茶饮料

中国是世界上最早利用茶的国家。茶叶富含营养,而且有提神、醒目、降压、强心、减肥等功效。2000多a的饮茶历史证明茶叶有益于人的健康和长寿。茶饮料20世纪70年代在日本、美国出现,并以强劲的发展势头抢占饮料市场。中国的茶饮料起步于80年代中后期,主要产品有茶汽水、茶可乐等。由于多种原因,在随后的几年对中国的饮料市场并没什么影响。近几年来,随着生产技术水平的进一步提高及市场对茶饮料产品的逐步接受,茶饮料品种日渐丰富多彩,现在市场上的茶饮料主要有调味茶(如菊花茶、柠檬茶、冰茶等)和纯茶(如乌龙茶、绿茶、红茶等)。虽然经过20多a的大力发展,茶饮料生产技术取得长足的进步,但在茶饮料生产中,混浊沉淀的产生、汤色的褐变和香气的恶化是三大技术难点[1],至今仍没有较完美的解决方法,其中混浊沉淀的产生是最关键的问题。

1 茶饮料混浊的形成原因

茶提取液在温度接近100℃时,茶红素、茶黄素、咖啡碱以游离状态存在,但随着温度的下降,茶多酚和咖啡碱会通过氢键的缔合而形成络合物。随着氢键缔合度的不断提高,络合物的粒径随之增大,当络合物粒径达到1～100nm时,茶汤表现出胶体特征。随着络合物粒径的胶粒增大就会产生絮凝甚至沉淀。 2 影响茶饮料混浊的因素

211 茶叶原料

不同茶类的成分不一样,形成茶混浊的速度和数量也不一样。

212 浸提用水所含有的矿物质

金属离子Ca2+、Mg2+、Fe3+

等与茶汤中的物质发生络合。

213 浸提时间

浸提时间长,容易产生茶混浊。

214 浸提温度

浸提温度高,提取的茶汤更易形成茶混浊。

215 浸提时的茶叶粒度

粒度越小,越易形成茶混浊。

216 茶饮料的浓度

茶饮料的浓度越高,越易形成茶混浊。

217 茶饮料的酸碱度

pH值高,不易形成茶混浊,但会促进茶多酚的氧化,影响品质。pH值等于4时形成的茶混浊量最多。

二、 沉淀物的形成机理

茶饮料沉淀物的主要成分是茶多酚、氨基酸、咖啡碱、蛋白质、果胶、矿物质等，这些物质在水溶液中发生一系列变化，主要是分子间的氢键、盐键、疏水作用、溶解特性、电解质、电场等的变化，从而导致茶汤沉淀.

一）氢键

当茶提取液温度较高时茶黄素、茶红素等多酚类物质与咖啡碱各自呈游离态存在，但当温度较低时茶黄素、茶红素及其没食子酸酯等多酚类物质的酚羟基可以分别与蛋白质的肽基、咖啡碱的酮氨基以氢键结合形成络合物，咖啡碱的酮氨基亦可以与蛋白质的肽基间形成氢键。茶多酚形成冷后浑的能力与其氧化程度呈正相关关系，咖啡碱形成冷后浑的能力与浓度呈正相关关系。茶叶中每分子表儿茶素没食子酸酯（ECG）与没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）有2个活性中心，一个为酰基，另一个为羟基苯，因此ECG与EGCG沉淀蛋白质的能力比较强[5]。

（二）盐键

茶叶中茶多酚、氨基酸、咖啡碱、碳水化合物、果胶、水溶性蛋白质等多种有机组分都可能与金属离子发生吸附或络合作用[2]。Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cr6+、Mn7+、Fe2+、Fe3+等22种金属离子可与茶汤组分发生络合或还原络合反应。Ca2+与茶汤组分反应生成低溶解度络合物，其溶解度及稳定性可随反应溶液pH值的升高而下降。Ca2+络合沉淀中的主要茶汤组分是茶多酚，其中以酯型儿茶素含量最高。另外氨基酸、咖啡碱、水溶性碳水化合物等组分本身并不能与Ca2+生成沉淀，它们是因茶多酚-钙络合物的吸附等共沉淀效应而被带入钙络合沉淀中[2]。

（三）疏水作用

在茶汤沉淀物中含有1-三十烷醇、α-菠菜甾醇、二氢-α-菠菜甾醇等水不溶性脂类物质，表明沉淀物中蛋白质、茶多酚及其没食子酸酯、咖啡碱与脂类间存在疏水作用。这类组分在冲泡茶叶时，随着茶叶主要内含物进入茶汤，它们也许以表面活性成分如磷脂、茶皂素的形式存在于茶汤中，当咖啡碱、茶多酚与蛋白质形成氢键时，脂类成分与蛋白质或咖啡碱同时进入其疏水区而沉淀下来。

