茶湯沉淀形成及其調(diào)控方法研究進(jìn)展

許勇泉，尹軍峰

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，國家茶產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310008

茶湯沉淀形成及其調(diào)控方法研究進(jìn)展

許勇泉，尹軍峰

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，國家茶產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310008

茶飲料、速溶茶、茶濃縮汁的加工及貯藏過程中形成的茶湯沉淀，不僅影響產(chǎn)品的外觀品質(zhì)，同時(shí)也造成產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)的下降。然而，由于沉淀形成過程比較復(fù)雜，至今缺乏明確的形成機(jī)理和調(diào)控方法，一直無法得到解決。目前，國內(nèi)茶飲料企業(yè)主要采用物理去除或化學(xué)轉(zhuǎn)溶的方法來去除或抑制沉淀的形成，這不僅會(huì)導(dǎo)致茶葉大量有效成分損失，功能保健價(jià)值降低，同時(shí)也會(huì)造成產(chǎn)品外觀顏色和內(nèi)在品質(zhì)的明顯劣變，嚴(yán)重阻礙了我國茶飲料行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。冷后渾，又叫茶乳酪，是指茶湯冷卻后產(chǎn)生的渾濁現(xiàn)象，冷后渾是茶湯沉淀形成的前期過程。茶湯沉淀分為可逆沉淀和不可逆沉淀，其化學(xué)組成、形成機(jī)理及影響因素都存在明顯不同。本文針對(duì)這一問題，對(duì)茶湯沉淀的化學(xué)組成、沉淀形成影響因素、沉淀形成機(jī)理、沉淀形成調(diào)控方法等方面進(jìn)行綜述，為有效調(diào)控茶飲料沉淀形成奠定研究基礎(chǔ)。

茶湯沉淀；化學(xué)成分；形成機(jī)理；調(diào)控方法

茶飲料廣義上分為固態(tài)茶飲料和液態(tài)茶飲料，其中固態(tài)茶飲料主要指的是固態(tài)速溶茶和固體奶茶飲料，液態(tài)茶飲料主要指的是茶濃縮液和液體茶飲料。雖然中國茶飲料產(chǎn)業(yè)起步較晚，但進(jìn)入 21世紀(jì)以來，茶飲料以年均超過20%的增長率快速增長，2012年產(chǎn)銷量突破1 400萬t，產(chǎn)值接近700億人民幣，我國茶飲料產(chǎn)銷量已超過軟飲料總量的10%，目前已成為國際上規(guī)模最大的茶飲料生產(chǎn)國家［1-2］。

茶飲料在生產(chǎn)過程中常會(huì)碰到許多技術(shù)難題，譬如冷后渾、茶沉淀的產(chǎn)生和香氣品質(zhì)劣變等［3］。其中，冷后渾又叫茶乳酪，是指茶湯冷卻后產(chǎn)生的渾濁現(xiàn)象，冷后渾是茶湯沉淀形成的前期過程。沉淀問題是茶飲料研發(fā)和生產(chǎn)過程中面臨的重要技術(shù)障礙［4］。由于茶湯沉淀形成過程比較復(fù)雜，至今缺乏明確的形成機(jī)理和調(diào)控方法，一直無法得到較好的解決。茶湯沉淀或冷后渾形成于茶飲料、速溶茶、茶濃縮汁的加工及貯藏過程中，不僅影響產(chǎn)品的外觀品質(zhì)，同時(shí)也造成產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)的下降。

關(guān)于茶飲料沉淀的研究很多。方元超等［3］分析了茶葉品種、烘焙、茶葉粒徑大小、萃取溫度、萃取時(shí)間、萃取液的 pH、茶湯濃度、金屬離子等對(duì)茶乳酪產(chǎn)生的影響。陸建良［4］對(duì)蛋白與多酚引起茶飲料渾濁的機(jī)理和調(diào)控方法進(jìn)行過深入的分析和討論。目前，國內(nèi)茶飲料企業(yè)主要采用物理去除或化學(xué)轉(zhuǎn)溶的方法去除或抑制沉淀的形成，這不僅會(huì)導(dǎo)致茶葉有效成分損失、保健功能降低，同時(shí)也會(huì)造成產(chǎn)品外觀顏色和內(nèi)在品質(zhì)明顯劣變，進(jìn)而勢(shì)必影響我國茶飲料行業(yè)的發(fā)展。因此，需要進(jìn)一步深入研究其形成機(jī)理，為有效解決茶飲料沉淀問題提供理論基礎(chǔ)。

1　沉淀主要化學(xué)組分

前人研究報(bào)道，茶湯沉淀（茶乳酪）是由多種化學(xué)成分通過氫鍵、結(jié)合鍵或疏水作用等絡(luò)合產(chǎn)生的［5］，參與沉淀形成的化學(xué)成分包括兒茶素、茶黃素、茶紅素、咖啡堿、蛋白質(zhì)、游離氨基酸（茶氨酸、天冬氨酸、谷氨酸）、碳水化合物（果膠質(zhì)及多糖）、有機(jī)酸和礦物質(zhì)（Ca、Mn、Mg、K等）［6-8］。盡管如此，不同化學(xué)成分在沉淀形成過程中的作用不一樣，參與的程度也有明顯區(qū)別。

