ECG的含量；但該公式需要建立在各兒茶素單體的澀味隨濃度呈線性增長且各自的增長幅度和初始澀味值相同的基礎上方可成立。徐文平等[19]通過對EGCG單體的感官評價，建立了其苦澀味強度的函數模型：苦味強度=－2.5565＋12.9815/{l＋Exp[－(EGCG－787.6031)/ 550.5161]}，澀味強度=－2.0502＋12.3532/{l＋Exp[－(EGCG－782.5356)/491.0218]}，其中EGCG質量濃度單位為μg·mL-1。Yu等[20]用逐步向前回歸法得到了綠茶中兒茶素澀味強度的函數模型：澀味強度=1.38＋0.00775×EGCG＋0.161×CG－0.00902×GC－0.00084×EGCG×GC，其中兒茶素含量的單位為mg·L-1。

另外，Zhang等[21]研究認為EGC和EC在具有苦澀味的同時還具有回甘特性，茶湯中EGCG和ECG含量降低、EGC和EC含量升高可導致茶湯回甘特性增強。

1.3 影響兒茶素呈味的因素

茶湯中影響兒茶素呈味的因素有很多，包括兒茶素單體間的滋味互作，與茶湯中其他滋味物質的呈味互作，以及與環境因素的互作等。Zhang等[21]研究認為EGCG和EGC、EC兩兩混合后，溶液的苦澀味增強，且EGCG可減弱EGC和EC的回甘；咖啡堿對EGC和EC的苦味有明顯的增強作用，但對澀味的影響不明顯，同時咖啡堿可增強它們的回甘特性；茶氨酸使EGC的苦澀味減弱的同時對回甘有少許增強作用，使EC的苦味減弱的同時對澀味和回甘具有增強作用。Yin等[22]研究認為Ca2+可增強EGCG的澀味，削弱其苦味；EGCG和咖啡堿產生協同效應而增強彼此的苦澀味。Peleg等[23]揭示了兒茶素與檸檬酸間的滋味互作關系，發現檸檬酸可顯著增強EGCG的澀味，他們推測pH的降低對多酚類物質和唾液蛋白的親和力具有增強作用。Ishikawa等[24]認為蔗糖可以降低多酚類物質的澀味強度及持續時間，同時他們認為口腔唾液流速會影響酚類物質澀味強度的感知，在對同一酚類溶液的滋味進行感官評價時，相比高流速組的評價員，低流速組的評價員認為其具有更大的澀味強度和更長的持續時間。

徐文平等[19]研究了EGCG與蘆丁、咖啡堿之間的滋味互作關系，發現蘆丁對EGCG的苦澀味沒有明顯的影響，而EGCG和咖啡堿之間存在明顯的滋味互作關系：EGCG和咖啡堿的混合液的苦味強度比兩者中的任一者高，但卻比兩者相加的苦味值低，而且本身沒有澀味的咖啡堿可以增強EGCG的澀味，且這種增強作用隨咖啡堿濃度的升高而增大；他們用數學函數擬合了這兩者間的苦澀味互作關系，認為苦味強度=(1.783?777?872?9－0.000?506?078?6－0.002?4996006－0.000?001?248?02＋0.000?000?007?93)/ (1－0.000?921?564?8＋0.000?000?477?32＋0.001?962?212?1＋0.000?002?056?22)，澀味強度=－7?945.258?431＋0.001?36＋4?643.616?368ln()－1?014.822192[ln()]2＋98.234?718?92[ln()]3－3.549?680?803[ln()]4，其中為咖啡堿的濃度，為EGCG的濃度，單位均為μg·mL-1。Yu等[20]認為EGCG的苦味受到咖啡堿、谷氨酸、天冬氨酸的共同影響，導出了茶湯苦味的量化公式：苦味=1.37＋0.004?21×咖啡堿＋0.000?859×EGCG＋0.000?587×谷氨酸＋0.000?308×谷氨酸×EGCG－0.003?35×天冬氨酸－0.001?27×天冬氨酸×谷氨酸，其中化合物含量的單位為mg·L-1。

