食品级Tween 80微乳对红茶茶汤沉淀控制作用的研究

吴 芳，田一农，解新安，*，李 雁，*，李 璐，李 斌，彭永华，罗龙新

(1.华南农业大学食品学院，广东广州510640;2.深圳市深宝华城科技有限公司，广东深圳518115)

茶饮料沉淀物的主要成分是蛋白质、茶多酚、咖啡碱等，这些组分在水溶液中发生一系列变化，蛋白质与其他组分通过分子间的氢键、盐键、疏水作用等结合形成络合物，从而导致茶汤沉淀［1-4］。

目前，国内外的茶饮料沉淀混浊的去除方法主要有澄清［5-7］和过滤［8-10］两大类。这些方法均是在茶饮料沉淀形成之前去除一种甚至几种沉淀组分［11-13］，或者在茶饮料沉淀形成之后去除沉淀物质［14-16］。这样既破坏了茶饮料的风味口感，又减少了茶饮料中的有效营养成分，极大降低了商品品质。微乳是由油、水、表面活性剂和助表面活性剂按照一定比例形成的热力学稳定的、外观透明或半透明的高度分散体系。由于微乳液具有超低界面张力，使得表面活性剂在水溶液中形成胶束，这种胶束像一个“微储存器”，能将不溶或微溶于水的有效成分增溶分散“储存”在胶束中［17-18］。参考邹光友、刘福林等［19-21］学者对解决低度白酒浑浊性地研究，本研究拟利用微乳液的特殊结构将茶饮料中的沉淀物质“包埋”其中，使一种或几种沉淀物质相互分离，起到隔离作用，从而抑制茶沉淀的生成或对茶沉淀起到调控作用。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

云南大叶种红茶 市售;聚氯乙烯山梨醇酐单油酸酯(Tween80)、柠檬烯、无水乙醇、1，2-丙二醇、聚乙二醇400(PEG400)、香荚兰素、浓盐酸、碱式乙酸铅、浓硫酸、乙酸乙酯、草酸、碳酸氢钠、碳酸钠、考马斯亮蓝G250等分析纯 购自广东光华化学厂有限公司;一级水 实验室自制。

PL203精密天平 梅特勒-托利多仪器有限公司;78-1磁力加热搅器 金坛市富华仪器有限公司;HH-2数显恒温水浴锅 常州澳华仪器有限公司;754紫外-可见光分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 微乳体系拟三元相图的绘制 采用加水滴定表面活性剂(surfactant，简称 S)，助表面活性剂(cosurfactant，简称CS)以及油相(Oil)的混合物的滴水法来绘制微乳体系的拟三元相图。

1.2.2 微乳体系的构建

1.2.2.1 助表面活性剂的选择 以Tween80为表面活性剂，柠檬烯为油相，1，2-丙二醇(PG)、聚乙二醇400(PEG400)、无水乙醇为助表面活性剂，选择Km值(表面活性剂与助表面活性剂的质量比)为1，按照1.2.1方法制备微乳及绘制微乳体系的拟三元相图，根据相图中微乳有效区域面积大小确定合适的助表面活性剂。

1.2.2.2 Km值的确定 将Tween80与1.2.2.1中确定的助表面活性剂按质量比分别为 1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1 进行复配，每一组按 1.2.1方法制备微乳以及绘制微乳体系拟三元相图，根据微乳体系对水相的增溶能力大小确定合适的Km值。

1.2.3 茶汤制备 称取磨碎茶样(过20～30目筛)10.000g于250mL三角瓶中，用250mL烧杯取200mL沸腾一级水，迅速加入三角瓶中，摇匀，用锡纸封口，置于沸水浴中浸提30min，每隔10min轻摇一次，取出，趁热用定性滤纸抽滤，用少量一级水冲洗布氏漏斗、三角瓶及茶渣，滤液全部转移至250mL容量瓶中，待冷却后，用超纯水定容至刻度。

1.2.4 微乳液对茶汤沉淀的控制

1.2.4.1 微乳液对茶汤特性的影响 在1.2.2的基础上按1.2.1方法制备含水量为 10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%的微乳液备用。按1.2.3制备红茶茶汤，每一份茶汤样品45mL，置于65°C 水浴中保存。分别取上述微乳0.1、0.3、0.5、0.7、0.9mL 和 1、2、3、4、5mL 加入到 65℃ 水浴中的茶汤内，混合均匀，用锡箔纸密封，于4℃条件下冷藏过夜，次日，记录各茶汤样品所发生的变化。