1.1多酚

茶多酚是沉淀的主體成分，它能與咖啡堿通過氫鍵及非極性鍵等作用力結(jié)合產(chǎn)生絡(luò)合物［1］。在烏龍茶中，兒茶素是參與沉淀形成的主要茶多酚組分，占沉淀總量的30%［6］；茶多酚是綠茶沉淀中含量最高的化學(xué)成分，其占沉淀總量的29.86%～78.66%，而兒茶素占到沉淀總量的12.80%～42.50%［7］。有研究表明［8］，酯型兒茶素比非酯型兒茶素更容易參與沉淀的形成，可能與酯型兒茶素?fù)碛懈嗟牧u基有關(guān)，它擁有的沒食子?；?B環(huán)羥苯基就像一只爪子一樣，可以將咖啡堿等其他化合物牢牢地抓??；Sato等［9］通過核磁共振研究表明酯型兒茶素更容易與咖啡堿結(jié)合是因?yàn)樗鼡碛懈嗟慕Y(jié)合位點(diǎn)，如EC只是通過A環(huán)與咖啡堿形成1∶1的結(jié)合，而ECG所有的芳香環(huán)（包括A環(huán)、B環(huán)、D環(huán)）都能與咖啡堿結(jié)合，形成2∶4的結(jié)合，結(jié)合緊密度更強(qiáng)。

茶多酚（21.5%）是參與綠茶沉淀形成的主要成分，顯著高于咖啡堿（10.2%）、蛋白質(zhì)（15.8%）和金屬離子（9.5%）。Kim等［10］分析表明，參與沉淀形成的茶多酚共有12種酚性化合物，主要包括兒茶素、沒食子酸和黃酮苷類物質(zhì)等。也有研究［11］表明，茶湯多酚組成對(duì)沉淀形成有顯著影響，隨著茶葉發(fā)酵程度的加重（不發(fā)酵的綠茶、半發(fā)酵茶的烏龍茶、發(fā)酵的紅茶），茶湯沉淀顆粒逐漸變小，總體上綠茶茶湯沉淀顆粒都明顯大于紅茶茶湯沉淀顆粒；Liang等［11］研究指出，EGCG、咖啡堿和 GC是影響綠茶茶湯沉淀形成的關(guān)鍵化學(xué)成分，而茶黃素、茶紅素和咖啡堿是參與紅茶沉淀形成的關(guān)鍵化學(xué)組分。

1.2咖啡堿

不管是在綠茶、烏龍茶還是紅茶茶湯中，咖啡堿都被認(rèn)為是茶湯沉淀形成的關(guān)鍵化學(xué)成分之一［6，11］。Charlton等［12］研究表明，在紅茶茶湯沉淀形成過程中，咖啡堿不僅會(huì)自我結(jié)合，也會(huì)與茶黃素等發(fā)生結(jié)合，咖啡堿與茶黃素的結(jié)合是按照2∶1的形式進(jìn)行分子結(jié)合，而咖啡堿與兒茶素（EGCG、EGC、EC、ECG）結(jié)合的比例都是按1∶1進(jìn)行的［13］。有研究表明［14］，添加咖啡堿和酯型兒茶素都可以顯著促使紅茶茶湯沉淀的形成，脫咖啡堿或兒茶素脫酯都可以降低紅茶茶湯沉淀的形成，而脫咖啡堿對(duì)沉淀形成的抑制作用明顯強(qiáng)于兒茶素脫酯對(duì)沉淀形成的抑制作用。Chao等［8］研究也表明，在沉淀形成后的茶湯中補(bǔ)充咖啡堿可以促使澄清茶湯重新產(chǎn)生渾濁和沉淀，而添加兒茶素卻沒有明顯作用。陸建良等［15］研究表明，咖啡堿可以降低兒茶素-蛋白質(zhì)溶液的透光率，但是加強(qiáng)咖啡堿與蛋白質(zhì)互作、咖啡堿與兒茶素互作對(duì)茶湯冷后渾形成無明顯促進(jìn)作用。Xu等［16］研究表明，咖啡堿和酯型兒茶素是影響綠茶茶湯沉淀形成的關(guān)鍵化學(xué)成分，通過分析茶湯中咖啡堿和酯型兒茶素含量可以推測(cè)綠茶茶湯沉淀形成量。