2 滋味物質間的味感互作

2.1 滋味物質間的味感互作方式

各滋味物質存在于同一溶液體系中時，會產生呈味互作效應，互作的方式主要分為3種：滋味物質本身的化學作用（Chemical interactions），一種滋味物質對另一種滋味物質在口腔味覺感受器信號傳導層面的影響（Oral physiological interactions），兩種滋味物質在大腦皮層認知層面的影響（Cognitive interactions）[25-26]。Kroeze等[27]曾對蔗糖和NaCl抑制鹽酸奎寧苦味的作用方式進行過研究，分兩組試驗進行對比，第一組試驗中將鹽酸奎寧與蔗糖或者NaCl混合后滴于舌苔上；第二組試驗中，他們將舌苔分為兩半，一半滴加鹽酸奎寧，另一半滴加蔗糖或者NaCl。然后將這兩組試驗的苦味抑制結果進行對比，發現鹽酸奎寧與蔗糖的互作在兩組試驗中無差異，而第一組試驗中的NaCl對鹽酸奎寧苦味的抑制作用要顯著強于第二組試驗，故可以得知，蔗糖對鹽酸奎寧苦味的抑制方式為上述第三種方式即大腦皮層認知層面的互作（不受兩種物質是否直接接觸影響），而NaCl對鹽酸奎寧苦味的抑制方式還包括上述第一種或者第二種方式，即物質間的化學互作或者細胞層面的口腔外圍效應（兩種物質直接接觸的互作效應更強）。陳宗道等[28]的研究認為，酸可降低磷脂膜表面的金屬離子濃度，從而抑制苦味；氨基酸對苦味的抑制機制與味盲患者的生理機制相似，可加強苦味受體穴位表面的金屬離子與蛋白質的絡合程度，使其難以被苦味劑打開。Narukawa等[29]采用動物實驗研究表明，葡糖酸鹽是通過對小鼠味覺神經活動的減弱來達到降低鹽酸奎寧苦味的目的。滋味物質的互作結果主要表現為滋味協同、加和或者抑制，互作結果不僅取決于物質本身，也同樣取決于兩種物質混合時自身的濃度[30-32]。另外，有學者研究表明，n種滋味物質在其閾值濃度水平混合時，其閾值也會相應降低，約降低至其原有閾值濃度的1/n[33-34]。

2.2 基本味物質間的相互作用

國內外學者對4種基本味（酸、甜、苦、咸）的滋味物質之間的相互影響有一定的研究，另外在物質的澀味互作方面也有少量報道。Lawless等[32]研究發現，明礬和沒食子酸的混合物表現為混合抑制，其澀味感和收斂性均比其中任何一種單組分的強度低；檸檬酸也可降低明礬、沒食子酸和兒茶素的澀味感。Brannan等[30]研究了澀味物質（明礬和單寧）與基本味物質（蔗糖、氯化鈉、檸檬酸、咖啡因）間的相互作用，發現高濃度下的單寧的苦味可在添加蔗糖、氯化鈉、檸檬酸后減弱；蔗糖、氯化鈉和高濃度的咖啡堿可減弱高濃度下明礬的酸味。高濃度下明礬的甜味可在添加檸檬酸或氯化鈉后減弱。Rose等[31]研究發現，蔗糖和氯化鈉均可減弱檸檬酸的酸味；檸檬酸可減弱蔗糖的甜度，低濃度的氯化鈉可增強蔗糖的甜度；蔗糖可減弱氯化鈉的咸度，酸可明顯增加其咸度。Keast等[26]對酸、甜、苦、咸4種基本味之間的互作關系作了綜述總結，結果如圖2所示，不同味感間因物質、濃度差異，呈現不同的互作效果。

2.3 茶湯中滋味物質的相互作用

Yin等[22]對茶湯中主要存在的EGCG、咖啡堿、茶氨酸、蔗糖這4種物質間的呈味影響作了相應研究。結果表明，EGCG與咖啡堿之間存在苦味協同作用，且咖啡堿可增強EGCG的澀味；茶氨酸可增強EGCG的苦味，對其澀味有減弱作用；蔗糖可降低EGCG的苦澀味，EGCG也會降低其甜味；茶氨酸可少量降低咖啡堿的苦味，咖啡堿可明顯增強茶氨酸的鮮味，但會少量降低其甜味；蔗糖會增強咖啡堿的苦味，咖啡堿也會少量增強蔗糖的甜味；茶氨酸和蔗糖間存在鮮甜味協同作用。徐文平等[15]通過對滋味物質的感官評價發現，蘆丁自身沒有明顯的苦澀味，但對咖啡堿的苦味有增強作用，對EGCG的苦味和澀味沒有明顯影響。Scharbert等[8]也同樣認為黃酮醇苷對咖啡堿的苦味有增強作用。施兆鵬等[17]指出，氨基酸可減弱茶湯的苦澀味，認為茶湯苦澀味=0.079×茶多酚＋0.047×兒茶素－1.364×氨基酸－2.093，其中化合物含量的單位為mg·g-1。

