同一片叶子，为何能泡出千种滋味？Knowable Magazine

从茶树生长的一方水土，到茶叶萎凋、发酵的道道工序，无数细节共同雕琢着这款传世饮品的分子肌理与风味灵魂。而科学家正在逐一解开它们的秘密。

图源：Unsplash / Manki Kim

想来一杯好茶吗？

茶，是仅次于白开水的全球最受欢迎饮品。无论是抹茶、伯爵茶还是乌龙茶，皆源自同一种植物的叶片——山茶科山茶属的茶树（Camellia sinensis）。（严格来说，除此以外的类茶饮品，均应归为花草茶或草本茶饮。）

一株茶树，竟能孕育出色彩纷呈、品类繁多的茶饮：绿茶、红茶、黄茶、白茶，以及各类细分茶款。韩国光州全南国立大学的代谢组学专家洪荣植（Young-Shick Hong）教授表示，茶叶中含有成百上千种不同分子，共同赋予茶汤独特的香气、口感，以及潜在的健康益处。

所有正宗茶叶均取自灌木茶树（Camellia sinensis，上图所示）的叶片，而花草茶或草本茶则由多种植物原料制成。CREDIT: KÖHLER’S MEDIZINAL-PFLANZEN 1887 / PUBLIC DOMAIN

加拿大魁北克省蒙特罗伊市一茶饮品牌的产品研发与创新总监凯莉·米勒（Kelly Miller）坦言，直到不久前，学界对这些茶叶分子的认知仍十分有限，甚至存在不少谬误。如今，得益于先进的科学技术手段，科学家得以更深入地解析茶叶中的分子世界。

“我们终于能探究其中的细微之处，这实在令人振奋。”米勒说道。

这些研究揭示出：茶与葡萄酒颇为相似，每一种茶、甚至每一批次茶叶的分子特征，都会受到生产全流程的影响——从茶树生长的土壤，到茶叶干燥、揉捻、烘焙的制作工艺，无一例外。而这些分子差异，恰恰对应着饮茶者所追求的口感特质。以洪教授为例，他便偏爱一款选用韩国济州岛早春头采嫩芽制成的茶品。

五千年流转，育万千茶韵

茶树是一种常绿灌木，约五千年前在中国被人类驯化栽培。如今，茶树已在数十个国家落地生根，并培育出繁多的栽培品种。茶农可种植口感清甜的中国种茶树（sinensis），或是风味浓郁的阿萨姆种茶树（assamica），两大品类下又细分出诸多特色栽培种与杂交品种。

种植方式能进一步左右成品茶的品质：茶农可选择向阳或遮阴种植，采摘鲜嫩芽头或是成熟老叶。而茶叶加工环节的选择更为丰富：萎凋、揉捻、研磨，乃至借助微生物进行发酵（详见信息图示）。“制茶的选择繁复，每一步细微操作，都会引发连锁反应。”米勒形容道。

为了全面厘清气候、工艺等因素对茶叶内含物质的影响，科学家借助代谢组学技术——全面分析生物细胞或组织中可检测的所有代谢产物，包括糖类、氨基酸、有机酸等化合物。如今，多种技术手段可精准检测茶叶中的各类分子，让科学家得以对比不同产地、季节、工艺的茶叶差异。

产地对茶的影响，正如风土条件之于葡萄酒，米勒称之为“如同指纹一样独一无二”。在一项研究中，洪教授与团队采集了中、日、韩三国的281份绿茶样本，分析其代谢产物。研究人员先将茶叶研磨、加水萃取关键分子，再通过核磁共振波谱法进行分析——该技术可根据原子核心结构在磁场中的响应，识别分子构型。

制茶人对茶叶的不同处理方式，造就了丰富多样的茶类。仅经简易萎凋便可制成白茶；而通过氧化、发酵等后续工序，则能形成其他多种茶品。每一道工序，都会改变茶叶中的内含物质，并最终影响茶汤的口感与感官体验。

综合所有代谢产物数据，团队发现三国茶叶的分子图谱截然不同，这大概率源于栽培品种与气候的差异。比如，韩国绿茶的咖啡因与糖类含量高于中国绿茶，但茶氨酸含量更低。茶氨酸是一种对茶汤风味至关重要的氨基酸，米勒将其滋味描述为“鲜爽回甘”，堪比新鲜田园番茄的清甜，能有效平衡儿茶素带来的苦涩感，而儿茶素正是茶叶中的另一类核心分子。

茶树的溯源历史，也镌刻在其代谢组之中。在韩国，部分茶种源自中国，另有一些则由日本传入。科学家发现，这些引种至韩国的茶树，与中、日原产品种在分子层面存在显著相似性。