1.3蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是茶湯沉淀的重要組成部分，Chao等［6］研究表明，蛋白質(zhì)是烏龍茶茶湯沉淀 3種主要組分之一，占茶湯沉淀的 16%；Yin等［9］研究表明，蛋白質(zhì)是參與綠茶茶湯沉淀形成的重要化學(xué)成分。前人研究報(bào)道，蛋白質(zhì)也參與紅茶茶湯沉淀的形成，與茶多酚等發(fā)生絡(luò)合產(chǎn)生茶乳酪［17-18］。陸建良［4］研究表明，茶湯蛋白中的脯氨酸或組氨酸等氨基酸可以與多酚分子通過疏水作用力發(fā)生絡(luò)合，而分子間的氫鍵可以進(jìn)一步強(qiáng)化這種絡(luò)合作用；多酚和蛋白的互作強(qiáng)度受多酚、蛋白濃度以及兩者比例、環(huán)境溫度、酸度、金屬離子等因素的影響。有研究表明，在奶茶體系中大部分多酚都與蛋白質(zhì)結(jié)合，其中酪蛋白更傾向于與高聚合多酚結(jié)合，而乳蛋白更傾向于與小分子多酚結(jié)合，但是綠茶和紅茶中的兒茶素參與蛋白結(jié)合的方式有明顯區(qū)別［19］。

Niino等［20］研究表明，在綠茶飲料滅菌過程中，高溫水解產(chǎn)生的鞣花酸容易與蛋白質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生不可逆沉淀，嚴(yán)重影響綠茶飲料的外觀品質(zhì)；許勇泉等［21］通過驗(yàn)證，證實(shí)鞣花酸確實(shí)能與蛋白質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生不可逆沉淀。盡管如此，當(dāng)牛血清蛋白（BSA）添加到綠茶茶湯中沉淀總量并沒有顯著增加［10］，但是卻顯著增加兒茶素（EGC、EGCG、EC和ECG）等參與沉淀形成的比率，而咖啡堿和蘆丁等參與沉淀形成的比率卻下降；這說明蛋白質(zhì)的羰基可能和其他化學(xué)成分（如咖啡堿等）競(jìng)爭(zhēng)與茶多酚的羥基結(jié)合。

1.4金屬離子

金屬離子是參與茶湯沉淀形成的重要化學(xué)成分，在綠茶、烏龍茶和紅茶茶湯沉淀形成過程中都有報(bào)道［6-7，22］。郭炳瑩等［23］研究認(rèn)為，茶湯中的化學(xué)成分能夠與20多種金屬離子發(fā)生絡(luò)合，其中Bi2+、Ca2+、Ag+、Hg2+、Sb3+、V6+、W7+、Fe2+、Fe3+和 Ni+等能夠與茶多酚發(fā)生絡(luò)合作用，Ca2+與茶多酚絡(luò)合更為明顯，特別是與EGCG和ECG發(fā)生絡(luò)合作用更為強(qiáng)烈。Chao等［6］研究發(fā)現(xiàn)，鈣離子、銅離子參與烏龍茶沉淀的形成，特別是鈣離子參與沉淀的比率達(dá)到66%。J?bstl等［22］通過核磁共振研究紅茶茶湯中主要化學(xué)成分的結(jié)合參數(shù)，發(fā)現(xiàn)鈣和葡萄糖可以加強(qiáng)咖啡堿、多酚及茶黃素的自我結(jié)合，但是對(duì)它們之間的相互結(jié)合卻沒有顯著影響。Yin等［7］研究報(bào)道Ca2+、K+、Mg2+、Mn2+、Na+、Zn2+和Ni+等參與綠茶茶湯沉淀的形成，特別是鈣離子容易與有機(jī)酸結(jié)合形成一些不溶物，顯著影響綠茶茶湯的滋味品質(zhì)和外觀品質(zhì)［24］。

胡雄飛等［25］研究報(bào)道，茶湯中鈣離子濃度與綠茶沉淀量呈顯著正相關(guān)，相同鈣離子濃度下不同發(fā)酵程度茶湯沉淀形成量差異較大，隨著茶葉發(fā)酵程度的加重，茶湯沉淀量呈增加的趨勢(shì)，而鈣離子對(duì)茶湯沉淀形成的促進(jìn)作用逐步降低，這可能是由于鈣離子主要通過影響茶多酚的絡(luò)合作用來促進(jìn)茶湯沉淀的形成。Smith［26］研究表明，通過添加金屬離子螯合劑EDTA可以有效降低50%的茶乳酪形成量，但是在隨后的貯藏過程中茶乳酪還是會(huì)重新形成。Kim等［10］研究表明添加鈣離子可以顯著增加綠茶茶湯的沉淀量和模擬茶湯的濁度，在冬青茶湯中添加鈣離子也可以顯著提高其沉淀形成量，分析可能是由于促進(jìn)鈣離子與蘆丁和咖啡堿的結(jié)合引起的。

1.5其他化學(xué)組分

氨基酸、糖類、黃酮化合物等也被發(fā)現(xiàn)參與沉淀的形成［7］。參與茶湯沉淀形成的氨基酸主要包括茶氨酸、天冬氨酸及谷氨酸等［6］，盡管如此，氨基酸被認(rèn)為不是形成茶湯沉淀的主要化學(xué)組分［7］。黃酮化合物是參與綠茶茶湯沉淀形成的重要化學(xué)組分，雖然它在沉淀中所占的比例較?。?］。糖類是參與茶湯沉淀形成的主要化學(xué)組分之一，主要包括可溶性多糖和果膠質(zhì)兩類［7］，可能還包括部分單糖和可溶性淀粉。還有報(bào)道指出，參與茶湯沉淀形成的化學(xué)成分還包括有機(jī)酸（咖啡酸、沒食子酸等）、疏水性脂質(zhì)、葉綠素、可可堿、茶堿等［27-29］。