3 滋味物質的感官評定方法

感官分析是一種利用人的感覺器官作為“測量儀器”的食品風味評價技術[10]，它綜合了食品科學、生理學、心理學以及統計學的知識[35]，是一種對食品風味評價的科學手段。評價員、評價環境、評價方法是感官分析的三要素，這三者的合理掌控能夠較好地保證感官分析的準確度和有效性[10, 36]。感官分析方法可以被粗略地分為兩種：差別檢驗方式和描述性檢驗方式[35]。

3.1 差別檢驗

差別檢驗的方法主要有3種，分別為“A”-“非A”成對比較檢驗、二-三點檢驗、三點檢驗[35]。在成對比較試驗中，評價員會面對兩份溶液，需要在評價后指出哪份溶液的滋味更強；在二-三點檢驗中，評價員會面對3份溶液，其中兩份為不同的樣品，另外1份為對照，他需要指出樣品中的哪一份與對照最為相近；在三點檢驗中，評價員同樣會面對3份溶液，他需要指出哪兩份溶液最為相近或是指出哪一份溶液與其他兩份不同。

Narukawa等[29]在葡萄糖酸鹽對滋味物質的苦味抑制作用的研究中采用了成對比較檢驗，結果發現葡萄糖酸鹽可減弱鹽酸奎寧溶液的苦味強度，而對咖啡堿和柚皮苷溶液卻無此作用。Frank等[37]和Scharbert等[38]在對滋味物質的味感閾值進行檢測時采用了三點檢驗，即將滋味物質逐步對半稀釋后，與兩份空白對照溶液一起呈給評價員，讓評價員找出目標溶液，直到評價員無法正確辨別目標溶液。

3.2 描述性檢驗

描述性檢驗是對差別檢驗的進一步補充，可提供更多的滋味信息用于解釋溶液間的差異。在描述性檢驗中，受過訓練的評價員需要對食品進行滋味鑒別、強度定量及滋味描述，主要包括4種方式：風味描述法（Flavor Profile Method，FPM）、質感描述法（Texture Profile Method，TPM）、定量描述分析（Quantitative Descriptive Analysis，QDA）及范圍法（The Spectrum Method）[35]。其中，在得到評價數據時，FPM和TPM為經過評價小組成員討論后得出一致的結果，而QDA和范圍法則是通過不同的評價員各自得出評價值后取平均。在進行描述性檢驗時，需要先用滋味參照物對評價員進行訓練，同時采用規范的評分方法。

Frank等[37]在對評價小組成員進行訓練時，采用的滋味物質如下：甜味參照為蔗糖（50?mmol·L-1）和L-丙氨酸（15?mmol·L-1），酸味參照為乳酸（20?mmol·L-1），咸味參照為NaCl（12?mmol·L-1），苦味參照為咖啡堿（1?mmol·L-1）和鹽酸奎寧（0.05?mmol·L-1），鮮味參照為谷氨酸鈉（8?mmol·L-1），澀味參照為0.05%的單寧酸。Scharbert等[38]的研究中，訓練所用的滋味參照物基本與Frank等[37]的類似，但他們引入了一種新的澀感區別于單寧酸的起皺粗糙澀感，這種澀味為引起口干的柔和澀感，用槲皮素-3--β-D-吡喃半乳糖苷作為訓練物。徐文平等[19]的研究中所用的澀味訓練物為EGCG。

在對物質進行滋味強度的打分時，常采用排序法、量值法和線性標度法。徐文平等[19]通過量值法得到了溶液的滋味強度值，他們將苦味分為5個區間，分別為不苦（0~2分）、微苦（2~4分）、苦（4~6分）、很苦（6~8分）、極苦（8~10分）。Narukawa等[29]則采用的是線性標度法，通過在100?mm的線性標尺的合理位置上進行標記來評估每個溶液的滋味強度，線性標尺上標記的位置（標記到線性標尺下端距離的幾何平均值）是整個刻度長度的百分比：1.4，幾乎無法察覺；6.1，弱；17.2，中度；35.4，強；53.3，非常強；100，最強。而金孝芳等[39]對綠茶茶湯滋味強度的評價采用的是15?cm的線性尺度。

