浸提茶叶质量浓度对绿茶茶汤沉淀形成的影响

唐 平，陈根生，尹军峰，江用文，许勇泉，*

（1.杭州职业技术学院，浙江杭州 310018；2.中国农业科学院茶叶研究所国家茶产业工程技术研究中心/农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江杭州 310008）

浸提茶叶质量浓度对绿茶茶汤沉淀形成的影响

唐 平1，陈根生2，尹军峰2，江用文2，许勇泉2，*

（1.杭州职业技术学院，浙江杭州 310018；2.中国农业科学院茶叶研究所国家茶产业工程技术研究中心/农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江杭州 310008）

比较了浸提茶叶质量浓度对绿茶茶汤主要理化成分含量及可逆与不可逆沉淀形成量的影响。研究结果表明，随着浸提茶叶质量浓度的升高，绿茶茶汤固形物浓度，主要化学成分含量，可逆沉淀量及不可逆沉淀量都显著增加；随着浸提茶叶质量浓度的升高，茶叶中可溶性物质浸出率下降，但是随着茶汤中固形物含量上升，相同单位浓度下产生的沉淀量增加。较低的茶叶质量浓度更有利于获得较高的得率和较少的沉淀。0.1 g/ mL茶叶质量浓度可能是个临界点，更高的茶叶质量浓度不利于茶叶有效物质浸出，且容易产生沉淀。

茶叶质量浓度；不可逆沉淀；可逆沉淀；绿茶茶汤

茶饮料是近年来国际上发展最快的健康饮料之一，在茶产业中占有举足轻重的地位。2013年我国茶饮料总产量超过1 400万t，产值超过800亿元［1］。方元超等［2］曾经指出茶乳酪、茶沉淀的产生和香气品质劣变是茶饮料行业面临的两大难题，还分析了茶叶品种、烘焙、茶叶粒径、萃取温度、萃取时间、萃取液pH值、茶汤浓度、金属离子等对茶乳酪产生的影响。由于茶汤沉淀形成过程复杂，迄今缺乏明确、系统的形成机理和满意的解决方法，尤其部分沉淀无法通过加热升温重新溶解，具有不可逆性，严重影响茶饮料功能成分的利用。对于此类沉淀，目前国内外茶饮料企业主要采用物理去除或化学转溶的方法进行解决，不仅大量损失茶叶功能性成分，降低其保健价值，而且会造成茶汤外观品质和内质风味的明显劣变［3 -4］，然而相关研究极少。

茶汤遇冷后容易产生浑浊形成茶乳酪，茶乳酪沉降后产生茶汤沉淀，因此茶乳酪和茶汤沉淀是同一物质，只是处于形成过程中的两个阶段而已。茶汤沉淀主要由茶多酚、咖啡碱、蛋白质、果胶质、金属离子、有机酸等络合而成，其中茶多酚和咖啡碱被认为是茶汤沉淀形成的主体物质和关键成分［5 -6］。张凯农等［7］研究表明茶乳酪主要由茶多酚、咖啡因、蛋白质等之间两两互作共同形成。戴前颖等［8］研究指出茶汤不同颗粒间的氢键、静电作用是茶汤沉淀形成的主要影响因素，而颗粒间共价键不是茶汤沉淀形成的主要因素。

有关茶汤不可逆沉淀的研究相对较少。Xu等［9］研究发现绿茶茶汤沉淀中不仅含有可逆沉淀，也含有通过加热无法重新溶解的不可逆沉淀；通过进一步分析表明［6］，可逆沉淀主要是由茶多酚、咖啡碱、蛋白质、金属离子和果胶质等络合而成的，是绿茶沉淀的主体部分，而不可逆沉淀主要是由金属离子和有机酸结合而成的难溶性有机酸盐，特别是由钙离子和草酸结合产生的草酸钙是绿茶不可逆沉淀的主体成分。本实验通过比较不同浸提茶叶质量浓度对绿茶茶汤沉淀形成的影响来揭示茶汤沉淀的形成机理，以期为茶饮料深加工发展提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