2　茶湯沉淀形成機(jī)理

茶湯遇冷后容易產(chǎn)生渾濁形成茶乳酪，茶乳酪沉降后產(chǎn)生茶湯沉淀，因此茶乳酪和茶湯沉淀是同一物質(zhì)，只是處于形成過程中的兩個(gè)階段而已。茶湯沉淀主要由茶多酚、咖啡堿、蛋白質(zhì)、果膠質(zhì)、金屬離子、有機(jī)酸等絡(luò)合而成，其中茶多酚和咖啡堿被認(rèn)為是茶湯沉淀形成的主體物質(zhì)和關(guān)鍵成分。Stagg等［30］研究指出，茶多酚容易與蛋白質(zhì)通過氫鍵、離子鍵、共價(jià)鍵或疏水作用力等結(jié)合形成復(fù)合物，同時(shí)咖啡堿也會(huì)通過氫鍵及疏水作用力與蛋白質(zhì)、茶多酚形成復(fù)合物。師大亮等［31］研究表明茶乳酪主要由茶多酚、咖啡堿、蛋白質(zhì)等之間相互作用而形成的。戴前穎等［32］研究指出茶湯不同分子間的氫鍵、靜電作用顯著影響茶湯沉淀的形成，而分子間共價(jià)鍵對(duì)茶湯沉淀形成的影響較小。茶多酚是茶湯的主要化學(xué)成分，也是茶湯沉淀產(chǎn)生的最關(guān)鍵促進(jìn)因素［16，22］，咖啡堿和鈣離子也是茶湯沉淀形成的重要因素，調(diào)控咖啡堿和鈣離子含量都可以有效改變沉淀形成量［10，14，17］。Liang等［33］研究認(rèn)為，紅茶冷后渾形成速度隨茶湯冷卻速率的加快而增加。Lin等［29］研究認(rèn)為，綠茶沉淀顆粒明顯大于紅茶沉淀顆粒，綠茶沉淀中兒茶素、蛋白質(zhì)和咖啡堿的含量明顯高于紅茶沉淀。

Xu等［34］研究發(fā)現(xiàn)綠茶茶湯沉淀中不僅含有可逆沉淀，也含有通過加熱無法重新溶解的不可逆沉淀；通過進(jìn)一步分析表明［35］，可逆沉淀主要是由茶多酚、咖啡堿、蛋白質(zhì)、金屬離子和果膠質(zhì)等絡(luò)合而成的，是綠茶沉淀的主體部分，而不可逆沉淀主要是由金屬離子和有機(jī)酸結(jié)合形成的難溶性有機(jī)酸鹽，特別是由鈣離子和草酸結(jié)合產(chǎn)生的草酸鈣是綠茶不可逆沉淀的主體成分。部分水解多酚經(jīng)高溫作用后水解產(chǎn)生的鞣花酸與茶湯中蛋白質(zhì)結(jié)合也會(huì)產(chǎn)生不可逆沉淀，這一現(xiàn)象在綠茶飲料中得到證實(shí)［20-21］。

3　影響茶湯沉淀形成的主要因素

茶湯沉淀的形成受多種因素的影響，包括茶葉原料、飲料用水的水質(zhì)、茶飲料制備工藝（特別是萃取條件），以及茶飲料的化學(xué)組成（包括固形物濃度）等。不同因素對(duì)茶飲料沉淀形成的影響都有差異，但這些因素都是通過改變茶湯的化學(xué)組成來影響沉淀的形成。

3.1茶葉原料

茶葉原料是茶飲料品質(zhì)的關(guān)鍵影響因素，不同茶樹品種、原料嫩度、加工工藝等都對(duì)茶飲料的風(fēng)味品質(zhì)有顯著影響［36-38］。陳玉瓊等［39］研究表明，由于原料的變化，隨著綠茶飲料中多酚類、兒茶素、咖啡堿和氨基酸的含量下降，茶湯沉淀量呈減少趨勢(shì)，茶湯沉淀的形成與茶湯中多酚類和咖啡堿的含量有一定關(guān)系。張凌云［36］研究表明，不同茶樹品種綠茶茶湯中蛋白質(zhì)含量顯著影響茶湯冷后渾的形成，參與冷后渾形成的蛋白質(zhì)主要是小分子量蛋白質(zhì)，且不同茶樹品種參與到渾濁中的小分子量蛋白質(zhì)所占比例相似。許勇泉等［40］研究指出，不同綠茶原料加工而成的茶湯產(chǎn)生的沉淀量差異顯著，沉淀量最大的品種與沉淀量最小的品種相差近5倍；同一芽葉不同部分所加工的茶湯產(chǎn)生的沉淀量差異也顯著。張燕忠等［41］深入探討了茶葉原料發(fā)酵程度及其生化基質(zhì)對(duì)茶飲料冷后渾的影響，研究結(jié)果表明，隨著發(fā)酵程度的加重，茶湯沉淀量明顯增加，這可能與茶湯中茶多酚的含量及化學(xué)組成有關(guān)。