3.3 時間-強度檢驗

時間-強度檢驗（Time-Intensity Scaling，TI）是一種特殊的描述性分析，它可以表征一種滋味隨時間推移產生的強度變化。這種測量方法通常有3個參數：最大強度（Imax）、達到最大強度的時間（Tmax）、總持續時間（Ttot）[35]。Valentova等[40]通過時間-強度檢驗對溶液的澀味進行了評定，他們采用的具體步驟為：評價員首先攝入10~15?mL的溶液，用舌頭使溶液在口腔中來回移動，在2~3?s后記錄其澀味強度，5?s后咽下溶液并同時記錄澀味強度，以后每隔10?s記錄一次澀味強度，直到100?s后結束。Robichaud等[12]的研究中則令評價員攝入10?mL樣品，在20?s后吐出，定時記錄溶液滋味強度直到滋味不存在或其強度至少1?min內保持不變。Peleg等[16]所使用的方法為攝入15?mL樣品，10?s后吐出，定時記錄滋味強度。Thorngate等[13]在進行時間-強度測定時，溶液在口腔中的停留時間為7?s，間隔記錄滋味強度直到滋味消失。

3.4 其他滋味評價方法

3.4.1 半舌試驗

半舌試驗是成對比較試驗的一種延伸。Scharbert等[18]在評定澀味物質的閾值時，為避免澀味的記憶效應，采用了半舌法。半舌法的具體操作步驟為：將澀味溶液和純水各用滴管吸取1?mL，分別滴到舌頭的左半邊和右半邊，舌頭前后移動使溶液在口腔中翻滾30?s，辨別舌頭的哪一邊能感受到澀味[38]。

3.4.2 偏好性試驗

對溶液的偏好性試驗通常有兩種方法：人的主觀評價和動物行為實驗。Narukawa等[15, 29]的研究中，在對苦味溶液進行偏好性試驗時，首先令評價員選擇他們更喜好的溶液，然后進行－3~+3分的打分，－3分表示非常不愉悅，+3分表示非常愉悅；而后通過動物行為實驗檢驗溶液的適口性，具體方法如下：將小鼠單獨關在籠中，提供不同的兩份溶液，關養48?h，在24?h后轉換兩份溶液的位置以消除定位效應，最后計算兩種溶液各自的消耗體積與消耗的總溶液體積的比值，比值大說明具有更優的適口性。

4 展望

借助現有感官分析方法，兒茶素組分呈味特性研究得以開展，在科學性和客觀程度上有一定的保障。在兒茶素組分間以及與其他滋味物質間的呈味互相作用方面，國內外學者均有一定程度上的研究，主要包括以下兩個方面：一是不同互作方式，如協同、抑制和簡單相加作用；二是不同研究手段，如滋味物質的感官分析、引起的生物生理變化和物質本身的化學結構改變等。感官分析因其結果更為直截了當，且對食品風味評價的不可替代性而得到廣泛應用，但相比儀器研究其結果準確度相對較低，現有感官分析方法理論體系的建立（如三點試驗、風味輪評價等）對提高感官分析結果的準確度具有一定的幫助，但怎樣結合精密科學儀器建立以感官分析為輔，儀器檢測為主的食品風味評價方法體系值得深入探究。

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Rewiew on Taste Characteristic of Catechins and Its Sensory Analysis Method

ZHANG Yingna1, 2, JI Weibin1, 2, Xu Yongquan1*, YIN Junfeng1

1. Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences; Engineering Research Center for Tea Processing; Key Laboratory of Tea Biology and Resources Utilization, Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Tea Processing Engineering of Zhejiang Province, Hangzhou 310008, China. 2. Graduate school of Chinese academy of agricultural sciences, Beijing 100081, China

Taste is the most important quality characteristics of tea infusion. Green tea taste is formed by the interaction of polyphenols, caffeine, amino acids, carbohydrates and metal ions. Polyphenols are the main taste substances of green tea infusion, with catechins as the major components of polyphenols. Catechins are the main contributors of the bitterness and astringency of green tea infusion. Varied intensities of bitterness and astringency of green tea infusions were caused by the different compositions and interactions of catechins. Sensory analysis by human is still the major method for the taste evaluation of tea infusion, which is irreplaceable nowadays. This paper reviewed the taste characteristics of catechins, interactions of taste substances, sensory-analysis method of taste substances, which aimed to improve the theory system of the taste characteristics of catechins and their interactions, and to lay the foundation for the use of sensory-analysis method in relative studies.

green tea infusion, taste substance, taste interactions, sensory analysis method

TS272.5+2；TP391.41

A

1000-369X（2017）01-001-09

2016-09-18

2016-11-21

國家基金（31671861）、浙江省杰出青年基金（LR17C160001）、中國科協青托工程和中國農業科學院創新工程。

張英娜，女，碩士研究生，主要從事茶葉深加工方面的研究。

yqx33@126.com