1.2.4.2 微乳液对茶汤沉淀组分的影响 按1.2.4.1中所筛选的较优工艺制备微乳并添加至65℃水浴中的茶汤内，混合均匀，用锡箔纸密封，于4℃条件下冷藏过夜，次日，在4℃，10000r/min条件下离心，取其上清液，对茶汤上清液化学成分进行分析。以微乳添加量为0mL的茶汤作为空白组进行对照。

1.2.5 茶汤化学成分分析测定方法

茶多酚:GB/T 8313-2008，福林酚法;

儿茶素:香荚兰素比色法［22］;

茶三素:系统分析法［22］;

生物碱:GB/T 8312-2002，分光光度法;

茶汤及上清固形物含量:SN/T 0920-2000;

可溶性蛋白质:考马斯亮蓝比色法。

1.2.6 茶汤透光率的测定 按照1.2.4.1方法对茶样进行处理，混合均匀后以锡箔纸密封，于4℃条件下冷藏过夜，次日取出，待样品恢复室温后在660nm波长下测其透光率［23-24］。

2 结果与分析

2.1 微乳体系的构建

2.1.1 助表面活性剂的选择 采用不同助表面活性剂制备微乳，并绘制微乳体系的拟三元相图，结果如图1所示。

图1 不同助表面活性剂复配的微乳体系拟三元相图Fig.1 Pseudo-ternary phase diagram of microemulsion with different cosurfactant

图1a～图1c分别为以丙二醇、聚乙二醇400和无水乙醇为助表面活性剂时的微乳体系拟三元相图，灰色区域代表微乳有效区域，透明区域为多相区或浑浊区(下同)。由图1c可知，以无水乙醇作助表面活性剂的微乳液有效区域最大，聚乙二醇400次之，1，2-丙二醇最小;并且以无水乙醇作助表面活性剂的微乳液有效区域覆盖了水相顶点，这说明当微乳体系内水相含量近似100%时，该微乳体系也不会发生破乳现象，仍旧保持澄清透明。因而本研究选择无水乙醇作为柠檬烯-Tween80-水微乳体系的助表面活性剂。

2.1.2 Km值的确定 以无水乙醇为助表面活性剂，制备不同Km值的微乳体系并绘制拟三元相图，结果如图2所示。

图2 不同Km值时微乳体系拟三元相图Fig.2 Pseudo-ternary phase diagram of microemulsion with different Km

由图2可看出，微乳液的有效区域随着表面活性剂与助表面活性剂的比值，即Km值的不断增大而增大，当Km=5∶5时，该微乳体系的有效区域第一次覆盖水相顶点。此后，体系有效区域均覆盖了此点。但是，作为表面活性剂的吐温80并不是越多越好。随着吐温80含量的增加，其本身的颜色、气味以及粘度等理化性质会相应地影响微乳液的性质，从而影响茶饮料的商品品质。因而本研究选择Km=5∶5作为该微乳体系表面活性剂与助表面活性剂的最佳比例。

2.1.3 Tween80-柠檬烯-无水乙醇-水微乳体系 经过油相与表面活性剂的选择、表面活性剂与助表面活性剂最佳比例的确定，得到一个由柠檬烯、无水乙醇、Tween80和水组成的四组份U型微乳体系，其拟三元相图如图3所示。

由图3可知，微乳体系油相与表面活性剂之比(简称油剂比，下同)，即油剂比为 4∶6、3∶7、2∶8 和1∶9时，微乳体系可无限增溶水相。当油剂比为10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4 和 5∶5 时，微乳体系的最大增溶水量分别为5.7%、7.0%、9.1%、13.4%、35.5%和84.1%，当溶水量大于最大增溶水量时，微乳体系被破坏而分层。在利用微乳液处理茶汤过程中，微乳液会被茶汤稀释数倍。因而，为了防止茶汤因微乳液被稀释至破乳而变浑浊，本研究选择 4∶6、3∶7、2∶8 和 1∶9作为微乳体系适宜油剂比。

图3 微乳体系拟三元相图Fig.3 Pseudo-ternary phase diagram of microemulsion

2.1.4 微乳体系的温度稳定性 测定不同配比的微乳液在4、25和50℃三种温度下贮藏10d后的透光率，结果如图4所示。

图4 贮藏温度对微乳液透光率的影响Fig.4 Effect of storage temperature on the transmittance of microemulsion