3.2水質(zhì)

水質(zhì)是影響茶湯風(fēng)味品質(zhì)、功能成分浸出的關(guān)鍵因子［42］，也顯著影響茶湯沉淀的形成。Liang等［43］研究發(fā)現(xiàn)，pH顯著影響茶湯萃取得率，隨著浸提溶劑 pH值（1～9）的上升，茶葉可溶性固形物萃取率下降，當(dāng)pH值為1.2時(shí)萃取率相當(dāng)于pH6.8時(shí)的兩倍，同時(shí)降低pH值可明顯促進(jìn)紅茶茶乳酪顆粒的形成，這可能是由于茶湯固形物濃度升高或者促進(jìn)茶多酚與茶多糖或蛋白質(zhì)的結(jié)合產(chǎn)生的；而pH值在9～13之間時(shí)，則茶湯沉淀量和沉淀顆粒大小則略有上升，這可能與多酚等化學(xué)成分的氧化有關(guān)。Smith［44］研究表明，茶湯pH值顯著影響茶乳酪形成量，當(dāng)紅茶茶湯pH值為4時(shí)茶乳酪生成量最多。Vuong等［45］將綠茶浸提過程中保持在不同的pH值（pH1～9），研究結(jié)果表明隨著pH的上升，浸提茶湯的沉淀量呈下降趨勢(shì)，其中pH值為1，茶湯沉淀量顯著高于其他pH處理，分析表明可能與茶湯的化學(xué)組成有關(guān)。

水中鈣離子含量顯著影響茶葉有機(jī)物的浸出和茶多酚與咖啡堿之間的結(jié)合［46］，在酸性條件下鈣離子可以促進(jìn)茶多酚與咖啡堿的絡(luò)合，同時(shí)Couzinet-Mossion等［47］研究還發(fā)現(xiàn)在鈣離子存在條件下EGC比ECG更容易與咖啡堿發(fā)生絡(luò)合。許勇泉等［40］研究指出，水中鈣離子含量顯著影響綠茶浸提茶湯的濁度、化學(xué)組分及感官品質(zhì)，隨著鈣離子濃度的升高，浸提茶湯濁度增加，茶多酚和蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)，感官品質(zhì)明顯下降。鐘小玉等［48］研究發(fā)現(xiàn)添加Ca2+、Mg2+、Al3+都會(huì)增加茶湯的濁度，而多種金屬離子對(duì)茶湯濁度的影響具有累積效應(yīng)，其中以自來水的影響最為顯著。

3.3萃取條件

萃取是茶湯制備的關(guān)鍵工序，不同的萃取條件下可獲得化學(xué)組成完全不同的茶湯，因此萃取條件是影響茶湯沉淀形成的重要因素。Rutter等［49］研究表明，萃取溫度對(duì)紅茶茶湯固形物含量及茶乳酪形成量有顯著影響。Liang等［50］研究指出，隨著茶葉浸提溫度的不斷升高，紅茶冷后渾形成量呈逐漸增加的趨勢(shì)，特別是浸提溫度在 50～60℃是一個(gè)顯著變化的過程，當(dāng)萃取溫度達(dá)到 60℃時(shí)茶乳酪形成量大幅度增加；許勇泉等［51］研究認(rèn)為，萃取溫度在40～50℃范圍內(nèi)，萃取溫度對(duì)綠茶茶湯沉淀形成存在一個(gè)顯著變化過程，當(dāng)萃取溫度達(dá)到 50℃時(shí)綠茶茶湯沉淀大幅增加。Chandini等［52］研究指出，隨著茶水比降低和萃取時(shí)間的延長，茶多酚萃取率增加，茶乳酪或茶湯濁度也呈增加趨勢(shì)。萃取條件對(duì)烏龍茶沉淀形成也有顯著影響［6］，隨著萃取溫度的升高和茶湯pH的降低，烏龍茶茶湯沉淀呈增加趨勢(shì)，且其沉淀化學(xué)組成也有明顯變化；隨著萃取溫度的升高，沉淀中兒茶素比率顯著升高而蛋白質(zhì)和果膠質(zhì)比率顯著降低；隨著萃取時(shí)間的延長，沉淀中咖啡堿比率顯著下降而兒茶素比率顯著上升，但蛋白質(zhì)和果膠質(zhì)的比率變化不明顯。龔淑英等［53］研究指出，提取溫度越高、浸提時(shí)間越長，茶汁產(chǎn)生沉淀的時(shí)間越早且沉淀量越多；許勇泉等［54］研究認(rèn)為，當(dāng)浸提時(shí)間達(dá)到一定時(shí)長后，綠茶茶湯沉淀量趨于穩(wěn)定；隨著茶水比的升高，茶葉中可溶性物質(zhì)浸出率下降，但是隨著茶湯中固形物含量上升，相同單位濃度下產(chǎn)生的沉淀量增加，1∶10的茶水比可能是個(gè)臨界點(diǎn)，更高的茶水比不利于茶葉有效物質(zhì)浸出，且容易產(chǎn)生沉淀［55］。

