柠檬泡水发苦通常与柠檬品种、处理方式或浸泡时间有关，主要涉及柠檬皮中的柠檬苦素、籽未去除或水温过高等因素。
部分柠檬品种如香水柠檬或未完全成熟的柠檬，果皮和果肉中天然含有较高浓度的柠檬苦素。这类物质在浸泡过程中逐渐释放，导致水味发苦。选择成熟度高的黄柠檬或去皮使用可减少苦味。
柠檬皮中的类黄酮化合物和精油成分在长时间浸泡后会溶出苦味物质。若切片时未彻底清洗表皮蜡质或农药残留，也可能加重苦涩感。建议用盐搓洗表皮后去皮，或缩短浸泡时间至15分钟内。
柠檬籽含有大量柠檬苦素前体物质，破碎后会释放强烈苦味。切片时未去籽直接冲泡，随着水温升高和浸泡时间延长，苦味成分会加速析出。冲泡前需仔细剔除所有籽粒部分。
超过60℃的热水会破坏柠檬细胞结构，促使果皮中的柚皮苷等苦味苷类物质大量渗出。冷水或温水浸泡能减缓苦味释放，同时更好保留维生素C。建议水温控制在40℃以下。
切开的柠檬长时间暴露在空气中，果肉中的多酚类物质会发生酶促褐变，产生苦涩代谢物。现切现泡、加盖密封冷藏可延缓该过程。已氧化的柠檬片不建议继续饮用。
为改善柠檬水的口感，可搭配适量蜂蜜或薄荷叶中和苦味，但需控制添加糖分摄入。胃肠敏感者应避免空腹饮用柠檬水，防止果酸刺激黏膜。日常建议选用新鲜成熟柠檬，切片后尽快冲泡，2小时内饮用完毕。若苦味伴随异常颜色或气味，可能为变质导致，须立即停止食用。