福鼎大白茶鲜叶原料（1芽3、4叶）于2013年5月在武义汤记高山茶业有限公司经摊放，杀青，揉捻，烘干，加工成传统烘青绿茶，4℃低温冷藏待用；浸提茶叶质量浓度对绿茶茶汤沉淀形成影响的实验于2013年8月开展。乙腈，甲酸，均为色谱纯，Sigma上海公司。

1.2 仪器与设备

Milli-RO PLUS 30型纯水机，法国Millipore公司；DK-S26型电热恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司；5810R型离心机，美国Eppendorf公司；UV3600型紫外-可见光分光光度计，日本岛津公司；A1100型高效液相色谱仪，美国安捷伦公司；E2695型高效液相色谱仪，Waters公司。

1.3 可逆沉淀与不可逆沉淀

浸提茶汤经低温冷却后产生冷后浑，冷后浑经过一定时间的沉降后形成沉淀，部分沉淀在一定温度（60℃）下处理后可重新溶解形成茶汤，即为可逆沉淀，而不能重新溶解的沉淀即为不可逆沉淀［4］。

1.4 茶汤浸提及沉淀分离

在300 mL的水中根据不同的质量浓度（20，25，30，35，40 g）添加茶叶进行浸提，浸提时间30 min，浸提温度70℃，浸提完成后经粗滤（300目滤布，双层），冷却（水冷至室温）后采用高速离心机（离心4 000 r·min-1，10℃，15 min）进一步澄清；澄清浸提液再经巴氏杀菌（90℃，5 min）后灌装于PET瓶坯（每个瓶坯中灌装40 mL）中，待冷却后置于4℃低温条件下冷藏24 h，观察沉淀产生情况。

冷藏结束后，采用高速离心机（8 000 r·min-1，4℃，15 min）将沉淀与茶汤进行分离，离心完成后，倒出上清液，得底部沉淀（茶汤总沉淀）；然后添加60℃纯水到离心管中至40 mL刻度，并置于60℃水浴中搅拌30 min使沉淀充分溶解（溶解部分为可逆沉淀），将溶解后的茶汤与不溶沉淀采用高速离心机（8 000 r·min-1，4℃，15 min）进行分离，底部不溶解沉淀为不可逆沉淀。

1.5 茶汤沉淀分离及测定

茶汤经离心后，倒出上清液，得底部沉淀，用纯水将沉淀洗出至蒸发皿中，先蒸干，然后于105℃下烘干、冷却、称量、计算沉淀量。

1.6 茶汤与沉淀中化学成分分析

1.6.1 茶汤固形物、茶多酚含量测定

茶汤固形物含量测定采用糖度计测定；茶多酚含量采用酒石酸亚铁比色法［10］。

1.6.2 茶汤黄酮化合物含量测定

黄酮化合物总量测定采用三氯化铝比色法［10］。

1.6.3 儿茶素及咖啡碱含量测定［11］

用0.22 μm微孔滤膜（有机膜）过滤，滤液待检测。E2695型高效液相色谱仪，VWD检测器；色谱柱ZORBAX SB-C18 ODS（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相中A为质量分数0.5%的甲酸（0.5 g甲酸溶于999.5 g纯水中），流动相B为100%乙腈，流速1 mL/ min，柱温40℃，检测波长280 nm，进样量10 μL，梯度洗脱，流动相B在16 min内由6.5%线性梯度变化到25%，25 min回到初始状态，平衡10 min。

1.7 数据分析

结果以平均值表示，每个处理采用3个重复，相关性分析、逐步回归分析等用SPSS 11.5分析软件。

2 结果与分析

2.1 茶叶质量浓度对茶汤沉淀及固形物浓度影响

不同质量浓度浸提的茶汤经低温冷藏后分析沉淀形成情况，见表1。

由表1可知，随着浸提茶叶质量浓度的升高，茶汤固形物浓度和沉淀量都呈逐渐增加的趋势。茶叶质量浓度从20 g/300 mL增加到40 g/300 mL，茶汤固形物浓度显著逐渐增加，茶汤沉淀（包括可逆沉淀与不可逆沉淀）也呈增加趋势。总沉淀形成量占茶汤固形物含量的比率为18.0%～20.8%，可逆沉淀与不可逆沉淀形成量分别占茶汤固形物含量比率为1.1%～1.4%和17.0%～19.3%。而35 g/300 mL 与40 g/300 mL处理之间茶汤可逆沉淀和总沉淀量没有显著差异，20 g/300 mL与25 g/300 mL及30 g/300 mL与35 g/300 mL处理之间不可逆沉淀量没有显著差异。沉淀量的差异不仅与茶汤固形物浓度有关，也与茶汤理化成分及沉淀化学组成有直接关系。