3.4茶湯濃度

茶湯濃度對(duì)沉淀形成也有顯著的影響。有研究表明，茶湯濃度對(duì)茶乳酪的形態(tài)有顯著影響［56］，茶乳酪主要以球形為主，當(dāng)紅茶茶湯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.1%時(shí)，茶乳酪的直徑在 50 nm左右，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，其直徑會(huì)增大到1 μm左右，當(dāng)紅茶茶湯質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時(shí)，球形的茶乳酪直徑可以達(dá)到 1～2 μm，當(dāng)茶湯質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到40%或55%～65%時(shí)，茶乳酪直徑甚至進(jìn)一步增大，但也受茶湯化學(xué)組成的影響。Penders等［57］研究表明，隨著紅茶茶湯固形物濃度的升高，茶乳酪產(chǎn)生的臨界點(diǎn)溫度在不斷提高，但是脫除咖啡堿可以一定程度上降低茶乳酪產(chǎn)生的臨界點(diǎn)溫度。J?bstl等［22］研究指出，提高茶湯固形物濃度可以加快沉淀產(chǎn)生、增大茶湯沉淀顆粒。在烏龍茶茶湯中也有相似的趨勢(shì)，隨著茶湯固形物濃度的升高，茶乳酪含量快速增加［6］，但是茶乳酪中的主要化學(xué)組分咖啡堿、兒茶素、蛋白質(zhì)和果膠質(zhì)在茶乳酪中所占的比率卻沒有明顯變化。林曉蓉等［58］以云南大葉種蒸青綠茶為原料，分析茶湯濃度對(duì)綠茶沉淀量及沉淀化學(xué)組成的影響，研究結(jié)果表明，綠茶沉淀主要由茶多酚（59.7%）、咖啡堿（20.1%）和蛋白質(zhì)（18.3%）構(gòu)成，隨著茶湯濃度增大，沉淀中茶多酚等化學(xué)組成的含量增大；茶湯中各化學(xué)組分參與沉淀的比例在逐漸增大，其中以咖啡堿增幅最大。Xu等［59］分析不同固形物濃度對(duì)綠茶濃縮汁沉淀形成的影響，研究結(jié)果表明固形物濃度在5～40 Brix時(shí)濃縮汁沉淀量與固形物濃度呈顯著正相關(guān)，而當(dāng)濃縮汁濃度達(dá)到50 Brix以后，濃縮汁沉淀量顯著下降；通過分析表明高濃度濃縮汁沉淀量下降可能與濃縮汁體系粘度大幅度上升、體系穩(wěn)定性提高有關(guān)。

4　茶湯沉淀形成的調(diào)控方法

茶飲料或速溶茶加工過程中沉淀的產(chǎn)生容易導(dǎo)致風(fēng)味品質(zhì)和產(chǎn)品得率下降，而貯藏過程中茶飲料或濃縮汁中沉淀的產(chǎn)生會(huì)影響產(chǎn)品的外觀和風(fēng)味品質(zhì)，因此在茶飲料或速溶茶（濃縮汁）加工過程中通過調(diào)控抑制沉淀的產(chǎn)生可以更好地保持其原有的風(fēng)味品質(zhì)和價(jià)值。目前，生產(chǎn)上采用的沉淀調(diào)控方法主要是物理去除或者化學(xué)轉(zhuǎn)溶，但這些方法并不能很好地保持原有茶湯的風(fēng)味品質(zhì)并保證產(chǎn)品得率。

4.1茶葉原料品質(zhì)調(diào)控

不同茶樹品種、不同嫩度原料對(duì)茶湯沉淀形成有顯著影響［7，60］，選擇合適的茶樹品種和原料嫩度可以有效抑制茶湯沉淀的形成。張凌云［36］指出，選取簡單兒茶素類在總兒茶素類中所占比例較大（大于30%）、蛋白質(zhì)/（EGCG +EGC）的百分比較低（約 11%）的茶樹品種或茶葉原料可以減少茶湯沉淀的形成；Yin等［7］指出低嫩度茶葉原料（三葉或四葉原料）加工制備而成的茶湯沉淀形成量遠(yuǎn)低于嫩度較好的茶葉原料（一葉或二葉原料）。茶飲料加工之前茶葉經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮姹汉蛷?fù)火處理可以有效改善茶飲料品質(zhì)，減少茶飲料沉淀的形成［61-62］，這可能與微生物的作用有關(guān)，陳茶容易滋生微生物，經(jīng)過浸提后帶到茶湯中，從而引起變質(zhì)和沉淀形成［28］。