研究团队还发现，即便相邻产区的茶叶，代谢组也存在差异。例如，中国杭州与余杭两地相距仅约16公里，所产茶叶的分子特征却各不相同。

海拔亦是关键因素。另一支科研团队采用质谱分析法，解析了中国云南省不同海拔产区的茶叶——该技术将分子转化为带电粒子，通过测量其质量确定物质种类。结果显示，低海拔茶叶富含儿茶素、咖啡因等苦涩物质，香气偏青草香；而高海拔茶叶口感更为甘甜。

米勒解释，高海拔茶的独特风味，是多重环境因素共同作用的结果：气温更低、茶树生长更缓慢，且啃食叶片的虫害更少。咖啡因等苦涩物质本是茶树的天然防虫机制，高海拔地区虫害稀少，茶树便无需合成大量咖啡因。这也是产自喜马拉雅山东麓、海拔高达2100米的大吉岭好茶，能绽放清雅花香与果香，苦涩感极淡的原因。

光照与遮阴条件同样影响风味。以抹茶为例，其原料茶树在采摘前需经数周遮阴培育，此举会降低苦涩的儿茶素含量，却能提升鲜亮的叶绿素水平；同时，茶氨酸含量也会显著增加——因为阳光通常会促使茶氨酸转化为其他代谢产物。

洪教授主导的一项代谢组学研究显示，遮阴环境总体上能提升茶叶氨基酸含量，但会降低葡萄糖等糖类物质。这是因为缺乏光照的茶树光合作用减弱，无法将光能充分转化为糖分；而为适应遮阴环境，茶树会分解叶绿体中的蛋白质，进而生成氨基酸。中国合肥安徽农业大学茶与食品科技学院的化学家张梁指出，其中茶氨酸与谷氨酸对滋味影响最为显著，赋予茶汤鲜爽清冽的口感。

千般工艺，酿万种茶香

从鲜叶采摘开始，加工环节便会极大地改变茶叶的分子构成与最终风味。不同的加工工艺，能让同一片鲜叶化身清香绿茶、醇厚红茶，或是其他品类的茶品。

“制茶的每一步，都会改变茶叶的代谢组，进而改变风味。”洪教授在2025年《食品科学与技术年度综述》中详细阐述了茶叶代谢组学的研究成果。

制茶的第一步通常是萎凋，即让鲜叶自然失水。看似简单的萎凋，却作用显著：它启动了茶叶成分与氧气的反应，降解叶绿素，提升咖啡因含量，同时催生芳香物质。

萎凋之后的工艺选择，直接决定了茶类归属。以绿茶为例，鲜叶采摘后需迅速高温杀青，阻止分子与氧气发生反应；而红茶则相反，鲜叶经揉捻破损细胞壁，使氧气充分作用于内部分子。米勒提到，这一过程也会让咖啡因在冲泡时更易析出，这也是她偏爱红茶提神效果的原因。

在一项研究中，科研人员分析了红茶制作各阶段的代谢组变化，发现揉捻与萎凋前后变化最为剧烈，涉及超百种化合物的改变。比如，刚完成萎凋的鲜叶，部分糖类与儿茶素含量下降，氨基酸含量则有所上升。

研究还发现了从鲜叶到成品红茶的精准代谢变化：多种氨基酸含量持续升高，形成蜂蜜与玫瑰香气的芳香物质增多，且新增八种此类分子；与此同时，十九种青草香分子的浓度显著降低。

解码茶叶的健康密码

茶不仅香气馥郁、滋味醇和，更被普遍认为具有健康益处。常饮茶与降低心血管疾病、痴呆症风险，乃至延长寿命相关联。但此类研究多基于动物实验或大规模人群观察，科学家往往无法精准知晓受试者的饮茶种类，也难以排除饮食、生活习惯等其他干扰因素。

美国芝加哥西北大学范伯格医学院的营养科学家玛丽莲·科内利斯（Marilyn Cornelis）认为，代谢组学能为相关研究提供新方向，锁定那些与健康功效相关的特定分子。“这些代谢组学研究意义非凡，它们能发现茶叶中那些我们此前未知、或是在加工过程中生成的化合物。”

众所周知，苦涩的儿茶素是具有抗氧化、抗炎功效的活性物质；科内利斯指出，茶氨酸则能缓解压力与焦虑。这也解释了为何茶与咖啡同样含咖啡因，一杯热茶却能让人倍感舒缓。

茶氨酸、咖啡因、儿茶素，只是茶叶众多代谢产物中的冰山一角。张梁表示，仍有大量茶叶化合物尚未被人类认知。但如今，依托代谢组学，我们正逐渐揭开茶树深藏的分子奥秘。我们不妨举杯细品，尽享这杯自然与科学交融的佳茗。