表1 各因素对红茶汤特性的影响Table 1 Effect of factors on the characteristics of the tea beverage

由图4可知，油剂比为4∶6和3∶7的微乳体系在4℃和50℃下的透光率随微乳含水量的变化较大，在25℃常温下的透光率则变化不大且均保持较高水平，即这两种微乳体系在4℃和50℃下不耐贮藏，容易变浑浊，在25℃下能保持澄清透明;油剂比为2∶8和1∶9的微乳体系在4、25和50℃三种温度下都能保持较高水平的透光率，说明这两种微乳体系耐贮藏性较好，比较稳定。因而，本研究选择油剂为2∶8和1∶9的两种微乳体系来研究微乳液对红茶茶汤沉淀的抑制作用。

2.2 微乳液对红茶茶汤沉淀的控制

2.2.1 微乳液对红茶茶汤特性的影响 按1.2.4方法用微乳液处理红茶茶汤。微乳液对红茶茶汤特性(汤色、澄清度、沉淀量)的影响结果如表1所示。由于其余含水量配比的微乳对茶汤沉淀的抑制作用不佳，故未将其实验结果列于表1中。

由表1可知，以下配比的微乳及其添加量均可使茶汤保持澄清透明无沉淀:油剂比1∶9、含水量60%，添加量分别为3、4和5mL;油剂比1∶9、含水量80%，添加量为5mL。而其他配比的微乳液对茶汤沉淀没有抑制效果或者抑制效果不佳。

2.2.2 微乳液对红茶饮料透光率的影响 本研究以透光率作为反应茶汤澄清度的指标。在2.2.1实验结果的基础上研究不同含水量微乳液的添加量对红茶茶汤透光率的影响，结果如图5所示。

由图5可知，茶汤的透光率随微乳液添加量的增加而增大;含水量相同的微乳，不同添加量对茶汤透光率的影响之间具有显著性。含水量为60%的微乳，添加量为1mL时，茶汤透光率仅为1.4%;当添加量增加到2mL时，茶汤透光率急剧增大至67.2%;此后，透光率的增幅逐渐变小。含水量为80%的微乳，茶汤透光率的增大幅度随微乳添加量的增加而减小。在相同添加量的情况下，含水量60%的微乳对茶汤透光率的影响更大，使茶汤更澄清。因而选择60%为抑制红茶茶汤沉淀效果最佳的微乳含水量，微乳添加量为3～5mL。

图5 不同含水量微乳液处理后红茶茶汤的透光率Fig.5 Effect of microemulsion on the transmittance of the tea beverage

2.2.3 微乳液对红茶茶汤沉淀组分的影响 在红茶加工的茶饮料中，蛋白质、茶多酚和生物碱等是构成茶汤沉淀最主要的成分，也是较易进入沉淀相的组分。在2.2.2的基础上，研究油剂比为1∶9、含水量为60%和添加量为4mL的微乳液对红茶茶汤沉淀组分的影响，结果如表2所示。

从表2中数据可以看出，实验组茶汤中的可溶性蛋白质、茶多酚、咖啡碱和儿茶素四种组分的含量都高于空白组中的含量，与原茶汤中的含量接近。经微乳处理后的茶汤内可溶性蛋白质、茶多酚、咖啡碱和儿茶素的保留率分别为98.8%、98.9%、98.1%和97.4%，说明微乳能够有效抑制红茶茶汤内有效成分组合形成沉淀络合物。这可能是茶汤内的一种或几种有效成分被微乳利用自身像“微存储器”一样的特殊结构“包埋”起来，而无法相互络合形成沉淀的结果。

3 结论

以无水乙醇为助表面活性剂的Tween80-柠檬烯-水微乳液有效区域面积最大，聚乙二醇400次之，1，2-丙二醇最小;Tween80-柠檬烯-无水乙醇-水微乳体系的最佳配比为 Km=5∶5、油剂比 4∶6、3∶7、2∶8和1∶9，这四种微乳体系可无限增溶水相;其中油剂比为2∶8和1∶9的两种体系在4、25和50℃三种温度下贮藏10d后依旧能保持澄清透明。

表2 经微乳液处理后的茶汤内各组分含量Table 2 Each component content of the tea beverage

利用食品级Tween80微乳抑制红茶茶汤沉淀的方法是可行的;微乳液抑制红茶茶汤沉淀的最佳配比及添加量为:Km=5∶5、油剂比1∶9、含水量60%、添加量3～5mL;微乳液处理后的红茶茶汤澄清透明无沉淀，茶汤中可溶性蛋白质、茶多酚、咖啡碱和儿茶素的保留率分别为98.8%、98.9%、98.1%和97.4%。

［1］许勇泉，尹军峰.绿茶茶汤冷后浑特性研究［J］.茶叶科学，2010，30(Z1):527-532.