通過改變茶湯中茶多酚、咖啡堿及金屬離子等的化學(xué)組成也可以有效調(diào)控沉淀的形成。孫慶磊等［63］研究表明，添加聚乙烯聚吡咯烷酮（PVPP）可有效地物理性吸附茶飲料中的茶多酚，降低飲料中茶多酚含量，從而延緩冷后渾的發(fā)生，提高茶飲料的穩(wěn)定性。通過調(diào)控茶多酚含量可以顯著改變沉淀形成量，在模擬茶湯體系［8］中增加沒食子酸酚類物質(zhì)含量可以顯著增加沉淀形成量（16.7%），通過添加PVPP減少綠茶茶湯中茶多酚含量也可以顯著降低沉淀形成量，盡管如此，添加0.2%和0.4% PVPP處理對(duì)沉淀形成量差異不顯著［64］?？Х葔A的增加或減少顯著影響其他化學(xué)成分參與茶湯沉淀形成的情況，增加咖啡堿含量顯著促進(jìn)EGC（19%）、EGCG（39%）、EC（89%）、GCG（27%）、ECG（86%）等兒茶素參與沉淀的形成，而通過脫除咖啡堿可以顯著降低EGC（33.2%）、EGCG（54.5%）、EC（84.6%）、GCG（56.8%）、ECG（41.8%）等兒茶素參與沉淀的形成［10］。Xu等［64］也有相似的報(bào)道，脫除咖啡堿顯著影響茶多酚、黃酮化合物、蛋白質(zhì)等參與綠茶茶湯沉淀的形成。通過調(diào)控茶湯中鈣離子含量可以有效控制茶湯沉淀的形成，金屬離子螯合劑Na2EDTA處理可以有效減少綠茶茶湯中的鈣離子含量，從而顯著降低茶湯可逆沉淀和不可逆沉淀的形成［64］。

4.2飲料用水的選擇

水是茶飲料的主體成分，因此水質(zhì)情況直接影響茶飲料的品質(zhì)，水中的離子組成、pH、有機(jī)物組成等都會(huì)對(duì)茶飲料的色澤、風(fēng)味、澄清度等品質(zhì)產(chǎn)生影響［31］。李小滿［65］研究指出不同水質(zhì)對(duì)綠茶飲料澄清度有明顯影響，而通過在茶湯中添加Na2EDTA及Vc進(jìn)行復(fù)配可以有效減少礦物質(zhì)離子對(duì)茶湯明亮度的影響。龔淑英等［53］研究提出水質(zhì)對(duì)茶湯沉淀的產(chǎn)生時(shí)間和形成量都有顯著影響，用自來水制備的茶湯產(chǎn)生沉淀時(shí)間早且沉淀量多，而用蒸餾水和重蒸餾水制備的茶湯產(chǎn)生沉淀時(shí)間遲且沉淀量少。鈣離子等是參與茶湯沉淀形成的主要礦物質(zhì)離子，因此飲料生產(chǎn)用水應(yīng)嚴(yán)格控制鈣離子等礦物質(zhì)離子的含量，建議生產(chǎn)茶飲料宜選用去離子水或蒸餾水［66］。

4.3穩(wěn)定劑調(diào)控法

茶湯或者茶飲料是一個(gè)復(fù)雜的非穩(wěn)定態(tài)體系，在茶湯或茶飲料中添加穩(wěn)定劑，從而提高整個(gè)茶湯體系的穩(wěn)定性，是減少茶湯沉淀形成的一種有效方法。Liang等［33］研究表明，添加糖類可以有效抑制紅茶冷后渾的形成，且還原糖抑制效果比非還原糖更好，還原雙糖抑制效果比還原單糖好。Nagalakshmi等［67］研究報(bào)道，在紅茶發(fā)酵過程中添加糖類物質(zhì)可以形成多酚-碳水化合物-蛋白質(zhì)復(fù)合物，從而抑制多酚與其他化合物絡(luò)合產(chǎn)生茶乳酪；J?bstl等［22］研究也發(fā)現(xiàn)糖基化多酚可以減少多酚的自我絡(luò)合及與咖啡堿的結(jié)合，從而有效降低茶乳酪的形成。戴前穎等［68］分析了β-環(huán)糊精（β-CD，50 mg·mL-1）對(duì)綠茶茶湯體系穩(wěn)定的影響，研究結(jié)果表明β-CD可以提高茶湯的粘度，從而干擾茶湯粒子的布朗運(yùn)動(dòng)，減少茶湯粒子間的碰撞和聚集，進(jìn)而有效延緩茶湯粒子聚集增大的速度，最終減緩沉淀的形成和沉降，提高了茶湯體系的穩(wěn)定性。Gong等［69］分析了添加魔芋多糖對(duì)茶湯穩(wěn)定性的影響，研究結(jié)果表明，魔芋葡甘聚糖能與兒茶素、茶黃素和茶多酚等形成復(fù)合物，提高整個(gè)茶湯體系的穩(wěn)定性，從而減緩茶湯沉淀的形成。