2.2 茶叶质量浓度对浸出茶汤化学成分的影响

分析不同质量浓度浸提的茶汤中的化学组成，见表2。

表1 不同茶叶质量浓度对茶汤沉淀含量及固形物浓度的影响Tab.1 Effect of different tea mass concentrations on tea sediment content and solid concentration

表2 不同茶叶质量浓度对茶汤化学成分含量的影响Tab.2 Effect of different tea mass concentrations on chemical compositions in reversible tea sediment mg·mL-1

由表2可知，随着浸提茶叶质量浓度的升高，绿茶茶汤主要化学成分含量都呈增加趋势。茶多酚是茶汤的主要化学成分，约占茶汤固形物含量的30%～36%，且随着茶叶质量浓度增加，茶多酚占茶汤固形物比率有增加趋势。咖啡碱也是茶汤的重要组成成分，约占茶汤固形含量的3.9%～4.6%。儿茶素是茶多酚的主要成分，约占茶多酚含量的36%～47%，且随着茶叶质量浓度增高，儿茶素所占茶多酚比率也呈逐渐增高；儿茶素主要包括表没食子儿茶素（（-）-epigallocatechin，EGC）、表儿茶素（（-）-epicatechin，EC），表没食子儿茶素没食子酸酯（（-）-epigallochatechin-3-O-gallate，EGCG）及表儿茶素没食子酸酯（（-）-epicatechin gallate，ECG），其中以EGC和EGCG为主。茶多酚与咖啡碱被报道是影响茶汤沉淀的主要成分［3］，酯型儿茶素和咖啡碱被认为是影响绿茶沉淀量的关键化学成分［9］。

2.3 茶叶质量浓度对绿茶茶汤可逆沉淀化学成分的影响

分析不同质量浓度浸提茶汤产生的可逆沉淀的化学组成，见表3。

由表3可知，可逆沉淀中随着浸提茶叶质量浓度的升高，可逆沉淀中的主要化学成分含量呈逐渐增加的趋势，与总沉淀量和可逆沉淀量变化趋势相同。可逆沉淀中茶多酚、咖啡碱、黄酮化合物及儿茶素含量与可逆沉淀形成量相关系数都达到0.90以上。可逆沉淀中化学成分以茶多酚和咖啡碱为主，茶多酚达到11.4%～53.5%，其中儿茶素组分达到4.6%～22.4%，且以EGCG，EGC和ECG为主，咖啡碱达到2.4%～9.2%。随着茶叶质量浓度的增加，咖啡碱和茶多酚含量在可逆沉淀中的比率都呈逐步增加的趋势，在茶叶质量浓度20 g/300 mL到30 g/300 mL之间，茶多酚占可逆沉淀的比率只有11.4%～18.5%，而茶叶质量浓度35 g/300 mL和40 g/300 mL处理，茶多酚占可逆沉淀的比率达到46.2%和53.5%；同样，在茶叶质量浓度20 g/300 mL 到30 g/300 mL之间，咖啡碱比率只有2.4%～4.0%，而茶叶质量浓度35 g/300 mL和40 g/300 mL中咖啡碱比率达到8.5%和9.2%。这部分由于原茶汤中茶多酚，咖啡碱等化学成分比率逐渐上升的原因，另外可能由于茶汤固形物浓度达到一定的量后更容易促进可逆沉淀的形成。

表3 不同茶叶质量浓度对可逆沉淀化学成分含量的影响Tab.3 Effect of different tea mass concentrations on chemical compositions in reversible tea sediment mg·mL-1