［2］Marcel H G M Penders，Dave P Jones，Dave Needham，et al.Mechanistic study of equilibrium and kinetic behavior of tea cream formation［J］.Food Hydrocolloids，1998(12):9-15.

［3］Siebert K J，Carraseo A，Lynn P Y.Formation of Proteinpolpyhenol haze in beverage［J］.J Agric Food，1996a，44(8):1997-2005.

［4］Siebert K J，Truokhanova N V，Lynn P Y.Nature of Polyphenol-Protein interaetions［J］.J Agric Food Chem，1996，44(1):80-85.

［5］Kumar C S，Subramanian R，Rao L J.Application of Enzymes in the Production of RTD Black Tea Beverages:A Review［J］.Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2013，53(2):180-197.

［6］李欢，周新明，严永刚，等.酶制剂对改善茶饮料浊度的研究［J］.食品与发酵工业，2002，28(4):44-47.

［7］宁井铭，方世辉，夏涛，等.酶澄清绿茶饮料研究［J］.食品与发酵工业，2005，31(9):122-124.

［8］杨海昭.乌龙茶饮料沉淀原因及解决方法初探［J］.食品工业科技，2000(2):23-25.

［9］Kawakatsu T，Kobayashi T，Sano Y，et al.Clarification of green tea extract by microfiltration and ultrafiltration［J］.Bioscience Biotechnology and Biochemistry，1995，59(6):1016-1020.

［10］叶艾芊，傅坤仁，杨军，等.超滤技术在乌龙茶饮料澄清中的应用［J］.福建农业大学学报:自然科学版，1995，16(4):99-104.

［11］孙庆磊，孔俊豪，陈小强，等.聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)在茶饮料沉淀控制中应用研究进展［J］.中国茶叶加工，2011(2):29-32.

［12］刘建力，王龙兴，戴海平，等.微滤膜技术在茶饮料澄清中的应用［J］.食品与发酵工业，2004，30(2):97-99.

［13］易国斌，崔英德，廖列文.PVPP在乌龙茶饮料中的应用研究［J］.食品工业科技，2001，22(1):29-30.

［14］Evans P J，Bird M R.Solute-membrane fouling interactions during the ultrafiltration of black tea liquor［J］.Food and Bioproducts processing，2006，84(C4):292-301.

［15］ChandiniSK，RaoL J，SubramanianR.Membrane Clarification of Black Tea Extracts［J］.Food and Bioprocess Technology，2013，6(8):1926-1943.

［16］郭刚军，黄克昌，龚加顺.普洱茶饮料澄清化技术的研究［J］.食品工业科技，2009(5):223-225.

［17］赵嘉敏，陈中，林伟锋.吐温-80制备食品级微乳及其结构研究［J］.食品与发酵工业，2010，36(10):50-54.

［18］李凌绪，陈彦翠，郝双红.O/W微乳对肉桂油的增溶作用［J］.时珍国医国药，2012，23(1):17-18.

［19］邹光友.用TZ增溶剂解决低度白酒浑浊和沉淀［J］.四川制糖发酵，1990，17(3):18-19.

［20］刘福林，唐明翔，罗阳，等.表面活性剂在低度白酒生产中应用的探讨［J］.酿酒科技，1999(5):44-45.

［21］宋柯.低度白酒中出现沉淀、失光现象新探索─增溶剂的应用［J］.中国食品添加剂，2000(4):27-29.

［22］商业部茶叶畜产局，商业部杭州茶叶加工研究所.茶叶品质理化分析［M］.上海:上海科学技术出版社.

［23］陆建良.茶汤蛋白对茶饮料冷后浑形成的影响［D］.杭州:浙江大学，2008.

［24］张辉.食品级月桂酸单甘油酯微乳体系的构建及其抑菌研究［D］.杭州:浙江大学，2009.