（四）电解质和电场作用

电解质的存在对茶汤沉淀物的形成有显著影响，分散在茶汤中的固体颗粒表面带负电荷，电解质阳离子能明显降低分散系的稳定性。它通过压缩粒子表面从而减弱粒子间的静电引力而加速沉淀，这种沉淀能逐渐改变其在茶汤中的絮状形态而收缩成团粒状，即沉淀缩聚成团粒状颗粒。电场的存在一方面能使蛋白质等大分子物质在等电点时沉降；另一方面由于带电物质按电场规律分布又减少了阴阳离子的碰撞而得以保持稳定，其总效应是促进沉淀的形成。

四、解决措施

茶多酚、咖啡碱是茶叶萃取液生成沉淀物的物质基础，是茶饮料发挥的主要成分。消除沉淀物的基本原理是除去部分茶多酚或咖啡碱，降低这些易络合物质的浓度，或是添加某种物质来阻断其络合，达到转溶去浑的目的。消除茶饮料混浊沉淀具体方法主要有以下几种： （一）物理方法

1、温度与茶乳酪形成有密切关系，处理方法是将茶汤降温，使茶汤形成尽可能多的茶乳酪后离心或过滤去除沉淀而达到澄清茶汤的目的。

2、pH对茶乳酪的形成有明显的作用，茶汤显碱性增加擦乳酪的溶解，显酸性则促进茶乳酪的形成。茶汤在pH值等于4时形成的茶乳酪最多。利用这一性质调茶汤的pH值至4左右，离心去除茶乳酪，可得澄清的茶汤。

3、超滤（UF）能截留大分子蛋白质、沉淀、果胶等形成茶乳酪的物质，在一定程度上保证茶汤的澄清性能。 （二）化学方法

1、添加酶类在茶汁中添加单宁酶、纤维素酶、蛋白酶或果胶酶，可使茶汁中大分子物资分解。如单宁酶主要为水解酚酸的酯键，即切断没食子酸甲基酯键，破坏茶络合物的形成，而且可提高茶可溶物质在冷水中的溶解度，从而减少混浊沉淀现象，提高茶汁的澄清度。研究结果还表明，采用复合酶的效果优于单一酶。 （1）单宁酶，可水解苦涩味的脂型儿茶素，释放出的没食子酸又能与咖啡碱作用，形成溶于水的短链物质，从而降低茶汤的浊度。单宁酶的最适pH值为5～6、温度为35℃左右。随着酶使用量的增加，沉淀物质形成量减少。

（2）蛋白酶，可以将蛋白质水解成氨基酸，改善茶汤的滋味，也可以作为沉淀剂与单宁作用产生沉淀，改善茶汤的澄清度。蛋白酶的最适pH值为5～6、温度为35℃左右。经蛋白酶处理的茶汤在0～2℃下过滤后，即使加入柠檬酸等物质，在低温下长时间储藏，也不会沉淀。

2、转溶。氢键是一种比较弱的共价键，在茶汁中添加碱液，使茶多酚与咖啡碱之间络合的氢键断裂，且与茶多酚及其氧化物生成稳定性的水溶性很强的盐，避免茶多酚及其氧化物同咖啡碱络合，增加大分子成分的溶解性。可促进茶沉淀的形成，再用酸调节，茶汁经冷却和离心后即可增加澄清度。常用的碱有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、硫酸铵、亚硫酸钠、低亚硫酸钠等。碱法转溶可促使多酚类过度氧化，使产品颜色加深、香气降低、滋味变淡。

3、添加大分子胶体物质，在茶饮料中添加大分子胶体物质如阿拉伯胶、海藻酸钠、蔗糖脂肪酸脂等。由于这些物质具有良好的乳化作用和分散作用，使茶汁中可溶成分的分散性得到改良，可避免在低温下产生混浊，并可提高茶汁的色香味。

4、去除茶汁部分内含物，添加少量吸附剂等物质，去除茶汁中部分茶多酚或咖啡碱，使茶汁中形成混浊沉淀的成分比例失调，从而减少沉淀产生。去除茶汁内含物的方法有：⑴添加Ca2+、明胶、硅胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺树脂、清蛋白、番木瓜酶、壳聚糖等，经搅拌后离心分离，可去除部分茶多酚；⑵用氯仿、石油醚、植物油、苯与液态CO2等溶剂萃取出茶汤中的咖啡碱；⑶加入乙醇可使茶汤中的蛋白质、果胶等物质沉淀而除去

六、总结

茶饮料出现的混浊沉淀主要是茶叶内含成分引起的，也是茶饮料风味物质所在。解决茶饮料混浊沉淀的措施要本着既不会造成茶汤成分过分损失或风味的过多改变，又能合理、有效地解决茶汤沉淀问题这一原则。目前各种方法对中低档原料茶能较好地解决沉淀问题，但对上高档茶仍存在一定的问题。随着科学技术的发展，高新技术的运用，如纳米技术、酶处理技术、微胶囊技术、超滤、微滤技术等，可以预见，不久的将来，高档茶饮料的沉淀问题能得以圆满解决。