3 讨 论

随着茶叶质量浓度的下降，茶叶中可溶性物质浸出率下降，但是随着茶汤中固形物含量上升，相同单位浓度下产生的沉淀量增加。可见，较低的茶叶质量浓度更有利于获得较高的得率和较少的沉淀。但是我们发现，30 g/300 mL的茶叶质量浓度可能是临界点，更高的茶叶质量浓度不利于茶叶有效物质浸出，且容易产生沉淀；特别是当茶叶质量浓度达到35 g/300 mL以后，茶多酚，咖啡碱等主要功能性化学成分更容易参与沉淀的形成，从而影响茶汤品质。

茶汤固形物浓度对沉淀形成有显著的影响［12］。Jöbstl等［13］研究指出，提高红茶茶汤固形物浓度可以加快沉淀产生，增大茶汤沉淀颗粒。在乌龙茶茶汤中也有相似的趋势，随着茶汤固形物浓度的升高，茶乳酪含量呈快速增加［14］，但是茶乳酪中的主要化学组分咖啡碱，儿茶素，蛋白质和果胶质在茶乳酪中所占的比率没有明显变化。林晓蓉等［15］以云南大叶种蒸青绿茶为原料，分析茶汤固形物浓度对绿茶沉淀量及沉淀化学组成的影响，研究结果表明，绿茶沉淀主要由茶多酚（59.7%），咖啡碱（20.1%）和蛋白质（18.3%）构成，随着茶汤固形物浓度增大，沉淀中茶多酚等化学组成的含量增大；茶汤中各化学组分参与沉淀的比例在逐渐增大，其中以咖啡碱增幅最大。尽管如此，茶汤中不同化学组分之间的比例对茶汤沉淀的形成也有显著影响［16］，还需进一步研究如何调控化学成分比例来减少茶汤沉淀的形成。

4 结 论

本文研究结果表明，随着浸提茶叶质量浓度（20 g/300 mL～40 g/300 mL）的升高，绿茶茶汤固形物浓度，主要化学成分含量，可逆沉淀量及不可逆沉淀量都显著增加；随着浸提茶叶质量浓度的升高，茶叶中可溶性物质浸出率下降，但是相同单位浓度下产生的沉淀量增加。通过分析，发现较低的茶叶质量浓度更有利于获得较高的得率和较少的沉淀，30 g/300 mL茶叶质量浓度可能是个临界点。本研究结果可以指导茶浓缩汁，茶提取物等的生产。

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Effects of Extraction Tea Mass Concentration on Tea Sediment Formation in Green Tea Infusion

TANG Ping1，CHEN Gensheng2，YIN Junfeng2，JIANG Yongwen2，XU Yongquan2，*
（1.Hangzhou Vocational and Technical College，Hangzhou 310018，China；2.Engineering Research Center for Tea Processing/ Key Laboratory of Tea Biology and Resources Utilization，Ministry of Agriculture，Tea Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310008，China）

Effects of extraction tea mass concentration on the main chemical components content，reversible sediment amount and irreversible sediment amount of green tea infusion were investigated.The results showed that the solid concentration，contents of main chemical components，and the amount of reversible and irreversible tea sediment all increased with the increasing of tea mass concentration.With the increasing of tea mass concentration，the extracted yield of solids decreased while the solids concentration in green tea infusion and the amount of tea sediment in the same solids concentration increased.Lower tea mass concentration was helpful to obtain the higher yield and less sediment.The tea mass concentration of 0.1 g/ mL may be the critical point.The higher tea mass concentration inhibited the extraction of solids and easily produced sediment in green tea infusion.

tea mass concentration；irreversible sediment；reversible sediment；green tea infusion

李 宁）

TS272.2

A

10.3969/ j.issn.2095-6002.2016.03.011

2095-6002（2016）03-0074-05

唐平，陈根生，尹军峰，等.浸提茶叶质量浓度对绿茶茶汤沉淀形成的影响［J］.食品科学技术学报，2016，34（3）: 74 -78.

TANG Ping，CHEN Gensheng，YIN Junfeng，et al.Effects of extraction tea mass concentration on tea sediment formation in green tea infusion［J］.Journal of Food Science and Technology，2016，34（3）:74 -78.

2015- 05- 06

中国农业科学院创新工程（CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS）；浙江省茶产业重点创新团队（2011R50024）。

唐 平，男，讲师，主要从事食品加工方面的研究；*许勇泉，男，副研究员，博士，主要从事茶叶深加工方面的研究。通信作者。