4.4酶調(diào)控法

通過酶處理改變茶湯原有的化學(xué)組成可以有效調(diào)控茶湯沉淀的形成。常用來處理的酶包括單寧酶、果膠酶、纖維素酶及蛋白酶等。李歡等［70］通過在茶葉浸提前或浸提后添加果膠酶和纖維素酶處理，減少茶湯中的果膠質(zhì)，可以較好地改善綠茶飲料的渾濁沉淀現(xiàn)象。寧井銘等［71-72］研究表明，隨著單寧酶添加量的增加，茶湯中酯型兒茶素的總量隨之減少，茶湯透光率不斷增大，β-環(huán)糊精、果膠酶、木瓜蛋白酶等與單寧酶協(xié)同處理效果更顯著，而葡萄糖氧化酶與單寧酶協(xié)同抗沉淀效果更好。共固定化單寧酶和 β-葡萄糖苷酶處理可以有效提高茶飲料的澄清度，減少茶飲料沉淀的形成［73］。鄭寶東等［74］研究表明，采用果膠酶和木瓜蛋白酶進(jìn)行雙酶水解可以有效提高綠茶浸提液的膜過濾通量，而且可以顯著減少茶湯的冷后渾現(xiàn)象。通過單寧酶處理，水解酯型兒茶素生成簡單兒茶素可以有效降低茶湯沉淀形成量和提高茶湯澄清度［75］。Lu等［76］研究認(rèn)為，綠茶茶湯單寧酶處理不僅可以有效減少茶湯貯藏過程中沉淀的形成，同時(shí)也可以明顯改善茶湯的風(fēng)味品質(zhì)。胡雄飛［77］研究表明，綠茶濃縮汁經(jīng)過單寧酶處理可以減少 80%沉淀的產(chǎn)生；沉淀溶解后仍然容易再發(fā)生聚集而形成沉淀，但是單寧酶處理可以減少該沉淀的重新形成。

5　展望

茶湯沉淀的化學(xué)組成已基本研究清楚，但是沉淀形成機(jī)理還未明確，如茶多酚、咖啡堿及蛋白質(zhì)等主要沉淀成分之間是如何結(jié)合的，通過什么化學(xué)鍵結(jié)合的，以及它們之間結(jié)合的分子比例等還不明確；另外，不可逆沉淀除了難溶性草酸鹽之外，還有近20%的化學(xué)組成不明確，需要進(jìn)一步闡明。

研究茶湯沉淀的化學(xué)組成及形成機(jī)理，主要是為了能夠更好地調(diào)控茶飲料、茶濃縮汁等的沉淀形成。目前生產(chǎn)上主要是采用物理性去除或者酶法調(diào)控來控制或抑制茶飲料或濃縮汁中的沉淀，但這兩種方法都有一定的弊端，或者容易影響茶汁原有的風(fēng)味，或者生產(chǎn)成本偏高。茶葉原料嫩度越高，茶汁風(fēng)味品質(zhì)越好，但也越容易產(chǎn)生沉淀；如果能夠從茶葉原料選擇時(shí)就綜合考慮茶汁風(fēng)味品質(zhì)和沉淀形成的問題，選取風(fēng)味品質(zhì)合適，沉淀形成量較少的飲料用原料將是今后飲料企業(yè)重點(diǎn)考慮的方向。添加合適的食品級(jí)穩(wěn)定劑，既可以保持茶汁原有的風(fēng)味，同時(shí)可以有效抑制沉淀的形成，這也將是未來研究的重點(diǎn)。

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Review on Tea Sediment Formation and Its Controlling Methods

XU Yongquan，YIN Junfeng
Tea Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，National Engineering Research Center for Tea Processing，Key Laboratory of Tea Biology and Resources Utilization，Ministry of Agriculture，Hangzhou 310008，China

Sediment easily forms during the process and storage of tea beverage，instant tea powder and concentrated tea，which not only has an unattractive appearance，but also detracts from the flavor quality of tea products.However，there are no clear forming mechanism and controlling methods of tea sediment because the forming of tea sediment is rather complicated and lacks satisfactory solution.And at present，most of tea beverage producers remove tea sediment or inhibit tea sediment formation by physically removal or chemically de-creaming.These methods not only cause a great loss of active ingredients and decrease healthy functions，but also influence the appearance and inherent quality of the products，and then hinder the development of Chinese tea-beverage industry.Tea cream，the turbid phenomenon produces when tea infusion cools，is the previous process of tea sediment formation.It was reported that tea sediment can be divided into reversible and irreversible sediment.And their chemical constituents，formation mechanism and influencing factors were distinctly different.In order to effectively control the sediment in tea beverage，this paper summarizes the chemical components participating in tea sediment formation，the factors and the mechanism of tea sediment formation，and the controlling methods.

tea sediment，chemical components，formation mechanism，controlling methods

TS275.2

A

1000-369X（2016）04-337-10

2016-02-18

2016-03-28

國家自然科學(xué)基金（31070615）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS）。

許勇泉，博士，副研究員，主要從事茶食品工程與茶葉風(fēng)味化學(xué)的研究。*通訊作者：yinjf@tricaas.com